Klimat
PompySytuacja jest taka, że najpopularniejszym obecnie sposobem ogrzewania domu jest zastosowanie kotłów grzewczych - gazowych, paliw stałych, diesla i znacznie rzadziej - elektrycznych. Ale takie proste i jednocześnie zaawansowane technologicznie systemy, takie jak pompy ciepła, nie zostały rozpowszechnione i bardzo próżne. Dla tych, którzy kochają i wiedzą, jak obliczyć wszystko z góry, ich zalety są oczywiste. Pompy ciepła do ogrzewania nie spalają niezastąpionych rezerw zasobów naturalnych, co jest niezwykle ważne nie tylko z punktu widzenia ochrony środowiska, ale także pozwala zaoszczędzić na nośnikach energii, ponieważ z każdym rokiem stają się coraz droższe. Ponadto za pomocą pomp ciepła można nie tylko ogrzewać pomieszczenie, ale także ogrzewać gorącą wodę na potrzeby gospodarstw domowych i kondycjonować pomieszczenie w letnim upale.
Zasada działania pompy ciepła
Zastanówmy się trochę nad zasadą pompy ciepła. Pamiętaj, jak działa lodówka. Ciepło umieszczonych w nim produktów jest wypompowywane i wyrzucane do grzejnika umieszczonego na tylnej ścianie. Można to łatwo zauważyć dotykając go. W przybliżeniu ta sama zasada dla domowych klimatyzatorów: pompują ciepło z pomieszczenia i wyrzucają je na grzejnik znajdujący się na zewnętrznej ścianie budynku.
Podstawą pompy ciepła, lodówki i klimatyzatora jest cykl Carnota.
- Nośnik ciepła poruszający się wzdłuż źródła ciepła o niskiej temperaturze, na przykład ziemi, jest podgrzewany o kilka stopni.
- Następnie wchodzi do wymiennika ciepła, zwanego parownikiem. W parowniku czynnik chłodzący oddaje zgromadzone ciepło do płynu chłodzącego. Czynnik chłodniczy jest specjalną cieczą, która zamienia się w parę w niskiej temperaturze.
- Po przyjęciu temperatury z chłodziwa, ogrzany czynnik chłodniczy zamienia się w parę i wchodzi do sprężarki. Sprężarka kompresuje czynnik chłodniczy, tj. zwiększyć jego ciśnienie, dzięki czemu wzrasta również jego temperatura.
- Gorący sprężony czynnik chłodniczy wchodzi do innego wymiennika ciepła, zwanego skraplaczem. Tutaj płyn chłodzący oddaje ciepło do innego nośnika ciepła, który jest dostarczany w systemie ogrzewania domu (woda, płyn niezamarzający, powietrze). W tym przypadku czynnik chłodniczy chłodzi i ponownie zamienia się w ciecz.
- Następnie czynnik chłodniczy dostaje się do parownika, gdzie jest podgrzewany z nowej części podgrzanego płynu chłodzącego i cykl się powtarza.
Aby zapewnić działanie pompy ciepła, potrzebna jest energia elektryczna. Ale nadal jest o wiele bardziej opłacalne niż używanie tylko grzejnika elektrycznego. Ponieważ kocioł elektryczny lub elektryczny grzejnik zużywa tyle samo elektryczności, ile wytwarza ciepło. Na przykład, jeśli grzałka ma moc 2 kW, zużywa 2 kW na godzinę i wytwarza 2 kW ciepła. Pompa ciepła wytwarza ciepło w 3 - 7 razy więcej niż zużywa energię elektryczną. Na przykład 5,5 kW / h jest używane do pracy sprężarki i pompy, a ciepło to 17 kW / h. Jest to tak wysoka wydajność i jest główną zaletą pompy ciepła.
Zalety i wady systemu grzewczego "pompa ciepła"
Wokół pompy ciepła Istnieje wiele legend i nieporozumień, pomimo faktu, że nie jest tak innowacyjny i high-tech wynalazek. Z pomocą pomp ciepła ogrzewa wszystkie stany „ciepłe” w Stanach Zjednoczonych, prawie całej Europie i Japonii, gdzie technologia jest udoskonalany niemal do perfekcji, a przez długi czas. Nawiasem mówiąc, nie sądzę, że taki sprzęt jest czysto zagranicznych technologii i przyszedł do nas niedawno. Po tym wszystkim, nawet w Związku Radzieckim, jednostki te były używane w obiektach doświadczalnych. Przykładem tego jest sanatorium „Przyjaźń” w mieście Jałty. Oprócz futurystycznej architekturze przypominającej „kabiny na nogi kurczaka”, ośrodek ten jest znany z tego, że od lat 80-tych 20 wieku to wykorzystuje pompy ciepła do ogrzewania przemysłowego. Źródłem ciepła jest w pobliżu morza, a sama stacja pompowania jest nie tylko ogrzewa wszystkie pomieszczenia sanatorium, ale zapewnia również ciepłą wodę, podgrzewa wodę w basenie i wyłącza podczas gorącego okresu. Więc spróbujmy rozwiać mity i określić, czy ma to sens, aby ogrzać dom w ten sposób.
Zalety systemów grzewczych z pompą ciepła:
- Oszczędność energii. W związku z rosnącymi cenami gazu i oleju napędowego, bardzo ważną zaletą. W kolumnie "miesięczne wydatki" będzie tylko energia elektryczna, która, jak już pisaliśmy, potrzebuje dużo mniej niż ciepło faktycznie wyprodukowane. Przy zakupie kruszywa należy zwrócić uwagę na taki parametr, jakim jest współczynnik przekształcenia cieplnego "φ" (można go również nazwać współczynnikiem konwersji ciepła, współczynnikiem przekształcenia mocy lub temperatur). Pokazuje stosunek ilości ciepła na wyjściu do wydatkowanej energii. Na przykład, jeśli φ = 4, to przy przepływie 1 kWh otrzymujemy 4 kWh energii cieplnej.
- Oszczędności na konserwacji. Pompa ciepła nie wymaga specjalnych relacji. Koszty utrzymania są minimalne.
- Może być zainstalowany w dowolnej lokalizacji. Źródłem ciepła niskotemperaturowego do pracy pompy ciepła może być ziemia, woda lub powietrze. Gdziekolwiek budujesz dom, nawet w skalistym terenie, zawsze istnieje możliwość znalezienia "jedzenia" dla jednostki. W obszarze oddalonym od głównej sieci gazowej jest to jeden z najbardziej optymalnych systemów grzewczych. Nawet w regionach bez linii energetycznych można zainstalować silnik benzynowy lub wysokoprężny, aby zapewnić działanie sprężarki.
- Nie ma potrzeby monitorowania pracy pompy, dodawania paliwa, tak jak w przypadku kotła na paliwo stałe czy kotła na olej napędowy. Cały system grzewczy z pompą ciepła jest zautomatyzowany.
- Możesz odejść na długi czas i nie obawiaj się, że system się zawiesi. W ten sposób można zaoszczędzić, po ustaleniu pompy na konserwację w lokalu mieszkalnym o temperaturze +10 ° С.
- Bezpieczeństwo dla środowiska. W porównaniu do tradycyjnych urządzeń spalania paliwa, zawsze wywołuje szereg tlenków, CO, CO2, NOx, SO2 PbO2, jak wynika z gruntu wokół domu osiedlić azotu, kwas fosforowy, kwas siarkowy i związek benzoesowego. Gdy pompa ciepła nie jest wyrzucane czegokolwiek. A czynniki chłodnicze stosowane w systemie są całkowicie bezpieczne.
- Można tu również odnotować zachowanie niezastąpionych zasobów naturalnych planety.
- Bezpieczeństwo dla człowieka i własności. Pompa ciepła nie nagrzewa się do takiej temperatury, aby spowodować przegrzanie lub wybuch. Ponadto nie ma w nim nic do wybuchu. Można go więc przypisać całkowicie ognioodpornym jednostkom.
- Pompy ciepła pracują z powodzeniem nawet w temperaturze otoczenia -15 ° C. Więc jeśli ktoś myśli, że taki system może ogrzać dom tylko w regionach o ciepłej zimie do +5 ° C, to się mylą.
- Odwracalność pompy ciepła. Niewątpliwą zaletą jest wszechstronność instalacji, dzięki której można ogrzewać zimą i chłodzić latem. W upalne dni pompa ciepła pobiera ciepło z pomieszczenia i kieruje je do ziemi w celu przechowywania, skąd zostanie ponownie pobrana w zimie. Należy pamiętać, że nie wszystkie pompy ciepła mają moc odwróconą, ale tylko niektóre modele.
- Trwałość. Z należytą starannością systemy grzewcze z pompą ciepła utrzymują się od 25 do 50 lat bez większych napraw, a tylko co 15 do 20 lat będą musiały wymienić sprężarkę.
