Tepelná čerpadla pro vytápění domu: princip činnosti, zdroje

Co to je - tepelné čerpadlo? Jak to funguje? Kde mohou tato zařízení odvádět teplo? Nakonec, jak jsou rentabilní a praktické ve srovnání s jinými zdroji tepelné energie? Zjistíme to.

Co to je?

Princip fungování tepelného čerpadla je zcela totožný s provozním schématem běžné chladničky.

• Kompresor komprimuje těkavé chladivo. Tím vzniká značné množství tepla, které je dáno výměníku tepla. Toto teplo může být použito k ohřevu vzduchu vyfukovaného výměníkem tepla ventilátorem nebo tepelným nosičem.
• Chladné chladivo prochází expanzním ventilem a dramaticky se zvyšuje.. Současně, v plném souladu s fyzikálními zákony, je rychle ochlazován a prochází druhým výměníkem tepla z jeho prostředí.

Poznámka: čím vyšší je stupeň roztažnosti chladiva, tím nižší je jeho konečná teplota. Proto je za určitých podmínek zcela schopen vytáhnout teplo z média ochlazeného dobře pod bod mrazu vody.

Pokud je chladnička schopna pracovat pouze jedním způsobem - pro ochlazování vnitřního prostoru, může být jakékoliv tepelné čerpadlo pro ohřev domu obráceno směrem pohybu chladiva. Z praktického hlediska to znamená, že majitel takového zařízení má k dispozici plnohodnotný klimatizační systém: v zimě ohřívá místnost, ale v létě se používá k ochlazení chaty na příjemnou teplotu.

A konečně, topení tepelným čerpadlem má další velmi pěkný rys. Vzhledem k tomu, že elektrická energie je vynaložena pouze na provoz kompresoru a vnější prostředí se používá jako zdroj tepla, čerpadlo dodává od 3 do 5 kilowattů tepelné energie za každý kilowatt spotřebovaného elektrického proudu.

Zdroje tepla

Co může být zdrojem nízkého stupně tepla?

Zem

Jak je známo, v zimní zimě půda zamrzne do poněkud bezvýznamné hloubky. Pouhý metr pod úrovní mrazu je teplota půdy stabilní a v každém ročním období dosahuje 8-12 stupňů.

Tepelná čerpadla zemního zdroje využívají geotermální teplo.

Existují dva typy výměníků tepla:

1. Vertikální je dlouhá ohebná trubka, ponořená do svislých vrtů do hloubky 60-100 metrů. Vzhledem k tomu, že náklady na vrtání běžného metru studny jsou 2-3 tisíce rublů, instalace výměníků tepla stojí značné množství; ale svislý výměník tepla se na místě nevyskytuje.

1. Horizontální, naopak, zůstává v mělké hloubce. Prořezky pod ním mohou vykopávat své vlastní ruce bez zapojení technologie; instalace bude tedy mnohem levnější. Celá plocha půdy nad sběračem (to je asi třikrát vyšší vyhřívaná plocha domu) bude nevhodná pro výsadbu: většina rostlin nebude tolerovat přehřátí kořenů v létě.

Odhadovaná cena geotermálního tepelného čerpadla s tepelným výkonem 20 kW je asi půl milionu rublů. Instalace v závislosti na podmínkách (počet a hloubka vrtů, přítomnost či nepřítomnost podzemních vod atd.) Přiměje kupujícího, aby strávil dalších 100 - 400 tisíc.

Voda

Pokud je váš dům na břehu nemrznoucí nádrže - máte štěstí: v takovém případě může být topení s tepelnými čerpadly provedeno s minimálními náklady na instalaci. Výměník tepla se ohřívá váhy a odstraňuje teplo z vody.

Čerpadla, která využívají podzemní vodu jako zdroj tepla, jsou poněkud komplikovanější. V tomto případě jsou v oblasti vyvrtány dvě jamky, z nichž jedna se stává zdrojem vody a druhá se používá po vypuštění výměníku tepla. Přibližný průtok studny zajišťující provoz zařízení s tepelnou kapacitou 16 kW - 0,8 m3 / hod.

Vzduch

Nakonec nejlevnější tepelná čerpadla, která využívají okolní vzduch jako zdroj tepla. Jednoduchost konstrukce je poměrně levná; instalace je také více než jednoduchá.

V prodeji naleznete zařízení pracující ve dvou schématech.

1. Čerpadla vzduch-vzduch se používají pouze k ohřevu nebo chlazení vnitřního vzduchu.
2. Schéma vzduch-voda umožňuje, kromě vytápění, poskytnout domu horkou vodu.

Jako příklad uvádíme aktuální maloobchodní ceny pro několik zařízení provozovaných podle druhého schématu.

A co čerpadla vzduch-vzduch? Oh, tady je obrázek mnohem přitažlivější. Nejjednodušší tepelné čerpadlo tohoto typu - obyčejný okenní klimatizátor - lze zakoupit za 4-5 tisíc rublů; Smysluplnější nákup - střídačový rozdělovací systém - bude stát 20 až 40 tisíc.

