Bơm nhiệt để sưởi ấm tại nhà: các loại và nguyên tắc hoạt động

Các lựa chọn sưởi ấm thay thế bao gồm sự phổ biến ngày càng tăng của máy bơm nhiệt. Chi phí cao cho thiết bị và lắp đặt thiết kế này không cho phép một số chủ sở hữu nhà riêng giảm thiểu chi phí sưởi ấm. Họ chắc chắn nên xem xét việc chế tạo một máy bơm nhiệt tự làm.

Thiết bị và nguyên tắc hoạt động

Hầu như bất kỳ phương tiện nào xung quanh chúng ta đều có một lượng năng lượng nhiệt nhất định, với điều kiện nhiệt độ của nó vượt quá 1° C.Tại sao không sử dụng một số năng lượng này để sưởi ấm nhà riêng của bạn? Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một máy bơm nhiệt.

Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt dựa trên sự truyền nhiệt từ nguồn có tiềm năng năng lượng nhiệt thấp đến chất mang nhiệt có nhiệt độ cao hơn. Trong thực tế, nó trông như thế này:

1. Chất làm mát đi vào đường ống, ví dụ, nằm trong lòng đất, và nóng lên vài độ.
2. Sau đó chất làm mát đi vào bộ trao đổi nhiệt (hoặc thiết bị bay hơi) và truyền năng lượng nhiệt thu được vào mạch bên trong.
3. Chất làm lạnh (một chất có nhiệt độ sôi thấp, dưới áp suất thấp), nằm trong mạch ngoài, được làm nóng trong thiết bị bay hơi và chuyển thành khí.
4. Sau đó chất làm lạnh dạng khí đi vào máy nén, nơi nó được nén dưới áp suất cao. Trong trường hợp này, nhiệt độ của chất làm lạnh càng trở nên cao hơn.
5. Khí nóng đi vào thiết bị ngưng tụ, nơi nó truyền năng lượng nhiệt đến chất làm mát của hệ thống sưởi ấm bên trong nhà.
6. Sau đó, chất làm lạnh bị mất nhiệt được đưa trở lại hệ thống ở trạng thái lỏng.

Hoạt động của các đơn vị làm lạnh dựa trên cùng một nguyên tắc, do đó, một số loại bơm nhiệt trong mùa hè có thể được sử dụng khá thành công như máy điều hòa không khí, tức là để làm mát phòng.

Máy bơm nhiệt cho phép bạn sưởi ấm ngôi nhà bằng cách sử dụng năng lượng nhiệt tiềm năng thấp của môi trường

Video: thiết bị và hoạt động của các đơn vị nhiệt

Các loại đơn vị

Một ý tưởng rõ ràng về các tùy chọn cho thiết kế máy bơm nhiệt là phân loại của chúng theo loại chất làm mát trên các đường viền bên ngoài và bên trong của cấu trúc. Thiết bị có thể nhận năng lượng từ:

• đất;
• nước (cơ thể của nước hoặc nguồn);
• không khí.

Trong nhà, năng lượng nhiệt nhận được có thể được sử dụng trong hệ thống sưởi ấm, cũng như để sưởi ấm nước hoặc điều hòa không khí. Do đó, có một số loại bơm nhiệt, tùy thuộc vào sự kết hợp của các yếu tố và chức năng này.

Hệ thống nước ngầm

Lấy nhiệt từ mặt đất được coi là một trong những cách hiệu quả nhất cho loại này sưởi ấm thay thếvì đã cách bề mặt khoảng năm mét, nhiệt độ đất vẫn không đổi, nên rất ít bị thay đổi trong điều kiện thời tiết.

Một máy bơm nhiệt địa nhiệt sử dụng các đầu dò dẫn nhiệt đặc biệt

Là một chất làm mát trên mạch bên ngoài, một chất lỏng đặc biệt được sử dụng, thường được gọi là nước muối. Nó là một hợp chất thân thiện với môi trường.