Wady systemów grzewczych z pompą ciepła:
- Duża początkowa inwestycja. Pomijając fakt, że w przypadku pomp ciepła do ogrzewania ceny są dość wysokie (między 3000 i 10000 jednostek), więc jeszcze dalsza poprawa systemu geotermalnego ma obowiązek wydać nie mniej niż samej pompy. Wyjątkiem jest powietrzna pompa ciepła, która nie wymaga dodatkowej pracy. Pompa ciepła nie zwróci się szybko (za 5-10 lat). Tak więc odpowiedź na pytanie, czy użyć pompy ciepła do ogrzewania, zależy od preferencji właściciela, możliwości finansowych i warunków budowlanych. Na przykład, w regionie, w którym główne połączenie gazowe i połączenie z nim kosztuje tyle samo co pompa ciepła, rozsądnie jest dać pierwszeństwo temu drugiemu.
- W regionach, w których temperatura spada poniżej -15 ° C w zimie, należy zastosować dodatkowe źródło ciepła. Jest to tak zwany system ogrzewania, w którym dwuwartościowy dostawy pompy ciepła do podgrzewania ulicy do -20 ° C, a gdy jest w stanie poradzić sobie, na przykład przyłączony, grzejnik elektryczny lub kocioł gazowy lub źródeł ciepła.
- Zaleca się stosowanie pompy ciepła w systemach z niskotemperaturowym chłodziwem, takich jak system "ciepłej podłogi" (+35 ° C) i klimakonwektory (+35 - +45 ° C). Cewki wentylatorowe są konwektorami wentylatorowymi, w których ciepło / zimno jest przekazywane z wody do powietrza. Wyposażenie takiego systemu w starym domu będzie wymagało całkowitej przebudowy i restrukturyzacji, co pociągnie za sobą dodatkowe koszty. Podczas budowy nowego domu nie jest to wadą.
- Przyjazność dla środowiska pomp ciepła pobierających ciepło z wody i gleby jest nieco względna. Faktem jest, że w procesie pracy przestrzeń wokół rur z chłodziwem ochładza się, co łamie ustalony ekosystem. W rzeczywistości nawet w głębinach ziemi żyją beztlenowe mikroorganizmy, które zapewniają żywotną aktywność bardziej złożonych systemów. Z drugiej strony - w porównaniu z wydobyciem gazu lub ropy, uszkodzenia z pompy ciepła są minimalne.
Doceń wszystkie plusy i minusy podejmowania właściwych decyzji.
Źródła ciepła do pracy pompy ciepła
Pompy ciepła pobierają ciepło z tych naturalnych źródeł, które akumulują promieniowanie słoneczne w ciepłym okresie. W zależności od źródła ciepła pompy ciepła również różnią się.
Ziemia
Gleba jest najbardziej stabilnym źródłem ciepła, które gromadzi się w trakcie sezonu. Na głębokości 5-7 m temperatura gleby jest prawie zawsze stała i wynosi około +5 - +8 ° C, a na głębokości 10 m zawsze jest stała +10 ° C. Istnieją dwa sposoby zbierania ciepła z ziemi.
Poziomy kolektor glebowy to poziomo ułożona rura, przez którą cyrkuluje chłodziwo. Głębokość kolektora obliczonej poziomych indywidualnie w zależności od warunków, czasami wynosi 1,5 - 1,7 m - głębokość zamarzania gleby, czasami poniżej - 2 - 3 m, aby zapewnić lepszą stabilność temperaturową i mniejszą różnicę, a czasami tylko 1 - 1,2 m - tutaj gleba zaczyna się szybciej rozgrzewać na wiosnę. Są chwile, kiedy jest wyposażony w dwuwarstwowy kolektor poziomy.
Poziome rury rozgałęźne mogą mieć różne średnice 25 mm, 32 mm i 40 mm. Kształt ich układu może być inny - wąż, pętla, zygzak, różne spirale. Odległość między rurami w wężu musi wynosić co najmniej 0,6 m, a zwykle 0,8-1 m.
Konkretne odprowadzanie ciepła z każdego metra bieżącego rury zależy od struktury gleby:
- Piasek suchy - 10 W / m;
- Glina jest sucha - 20 W / m;
- Glina jest bardziej wilgotna - 25 W / m;
- Glina o bardzo wysokiej zawartości wody wynosi 35 W / m.
Do ogrzewania domu o powierzchni 100 m2 pod warunkiem, że gleba jest wilgotną gliną, potrzebne jest 400 m2 powierzchni pod kolektorem. To dość dużo - 4 - 5 ha. A biorąc pod uwagę, że nie powinno być budynków na tym terenie i dozwolone są tylko trawniki i kwietniki z rocznymi kwiatami, nie każdy może sobie pozwolić na wyposażenie poziomego kolektora.
Specjalny płyn przepływa przez rury kolektora, jest również nazywany "solanką" lub środkiem przeciw zamarzaniu, na przykład 30% roztworem glikolu etylenowego lub glikolu propylenowego. "Solanka" zbiera ciepło gleby i trafia do pompy ciepła, gdzie przenosi ją do płynu chłodzącego. Ochłodzona "solanka" ponownie wpływa do kolektora gruntowego.
Pionowa sonda powłoka wstępna jest układ rur, ukryty w temperaturze 50 - 150 m. Może to być tylko jedna U-kształtna rura obniżono do większej głębokości 80 - 100 m i wylewa zaprawy betonowej. A może system rur w kształcie litery U obniżony o 20 m, aby zebrać energię z większego obszaru. Wiercenie na głębokości 100 - 150 m jest nie tylko drogie, ale wymaga też specjalnego pozwolenia, dlatego często udaje się go wypróbować i wyposażyć w kilka sond o płytkiej głębokości. Odległość między takimi sondami wynosi 5-7 m.
Ciepło właściwe z kolektora pionowego zależy również od skały:
- Osadowe suche skały - 20 W / m;
- Skały osadowe nasycone wodą i gleba kamienista - 50 W / m;
- Gleba skalista o wysokim współczynniku przewodności cieplnej - 70 W / m;
- Woda podziemna (cienka) wynosi 80 W / m.
Powierzchnia pod kolektorem pionowym jest bardzo mała, ale koszt ich ułożenia jest wyższy niż w kolektorze poziomym. Zaletą pionowego kolektora jest również bardziej stabilna temperatura i większy radiator.
Woda jako źródło ciepła może być inna.
Kolektor na dnie otwartego, pozbawionego lodu stawu - rzeki, jeziora, morza - to rura z "solanką" zatopioną przy pomocy ładunku. Ze względu na wysoką temperaturę płynu chłodzącego metoda ta jest najbardziej opłacalna i ekonomiczna. Kolektor wody może być ustawiony tylko przez tych, od których staw nie jest dłuższy niż 50 m, w przeciwnym razie traci się wydajność instalacji. Jak rozumiesz, takie warunki wcale nie są. Ale nie używajcie pomp ciepła do ludzi na wybrzeżu, tylko krótkowzroczni i głupi.
Kolektor w ściekach lub zrzucaniu wody po instalacji technicznych może być wykorzystywany do ogrzewania domów, a nawet wysokich budynków i zakładów przemysłowych w mieście, a także do przygotowywania ciepłej wody. To z powodzeniem odbywa się w niektórych miastach naszego kraju.
Wgłębienia lub wody gruntowe są stosowane rzadziej niż inne zbiorniki. Taki system obejmuje budowę dwóch odwiertów, z których jeden pobiera wodę, która przenosi ciepło do chłodziwa w pompie ciepła, a drugi jest odprowadzany ze schłodzonej wody. Zamiast studni może być studnia filtracyjna. W każdym przypadku odwiert powinien znajdować się w odległości od 15 do 20 m od pierwszego, a nawet niżej w dół (wody podziemne również mają swój własny prąd). Ten system jest dość trudny w obsłudze, ponieważ jakość doprowadzanej wody musi być monitorowana - filtrować i chronić części pompy ciepła (parownika) przed korozją i zanieczyszczeniem.
Powietrze
Najprostszą konstrukcją jest system grzewczy z powietrzną pompą ciepła. Żaden dodatkowy kolektor nie jest potrzebny. Powietrze z otoczenia bezpośrednio wpływa do parownika, gdzie przenosi ono ciepło do chłodziwa, które z kolei przenosi ciepło do nośnika ciepła wewnątrz domu. Może to być powietrze dla klimakonwektorów lub wody dla ciepłej podłogi i grzejnika.
Koszt instalacji powietrznej pompy ciepła jest minimalny, ale wydajność instalacji jest bardzo zależna od temperatury powietrza. W regionach o ciepłej zimie (do +5 - 0 ° C) jest to jedno z najbardziej ekonomicznych źródeł ciepła. Jednak, gdy temperatura powietrza spadnie poniżej -15 ° C, wydajność spada, tak że nie ma sensu użycie pompy, a korzystnie zawierają konwencjonalny grzejnik elektryczny lub kotła.
