Toplotna črpalka z lastnimi rokami za ogrevanje hiše

Toplotna črpalka (TN) je inovativna, učinkovita, ekološka in proračunska rešitev za proizvodnjo toplote za potrebe sanitarne vode in ogrevanja. Načelo njegovega delovanja je preprosto. Naprava vzame toploto iz naravnih medijev (zrak, tla, voda) in dovede v ogrevalni sistem (OS) in sistem tople vode.

Notranja hladilna tekočina (amoniak ali drugo hladilno sredstvo) porabi energijo iz okolja in jo prevaža do uparjalnika. V njej hladilno sredstvo iz tekočine pretvorimo v plin z izhlapevanjem. Na naslednji stopnji se zmanjša prostornina plinastega hladila in posledično narašča njegova temperatura.

Topla hladilna tekočina kroži v kondenzatorju, toplota iz katere vstopi v ogrevalni sistem doma. Razširitveni ventil omogoča, da se hladilno sredstvo ponovno ohladi in začne nov toplotni cikel, ki ustvarja izjemno učinkovit sistem toplote.

Diagrami povezav za vir ogrevanja in učinkovitost

Učinkovitost takšne črpalke je določena s primerjavo količine energije, ki jo proizvaja naprava, in količine porabljene električne energije za lastne potrebe. Najprej je odvisno od temperature zunanjega zraka. V načinu ogrevanja padec zmogljivosti sistema, ko zunanja temperatura pade. Takšen sistem v hladnem podnebju pri najnižjih možnih temperaturah zahteva dodatno varnostno ogrevanje, če sam ne more zagotoviti dovolj toplote za vzdrževanje temperature sanitarnega zraka v prostoru.

Za ogrevalne sisteme obstajajo različni viri toplote:

• Zrak;
• Tla;
• Podzemna voda.

Preprosti izračuni kažejo, da, če je kotel zelo učinkovit na zemeljski plin, lahko delujejo z učinkovitostjo 93%, TC "zrak-zrak" - 180%, in VT "zemlja - voda" je lahko do 400% učinkovitost.

Vodne / vodne toplotne črpalke

Vodne / vodne črpalke pretvarjajo energijo, prejeto iz naravnih virov vode, v notranji ogrevalni krogotok. Hidrotermalni sistemi uporabljajo podtalnico za potrebe:

• ogrevanje stavbe;
• hlajenje stavbe;
• Sanitarna voda za domačo porabo;
• ogrevalna voda za bazene.

Črpalke izkoriščajo toplotno energijo iz podzemnih voda s pomočjo vrtin, drenažnih sistemov in drugih vodnih sistemov. Prejeto energijo s sistemom prenosa toplote dobimo na kroženju vode v ogrevalnem sistemu hiše. Ohlajena voda se vrne v vodonosnik Obzorje skozi odlagališče. Učinkovitost hidrotermalnih sistemov z vodo THs je zagotovljena z nepremostljivostjo temperature podzemne vode med letom, ponavadi na ravni 8-13 ° C.

Takšni pogoji ustvarjajo stabilno visoko zmogljivo ogrevalno napravo in omogočajo njegovo neodvisnost od zunanjih vremenskih razmer. Zato so črpalke vode in vode najučinkovitejše in imajo zagotovljen stalni koeficient produktivnosti (COP). Koeficient COP prikazuje razmerje toplotne energije (kW) do porabljene električne energije VT (kW) za lastne potrebe, da se zagotovi ogrevanje stavbe.

Ko je temperatura v območju od 8-13 ° C in temperatura pretoka hladilne tekočine je 35 C, koeficient COP = 5 ÷ 7. V tem primeru za vsak kilovat električne energije, porabljene za upravljanje VT, dobimo brezplačno energijo 5 ÷ 7 kW, dovolj za vzdrževanje sanitarnega termičnega režima v prostoru s površino približno 60 m².

Industrija proizvaja široko paleto črpalk, kot so "vodni voda", ki se uspešno uporabljajo za ogrevanje in klimatizacijo eno- in večstanovanjskih stavbah nizkih stavb, kot tudi hoteli, šole, poslovnih stavb in industrijskih objektov. Omejitve uporabe te vrste VT lahko razpoložljivost dovoljenj za dobro namestitev.