Mạch ngoài của bơm nhiệt nước-đất được làm bằng ống nhựa. Bạn có thể đặt chúng trên mặt đất theo chiều ngang hoặc chiều dọc. Trong trường hợp đầu tiên, bạn có thể cần phải làm việc trên một khu vực rộng lớn, từ 25 đến 50 mét vuông. m mỗi kilowatt công suất bơm. Các khu vực được phân bổ cho người thu gom ngang không thể được sử dụng cho mục đích nông nghiệp. Ở đây, chỉ có một sự cố của bãi cỏ hoặc trồng cây hoa hàng năm là được phép.

Để xây dựng một hồ chứa thẳng đứng, sẽ cần một số giếng có độ sâu 50-150 mét. Do nhiệt độ của đất ở độ sâu này cao hơn và ổn định hơn, nên một máy bơm nhiệt địa nhiệt như vậy được coi là hiệu quả hơn. Trong trường hợp này, các đầu dò độ sâu đặc biệt được sử dụng để truyền nhiệt.

Bơm nước

Nhiệt có thể là một lựa chọn hiệu quả không kém. bơm nước, vì ở độ sâu lớn, nhiệt độ nước vẫn khá cao và không đổi. Là một nguồn năng lượng nhiệt tiềm năng thấp có thể được sử dụng:

• hồ chứa mở (hồ, sông);
• nước ngầm (giếng, giếng);
• nước thải của chu kỳ công nghệ công nghiệp (cấp nước ngược).

Không có sự khác biệt cơ bản trong thiết kế của máy bơm nhiệt nước-nước hoặc nước-nước. Chi phí thấp nhất sẽ yêu cầu xây dựng một máy bơm nhiệt sử dụng năng lượng của một bể chứa mở: các đường ống có chất làm mát phải được cung cấp với hàng hóa và ngâm trong nước. Sử dụng tiềm năng nước ngầm sẽ đòi hỏi một thiết kế phức tạp hơn. Một giếng bổ sung có thể được yêu cầu để xả nước đi qua bộ trao đổi nhiệt.

Sử dụng bơm nhiệt nước-nước trong ao mở có thể rất có lợi.

Tùy chọn phổ quát "không khí-nước"

Bằng hiệu quả bơm nhiệt không khí thua kém các mẫu xe khác, vì vào mùa lạnh, sức mạnh của nó giảm đi đáng kể. Tuy nhiên, để cài đặt nó không đòi hỏi công việc phức tạp về việc đào hoặc xây dựng các giếng sâu. Chỉ cần chọn và lắp đặt thiết bị phù hợp, ví dụ, trực tiếp trên mái nhà.

Máy bơm nhiệt không khí có thể được lắp đặt mà không cần lắp đặt nhiều

Một lợi thế không thể nghi ngờ của thiết kế này là khả năng tái sử dụng nhiệt làm cho cơ sở được làm nóng bằng bơm nhiệt bằng khí thải hoặc nước, cũng như khói, khí, v.v. Để bù đắp cho việc thiếu năng lượng của bơm nhiệt không khí trong mùa đông, nên cân nhắc lựa chọn sưởi ấm.

Tùy chọn ít tốn kém nhất có thể là máy bơm nhiệt không khí, việc xây dựng không đòi hỏi công việc phức tạp để tạo ra một hệ thống sưởi ấm nước trong nhà truyền thống.

Tìm hiểu thêm về loại bơm nhiệt này trong bài viết của chúng tôi:https://aquatech.tomathouse.com/vi/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống

Việc lắp đặt một máy bơm nhiệt tại nhà và đưa nó vào hệ thống sưởi ấm hoặc tạo ra một trạm sưởi ấm đầy đủ sẽ giải quyết một số vấn đề cấp bách và có những ưu điểm sau:

• nó là một hệ thống sưởi ấm tự trị, yếu tố tập trung duy nhất trong số đó là kết nối với lưới điện;
• phương pháp này có thể tiết kiệm đáng kể các chất mang năng lượng đắt tiền, thường được sử dụng để sưởi ấm và giảm đáng kể chi phí tiện ích.Hệ số chuyển đổi nhiệt trung bình là 3,5 - 4,5. Từ 1 kW điện, máy bơm tạo ra từ 3 đến 7 kW nhiệt. Đây là tỷ lệ cao nhất trong số tất cả các loại nồi hơi chạy bằng bất kỳ nhiên liệu nào;
• hệ thống này an toàn cho sức khỏe con người và môi trường. Nó giúp tiết kiệm các nguồn năng lượng không thể tái tạo trên hành tinh
• an toàn cháy nổ và không bắt lửa của các bộ phận. Lò hơi này không quá nóng, không nổ, không cháy, không phát ra carbon monoxide;
• một máy bơm có thể tạo ra cả nóng và lạnh, cung cấp vi khí hậu cần thiết trong nhà, cũng như nước nóng cho nhu cầu trong nước;
• độ bền - theo kinh nghiệm của cư dân châu Âu, tuổi thọ của thiết bị là 20-50 năm;
• thoải mái và hoạt động im lặng. Hệ thống được điều khiển bởi tự động hóa;
• lắp đặt máy bơm không yêu cầu phê duyệt, cần thiết trong quá trình lắp đặt, ví dụ, thiết bị gas.

Ở Na Uy và Thụy Điển, 95% tất cả các ngôi nhà được sưởi ấm bằng máy bơm nhiệt.

Ưu điểm của hệ thống như vậy lớn hơn nhiều so với nhược điểm

Những nhược điểm bao gồm:

• chi phí lắp đặt tương đối cao và bản thân máy bơm, việc hoàn vốn của một hệ thống như vậy phụ thuộc vào cường độ hoạt động của nó;
• sự cần thiết phải thu hút các chuyên gia và sử dụng khoan đặc biệt và các thiết bị khác để trang bị cho một máy bơm địa nhiệt với một mạch thẳng đứng, độ sâu có thể đạt tới 200 m.

Cách tự làm bơm nhiệt

Sử dụng máy bơm nhiệt để sưởi ấm ngôi nhà của bạn có lợi nhuận và thuận tiện. Kinh nghiệm cho thấy, trong những ngôi nhà tư nhân có diện tích sinh hoạt hơn 400 mét vuông. m, một thiết kế như vậy sẽ được đền đáp trong vòng một vài năm hoạt động, mặc dù chi phí cao. Chủ sở hữu của những ngôi nhà với kích thước khiêm tốn hơn phát triển thành công và lắp đặt máy bơm nhiệt theo thiết kế của riêng họ. Dưới đây là một số hướng dẫn để tạo các thiết bị hữu ích này:

• Trước tiên, bạn cần quan tâm đến việc mua một máy nén, ví dụ, được thiết kế cho điều hòa không khí. Thông thường nó được cố định vào tường.
• một phần quan trọng khác của thiết kế - tụ điện - có thể được thực hiện độc lập. Để làm điều này, bạn cần tạo một cuộn dây từ một ống đồng (dày ít nhất 1 mm), được đặt trong vỏ kim loại hoặc nhựa. Một bể có kích thước phù hợp là thích hợp làm nhà ở. Sau khi cuộn dây được lắp đặt, các nửa của bể được hàn, gắn các kết nối ren cần thiết. Thiết bị bay hơi cũng thường được gắn trên tường. Để tạo ra một cuộn dây chất lượng cao, bạn có thể quấn một ống nước bằng đồng xung quanh một vật thể có đường kính phù hợp, một bình chứa khí khá phù hợp. Để đảm bảo khoảng cách giữa các lượt là như nhau, hãy sử dụng góc nhôm đục lỗ, trên đó các cuộn dây của cuộn dây được cố định.
• lắp đặt cuối cùng của thiết bị này: hàn ống đồng, tiêm freon, v.v. - chỉ nên được thực hiện bởi một chuyên gia có trình độ. Các hành động không phù hợp có thể làm hỏng thiết bị, ngoài ra, chúng có liên quan đến xác suất thương tích cá nhân cao.
• Sau đó, thiết kế được kết nối với hệ thống sưởi ấm bên trong của ngôi nhà.
• sau đó mạch ngoài được cài đặt và kết nối, các tính năng của quá trình này phụ thuộc vào loại bơm nhiệt.