Powietrzne pompy ciepła do przeglądów ogrzewania są bardzo sprzeczne. Wszystko zależy od regionu ich użycia. Korzystne jest stosowanie ich w regionach o ciepłych zimach, na przykład w Soczi, gdzie nie ma nawet potrzeby stosowania podwójnego źródła ciepła w przypadku silnych mrozów. Możliwe jest także zainstalowanie powietrznych pomp ciepła w regionach, w których powietrze jest stosunkowo suche, a temperatura w zimie wynosi -15 ° C. Ale w wilgotnym i zimnym klimacie rośliny cierpią na oblodzenie i mróz. Sople przyczepione do wentylatora nie pozwalają na prawidłową pracę całego systemu.
Ogrzewanie za pomocą pompy ciepła: koszt systemu i koszty operacyjne
Moc pompy ciepła jest wybierana w zależności od funkcji, które zostaną do niej przypisane. Jeśli tylko ogrzewanie, obliczenia mogą być wykonane w specjalnym kalkulatorze, biorąc pod uwagę utratę ciepła w budynku. Nawiasem mówiąc, najlepsze osiągi pompy ciepła przy stratach cieplnych budynku wynoszą nie więcej niż 80 - 100 W / m2. Dla uproszczenia zakładamy, że pompa 10 kW jest potrzebna do ogrzania domu o powierzchni 100 m2 z wysokością 3 mi utratą ciepła 60 W / m2. Aby podgrzać wodę, musisz zabrać urządzenie z rezerwą mocy - 12 lub 16 kW.
Koszt pompy ciepła zależy nie tylko od mocy, ale także od niezawodności i wymagań producenta. Na przykład agregat o mocy 16 kW produkcji rosyjskiej będzie kosztować 7 000 USD, podczas gdy zagraniczna pompa RFM 17 o mocy 17 kW jest warta około 13 200 cu. ze wszystkimi powiązanymi urządzeniami, z wyjątkiem kolektora.
Kolejną linią wydatków będzie uporządkowanie zbiornika. Zależy to również od mocy instalacji. Na przykład, w domu 100 m2, przy czym wszystkie zainstalowane podłogowego (100 m2), lub 80 m2 grzejniki i podgrzewania wody do + 40 ° C do 150 l / h, jest wymagany do wykonania kolektorów wiertniczych. Taki pionowy kolektor będzie kosztować 13 000 USD.
Kolektor na dnie zbiornika będzie nieco tańszy. Na tych samych warunkach będzie to kosztować 11 000 USD. Ale lepiej jest określić koszt instalacji systemu geotermalnego w wyspecjalizowanych firmach, może być zupełnie inaczej. Na przykład ułożenie kolektora poziomego pompy o mocy 17 kW będzie kosztować tylko 2500 cu. A w przypadku powietrznej pompy ciepła kolektor nie jest w ogóle potrzebny.
Łącznie koszt pompy ciepła 8000 USD. średnio, układ kolektora 6000 cu. średnio.
Miesięczny koszt ogrzewania pompy ciepła obejmuje tylko koszt energii elektrycznej. Oblicz je w następujący sposób - pompa powinna wskazywać zużycie energii. Na przykład dla wyżej wymienionej pompy o mocy 17 kW zużycie energii wynosi 5,5 kW / h. Całkowity system grzewczy działa 225 dni w roku, tj. 5400 godzin. Biorąc pod uwagę, że pompa ciepła i sprężarka działają cyklicznie, zużycie energii musi zostać zmniejszone o połowę. Na sezon grzewczy wyda się 5400h * 5,5 kW / h / 2 = 14850 kW.
Mnożymy ilość zużytego kW przez koszt energii w twoim regionie. Na przykład 0,05 cu. za 1 kW / godzinę. Łącznie za rok wyda 742,5 USD. Za każdy miesiąc, w którym pompa ciepła do ogrzewania, jest 100 cu. koszty energii elektrycznej. Jeśli podzielisz wydatki na 12 miesięcy, to za miesiąc dostaniesz 60 cu.
Należy pamiętać, że im niższe zużycie energii przez pompę ciepła, tym niższe miesięczne koszty. Na przykład są pompy o mocy 17 kW, które przez rok zużywają tylko 10 000 kW (koszty 500 USD). Ważne jest również, że wydajność pompy ciepła jest większa, tym mniejsza jest różnica temperatur pomiędzy źródłem ciepła a nośnika ciepła w instalacji grzewczej. Dlatego mówią, że bardziej opłaca się zainstalować ciepłą podłogę i klimakonwektory. Chociaż grzejniki ze standardowym czynnikiem chłodzącym w wysokiej temperaturze (+ 65 - + 95 ° C) mogą być także zainstalowane, lecz dodatkowo akumulator ciepła, na przykład, pośredniej kocioł. Do wstępnego podgrzewania wody w CWU wykorzystywany jest również kocioł.
Pompy ciepła są korzystne, gdy są stosowane w systemach biwalentnych. Oprócz pompy istnieje możliwość zainstalowania kolektora słonecznego, który może w pełni zasilać pompę latem, kiedy będzie pracował do chłodzenia. Dla bezpieczeństwa zimowego możliwe jest dodanie generatora ciepła, który będzie podgrzewał wodę dla ciepłej wody i grzejników o wysokiej temperaturze.
Jak zrobić geotermalną pompę ciepła z klimatyzatora
Każdy właściciel prywatnego domu stara się zminimalizować koszty ogrzewania domu. W związku z tym pompy ciepła są znacznie bardziej korzystne niż inne opcje ogrzewania, dają one 2,5-4,5 kW ciepła z jednego kilowata zużytej energii elektrycznej. Odwrotna strona medalu: aby uzyskać tanią energię, trzeba będzie dużo zainwestować w sprzęt, a najskromniejszy system ogrzewania o mocy 10 kW będzie kosztował 3500 lat. e. (cena wywoławcza).
Jedynym sposobem na zmniejszenie kosztów 2-3 razy jest wykonanie pompy ciepła (w skrócie - TN) własnymi rękami. Rozważmy kilka naprawdę działających wariantów, zebranych i sprawdzonych przez mistrzów - entuzjastów w praktyce. Ponieważ podstawowa wiedza na temat urządzeń chłodniczych jest wymagana do produkcji złożonej jednostki, zacznijmy od teorii.
Funkcje i zasada działania TN
Aby zrozumieć istotę sprawy, sugerujemy zapoznanie się z właściwościami instalacji termicznych:
- W przeciwieństwie do kotłów i grzejników, samo urządzenie nie wytwarza ciepła, ale podobnie jak klimatyzator przesuwa je wewnątrz budynku;
- TN nazwano pompą, ponieważ "wypompowuje" energię ze źródeł o niskim potencjale ciepła - otaczające powietrze, wodę lub glebę;
- urządzenie zasilane jest wyłącznie energią elektryczną zużywaną przez sprężarkę, wentylatory, pompy obiegowe i tablicę sterowniczą;
- urządzenie oparte jest na cyklu Carnota stosowanym we wszystkich urządzeniach chłodniczych, na przykład klimatyzatorach i systemach rozdzielonych.
Pomoc. Ciepło zawarte jest w każdej substancji, której temperatura jest wyższa od zera bezwzględnego (minus 273 stopnie). Nowoczesne technologie umożliwiają pobieranie tej energii z powietrza o temperaturze -30 ° C, ziemi i wody do + 2 ° C.
W cyklu wymiany ciepła Carnota bierze udział ciało robocze, gaz z freonu wrzący w temperaturze minusowej. Alternatywnie, odparowując i kondensując w dwóch wymiennikach ciepła, chłodziwo absorbuje energię otoczenia i przenosi się w inne miejsce. Zasadniczo zasada działania pompy ciepła powtarza działanie klimatyzatora włączonego do ogrzewania:
- Będąc w fazie ciekłej, freon przechodzi przez rury zewnętrznego wymiennika ciepła-parownika, jak pokazano na schemacie. Otrzymując ciepło powietrza lub wody przez metalowe ściany, czynnik chłodniczy się nagrzewa, wrze i paruje.
- Następnie gaz wchodzi do sprężarki, która pompuje ciśnienie do wartości obliczonej. Zadaniem jest podniesienie temperatury wrzenia substancji, tak aby Freon skraplał się w wyższej temperaturze.
- Przechodząc przez wewnętrzny wymiennik ciepła - skraplacz, gaz ponownie zamienia się w ciecz i oddaje zgromadzoną energię do nośnika ciepła - wody lub powietrza w pomieszczeniu.
- W ostatnim etapie płynny czynnik chłodniczy wchodzi do odbiornika - osuszacza, a następnie do urządzenia dławiącego. Ciśnienie substancji ponownie spada - Freon jest gotów przejść drugi cykl.
