Tepelné čerpadlo s vlastnými rukami na vykurovanie domu

Tepelné čerpadlo (TN) je inovatívne, efektívne, ekologické a rozpočtové riešenie pre výrobu tepla pre potreby zásobovania teplou vodou (TÚV) a vykurovania. Princíp jej fungovania je jednoduchý. Zariadenie získava teplo z prírodných médií (vzduch, zem, voda) a napája sa do vykurovacieho systému (OS) a do systému na prípravu teplej vody.

Vnútorná chladiaca kvapalina (amoniak alebo iné chladivo) odvádza energiu z prostredia a prepravuje ju do výparníka. V tom chladivo z kvapaliny sa premení na plyn odparením. V ďalšom stupni sa objem plynnej chladiacej kvapaliny znižuje a následne jej teplota stúpa.

Horúca chladiaca kvapalina cirkuluje v chladiči, z ktorého teplo vstupuje do vykurovacieho systému doma. Expanzný ventil umožňuje chladenie chladiva opätovne ochladiť a začne nový tepelný cyklus, ktorý vytvára mimoriadne efektívny systém zásobovania teplom.

Schémy pripojenia vykurovacieho zdroja a účinnosti

Účinnosť takéhoto čerpadla sa určuje porovnaním množstva energie vyrobenej zariadením a množstva elektriny spotrebovanej pre vlastné potreby. Najprv závisí od teploty vonkajšieho vzduchu. V režime vykurovania výkon systému klesá, keď klesne vonkajšia teplota. V chladnom prostredí pri najnižších možných teplotách si takýto systém vyžaduje dodatočné záložné vykurovanie, keď sám nemôže poskytnúť dostatok tepla na udržanie teploty sanitárneho vzduchu v miestnosti.

Pre vykurovacie systémy existujú rôzne zdroje tepla:

• vzduch;
• pôdy;
• Podzemných vôd.

Jednoduché výpočty ukazujú, že v prípade, že kotol je vysoko efektívny na zemný plyn môže pracovať s účinnosťou 93%, TC "vzduch-vzduch" - 180%, a VT "zem - voda", môže byť účinnosť až 400%.

Tepelné čerpadlá voda-voda

Čerpadlá voda-voda konvertujú energiu získanú z prírodných zdrojov vody do vlastného vykurovacieho okruhu. Hydrotermálne systémy využívajú podzemnú vodu pre potreby:

• vykurovanie budovy;
• chladenie budovy;
• TÚV pre domácu spotrebu;
• vykurovacej vody pre bazény.

Čerpadlá využívajú teplo z podzemných vôd pomocou vŕtaní, drenážnych systémov a iných vodných systémov. Prijatá energia prostredníctvom systému prenosu tepla sa privádza do vody, ktorá cirkuluje vo vykurovacom systéme domu. Chladená voda sa vracia do vodonosnej vrstvy horizontu prostredníctvom dumpingového vrtu. Účinnosť hydrotermálnych systémov s vodou THs zabezpečuje nemennosť teploty podzemnej vody počas roka, zvyčajne na úrovni 8-13 C.

Takéto podmienky vytvárajú stabilný vysokovýkonný vykurovací systém a robia ho nezávisle od vonkajších poveternostných podmienok. Preto čerpadlá voda-voda sú najefektívnejšie a majú zaručený konštantný koeficient produktivity (COP). Koeficient COP ukazuje pomer tepelnej energie (kW) na spotrebovanú elektrickú energiu VT (kW) na vlastné potreby na zaistenie vykurovania budovy.

Keď je teplota v rozmedzí 8-13 C a teplota prívodu chladiacej kvapaliny je 35 C, koeficient COP = 5 ÷ 7. V tomto prípade dostaneme na každý kilowatt elektrickej energie vynaloženú na riadenie VT voľnú energiu 5 ÷ 7 kW, dostatočné na udržanie hygienického tepelného režimu v miestnosti o rozlohe približne 60 m².

Priemysel produkuje širokú škálu čerpadiel, ako je "voda-voda", ktoré sa s úspechom používajú vo vykurovacích a klimatizačných jedno- a bytových domov nízkopodlažných domov, rovnako ako hotelov, škôl, kancelárskych budov a priemyselných objektov. Obmedzením pri použití tohto typu TN môže byť dostupnosť povolení na inštaláciu studne.