Proč v tomto poměru ceny zachovávají zařízení, která získávají teplo z vody a půdy, svou popularitu? Odpověď je jednoduchá: vzduchová čerpadla zůstávají funkční pouze při relativně vysokých venkovních teplotách (až do -25 ° C); mezitím ve většině částí země na vrcholu zimních mrazů klesá teploměr výrazně nižší.

Kromě toho, čím nižší je uliční teplota, tím méně je výhodné vytápění domu tepelným čerpadlem tohoto typu. Existuje taková věc jako COP (koeficient výkonu), což znamená poměr tepla generovaného k ceně elektřiny. Takže tato základní charakteristika tepelných čerpadel pro velmi populární Mitsubishi Zubadan je 4,0 při + 5 ° C a 2,0 na -25.

Závěr je zřejmý. Vytápění venkovského domu s tepelným čerpadlem pracujícím v souladu se systémem vzduch-vzduch je oprávněné pouze v teplé klimatické zóně. Na území Yakutia nebo Khabarovsku by měla být preferována geotermální zařízení.

Efektivita nákladů

Vytápění soukromého domu s elektrickými topnými konvektory, ventilátorem a jinými topnými zařízeními je nejdražší ze všech existujících schémat. Rozhodněte se za sebe:

Pokud však nepoužíváte přímé vytápění, ale tepelné čerpadlo - vytápění bude zřetelně levnější. Kolik - záleží na již uvedeném COP. U většiny modelů zařízení různých typů tento parametr spadá do rozsahu 3-4; nejlepší vzorky mají COP 6.

Stojí za to zvažovat ještě několik nuancí.

• Jak již bylo zmíněno, u vzduchových čerpadel se energetická účinnost snižuje, protože teplota klesá ven, takže pro odhad by bylo správné vzít průměrnou hodnotu za sezónu (COP pro průměrnou zimní teplotu).
• COP závisí nejen na teplotě zdroje nízkého stupně tepla, ale také na teplotě objektu, kterému je toto teplo přenášeno. Tepelné čerpadlo je přesně teplotní delta. Například geotermální čerpadlo, které ohřívá teplou podlahu až do +30 ° C, bude mnohem hospodárnější než poskytnout stejné teplo radiátorům o teplotě +60 ° C.

Praktický důsledek: pokud hodláte připojit tepelná čerpadla k ohřevu vašich rukou do topného okruhu s radiátory, poznamenejte si, že počet sekcí by měl být zvýšen a teplota nosiče tepla by měla být snížena na +40 - +45 C.

S přihlédnutím k mnoha rezervám lze průměrnou hodnotu COP bezpečně uvést na hodnotu 3,0. V tomto případě, jak je snadné si vypočítat, náklady na kilowatthodinu tepla budou 1,2 rublů, což je jen o něco dražší než hlavní plyn, palivové dříví a levnější než všechny ostatní zdroje tepla.

Při výběru vytápění stojí za to zvážit nejen současný stav věcí, ale také vyhlídky. A jsou to: díky rozvíjejícímu se vývoji zelené energie (využívání obnovitelných zdrojů) náklady na elektřinu rostou mnohem pomaleji než náklady na zemní plyn, uhlí a ropné produkty.

Zejména předpověď růstu cen v roce 2010 předpovídá nárůst nákladů na kubický metr plynu o 1000% do roku 2032 a pouze 130% elektřiny.

Od autora

Možná, že čtenář najde zajímavé vlastní zkušenosti autora. Používá pár čerpadel vzduch-vzduch pro domácí vytápění.

Takže, vzhledem k tomu,

• Akce akce - Sevastopol, Krym. Průměrná teplota v lednu je +3. Současná zima byla neobvykle chladná: po několik dní se mráz udržoval na úrovni -20 stupňů.
• Rozloha vyhřívaného podkroví je 60 metrů čtverečních. Stěny jsou kompletní zasklení s energeticky úspornými jednokomorovými okny s dvojitým zasklením. Tepelná izolace stěn a střechy je 5 centimetrů minerální vlny a pěnového plastu.
• Cooper působí jako zdroj tepla.&Hunter CH-S12 FTXN. Tepelný výkon při práci na topení - 4,12 kW, COP je 4,2, deklarovaná spodní hranice pracovní teploty je -25 ° C; náklady v době nákupu činí 24 000 rublů.

Výsledky:

• Během zimy byly v podkroví udržovány poměrně pohodlné +20 stupňů.
• Přibližná spotřeba elektřiny pro vytápění podkroví činila 400 kWh. Spotřeba je snadné převést na peněžní ekvivalent založený na místních tarifech.

Jediným problémem zjištěným tepelným čerpadlem při nízkých teplotách je zamrznutí ledu v odvodňovací trubce. Chcete-li ji odstranit, plánujete jednoduše položit sekci samoregulačního topného kabelu do odtoku.

Závěr

Stojí to za to investovat do ještě nezvyklého topného systému s tepelnými čerpadly? Z pohledu autora ano. Vypadá velmi atraktivně i na pozadí hlavního plynu - pouze proto, že je naprosto bezpečné a nevyžaduje odstraňování spalovacích produktů.

Nechte však čtenáře zvolit samostatně. Jako vždy se na přiloženém videu nacházejí další tematické informace. Úspěchy!