Uwaga: Konwencjonalne systemy split i fabryczne pompy ciepła mają wspólną cechę - zdolność do przesyłania energii w obu kierunkach i funkcjonują w 2 trybach - ogrzewanie / chłodzenie. Przełączanie realizowane jest za pomocą czterodrożnego zaworu odwracającego, który zmienia przepływ gazu wzdłuż konturu.
W domowych klimatyzatorach i VT stosuje się różne rodzaje złącz termoregulacyjnych, które zmniejszają ciśnienie czynnika przed przejściem przez parownik. W pierwszym przypadku rolę regulatora pełni proste urządzenie kapilarne, w drugim - kosztowny zawór termoregulacyjny (TRV).
Zwróć uwagę, że powyższy cykl występuje we wszystkich typach pomp ciepła. Różnica polega na sposobach dostawy / doboru ciepła, które wymienimy poniżej.
Rodzaje dławika dławiącego: rurka kapilarna (po lewej) i zawór termostatyczny (TRV)
Rodzaje instalacji
Zgodnie z ogólnie przyjętą klasyfikacją, TN są podzielone na typy według źródła pozyskanej energii i postaci chłodziwa, do którego są przesyłane:
- Pompy powietrze-powietrze są najbardziej zbliżone do tradycyjnych systemów rozdzielczych, różnica polega na obszarze zewnętrznego parownika. Urządzenie odbiera ciepło otoczenia i bezpośrednio przenosi powietrze do pomieszczenia, jak ma to miejsce w tradycyjnym klimatyzatorze.
- Konstrukcja generatorów powietrze-woda jest identyczna, ale zapewnia ogrzewanie wody lub płynu niezamarzającego krążącego w systemie grzewczym budynku mieszkalnego.
- Instalacja wody do wody pobiera ciepło o niskim potencjale ze zbiornika i przenosi je do ciekłego nośnika ciepła. W tym przypadku z rur korzysta się z dodatkowego zewnętrznego wymiennika ciepła, zanurzonego w studni, jeziorze, studni lub szamba. Obieg wody przez parownik zapewnia druga pompa.
- Energia geotermalna TH wykorzystuje ciepło gleby i ogrzewa domowy nośnik ciepła. Zewnętrzny obwód wymiany ciepła to cewka z płynem niezamarzającym, zakopana na wysokości 1,5-2 m i zajmująca duży obszar. Druga opcja to kilka pionowych sond z rur obniżonych do studni na głębokość 10-100 metrów.
Pomoc. Rodzaje pomp ciepła są wymienione w kolejności rosnących kosztów sprzętu wraz z instalacją. Instalacje lotnicze - najtańsze, geotermalne - drogie.
Głównym parametrem charakteryzującym pompę ciepła do ogrzewania domu jest współczynnik wydajności COP, równy stosunkowi między otrzymaną energią a wydatkowaną energią. Na przykład stosunkowo niedrogie nagrzewnice powietrza nie mogą pochwalić się wysokim COP-2,5... 3,5. Wyjaśnimy: zużywając 1 kW energii elektrycznej, instalacja dostarcza 2.5-3.5 kW ciepła do mieszkania.
Sposoby wyboru ciepła źródeł wody: ze stawu (po lewej) i przez studnie (po prawej)
Systemy wody i gleby są bardziej efektywne - ich rzeczywisty współczynnik mieści się w przedziale 3... 4,5. Produktywność jest zmienną zmienną, zależną od wielu czynników: konstrukcji obwodu wymiany ciepła, głębokości zanurzenia, temperatury i przepływu wody.
Ważny punkt. Jednostki czerpiące energię z wody gruntowej i powietrza nie są w stanie ogrzać chłodziwa w sieci grzewczej do 60-90 ° C. Normalna wartość TH wynosi tylko 35... 40 stopni, tradycyjny kocioł wyraźnie wygrywa. Stąd też zalecenie producentów: podłączenie sprzętu do obwodów grzewczych niskotemperaturowych - podgrzewanych wodą podłóg.
Które TN lepiej jest zbierać
Rozwiązujemy problem: konieczne jest zbudowanie własnej pompy ciepła o najmniejszych nakładach. Stąd wiele logicznych konkluzji:
- Instalacja będzie musiała korzystać z minimum drogich części, więc nie będzie możliwe osiągnięcie wysokiej wartości COP. Na podstawie współczynnika wydajności nasze urządzenie straci modele fabryczne.
- W związku z tym nie ma sensu wytwarzanie czystego powietrza TH, łatwiej jest korzystać z klimatyzatora inwerterowego w trybie ogrzewania.
- Aby uzyskać prawdziwą korzyść, musisz wyprodukować pompę ciepła powietrze / woda, woda / woda lub zbudować instalację geotermalną. W pierwszym przypadku możliwe jest uzyskanie COP około 2-2.2, w pozostałej części - osiągnięcie wskaźnika 3-3,5.
- Bez obwodów do ogrzewania podłogowego nie będzie można zarządzać. Nośnik ciepła, podgrzany do 30-35 stopni, jest niekompatybilny z siecią grzejników, z wyjątkiem regionów południowych.
UWAGA. Producenci twierdzą, że system podziału falownika działa w temperaturach zewnętrznych minus 15-30 ° C. W rzeczywistości efektywność ogrzewania znacznie się zmniejsza. Według właścicieli domów, w mroźne dni, jednostka wewnętrzna dostarcza letni strumień powietrza.
Aby wdrożyć wersję wody, konieczne są pewne warunki (do wyboru):
- zbiornik wodny na 25-50 m od domu, w większej odległości, zużycie energii elektrycznej wzrośnie silnie dzięki potężnej pompie cyrkulacyjnej;
- dobrze lub dobrze z wystarczającą rezerwą (opłatą) wody i miejscem do odwadniania (kopalnia, druga studnia, rynna, kanalizacja);
- kolekcję ścieków (jeśli możesz się do niej włamać).
Przepływ wód podziemnych jest łatwy do obliczenia. Podczas doboru ciepła domowe TH obniży temperaturę o 4-5 ° C, a zatem objętość przepływu jest określana przez pojemność cieplną wody. Aby uzyskać 1 kW ciepła (temperatury wody delta to 5 stopni), musisz przejechać przez TN około 170 litrów na godzinę.
Ogrzewanie domu o powierzchni 100 m² wymaga mocy 10 kW i przepływu wody 1,7 tony na godzinę - imponująca ilość. Taka termiczna pompa wodna jest odpowiednia dla małej wiejskiej rezydencji o powierzchni 30-40 m², najlepiej izolowanej.
Metody doboru ciepła metodą geotermalną TH
Montaż systemu geotermalnego jest bardziej realny, chociaż proces ten jest dość pracochłonny. Opcja z poziomym układem rury na obszarze na głębokości 1,5 m od razu odejść - będziesz musiał odgarnąć całą witrynę lub zapłacić za usługi sprzętu do kopania. Metoda dziurkowania studni jest znacznie łatwiejsza i tańsza w realizacji, praktycznie bez zakłócania krajobrazu.
Najprostsza pompa ciepła z klimatyzatora okiennego
Jak można się domyślić, do wyprodukowania zaopatrzenia w wodę potrzebny będzie chłodziarka do okien. Jest bardzo pożądane, aby kupić model wyposażony w zawór zwrotny i zdolny do pracy w celu ogrzewania, w przeciwnym razie trzeba będzie przerobić pętlę freonu.
Rada. Kupując zużyty klimatyzator, należy zwrócić uwagę na tabliczkę znamionową, która pokazuje charakterystykę techniczną urządzenia gospodarstwa domowego. Parametrem, który cię interesuje jest pojemność urządzenia na zimno (jest to podane w kilowatach lub brytyjskich jednostkach termicznych - BTU).
Wydajność grzewcza urządzenia jest większa niż wydajność chłodnicza i jest równa sumie dwóch parametrów: wydajności i ciepła uwalnianego przez sprężarkę
Przy odrobinie szczęścia nie musisz nawet wypuszczać freonu i lutować rur. Jak przekonwertować klimatyzator na pompę ciepła:
- Zdejmij górną obudowę urządzenia i odkręć zewnętrzny wymiennik ciepła od studzienki. Ostrożnie odsunąć chłodnicę, unikając załamywania rur czynnika chłodniczego.
- Zdejmij zewnętrzny wirnik ze wspólnego wału.
- Wykonaj metalowy zbiornik na długości zewnętrznego wymiennika ciepła, zwiększając szerokość o 10-15 cm. W ścianach bocznych przeciąć przepływ wody.
- Aby zapobiec zamarzaniu chłodnicy, zwiększyć obszar wymiany poprzez dodanie dodatkowych płytek z miedzi lub aluminium po bokach (w zależności od materiału wymiennika ciepła).
- Zanurz chłodnicę w zbiorniku, najlepiej bez przecinania rur freonowych. Zrób szczelną pokrywę i uszczelnij wejścia do konturu.