Aplikácia geotermálnych systémov na dodávku tepla

Využitie energie geotermálnej energie (blízkej ploche) je ďalším efektívnym smerom čerpadiel. Pod zemou sa položí potrubný systém s dĺžkou približne 100 metrov, ktorý hromadí teplo pôdy. Stav pôdy určuje, koľko geotermálnych systémov je potrebné zabezpečiť domáce vykurovacie zaťaženie. V prípade veľkých plôch sa ako alternatíva môže použiť teplo z blízkych podzemných zásobníkov z diaľkového vykurovania alebo zásobovania vodou.

Okruh tepelného čerpadla funguje perfektne v lete v režime klimatizácie. Po zhromaždení tepla zo zeme sa táto energia odoberie čerpadlom a privádza sa do vlastného vykurovacieho systému. Geotermálne čerpadlá vyžadujú viac investícií do inštalácie než vzduchové čerpadlá, ale poskytujú konštantnú tepelnú energiu, pretože pôda má konštantné teploty po celý rok. Preto je zaručená nepretržitá výroba energie.

Ako nainštalovať geotermálny systém? Inštalácia geotermálneho systému môže prejdite niekoľkými smermi:

1. Rúry tepelného výmenníka sú umiestnené horizontálne, majú dĺžku zákopu stovky metrov. Takáto schéma vyžaduje značné množstvo výkopov a vedie k narušeniu priľahlých krajinných oblastí. Navyše, v budúcnosti bude tento pozemok problematický pre trvalé zelené plantáže.
2. Rúry tepelného výmenníka sú umiestnené vertikálne, slučky do 10 metrov. Najviac časovo náročná a drahá možnosť.
3. Rúry tepelného výmenníka sú umiestnené pod vodou v nádrži, ktorá sa nachádza v blízkosti domu. Najlacnejšia možnosť.

výhody:

1. Priebežná modulácia kompresora na preskúmanie riadeného výkonu.
2. Znížená spotreba energie a náklady v porovnaní s konvenčnými tepelnými čerpadlami.
3. Vysoká energetická účinnosť.
4. Dlhšia životnosť vďaka procedúre jemného štartu.
5. Teplota ohrevu do 60 ° C
6. COP > 7.
7. Výrazne nižšie prevádzkové náklady vďaka inteligentnému cyklu chladenia.

Okrem významných úspor nákladov má geotermálny systém aj ďalšie výhody. Teplo sa uvoľňuje pri nižšej teplote ako nútený vzduch a funguje nepretržite, takže systém je stabilnejší, nemá veľké teplotné rozdiely.

Geotermálne systémy sú vhodné pre automatizáciu s vykládkou vykurovacej kapacity. Ak teplota v miestnosti zodpovedá parametrom nastaveným spotrebiteľom, nadmerné teplo sa presmeruje na iné úlohy spojené s výmenou energie, napríklad na ohrev teplej vody. Obvyklá doba návratnosti väčšiny geotermálnych systémov je 5-10 rokov, čo je porovnateľné s obdobím spätného získavania solárnej energie.

Systémy s rozdelením vzduchu

Pre tento typ čerpadla je zdrojom energia z vonkajšieho vzduchu. Hlavnou výhodou vzduchu TH v porovnaní s geotermálnou vodou a sú malé náklady na inštaláciu, pretože nevyžaduje výkop, inštalácia a podvodné práce pokládku tepelných rozvodov.

Vzduchové VT sú vonkajšie a vnútorné inštalácie, vyrábané monoblokmi alebo rozdeľovacími systémami. V prípade monoblokových vzduchových čerpadiel je doskový výmenník tepla umiestnený vo vonkajšej jednotke a energia sa dodáva do vnútornej jednotky cez dobre izolované tepelné rúry. So samostatným tepelným čerpadlom je výmenník tepla umiestnený vo vnútornej jednotke, takže sa energia prepravuje dovnútra cez chladivo.

Jedným z obmedzení: zdroj vzduchu VT strácajú účinnosť v chladnejšom počasí a zastaviť prevádzku, keď teplota klesne pod 20 stupňov, takže pre regióny s priemernou teplotou studeného vzduchu je väčšia ako -10 ° C, najvýhodnejšie sú také systémy.

