Toplotne črpalke za ogrevanje doma: načelo delovanja,

Kaj je to - toplotna črpalka? Kako deluje? Kje lahko te naprave izvlečejo toploto? Nazadnje, kako dobičkonosno in praktično primerjamo z drugimi viri toplotne energije? Ugotovimo to.

Kaj je to?

Načelo delovanja toplotne črpalke je povsem identično obratovalni shemi navadnega hladilnika.

• Kompresor stisne hlapljivo hladilno sredstvo. To povzroči precejšnjo količino toplote, ki se daje toplotnemu izmenjevalniku. Ta toplota se lahko uporablja za ogrevanje zraka, ki ga ventilator ali kateri koli toplotni nosilec vžge skozi izmenjevalnik toplote.
• Ohlajeno hladilno sredstvo prehaja skozi ekspanzijski ventil in se dramatično povečuje.. Hkrati se popolnoma uskladi s fizičnimi zakoni in se hitro ohladi in skozi drugi toplotni izmenjevalec vzame toploto iz svojega okolja.

Opomba: večja je stopnja širitve hladilnega sredstva, nižja je njegova končna temperatura. Skladno s tem je pod določenimi pogoji zelo sposoben izločiti toploto iz medija, ki se ohladi precej pod zmrziščno točko vode.

Če lahko hladilnik deluje le na en način - za hlajenje notranjega prostora, lahko vsaka toplotna črpalka za ogrevanje hiše preusmeri smer premikanja hladilnega sredstva. Na praktični strani to pomeni, da ima lastnik takšne naprave na voljo napolnjeno klimatsko napravo: v zimskem času segreva prostor, poleti pa se ohladi kočo na prijetno temperaturo.

Končno, ogrevanje toplotne črpalke ima še eno zelo lepo funkcijo. Ker se električna energija porabi le za delovanje kompresorja, zunanji vir pa se uporablja kot vir toplote, črpalka za vsak kilovat porabljene električne energije dobi od 3 do 5 kilovatov toplotne moči.

Toplotni viri

Kaj je lahko vir nizke stopnje toplote?

Tla

Kot je znano, pozimi hladno prsti zamrzne do precej neznatne globine. Samo metr pod stopnjo zmrzovanja, temperatura tal je stabilna in je 8-12 stopinj v katerem koli času v letu.

Toplotne črpalke na tleh uporabljajo geotermalno toploto.

Obstajata dve vrsti toplotnih izmenjevalcev:

1. Vertikalna je dolga gibka cev, potopljena v navpičnih vodnjakih do globine 60-100 metrov. Ob upoštevanju dejstva, da stroški vrtanja tekočega meter vdolbine je 2-3 tisoč rubljev, namestitev toplotnih izmenjevalnikov stane veliko količino; vendar vertikalni izmenjevalnik toplote ne poteka na mestu.

1. Vodoravna, nasprotno, ostane v plitvi globini. Vrvi pod njim se lahko izkopljejo z lastnimi rokami brez vključevanja tehnologije; zato bo namestitev veliko cenejša. Vendar pa bo celotno območje tal nad zbiralcem (to je približno trikratno ogrevano območje hiše) neprimerno za sajenje: večina rastlin ne dopušča pregrevanja korenin poleti.

Predvideni stroški geotermalne toplotne črpalke s toplotno močjo 20 KW so približno pol milijona rubljev. Namestitev, odvisno od pogojev (število in globina vdolbinic, prisotnost ali odsotnost podtalnice itd.), Prisilijo kupca, da porabi dodatnih 100 - 400 tisoč evrov.

Voda

Če je vaša hiša na bregu brez zamrzovalnega rezervoarja - imate srečo: v tem primeru se ogrevanje s toplotnimi črpalkami lahko izvaja z minimalnimi stroški namestitve. Toplotni izmenjevalec segreva z utežmi in odstrani toploto iz vode.

Črpalke, ki uporabljajo podzemno vodo kot vir toplote, so nekoliko bolj zapletene. V tem primeru se na tem območju vrti dve vdolbinici, od katerih ena postane vir vode, druga pa se uporablja za izpraznitev po prehodu skozi toplotni izmenjevalec. Približen pretok vrtine, ki zagotavlja delovanje naprave s toplotno zmogljivostjo 16 KW - 0,8 m3 / uro.

Zrak

Nazadnje, najcenejše toplotne črpalke, ki uporabljajo zunanji zrak kot vir toplote. Zaradi preprostosti oblikovanja jih je relativno poceni; Namestitev je tudi več kot preprosta.

V prodaji najdete naprave, ki delujejo v dveh shemah.

1. Črpalke zrak-zrak se uporabljajo samo za ogrevanje ali hlajenje zraka v zaprtih prostorih.
2. Shema zrak-voda omogoča poleg ogrevanja hišo s toplo vodo.

Kot primer predstavljamo trenutne maloprodajne cene za več naprav, ki delujejo v skladu z drugo shemo.

Kaj pa črpalke zrak-zrak? Oh, tukaj je slika privlačnejša. Najpreprostejša toplotna črpalka te vrste - navaden okenski klimatski sistem - je mogoče kupiti za 4-5 tisoč rubljev; Bolj pomemben nakup - sistem razsmernikov z inverterjem - bo stalo 20-40 tisoč evrov.