- Podłącz przewody zasilające i upustowe do przyłączy, podłącz pompy obiegowe. Napełnij i sprawdź zbiornik pod kątem wycieków.
Zalecenie. Jeśli wymiennik ciepła nie może być umieszczony w zbiorniku bez zakłócania linii freonowych, spróbuj opróżnić gaz i przeciąć rury we właściwych punktach (z dala od parownika). Po zmontowaniu wodnego wymiennika ciepła obwód należy przylutować i ponownie napełnić freonem. Ilość czynnika chłodniczego jest również podana na tabliczce.
Teraz pozostaje uruchomić domowy TN i dostosować przepływ wody, osiągając maksymalną wydajność. Uwaga: improwizowany grzejnik używa w pełni fabrycznego "farszu", po prostu przesunąłeś chłodnicę z powietrza do cieczy. Ponieważ system działa na żywo, spójrz na wideo mistrza-rzemieślnika:
Wykonujemy instalację geotermalną
Jeśli poprzednia wersja pozwoli uzyskać w przybliżeniu podwójne oszczędności, nawet samozasilający się obwód ziemny da współczynnik COP na obszarze 3 (trzy kilowaty ciepła na 1 kW zużytej energii elektrycznej). To prawda, że koszty finansowe i pracy również znacznie wzrosną.
Chociaż Internet opublikował wiele przykładów montażu takich urządzeń, nie ma uniwersalnej instrukcji z rysunkami. Będziemy oferować wersję roboczą, zmontowaną i przetestowaną przez prawdziwego mistrza domu, chociaż wiele rzeczy będzie musiało być przemyślanych i ukończonych na własną rękę - wszystkie informacje na temat pomp ciepła trudno jest umieścić w jednej publikacji.
Obliczanie pętli masy i wymienników ciepła pompy
Kierując się własnymi zaleceniami, przystępujemy do obliczenia pompy geotermalnej z pionowymi sondami w kształcie litery U umieszczonymi w studzienkach. Konieczne jest poznanie całkowitej długości zewnętrznego konturu, a następnie - głębokości i liczby pionowych wałów.
Początkowe dane dla przykładu: konieczne jest ogrzanie prywatnego izolowanego domu o powierzchni 80 m ² i wysokości sufitu 2,8 m, usytuowanego na środkowym pasie. Obliczenie obciążenia ogrzewania nie jest wykonywane, określimy zapotrzebowanie na ciepło w obszarze, biorąc pod uwagę izolację cieplną - 7 kW.
W razie potrzeby można wyposażyć kolektor poziomy, ale wówczas trzeba przydzielić duży obszar do wykopu
Ważna specyfikacja. Obliczenia inżynierskie pomp ciepła są dość złożone i wymagają wysokich kwalifikacji artysty, całe książki poświęcone są temu zagadnieniu. W artykule przedstawiono uproszczone obliczenia, zaczerpnięte z praktycznego doświadczenia budowniczych i rzemieślników - amatorów domowych produktów.
Intensywność wymiany ciepła między gruntem a niezamarzającą cieczą krążącą wzdłuż konturu zależy od rodzaju gleby:
- 1 metr bieżący pionowej sondy zanurzonej w wodzie gruntowej otrzyma około 80 W ciepła;
- w glebach kamienistych rozpraszanie ciepła wyniesie około 70 W / m;
- gleby gliniaste nasycone wilgocią dają około 50 W na 1 m kolektora;
- suche skały - 20 W / m.
Pomoc. Sonda pionowa składa się z 2 pętli z rur spuszczonych na dno studzienki i wypełnionych betonem.
Przykład obliczenia długości rury. Aby wyodrębnić z surowego łupków wymaga 7 kW energii cieplnej, będzie musiał 7.000 watów podzielonych według stawki 50 W / m, otrzymujemy ogólny sondy głębokości 140 m. Teraz rurociąg jest rozprowadzany do studni o głębokości 20 m, będziesz mógł wiercić własne ręce. Łącznie 7 wierceń z 2 pętlami wymiany ciepła, całkowita długość rury - 7 x 20 x 4 = 560 m.
Następnym krokiem jest obliczenie powierzchni wymiany ciepła w parowniku i skraplaczu. Na różnych zasobach internetowych i forach dostępne są formuły obliczeniowe, w większości przypadków niepoprawne. Nie wolno nam zalecać takich metod i wprowadzać w błąd, ale proponujemy wersję trudną:
- Zapoznać się z dowolnym znanym producentem płytowych wymienników ciepła, na przykład Alfa Laval, Kaori, "Anvitek" i tak dalej. Możesz przejść do oficjalnej strony internetowej marki.
- Wypełnij formularz wyboru wymiennika ciepła lub skontaktuj się z kierownikiem i zamów wybór urządzenia, podając parametry mediów (płyn niezamarzający, freon) - temperaturę na wlocie i wylocie, obciążenie cieplne.
- Specjalista firmy wykona niezbędne obliczenia i zaproponuje odpowiedni model wymiennika ciepła. Wśród jego cech znajduje się główna powierzchnia wymiany.
Agregaty płytowe są bardzo skuteczne, ale kosztowne (200-500 euro). Taniej jest zmontować płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła z miedzianej rury o średnicy zewnętrznej 9,5 lub 12,7 mm. Liczba podana przez producenta jest pomnożona przez współczynnik bezpieczeństwa 1,1 i podzielona przez długość obwodu rury, uzyskać metraż.
Płytowy wymiennik ciepła wykonany ze stali nierdzewnej jest idealnym wariantem parownika, jest skuteczny i zajmuje niewiele miejsca. Problem w wysokiej cenie produktu
Przykład. Powierzchnia wymiany ciepła proponowanej jednostki wynosiła 0,9 m². Wybór rur miedzianych pół „o średnicy 12,7 mm obwód obliczyć w metrach 12,7 x 3,14 / 1000 ≈ 0,04 m Określić powierzchnię całkowitą. 0,9 x 1,1 / 0,04 ≈ 25 m.
Sprzęt i materiały
Zaproponowano, aby przyszła pompa ciepła została zbudowana na podstawie jednostki zewnętrznej rozdzielonego układu o odpowiedniej wydajności (wskazanej na tabliczce). Dlaczego lepiej używać używanego klimatyzatora:
- Urządzenie jest już wyposażone we wszystkie komponenty - sprężarkę, przepustnicę, odbiornik i elektryka rozruchowego;
- domowe wymienniki ciepła można umieścić w obudowie agregatu;
- istnieją dogodne porty serwisowe do uzupełniania freonu.
Uwaga: Zrozumiałe użytkownicy wybierają sprzęt oddzielnie - sprężarkę, TRV, kontroler i tak dalej. Dzięki doświadczeniu i wiedzy takie podejście jest tylko mile widziane.
Zdobywaj TN na podstawie starej lodówki jest niecelowe - pojemność urządzenia jest zbyt mała. W najlepszym przypadku możliwe będzie "wyciśnięcie" do 1 kW ciepła, co wystarczy do podgrzania jednego małego pomieszczenia.
Oprócz zewnętrznego bloku "split" będziesz potrzebować następujących materiałów:
- rura HDPE Ø20 mm - na konturze ziemi;
- złączki polietylenowe do montażu kolektorów i podłączenia do wymienników ciepła;
- pompy obiegowe - 2 szt.;
- manometry, termometry;
- wysokiej jakości wąż wodny lub rura HDPE o średnicy 25-32 mm na obudowie parownika i skraplacza;
- rura miedziana 9 9,5-12,7 mm o grubości ściany co najmniej 1 mm;
- izolacja rurociągów i linii Freon;
- zestaw do uszczelniania przewodów grzejnych ułożonych wewnątrz rury wodnej (konieczne będzie uszczelnienie końców rur miedzianych).
Jako zewnętrzny czynnik chłodzący zastosowano roztwór soli wody lub płynu niezamarzającego do ogrzewania - glikol etylenowy. Potrzebny jest również zapas freonu, którego marka znajduje się na tabliczce znamionowej systemu podzielonego.
Montaż modułu wymiennika ciepła
Przed rozpoczęciem prac montażowych należy zdemontować jednostkę zewnętrzną - zdjąć wszystkie pokrywy, wyjąć wentylator i duży grzejnik pracowniczy. Odłącz elektromagnes sterujący zaworem rewersyjnym, jeśli nie planujesz używać pompy jako chłodnicy. Czujniki temperatury i ciśnienia muszą zostać zachowane.
Kolejność montażu głównego bloku ТН:
- Przygotuj skraplacz i parownik, popychając miedzianą rurkę wewnątrz węża o obliczonej długości. Na końcach zainstaluj trójniki do podłączenia uziemienia i obwodu grzewczego, wystające rury miedziane uszczelnione specjalnym zestawem do podłączenia kabla grzejnego.
- Używając rdzenia z plastikowej rury Ø150-250 mm, nawiń domowe obwody dwu-rurowe i poprowadź je do pożądanych stron, jak to pokazano poniżej w wideo.