Trước khi khởi động bơm nhiệt, sẽ không đau để chẩn đoán tình trạng của hệ thống dây điện và đồng hồ. Thiết bị cũ và lỗi thời phải được thay thế. Đồng hồ đo điện chấp nhận được ít nhất 40 ampe.

Thật không may, không phải tất cả các máy bơm nhiệt để sưởi ấm nhà đều đáp ứng sự mong đợi của chủ sở hữu. Thông thường điều này là do thiếu tính toán nhiệt động chính xác. Kết quả là một hệ thống không đủ năng lượng hoặc chi phí cho các thiết bị quá mạnh đang tăng lên một cách vô lý. Để chọn một hệ thống có công suất phù hợp, cần phải tính đến sự mất nhiệt của tòa nhà, cũng như nhiều đặc điểm khác. Tính toán như vậy nên được giao cho một kỹ sư thiết kế.

Hiệu quả chi phí và tính khả thi của việc sử dụng bơm nhiệt

Để đạt được khoản tiết kiệm đáng kể cho ngân sách sưởi ấm trong nhiều năm, cần phải chi tiền đáng kể ở giai đoạn thiết kế và lắp đặt. Việc hoàn vốn của một hệ thống sưởi ấm như vậy bị trì hoãn trong thời gian, nó phụ thuộc vào điều kiện hoạt động.

Năng lượng lấy từ môi trường không yêu cầu thanh toán và không kết thúc ở đó.

Nếu sàn và tường được cách nhiệt đúng cách trong nhà, thì bơm nhiệt sẽ hoạt động hiệu quả nhất có thể. Tổn thất nhiệt không được vượt quá 100 W trên 1 sq. Mét.

Sau đây là so sánh chi phí sưởi ấm khi sử dụng các nguồn năng lượng khác nhau.

Để tiết kiệm nhiệt, bạn phải bỏ ra một khoản đáng kể để lắp đặt bơm nhiệt

Sẽ rất có lợi khi bao gồm máy bơm trong một hệ thống sưởi ấm dưới tường hoặc tường, nơi nhiệt độ hoạt động xấp xỉ 40 độ. Một chỉ số tiết kiệm có thể được coi là không có quá nhiệt của mạch sưởi và đóng băng chất làm mát khi tắt bơm, giúp cải thiện độ tin cậy của hệ thống và giảm nguy cơ tai nạn và tần suất của công tác phòng ngừa và sửa chữa.

Chi phí lắp đặt một hệ thống như vậy phụ thuộc vào một số yếu tố:

• diện tích mặt bằng nóng của ngôi nhà;
• thiết kế máy bơm đa dạng;
• hệ thống sưởi ấm và đường ống đặt trong nhà;
• chỉ tiêu mất nhiệt.

Đối với một ngôi nhà nhỏ 130 mét vuông. m khi lắp đặt máy bơm với một lượng nhiệt đất, chi phí của thiết bị sẽ là 450.000 p. và việc lắp đặt sẽ kéo 300.000 p.

Máy bơm không khí sẽ có giá 300 00 r., Việc cài đặt sẽ là 80 000 r. Đây là lựa chọn rẻ nhất.

Chi phí lắp đặt bắt đầu từ 450 nghìn rúp.

Chi phí tối đa sẽ được yêu cầu cho khoan sâu với điểm đóng băng thấp và cho một diện tích lớn của ngôi nhà, ví dụ, 400 mét vuông. m. Thiết bị sẽ có giá 800.000 p., và cài đặt - 360.000 p. Chi phí bao gồm tất cả các thiết kế và đào, công trình mặt đất và tất cả các yếu tố của máy bơm và hệ thống sưởi ấm.

Tài liệu cập nhật 03.03.2018