Uporaba geotermalnih sistemov za oskrbo s toploto

Uporaba energije geotermalne energije (skoraj površina) je še ena učinkovita smer črpalk. Pod zemljo je postavljen cevni sistem dolžine približno 100 metrov, ki kopiči vročino tal. Stanje tal določa koliko geotermalnih sistemov je potrebno zagotoviti domačo ogrevanje. V primeru velikih območij se kot alternativa lahko uporabi toplota iz bližnjih podzemnih rezervoarjev iz daljinskega ogrevanja ali oskrbe z vodo.

Komoro toplotne črpalke deluje poleti v načinu klimatske naprave. Po zbiranju toplote iz tal ta energija odvzame črpalka in se napaja v interni sistem ogrevanja. Geotermalne črpalke zahtevajo več naložb v instalacijo kot zračne črpalke, vendar zagotavljajo stalno ogrevanje, ker ima zemlja konstantno temperaturo skozi celo leto. Tako je zagotovljena neprekinjena proizvodnja energije.

Kako namestiti geotermalni sistem? Montaža geotermalnega sistema lahko iti v več smereh:

1. Cevi za prenos toplotnih črpalk so nameščene vodoravno, imajo dolžino jarka več sto metrov. Takšna shema zahteva precejšnje izkopavanje in povzroči motnje sosednje krajine. Poleg tega bo v prihodnosti ta parcela problematična za uporabo v trajnih zelenih nasadih.
2. Cevi za prenos toplote se nahajajo navpično, zanka do 10 metrov. Najbolj zamudno in drago možnost.
3. Cevi za prenos toplote se nahajajo pod vodo rezervoarja, ki se nahaja v bližini hiše. Najcenejša možnost.

Prednosti:

1. Neprekinjena modulacija kompresorja za pregled nadzorovane učinkovitosti.
2. Zmanjšana poraba energije in stroški v primerjavi s konvencionalnimi toplotnimi črpalkami.
3. Visoka energetska učinkovitost.
4. Daljša življenjska doba zaradi postopka mehkega zagona.
5. Temperatura ogrevanja do 60 ° C
6. COP > 7.
7. Zaradi inteligentnega hladilnega cikla znatno nižji obratovalni stroški.

Poleg znatnih prihrankov pri stroških ima geotermalni sistem nekaj dodatnih prednosti. Toplota se sprošča pri nižji temperaturi kot prisilni zrak in deluje neprekinjeno, zato je sistem bolj stabilen in nima velikih temperaturnih razlik.

Geotermalni sistemi so primerni za avtomatizacijo z raztovarjanjem ogrevalne zmogljivosti. Ko sobna temperatura ustreza parametrom, ki jih določi potrošnik, se prekomerna toplota preusmeri na druge naloge izmenjave energije, na primer za ogrevanje tople vode. Običajno obdobje vračanja večine geotermalnih sistemov je 5-10 let, kar je primerljivo s časom osamitve sončne energije.

Zračni sistemi

Za to vrsto črpalke je vir energije iz zunanjega zraka. Glavna prednost klimatsko TH primerjavi z geotermalno energijo in vodo so majhni stroški namestitve, saj ne zahteva izkop, montažo in podvodnega dela polaganje toplotnih cevovodov.

Air VT so zunanja in notranja vgradnja, izdelana monoblok ali split sistemi. Za zračne črpalke z monoblokom se ploščni toplotni izmenjevalnik nahaja v zunanji enoti, in energija se priskrbi notranji enoti skozi dobro izolirane toplotne cevi. Z ločeno toplotno črpalko se toplotni izmenjevalnik nahaja v notranji enoti, tako da se energija prenaša skozi hladilno sredstvo navznoter.

Ena omejitev: zrak vir VT izgubijo učinkovitost v hladnem vremenu in preneha delovanje, ko temperatura pade pod 20 stopinj, tako za regije s povprečno temperaturo hladnega zraka ni večja od 10 ° C, so takšni sistemi najbolj prednosten.