- Umieść i przymocuj zarówno płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła w miejsce standardowego grzejnika, jak i lutowane rury miedziane do odpowiednich zacisków. "Gorący" kondensator-skraplacz lepiej jest podłączyć do portów serwisowych.
- Ustaw fabryczne czujniki, które mierzą temperaturę czynnika chłodniczego. Podgrzać odsłonięte odcinki rur i same wymienniki ciepła.
- Na drogach wodnych umieść termometry i manometry.
Rada. Jeśli planujesz umieścić główną jednostkę na ulicy, musisz podjąć kroki, aby zamrozić olej w sprężarce. Pobierz i zmontuj zestaw nagrzewnicy olejowej do olejów zimowych.
Na forach tematycznych pojawia się inny sposób tworzenia parownika: rura miedziana jest nawijana spiralnie, a następnie umieszczana wewnątrz zamkniętego pojemnika, na przykład zbiornika lub beczki. Wariant jest całkiem rozsądny przy dużej liczbie zwojów, gdy wymiennik ciepła po prostu nie pasuje do obudowy klimatyzatora.
Urządzenie pętli uziemienia
Na tym etapie wykonywane jest proste, ale czasochłonne wydobywanie i umieszczanie sond wzdłuż studni. Te ostatnie można wykonać ręcznie lub zaprosić wiertarkę. Odległość między sąsiednimi studniami nie jest mniejsza niż 5 m. Dalszy porządek pracy:
- Wykopać płytkie okopy między wiertłami, aby ułożyć rurociągi konturu.
- W każdym otworze opuść 2 pętle rur z polietylenu i wypełnij wgłębienia betonem.
- Poprowadź linię do punktu połączenia i zamontuj wspólny kolektor za pomocą łączników HDPE.
- Rurociągi ułożone w ziemi są izolowane i wypełnione ziemią.
Ważny punkt. Przed betonowaniem i napełnianiem należy sprawdzić szczelność obwodu. Na przykład podłącz sprężarkę powietrza do rozdzielacza, napompuj ciśnienie 3-4 Bar i pozostaw na kilka godzin.
Podczas podłączania linii postępuj zgodnie z poniższym schematem. Podczas napełniania instalacji solanką lub glikolem etylenowym potrzebne będą krany z dźwigami. Dwie główne rury z kolektora prowadzą do pompy ciepła i łączą się z "zimnym" parownikiem wymiennika ciepła.
W najwyższych punktach obu obiegów wody przewody powietrzne są koniecznie zainstalowane, schemat nie jest uwidoczniony warunkowo
Nie zapomnij zainstalować agregatu pompowego, który odpowiada za cyrkulację cieczy, kierunek przepływu - w kierunku freonu w parowniku. Media przechodzące przez skraplacz i parownik muszą się przemieszczać w kierunku do siebie. Jak poprawnie wypełnić autostradę "zimną" stroną, spójrz na wideo:
Podobnie skraplacz jest podłączony do domowego systemu ciepłych podłóg. Jednostka mieszająca z zaworem trójdrożnym niekoniecznie jest instalowana ze względu na niską temperaturę tłoczenia. Jeśli konieczne jest połączenie VT z innymi źródłami ciepła (kolektory słoneczne, kotły), należy użyć pojemności buforowej na kilku zaciskach.
Ładowanie i uruchamianie systemu
Po zainstalowaniu i podłączeniu urządzenia do sieci następuje ważny etap - napełnienie układu czynnikiem chłodniczym. Jest tu łódź podwodna - nie wiesz, ile Freonu trzeba uzupełnić, ponieważ objętość obwodu głównego znacznie wzrosła dzięki instalacji samoczynnego skraplacza z parownikiem.
Kwestię rozwiązuje metoda tankowania pod ciśnieniem i temperaturą przegrzania chłodziwa, mierzoną na wlocie sprężarki (tam freon jest podawany w stanie gazowym). Szczegółowe instrukcje dotyczące wypełniania metody pomiaru temperatury znajdują się w poniższej instrukcji.
Druga część filmu pokazuje, jak wypełnić system freonem R22 w zależności od ciśnienia i temperatury przegrzania czynnika chłodniczego:
Po zakończeniu tankowania obróć obie pompy obiegowe na pierwszą prędkość i uruchom sprężarkę. Temperatura solanki i wewnętrznego chłodziwa powinna być monitorowana za pomocą termometrów. Podczas fazy rozgrzewania linie z czynnikiem chłodniczym mogą zamarzać, a następnie mróz powinien się stopić.
Wniosek
Nie jest łatwo wyprodukować i uruchomić termiczną pompę geotermalną. Oczywiście, konieczne będą poprawki, korekta wad i korekt. Zasadą jest, że większość nieprawidłowości w automatycznych skrzyniach biegów wynika z nieprawidłowego montażu lub uzupełniania głównego obwodu wymiany ciepła. Jeśli urządzenie natychmiast odmówiło (automatyka bezpieczeństwa zadziałała) lub chłodziwo nie nagrzewa się, konieczne jest wezwanie kapitana urządzeń chłodniczych - przeprowadzi diagnostykę i wskaże popełnione błędy.
Pompa ciepła rozgrzeje dom. FORUMHOUSE Doświadczenie
Oprócz zwykłych tradycyjnych urządzeń grzewczych do gazu, elektryczności lub paliwa stałego, istnieją alternatywne źródła ciepła.
W naszym klimacie sezon grzewczy trwa dłużej niż pół roku, a latem trzeba poświęcić na systemy klimatyzacyjne. Cóż, jeśli dom znajduje się na "rozwiniętych" terytoriach, gdzie dostarczany jest gaz. A co, jeśli autostrada nie jest dostępna, aw przewidywalnej przyszłości nie jest oczekiwana. W ostatnich latach pompy ciepła stają się coraz bardziej popularne jako alternatywa dla klasycznych typów urządzeń grzewczych. I wśród użytkowników FORUMHOUSE są właściciele takiego sprzętu, gotowi dzielić się użytecznym doświadczeniem.
Jak to działa
Głównymi jednostkami urządzenia są: sprężarka, wymiennik ciepła, pompa obiegowa, automatyka, obwód zasilania. Pompa może pobierać ciepło z trzech źródeł.
Sądząc po gałęziach dyskusji, potrzebne są dwie opcje - woda i gleba. Wynika to z ograniczeń temperatury - źródło powinno być plus. Lokalizacja obwodu zasilania jest pozioma lub pionowa. W pierwszym przypadku rurociąg układany jest poniżej poziomu zamarzania - od 1,5 metra głębokości. Lub na dnie zbiornika, nawet w silnych mrozach - do + 4 ° C. Długość konturu zależy od wielkości ogrzewanego pomieszczenia i mocy pompy. W drugim studnie są wiercone na sondy, średnia głębokość wynosi 50-70 metrów. Piastrov AB, jeden z członków forum i właściciel pompy ciepła, opisał system pionowy.
Ciepło jest gromadzone przez sondy geotermalne - pętlę, przez którą krąży glikol etylenowy. Zlatują do studni o głębokości 50-70 metrów. Jest to obwód zewnętrzny, a liczba odwiertów zależy od mocy pompy ciepła. Dla domu o powierzchni 100 metrów kwadratowych potrzebne są dwie sondy - dwie studnie.
Obieg grzewczy
Pompa ciepła, w przeciwieństwie do kotłów na gaz, węgiel lub elektryczność, podgrzewa medium do średnio 40 ° C. Jest to optymalna temperatura, w której zarówno zużycie sprzętu jest minimalne, jak i zużycie energii elektrycznej. W przypadku konwencjonalnych grzejników takie wskaźniki nie są wystarczające. Dlatego pompa ciepła zwykle nie używa rur i baterii, ale ciepłą podłogę. Jest bardziej skuteczny przy podgrzewaniu chłodziwa. Tylko krok pomiędzy rurami powinien być mniejszy. Warto pamiętać, że podgrzewana podłoga stwarza ograniczenia w wyborze mebli i wysycha powietrze. Wymagane jest dodatkowe nawilżenie. Latem podłogi mogą być używane do chłodzenia.
Zalety i wady
Ponadto nie ma zależności od producentów gazu i obiegu na władze do koordynacji. A wymagania dotyczące kotłowni nie są tak surowe. Po uruchomieniu koszty operacyjne są minimalne. Pobierana jest tylko energia elektryczna, średnia pompa mocy zużywa około 4 kW na godzinę. Nowoczesne modele są impulsowe, nie działają nieprzerwanie, ale są włączane w razie potrzeby. Zmniejsza to liczbę godzin pracy w sezonie i koszty energii.