Zakaj pri tem cennem razmerju naprave, ki izločajo toploto iz vode in tal ohranjajo svojo priljubljenost? Odgovor je preprost: zračne črpalke ostanejo uporabne le pri relativno visokih zunanjih temperaturah (do -25 ° C); medtem, v večini delov države na vrhu zimskih zmrzal, termometer pade občutno nižje.

Poleg tega je nižja temperatura ulice, manj ugodna je ogrevanje hiše s tovrstno toplotno črpalko. Obstaja taka stvar kot COP (koeficient učinkovitosti), kar pomeni razmerje med toploto, ustvarjeno na stroške električne energije. Torej, ta osnovna značilnost toplotnih črpalk za zelo priljubljen Mitsubishi Zubadan je 4,0 pri + 5 ° C in 2,0 na-25.

Zaključek je očiten. Ogrevanje podeželske hiše s toplotno črpalko, ki deluje v skladu s shemo zrak-zrak, je upravičena samo v toplem klimatskem območju. V Yakutia ali Khabarovskem območju bi bilo treba prednostiti geotermalne naprave.

Stroškovna učinkovitost

Ogrevanje zasebne hiše z električnimi grelnimi konvektorji, grelci za ogrevanje in druge naprave za ogrevanje je najdražja med vsemi obstoječimi shemami. Sodnik sami:

Če pa ne uporabljate neposrednega ogrevanja, vendar bo toplotna črpalka - ogrevanje postalo občutno cenejše. Koliko - odvisno od že omenjenega COP. Za večino modelov naprav različnih tipov ta parameter pade v razponu od 3-4; najboljši vzorci imajo COP 6.

Upoštevati je treba še nekaj drugih odtenkov.

• Kot je bilo že omenjeno, se z energetskimi črpalkami zmanjšuje energijska učinkovitost, ko temperatura pade zunaj, zato bi bilo treba oceniti povprečno vrednost za sezono (COP za povprečno zimsko temperaturo).
• KOP ni odvisen samo od temperature virusa toplote z nizko stopnjo, ampak tudi od temperature predmeta, na katerega se prenese toplota. Toplotna črpalka je ravno delta temperature. Na primer, geotermalna črpalka, ogrevanje toplo nadstropje do + 30C, bo veliko bolj ekonomično kot daje toploto radiatorjem s temperaturo +60.

Praktična posledica: če nameravate priključiti toplotne črpalke za segrevanje rok v ogrevalni krog z radiatorji, upoštevajte, da je treba povečati število delov in zmanjšati temperaturo toplotnega nosilca na +40 - +45 ° C.

Ob upoštevanju vseh številnih pridržkov se lahko povprečna COP vrednost varno sprejme v višini 3,0. V tem primeru, kot je enostavno izračunati, bodo stroški kilovatne ure toplote 1,2 ruble, kar je le nekoliko dražje od glavnega plina, drva in ceneje kot vsi drugi viri toplote.

Pri izbiri ogrevanja je vredno razmisliti ne samo o sedanjem stanju stvari, temveč tudi o perspektivah. In to so: zahvaljujoč nastajajočemu razvoju zelene energije (z uporabo obnovljivih virov), bodo stroški električne energije rasli veliko počasneje od stroškov plina, premoga in naftnih derivatov.

Zlasti napovedana rast cen v letu 2010 predvideva povečanje stroškov kubičnega plina za 1000 odstotkov do leta 2032 in le 130 odstotkov električne energije.

Od avtorja

Morda bralec najde avtorjevo lastno izkušnjo zanimivo. Za ogrevanje doma uporablja par črpalk zrak-zrak.

Torej, glede na:

• Kraj dejavnosti - Sevastopol, Krim. Povprečna temperatura januarja je +3. Sedanja zima je bila nenavadno mrzla: nekaj dni se je mraz ohranil pri -20 stopinj.
• Površina ogrevane mansarde je 60 kvadratnih metrov. Vbodi so popolna zasteklitev z enosmernimi dvojnimi zasteklitvami, ki varčujejo z energijo. Toplotna izolacija sten in strehe je 5 centimetrov mineralne volne in pene plastike.
• Cooper deluje kot vir toplote.&Hunter CH-S12 FTXN. Toplotna moč pri delu pri ogrevanju - 4,12 kW, COP je 4,2, deklarirana spodnja meja delovne temperature je -25 ° C; stroški v času nakupa znašajo 24.000 rubljev.

Rezultati:

• V zimskem času so bili na podstrešju ohranjeni precej udobni +20 stopinj.
• Približna poraba električne energije za ogrevanje podstrešja je bila 400 KW-ur. Poraba je enostavna za pretvorbo v ekvivalent denarja, ki temelji na lokalnih tarifah.

Edini problem, ki ga razkrije toplotna črpalka pri nizkih temperaturah, je zamrznitev ledu v drenažni cevi. Da bi jo odpravili, je načrtovana preprosto postavitev dela samoregulacijskega ogrevalnega kabla v drenažo.

Zaključek

Ali je vredno vlagati v še nenavaden sistem ogrevanja s toplotnimi črpalkami? S stališča avtorja, da. Izgleda zelo privlačna tudi v ozadju glavnega plina - samo zato, ker je popolnoma varna in ne zahteva odstranjevanja izdelkov za zgorevanje.

Vendar pa naj bralec izbere samostojno. Kot vedno, dodatne priložene tematske informacije najdete v priloženem videu. Uspehi!