Izračun tokokroga toplotne energije

Najprej je treba izračunati toplotno ravnovesje v hiši, preden namestite toplotno črpalko. To bo omogočilo določiti potreben prenos toplote zahtevana temperatura udobja. Pri izračunavanju črpalke je treba upoštevati naslednje podatke:

• namen zgradbe;
• njeno skupno površino;
• število nadstropij, površina vsakega od njih;
• višina stropa;
• želena (potrebna) sobna temperatura;
• stene (material, debelina sloja);
• vrsta in skupna površina zasteklitve;
• Prisotnost prezračevalnega sistema in njegovih značilnosti;
• povpraševanje po topli vodi, število točk;
• grelniki in njihov tip;
• prisotnost / odsotnost kopnega / vode v bližini;
• prisotnost / odsotnost omejitev električne energije.

Hitro lahko izračunate energijske potrebe hiše po formuli:

P = V x C x T,

kjer je V prostornina ohišja v m3;

C je gradbeni faktor C = 0,75, če je hiša zelo dobro izolirana (RT2005) C od 0,9 do 1,3, če je hiša slabo izolirana C = 1,6;

T je razlika med zahtevano temperaturo v hiši in najnižjo zunanjo temperaturo v hladnem obdobju leta za geografsko območje lokacije stavbe.

Primer: stran 200 m² višina 2, 5 m, v centru Moskva območju, notranja temperatura 20 ° C, z zunanjo temperaturo - 16 C P = 200 x 2 x 5 0 9 x (20 - (-16) ) = 16200 W

Za to hišo, ki zahteva 16 kW, potrebujemo toplotno črpalko z zmogljivostjo 16 kW do 20 kW .

Proizvodnja toplotne črpalke za potrebe gospodinjstev

Toplotna črpalka za ogrevanje hiše z lastnimi rokami je donosna in prikladna. Statistika pravi to TH za hišo s površino 200 m² se bo izplačala v prvih treh letih, in to ni omejitev glede na rastoče stroške goriva in električne energije. Te stroške lahko zmanjšate, če so obrtniki v hiši, ki lahko sestavijo črpalko iz improviziranih materialov. Če želite to narediti, boste potrebovali:

1. Zmogljiv kompresor, na primer, zasnovan za klimatizacijo. Če hiša ni tako, se lahko obrnite na delavnice za popravilo hladilnikov in klimatskih naprav. Za njega morate najprej pripraviti gori na primernem mestu (običajno na steni hiše).
2. Kondenzator, lahko to storite sami. Naredite tuljavo iz bakrene cevi z debelino stene najmanj 1 mm, ki je nameščena v primernem kovinskem varjenem telesu. Namestite potrebne pipe in povezave na njem. Prav tako je nameščen na steni poleg kompresorja. K je kvalitativno tuljava, je bakrene cevi rane, npr na jeklenko in medovojni razmik varovanega območja aluminija. Končna montaža kondenzatorja (spajkanjem bakrene cevi, vbrizgavanjem Freon in m. P.) Ali najbolje prepustiti strokovno, da bi se izognili poškodbam VT ni poškodoval pri montaži ali delovanja.
3. Uparjalnik - posoda za pretvorbo tekočega hladilnega sredstva v stanje hlapov. Nastala hlapa vstopi v kompresor, ki ga potisne pod tlakom v kondenzator.
4. Drsni ventil. Potrebno je kupiti, ob upoštevanju parametrov črpalke.
5. Povezovalni elementi vezja so odvisni od vrste izbrane instalacije.
6. Preverite hidravlično gostoto cevovodnih sistemov s pritiskom (zrak ali voda).
7. Preverite zanesljivost opreme za električno energijo doma.

Prednosti in slabosti vira toplotne energije

Prednosti toplotnih črpalk:

• Popolno električno ogrevanje: ustvarjanje 4 kW toplote pri porabi 1 kW za lastne potrebe elektrarne.
• Neodvisnost od dragega goriva (plin, premog, kurilno olje).
• Učinkovito energetsko ravnotežje, skupaj s talnimi ali stenskimi grelci.
• Zazivite majhen prostor v hiši ali kleti.
• Nizki stroški vzdrževanja.
• Dobro se integrira v sistem "pametne hiše".

Slabosti:

• Gospodarska učinkovitost po praktičnih preskusih v starih hišah ne ustreza vedno opremi, ki jo je navedel proizvajalec.
• Visoke zahteve za ogrevalni sistem.
• Razpoložljivost akumulatorja v vezju.
• Temperatura vira toplote je konstantna samo za podtalnico.
• Veliko modelov vsebuje hladilno sredstvo, ki uničuje podnebje.