Główną wadą ogrzewania geotermalnego jest cena emisji, nawet jednostka chińska lub krajowa, nie wspominając o europejskich markach, kosztuje kilka tysięcy euro. Wraz z układem zewnętrznego obwodu i instalacji przyjemność rozleje się na setki tysięcy rubli. Według obliczeń ekspertów i właścicieli, pompa płaci sama za siebie w ciągu kilku lat. Działa na wolnym źródle, w porównaniu z kosztem tony węgla lub sześcianu drewna opałowego, co stanowi znaczącą oszczędność. Ale nie każdy ma dodatkowe pół miliona na wyposażenie i uruchomienie.
Jeśli zbiornik nie jest daleko od miejsca, okazuje się, że jest znacznie tańszy, nie ma kosztów kosztownych wierceń.
Studnie operacyjne również optymalizują proces, stając się źródłem ciepła. Potwierdza to marsz dzieci forumchanin z Ust-Kamenogorsk. Pracuje w przedsiębiorstwie produkującym pompy ciepła i świadczy usługi instalacyjne. Dlatego dokładnie rozumie sytuację i kwestię członka oddziału, czy potrzebuje sond, czy w witrynie są odwierty, odpowiedział wyczerpująco.
Dlaczego zawracasz sobie głowę sondami, jeśli jest wystarczająco dużo wody. Przejedziesz z jednego do drugiego przez TN. Dzięki sondom jesteśmy zajęci, gdy nie ma wody lub małego filaru na budowie, potrzeby te nie obejmują. W przypadku pompy o mocy 10 kW potrzebna jest objętość 3 kostek.
Tajemnice samego siebie
Ale największe oszczędności pojawiają się, gdy pompa ciepła jest montowana ręcznie. Wiodącą jednostką jest sprężarka, pobierana jest z mocnych klimatyzatorów i rozdzielonych systemów, parametry techniczne są podobne. Wymienniki ciepła są sprzedawane w stanie gotowym, ale niektórym rzemieślnikom udaje się lutować z rur miedzianych. Jako czynnik chłodniczy - freon, jest sprzedawany również w butlach. Kontrolery, przekaźniki, stabilizatory, wszystkie elementy osobno kosztują o połowę mniej niż w gotowym zestawie.
Najczęściej domowe organizuje się nad stawami lub gdy jest już aktywna studnia. Ze względu na fakt, że lwia część kosztów dotyczy robót ziemnych i maksymalnych oszczędności na nich.
Sprytny aparat2 z Rygi sam zebrał ciepło geotermalne i sporządził fotoreportaż na jego temat, ze szczegółowym opisem wszystkich operacji.
Złożyłem TN z dwóch jednofazowych sprężarek do 24 000 BTU (7 kilometrów kwadratowych na zimno). Uzyskano kaskadę, o mocy cieplnej 16-18 kilowatów, przy zużyciu energii elektrycznej około 4,5 kW na godzinę. Wybrałem dwie sprężarki, więc prądy są mniejsze, nie zacznę w tym samym czasie. W międzyczasie przetrwa tylko drugie piętro i wystarczy jedna sprężarka. Tak, i eksperymentuję na jednym, a następnie poprawiam drugi projekt.
Również forumchanin postanowił nie wydawać pieniędzy na gotowe płytowe wymienniki ciepła. Wymagają one uzdatniania wody i są warte wiele. Samoczynny wymiennik jest połączony z baterią, aby zwiększyć zwrot. Okazało się, że działająca instalacja jest czasami tańsza od zakupu.
Niemniej jednak pompy ciepła są alternatywną opcją, gdy nie ma gazu i dużych obszarów ogrzewania. Nawet przy samodzielnym montażu systemu koszt komponentów jest solidny. Bliższe zapoznanie się z tematem można znaleźć w oddziale pomp ciepła, jest wiele przydatnych wskazówek, członkowie forum dzielą się swoimi doświadczeniami, omawiają różne modele. Instrukcja krok po kroku z aparatu2 pomoże ci zrozumieć montaż. I opcje ogrzewania dużego domu bez gazu w wideo - jasny przykład. Dla właścicieli drewnianych domów - film o cechach układania rurociągów.
Cena pompy ciepła do ogrzewania prywatnego domu
Z roku na rok, przed zakupem sprzętu do ogrzewania domu, konsumenci mają uzasadnione pytanie dotyczące oszczędzania pieniędzy na ogrzewanie. Ta chwila martwi wielu ze względu na stały wzrost cen wszystkich znanych paliw. Kilka dekad temu naukowcy zaproponowali alternatywną opcję - do wydobywania energii z otaczającej przestrzeni. System ten jest znany jako ogrzewanie pompy ciepła i jest skutecznie stosowany w krajach europejskich i Japonii.
Zadania do wykonania przez zainstalowanie pompy ciepła
Urządzenie pozwala wytwarzać ciepło w domu i utrzymywać stałą temperaturę w zimnych porach roku. Latem taki system pomoże uniknąć ciepła w pomieszczeniu, ponieważ wiele pomp jest wyposażonych w funkcję odwracania chłodzenia. Każdy właściciel ma prawo wybrać dla siebie jedyną dopuszczalną formę ogrzewania domu i podgrzewania wody. Ale główne aspekty zastosowania jednostek termicznych, które określają zapotrzebowanie, to: czystość środowiska, bezpieczeństwo pracy, komfortowe warunki, oszczędność, długi czas pracy, akceptowalny projekt.
Roczny wzrost cen nośników energii prowadzi do tego, że konsumenci wolą instalację drogiego sprzętu do ogrzewania domu, który nie wymaga dalszych kosztów zakupu gazu, paliw stałych lub płynnych. Pompy ciepła nie wymagają poważnej konserwacji okresowej i pracują dłużej.
W niektórych domach powyżej 150 m2 stosuje się metody ogrzewania geotermalnego wraz z awaryjnym kotłem grzewczym. Ta kombinacja pozwala odzyskać zainwestowane środki po 5 latach użytkowania. Pompa przekształca ciepło ziemi o niskim potencjale w stały nośnik ciepła o temperaturze co najmniej 75 ° C. W tym przypadku zużyty kilowat energii elektrycznej przyczynia się do uwolnienia około 6 kilowatów ciepła.
W okresie letnim pasywny model chłodzenia umożliwia cyrkulację przez obieg płynu chłodzącego, który jest chłodzony w ziemi, gdzie temperatura wynosi 5-7 ° C. Energia elektryczna zużywana na pompę cyrkulacyjną po kosztach jest znacznie tańsza niż praca standardowej klimatyzacji w całym domu podczas gorącego sezonu.
Aby zwiększyć wydajność pompy, można podłączyć dodatkowe obwody do podgrzewania basenu, latem wykorzystać energię kolektora słonecznego.
Pompy do rurociągów ciepłowniczych
Opis
Planeta jest rozgrzanym do czerwoności rdzeniem pokrytym grubą warstwą materii stałej. Pewnego dnia rdzeń się ochłodzi, ponieważ w przeciwieństwie do gwiazd ziemia nie ma źródła ciepła. Ale nie powinniśmy mówić o czasie trwania okresu, w którym zmieni się temperatura gleby, ponieważ nawet nasza cywilizacja tego nie odczuje. Dlatego gleba na stosunkowo małej głębokości do 50 m istnieje w stanie nieustannego podgrzewania, o temperaturze około 12 ° C. Głębokość może różnić się od podanej w zależności od klimatu okolicy.
Termiczne pompy geotermalne mogą być używane nawet w strefach wiecznej zmarzliny, tylko w poszukiwaniu ciepła będą musiały być na dużej głębokości.
Zasada działania
Pompa ciepła służy do odprowadzania ciepła o niskiej energii do środowiska. Przekształca go w energię o wysokiej temperaturze do przesyłania do medium grzewczego w obwodzie systemu grzewczego. Działanie pompy opiera się na zastosowaniu praw fizycznych i chemicznych. Masy powietrza, wody i ziemi stale gromadzą energię słoneczną, która jest wykorzystywana w pracy systemu grzewczego.
Instalacja pompy ciepła przypomina działanie lodówki, tylko w odwrotnej kolejności. W lodówce znajduje się zamrażarka (parownik), która dostarcza jej chłodu. Nadmiar ciepła dostaje się do kratki skraplacza za lodówką i jest wyrzucany do powietrza.
Pompa ciepła ma parownik umieszczony w takim miejscu, że styka się ze źródłem naturalnej energii o niskiej temperaturze:
- warstwy wnętrza ziemi znajdujące się poniżej punktu zamarzania powierzchni za pomocą pochyłych lub pionowych odwiertów;
- głębokości wody termicznych niezamarzających zbiorników poprzez obniżenie do wymaganej głębokości;
- masy powietrza poza domem.
W takim urządzeniu geotermalnym skraplacz działa jak urządzenie wymiany ciepła, które oddaje ciepło do ogrzewania chłodziwa w obiegu grzewczym domu, który jest wysyłany w celu końcowego dystrybucji do grzejników i grzejników.
