Dizalice topline za grijanje vašeg doma. Dizalica topline u grijanju doma Ugradnja dizalice topline za grijanje doma

Izgaranje klasičnih goriva (plin, drvo, treset) jedan je od prastarih načina dobivanja topline. Međutim, iscrpljivanje tradicionalnih izvora energije potaknulo je ljude da traže složenije, ali ništa manje učinkovite alternative. Jedan od njih bio je izum toplinska pumpa, čiji se rad temelji na školskim zakonima fizike.

Rad toplinske pumpe

Princip rada dizalica topline, koji je na prvi pogled vrlo složen, temelji se na nekoliko jednostavnih zakona termodinamike i svojstava tekućina i plinova:

  1. Kada plin prijeđe u tekuće stanje (kondenzacija), oslobađa se toplina
  2. Kada tekućina prijeđe u plin (isparavanje), toplina se apsorbira

Većina tekućina može ključati na prilično visokim temperaturama, blizu 100 stupnjeva. Ali postoje i tvari s prilično niskim vrelištem. Za freon je oko 3-4 stupnja. Pretvarajući se u plin, lako se komprimira i temperatura unutar spremnika počinje rasti.

Teoretski, freon se može komprimirati kako bi se postigle bilo koje željene temperature, ali u praksi je ograničen na 80-90 stupnjeva potrebnih za puni rad klasičnog sustava grijanja.

Svatko se više od jednom dnevno susreće s toplinskom pumpom kada prolazi pored svog hladnjaka. Međutim, u njemu djeluje u suprotnom smjeru, uzimajući toplinu proizvoda i raspršujući je u atmosferu.

Video o tehnologiji rada

Dijagram dizalice topline

Rad većine dizalica topline temelji se na toplini tla, u kojem temperatura praktički ne varira tijekom godine (unutar 7-10 stupnjeva). Toplina se kreće između tri kruga:

  1. Krug grijanja
  2. Toplinska pumpa
  3. Krug salamure (aka zemljani).

Klasični princip rada dizalica topline u sustavu grijanja sastoji se od sljedećih elemenata:

  1. Izmjenjivač topline koji prenosi toplinu preuzetu iz zemlje u unutarnji krug
  2. Uređaj za kompresiju
  3. Drugi uređaj za izmjenu topline koji energiju primljenu u unutarnjem krugu prenosi u sustav grijanja
  4. Mehanizam za smanjenje tlaka u sustavu (gas)
  5. Krug salamure
  6. Zemljina sonda
  7. Krug grijanja

Cijev, koja služi kao primarni krug, postavlja se u bunar ili zakopava izravno u zemlju. Tekuća rashladna tekućina koja se ne smrzava kreće se duž njega, čija temperatura raste do slične karakteristike zemlje (oko +8 stupnjeva) i ulazi u drugi krug.

Sekundarni krug uzima toplinu iz tekućine. Freon koji cirkulira unutra počinje kuhati i pretvara se u plin koji se šalje u kompresor. Klip ga komprimira na 24-28 atm, zbog čega se temperatura povećava na +70-80 stupnjeva.

U ovoj radnoj fazi energija se koncentrira u jedan mali ugrušak. Zbog toga se temperatura povećava.

Zagrijani plin ulazi u treći krug, koji je predstavljen sustavima opskrbe toplom vodom ili čak sustavima kućnog grijanja. Pri prijenosu topline mogući su gubici do 10-15 stupnjeva, ali oni nisu značajni.

Kad se freon hladi, tlak se smanjuje i on ponovno prelazi u tekuće stanje. Na temperaturi od 2-3 stupnja teče natrag u drugi krug. Ciklus se uvijek iznova ponavlja.

Glavne vrste

Princip rada dizalica topline osmišljen je tako da mogu jednostavno i bez prekida raditi u širokom temperaturnom rasponu - od -30 do +40 stupnjeva. Najpopularnije su sljedeće dvije vrste modela:

  • Vrsta apsorpcije
  • Vrsta kompresije

Modeli apsorpcijskog tipa imaju prilično složenu strukturu. Prenose primljenu toplinsku energiju izravno pomoću izvora. Njihov rad značajno smanjuje materijalne troškove za utrošenu električnu energiju i gorivo. Modeli kompresijskog tipa troše energiju (mehaničku i električnu) za prijenos topline.