Výpočet okruhu dodávky tepla

Prvá vec, ktorú musíte urobiť, je vypočítať tepelnú bilanciu domu pred inštaláciou tepelného čerpadla. To umožní určiť požadovaný prenos tepla požadovaná komfortná teplota. Pri výpočte čerpadla je potrebné vziať do úvahy nasledujúce údaje:

• účel budovy;
• jeho celková plocha;
• počet podlaží, plocha každej z nich;
• výška stropu;
• požadovaná (požadovaná) izbová teplota;
• steny (materiál, hrúbka vrstvy);
• typ a celková plocha zasklenia;
• Prítomnosť ventilačného systému a jeho charakteristiky;
• dopyt po teplej vode, počet bodov;
• ohrievače a ich typ;
• prítomnosť / neprítomnosť pôdy / vody v blízkosti;
• prítomnosť / absencia obmedzení na elektrickú energiu.

Môžete rýchlo vypočítať energetické potreby domu podľa vzorca:

P = V x C x T,

kde V je objem ubytovania v m 3;

C je stavebný faktor C = 0,75, ak je dom veľmi dobre izolovaný (RT2005) C od 0,9 do 1,3, ak je dom zle izolovaný C = 1,6;

T je rozdiel medzi požadovanou teplotou v dome a najnižšou vonkajšou teplotou v chladnom období roka pre geografickú oblasť v budove.

Príklad: Hlavná 200 m² výška 2, 5 m, situovaný v Moskve oblasti, vnútorná teplota 20 ° C, teploty vonkajšieho vzduchu - 16 C P = 200 x 2 x 5 0 9 x (20 - (-16) ) = 16200 W

Pre tento dom vyžadujúci 16 kW, potrebujeme tepelné čerpadlo s kapacitou 16 kW až 20 kW .

Výroba tepelného čerpadla pre potreby domácnosti

Tepelné čerpadlo na vykurovanie domu vlastnými rukami je výhodné a výhodné. Štatistiky to hovoria TH pre dom s rozlohou 200 m² sa vyplatí v prvých troch rokoch, a to nie je limit, vzhľadom na rastúce náklady na palivo a elektrickú energiu. Tieto náklady môžete znížiť, ak v dome existujú remeselníci, ktorí môžu montovať čerpadlo z improvizovaných materiálov. K tomu budete potrebovať:

1. Výkonný kompresor, napríklad, určený pre klimatizáciu. Ak nie je dom, môžete si vyzdvihnúť v dielňach na opravu chladničiek a klimatizačných zariadení. Pre neho musíte najprv pripraviť vrchol na vhodnom mieste (zvyčajne na stene domu).
2. Kondenzátor, môže to urobiť sami. Vytvorte cievku z medenej rúrky s hrúbkou steny najmenej 1 mm, ktorá je umiestnená vo vhodnom kovovom zváranom telese. Nainštalujte potrebné kohútiky a pripojenia. Je tiež umiestnený na stenu vedľa kompresora. Kvalitatívne cievka bola vykonaná, je medená rúrka sa navíja, napr., Na valci plynu a mezizávitové rozstup zabezpečená plocha z hliníka. Konečná montáž kondenzátora (spájkovaného medenou rúrkou, vstrekovanie freón a m. P.) sú najlepšie ponechať na profesionálne, aby nedošlo k poškodeniu VT nesmie byť zranený počas montáže alebo prevádzky.
3. Výparník - kontajner na premenu kvapalného chladiva na stav pary. Výsledná para vstupuje do kompresora, ktorý ho pumpuje pod tlakom do kondenzátora.
4. Škrtiaci ventil. Potrebujete byť zakúpený, berúc do úvahy parametre čerpadla.
5. Pripojovacie prvky potrubia závisia od zvoleného typu inštalácie.
6. Skontrolujte hydraulickú hustotu potrubných systémov stlačením (vzduch alebo voda).
7. Skontrolujte spoľahlivosť elektrického zariadenia doma.

Výhody a nevýhody zdroja tepla

Výhody tepelných čerpadiel:

• Dokonalé elektrické vykurovanie: generovanie 4 kW tepla pri spotrebe 1 kW pre vlastné potreby zariadenia.
• Nezávislosť od drahého paliva (plyn, uhlie, vykurovací olej).
• Efektívna energetická bilancia s podlahovými alebo stenovými ohrievačmi.
• Zaberajte malý priestor v dome alebo v suteréne.
• Nízke náklady na údržbu.
• Integruje sa dobre do systému "smart house".

nevýhody:

• Ekonomická účinnosť po praktických skúškach v starých domoch nie vždy zodpovedá zariadeniu deklarovanému výrobcom.
• Vysoké požiadavky na vykurovací systém.
• Dostupnosť zásobníka akumulátora v okruhu.
• Teplota zdroja tepla je konštantná iba pre podzemnú vodu.
• Mnoho modelov obsahuje chladivo, ktoré ničí klímu.