Aby rozwinąć koncepcję, wyobraźmy sobie kontur, w którym pierwiastek chemiczny przesuwa czynnik chłodniczy w postaci cieczy lub gazu. Jego ruch wynika z działania sprężarki. Czynnik chłodniczy nagrzewa się po sprężeniu, dlatego do konstrukcji dodano zawór rozprężny.
W systemie są dwa wymienniki ciepła. Jeden z nich pracuje jako parownik w zimnym pomieszczeniu i służy do obniżania temperatury powietrza lub wody za pomocą klimatyzatora lub lodówki. Drugi działa jako skraplacz w gorącym obszarze i podgrzewa wodę dla systemu grzewczego.
Resztkowe działanie polega na określeniu źródła gromadzenia ciepła, które dostarcza energii do sond, długich konturów rur na dnie zbiorników lub poniżej punktu zamarzania, do źródeł powietrza.
Trzy obwody w systemie pompy ciepła:
- zewnętrzny obwód zbierający z ciągle poruszającym się, specjalnie dobranym płynem chłodzącym, częściej z płynem niezamarzającym;
- obwód kolektora zawierający wymienniki ciepła, sprężarkę, zawory do różnych celów i rury;
- zarys krajowego zaopatrzenia domu w ciepłą wodę i ogrzewanie.
Producenci przewidują żywotność co najmniej 20 lat, ale koncepcje takie jak tarcie i zużycie spowodują awarię pompy znacznie wcześniej. W rzeczywistości można ustawić czas działania sprzętu grzewczego bez naprawy w ciągu 10-12 lat.
Naturalne źródła ciepła
Ziemskie wnętrzności
Są darmowym generatorem ciepła. Na głębokości, na której ziemia nigdy nie zamarza, utrzymuje się dodatnia stabilna temperatura, która nie zmienia się w zależności od pory roku.
Do zbierania ciepła w niskiej temperaturze z gleby stosuje się dwie metody:
- wiercenia pionowych kolektorów, studni do głębokości od 50 do 200 m, aby pobrać wodę i przepuścić ją przez wymiennik ciepła i przenieść ją do zbiornika wodnego po użyciu;
- układanie rurociągu na miejscu domu na głębokości większej niż jeden metr i odległość między konturami co najmniej jednego metra z zasypem i podlewaniem z wilgocią.
Zbierz wystarczającą ilość ciepła w masach wodnych, na wypadek, gdyby było wolne od lodu jeziorko z bieżącą wodą lub wysoką ilością wody gruntowej. Na dnie kładzie się długi rurociąg, zamocowany za pomocą towarów, które są ustawione w tempie 5 kg na 1 metr bieżący. Aby wymiennik ciepła działał na długości około 300 metrów, odległość między zwojami rur nie powinna być mniejsza niż 1,5 metra.
Do działania takiego systemu najczęściej stosowana jest zasada otwartego gromadzenia ciepła. Oznacza to, że podczas ruchu wody gruntowej wykonywane są dwa odwierty, z których pierwszy służy do zbierania wody przez pompę i doprowadzania jej do wymiennika ciepła. W drugim zużyta woda chłodząca jest odrzucana.
Ryzyko nieprawidłowego działania polega na tym, że wzrost poziomu wód gruntowych może być różny w zależności od okresu deszczy i ruchu ziemi.
Powietrze
Najbardziej powszechnym i łatwo dostępnym źródłem ciepła jest atmosfera. Wymiennik ciepła wykonany jest przez typ dużego grzejnika z odpowiednią liczbą żeber i dmuchawy. Taka pompa ciepła jest przeznaczona do ogrzewania i dostarczania ciepłej wody dla właścicieli domu. Często najprostsze urządzenia tego typu służą do podgrzewania wody w basenach zimowych. Koszt energii elektrycznej jest minimalny.
Zewnętrzne wymienniki ciepła są montowane na dachu domu lub na jego ścianie. Jeśli ma się potężny sprzęt, to dla jego instalacji konieczne jest stworzenie dodatkowego fundamentu w postaci fundamentu.
Rośliny cieplne, które pobierają ciepło z atmosfery, głównie z falownika. W nich odbywa się konwersja prądu przemiennego, co pozwala sprężarce pracować z pełną wydajnością. Gdy czynnik grzewczy zostanie podgrzany do wymaganej temperatury, sprzęt nie zatrzyma się, tylko moc zostanie zmniejszona. W ten sposób wydłuża się żywotność sprzętu.
Przegląd typów pomp ciepła
Pompy powietrze / woda
Zbierz ciepło z atmosfery i podgrzej płyn w systemie grzewczym. Produkują modele standardowe i kompaktowe. Można zainstalować zarówno w procesie naprawy budynku, jak i podczas budowy nowego domu. Ogrzać chłodziwo do 60 ° C przy temperaturze zewnętrznej -20 ° C. W najtrudniejszej operacji moc osiąga 20 kW. Niektóre systemy są wyposażone w dodatkowe ogrzewanie za pomocą energii elektrycznej do pracy w ekstremalnych warunkach lub ogrzewanie systemu do rozmrażania.
System termiczny solanka / woda
Pobiera energię z wnętrza Ziemi, instalując specjalne sondy geotermiczne. System wykorzystuje dwa rozszerzalne wymienniki ciepła, które pracują na ciepło i chłodzenie. Moc instalacji wynosi 16 kW. Zastosowano nowy system, składający się z połączonych szeregowo modułów jednostek do 6 sztuk, zużywający całkowitą moc do 50 kW.
Instalacja ciepła woda / woda
Pompy są wysokiej jakości, układane w procesie produkcyjnym. Mają wymiennik ciepła w postaci płyt. Prawie wszystkie ważne elementy wykonane są ze stali nierdzewnej i jej stopów. W razie potrzeby zbiornik wyrównawczy można łatwo podłączyć do pomp brudnych. Moc pracy wynosi 6 kW. Wszystkie modele są wyposażone w pełni automatyczne sterowanie.
Pompy ciepła zgodnie z rodzajem pracy powietrze-powietrze
Są w stanie nie tylko ogrzać wodę, ale także powietrze w pomieszczeniu. Obejmują one systemy split. Możliwe jest również zainstalowanie kaskadowej wersji o mocy do 50 kW.
Geotermiczna gleba-woda
Bardzo dobrze polecany do ogrzewania w domach prywatnych i obiektach przemysłowych. Do zbierania ciepła, odwiertów o różnych głębokościach, są wszystkie elementy pełnej automatyzacji sterowania. Działaj z kolektorów głębokich lub powierzchniowych.
Koszt sprzętu i instalacji pompy ciepła
Cena pompy ciepła zależy od kilku czynników. W tym celu należy wziąć pod uwagę powierzchnię ogrzewanego domu, obecność dodatkowych rur z różnymi opcjami ogrzewania. Ponadto rodzaj zainstalowanej pompy odgrywa rolę w zasadzie gromadzenia naturalnego ciepła ze środowiska i mocy.
Dużo uwagi poświęca się izolowaniu otaczających struktur budynku mieszkalnego, ponieważ straty ciepła wpłyną na wymaganą moc pompy. Jeśli dla porównania używamy jednostki cieplnej o mocy od 10 do 20 kW, to w domu ze standardowymi stratami ciepła (nieogrzewane ściany) może efektywnie ogrzać obszar do 220 m2, w starannie izolowanym domu powierzchnia wzrośnie do 420 m2. W całkowicie odizolowanym od strat ciepła nowoczesnym domu z pompą tej mocy można z powodzeniem rozgrzać do 750 m2.
Cena sprzętu geotermalnego obejmuje instalację i prace wykopowe do pojemności buforowej systemu ogrzewania domu i koszt pompy ciepła.
W przypadku standardowego małego domu o powierzchni do 130 m2, wykorzystującego ujęcie ciepła ziemi, koszt sprzętu wyniesie około 430 000 rubli, a koszt instalacji wyniesie 300 000 rubli. Zastosowanie poziomego kolektora gruntu obniży koszty instalacji do 150 000 rubli, ale koszt sprzętu pozostanie taki sam.
Najtańszy system ogrzewania dla takiego domu można uznać za system czerpania ciepła z powietrza i przenoszenia go do nośnika ciepła wody. Cena sprzętu jest znacznie niższa i wynosi około 350 000 rubli, koszt instalacji to 80 000 rubli.
Jeśli mówimy o studniach głębinowych w obszarach o niższym punkcie zamarzania i do ogrzewania domu o powierzchni do 400 m2, koszt sprzętu może osiągnąć 800 000 rubli, prace instalacyjne będą kosztować 355 000 rubli.
Zastosowanie pomp ciepła z gleby, wody i powietrza znacznie ułatwi życie właścicieli domu, które nie będzie koncentrować się na przygotowaniu, transporcie i przechowywaniu paliwa. Ponadto komfort i brak potrzeby ciągłej konserwacji sprawią, że system będzie niezbędny dla każdego konsumenta.