Ovisno o korištenom izvoru topline, crpke se dijele na sljedeće vrste:

  1. Recikliranje otpadne topline- najskuplji modeli koji su stekli popularnost za grijanje industrijskih objekata, u kojima se troši sekundarna toplina proizvedena iz drugih izvora.
  2. Zrak– preuzimanje topline iz okolnog zraka
  3. Geotermalna– odaberite toplinu iz vode ili zemlje

Prema vrsti ulaza/izlaza, svi se modeli mogu klasificirati na sljedeći način - tlo, voda, zrak i njihove različite kombinacije.

Geotermalne dizalice topline

Popularni su modeli geotermalnih crpki, koji su podijeljeni u dvije vrste: zatvoreni ili otvoreni tip.

Jednostavan dizajn otvorenih sustava omogućuje zagrijavanje vode koja prolazi unutra, koja nakon toga ponovno ulazi u tlo. Idealno radi u prisutnosti neograničene količine čiste rashladne tekućine, koja nakon potrošnje ne šteti okolišu.

Zatvoreni sustavi geotermalnih dizalica topline dijele se na sljedeće vrste:

  • Voda – nalazi se u rezervoaru na nezamrznutoj dubini
  • S vertikalnim rasporedom - kolektor se postavlja u bunar do dubine do 200 m i primjenjiv je u područjima s neravnim terenom
  • S vodoravnim rasporedom - kolektor se postavlja u zemlju do dubine od 0,5-1 m, vrlo je važno osigurati veliku konturu na ograničenom području

Pumpa zrak-voda

Jedna od najsvestranijih opcija je model zrak-voda. U toplim razdobljima godine vrlo je učinkovit, ali zimi produktivnost može značajno pasti.

Prednost sustava je njegova jednostavna instalacija. Prikladna oprema može se montirati na bilo kojem prikladnom mjestu, na primjer, na krovu. Toplina koja se odvodi iz prostorije u obliku plina ili dima može se ponovno iskoristiti.

Tip voda-voda

Dizalica topline voda-voda jedna je od najučinkovitijih. Ali njegova upotreba može biti ograničena prisutnošću obližnjeg rezervoara ili nedovoljne dubine, na kojoj se zimi ne opaža značajan pad temperature.

Energija niskog potencijala može se odabrati iz sljedećih izvora:

  • Podzemne vode
  • Otvoreni rezervoari
  • Industrijske otpadne vode

Najjednostavniji princip rada dizalica topline je za modele koji izvlače toplinu iz spremnika. Ako se donese odluka o korištenju podzemne vode, možda će biti potrebno izbušiti bunar.

Tip tlo-voda

Toplina se može dobiti iz tla tijekom cijele godine, jer na dubini od 1 m temperatura ostaje gotovo nepromijenjena. Kao nosač topline koristi se "slanica" - tekućina bez smrzavanja koja cirkulira.

Jedan od nedostataka sustava zemlja-voda je potreba za velikom površinom za postizanje željene učinkovitosti. Pokušavaju ga izravnati polaganjem cijevi u prstenovima.

Kolektor se može postaviti u okomiti položaj, ali će biti potreban bunar dubine do 150 m. Na dnu su postavljeni kišobrani za prikupljanje topline iz zemlje.

Prednosti i mane sustava grijanja s toplinskom pumpom

Dizalice topline naširoko se koriste u sustavima grijanja za privatne stambene ili industrijske prostore. Oni postupno zamjenjuju klasičnije izvore energije zbog svoje pouzdanosti i učinkovitosti.

Među mnogim prednostima koje pruža rad dizalice topline su:

  • Ušteda materijalnih resursa na održavanju sustava i rashladne tekućine
  • Crpke rade potpuno autonomno
  • Ne ispuštaju se u okoliš štetnih proizvoda izgaranje i druge otrovne tvari
  • Protupožarna sigurnost montirane opreme
  • Sposobnost jednostavnog preokreta rada sustava

Unatoč brojnim prednostima, potrebno je uzeti u obzir negativne aspekte korištenja dizalice topline:

  • Velika početna ulaganja za ugradnju sustava grijanja - od 3 do 10 tisuća dolara
  • Tijekom hladnih razdoblja, kada temperature padnu ispod -15 stupnjeva, morate razmišljati o alternativnim mogućnostima grijanja
  • Grijanje temeljeno na radu dizalice topline najučinkovitije je samo u sustavima s rashladnom tekućinom niske temperature

Još jedan shematski video:

Sažmimo to

Nakon što ste naučili i savladali princip rada dizalice topline, možete razmišljati i odlučiti o svrhovitosti njezine ugradnje i korištenja. Početni troškovi, koji se mogu činiti jako velikim, ubrzo će se isplatiti i početi donositi svojevrsnu zaradu u vidu uštede na klasičnom gorivu.

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Jedinica kao što je dizalica topline ima sličan princip rada kao i kućanski uređaji - hladnjak i klima uređaj. Otprilike 80% svoje snage posuđuje iz okoliša. Crpka pumpa toplinu s ulice u sobu. Njegov rad je sličan principu rada hladnjaka, samo je smjer prijenosa toplinske energije drugačiji.

Na primjer, da bi ohladili bocu vode, ljudi je stave u hladnjak, a zatim kućanski aparat djelomično "uzima" toplinu iz tog predmeta i sada je, prema zakonu održanja energije, mora osloboditi. Ali gdje? Sve je jednostavno, u tu svrhu hladnjak ima radijator, koji se obično nalazi na stražnjoj stijenci. Zauzvrat, radijator, zagrijavajući se, daje toplinu prostoriji u kojoj stoji. Dakle, hladnjak zagrijava prostoriju. Koliko zagrijava, osjeti se u malim trgovinama u vrućem ljetu, kada nekoliko rashladne jedinice.

A sada malo mašte. Pretpostavimo da se u hladnjak stalno stavljaju topli predmeti i on zagrijava prostoriju ili se stavlja u otvor prozora, otvaraju se vrata zamrzivač vani, dok je radijator bio unutra. Tijekom svog rada, kućanski uređaj će, hladeći vanjski zrak, istovremeno prenositi toplinsku energiju koja postoji vani u zgradu. Upravo to je princip rada dizalice topline.

Odakle crpka dobiva toplinu?

Dizalica topline radi zahvaljujući iskorištavanju prirodnih niskopotencijalnih izvora toplinske energije, uključujući:
  • ambijentalni zrak;
  • vodene površine (rijeke, jezera, mora);
  • tlo i podzemne arteške i termalne vode.

Sustav grijanja s dizalicom topline

Kada se toplinska pumpa koristi za grijanje, njen princip rada temelji se na integraciji u sustav grijanja. Sastoji se od dva kruga, kojima je dodan treći, koji je dizajn pumpe.

Rashladna tekućina, koja apsorbira toplinu iz okoline, cirkulira duž vanjskog kruga. Ulazi u isparivač crpke i rashladnom sredstvu ispušta otprilike 4 -7 °C, unatoč činjenici da mu je vrelište -10 °C. Kao rezultat, rashladno sredstvo ključa, a zatim prelazi u plinovito stanje. Već ohlađena rashladna tekućina u vanjskom krugu šalje se u sljedeći krug za postavljanje temperature.

Funkcionalni krug dizalice topline sastoji se od:

  • isparivač;
  • rashladno sredstvo;
  • električni kompresor;
  • kondenzator;
  • kapilara;
  • termostatski regulacijski uređaj.
Proces rada toplinske pumpe izgleda otprilike ovako:
  • Nakon vrenja, rashladno sredstvo, krećući se kroz cjevovod, ulazi u kompresor koji radi pomoću električne energije. Ovaj uređaj komprimira plinovito rashladno sredstvo na visokotlačni, što uzrokuje povećanje njegove temperature;
  • vrući plin ulazi u drugi izmjenjivač topline (kondenzator), u kojem se toplina rashladnog sredstva prenosi na rashladnu tekućinu koja cirkulira kroz unutarnji krug sustava grijanja ili na zrak u prostoriji;
  • hlađenjem, rashladno sredstvo prelazi u tekuće stanje, nakon čega prolazi kroz kapilarni redukcijski ventil, gubi pritisak, a zatim ponovno završava u isparivaču;
  • dakle, ciklus je završio i proces je spreman za ponavljanje.

Približan izračun snage grijanja

Tijekom jednog sata kroz pumpu kroz vanjski kolektor prolazi 2,5-3 kubnih metara rashladne tekućine, koju zemlja može zagrijati za ∆t = 5-7 °C (pročitajte također: " "). Da biste izračunali toplinsku snagu određenog kruga, trebali biste koristiti formulu:

Q = (T 1 - T 2) x V, gdje je:
V – protok rashladnog sredstva po satu (m 3 /sat);
T 1 - T 2 - temperaturna razlika između ulaza i ulaza (°C).

Vrste dizalica topline

Ovisno o vrsti potrošene rasipane topline, dizalice topline su:
  • podzemna voda - za njihov rad u sustavu grijanja vode koriste se zatvorene konture tla ili geotermalne sonde smještene na dubini (detaljnije: " ");
  • voda-voda - princip rada u ovom slučaju temelji se na korištenju otvorenih bunara za prikupljanje podzemnih voda i njihovo ispuštanje (čitaj: " "). U ovom slučaju, vanjski krug nije petlja, a sustav grijanja u kući je voda;
  • voda-zrak - instalirajte vanjske krugove vode i koristite strukture grijanja zračni pogled;
  • zrak-zrak - za svoj rad koriste raspršenu toplinu vanjskih zračnih masa plus zračni sustav grijanje kuće.

Prednosti dizalica topline

  1. Isplativo i učinkovito. Princip rada dizalica topline prikazanih na fotografiji ne temelji se na proizvodnji toplinske energije, već na njezinom prijenosu. Tako, Toplinska učinkovitost pumpa mora biti veća od jedan. Ali kako je to moguće? U odnosu na rad dizalica topline koristi se vrijednost koja se naziva koeficijent pretvorbe topline ili skraćeno CCT. Karakteristike jedinica ovog tipa uspoređuju se upravo prema ovom parametru.Fizikalni smisao veličine je odrediti odnos između količine primljene topline i energije utrošene za njezino dobivanje. Na primjer, ako je CPT koeficijent 4,8, to znači da 1 kW električne energije utrošene crpkom proizvodi 4,8 kW topline, besplatno iz prirode.
  2. Univerzalna univerzalna primjena. Ako potrošačima nisu dostupni strujni vodovi, kompresor crpke radi pomoću dizel pogona. Budući da je prirodna toplina posvuda, princip rada ovog uređaja omogućuje da se koristi posvuda.
  3. Ekološka prihvatljivost. Princip rada dizalice topline temelji se na niskoj potrošnji električne energije i odsutnosti produkata izgaranja. Rashladno sredstvo koje koristi jedinica ne sadrži klorougljike i potpuno je sigurno za ozon.
  4. Dvosmjerni način rada. Tijekom sezone grijanja dizalica topline može grijati zgradu, a ljeti je hladiti. Toplina preuzeta iz prostorije može se koristiti za opskrbu kuće toplom vodom, a ako postoji bazen, za zagrijavanje vode u njemu.
  5. Siguran rad. U radu dizalica topline nema opasnih procesa - nema otvorene vatre, niti se oslobađaju tvari štetne za ljudsko zdravlje. Rashladno sredstvo nema visoka temperatura, što uređaj čini sigurnim, a istovremeno korisnim u svakodnevnom životu.
  6. Automatska kontrola procesa grijanja prostorije.

 Princip rada toplinske pumpe, prilično detaljan video:

Neke značajke rada crpke

Kako bi se osigurao učinkovit rad dizalice topline, potrebno je ispuniti nekoliko uvjeta:
  • prostorija mora biti dobro izolirana (gubitak topline ne smije biti veći od 100 W/m²);
  • Prednost je koristiti dizalicu topline za niskotemperaturne sustave grijanja. Sustav podnog grijanja zadovoljava ovaj kriterij, jer je njegova temperatura 35-40°C. CPT uvelike ovisi o odnosu između temperature ulaznog i izlaznog kruga.

Princip rada dizalica topline je prijenos topline, što vam omogućuje da dobijete koeficijent pretvorbe energije od 3 do 5. Drugim riječima, svaki 1 kW potrošene električne energije donosi 3-5 kW topline u kuću.

Dizalica topline je univerzalni uređaj koji funkcionalno objedinjuje karakteristike klima uređaja, bojlera i kotla za grijanje. Ovaj uređaj ne koristi konvencionalno gorivo, za njegov rad su potrebni obnovljivi izvori iz okoliša - energija iz zraka, tla, vode.

Stoga je dizalica topline danas najisplativija jedinica, budući da njezin rad ne ovisi o cijeni goriva, a također je ekološki prihvatljiva, budući da izvor topline nije električna energija ili produkti izgaranja, već prirodni izvori topline.

Da bismo bolje razumjeli kako toplinska pumpa radi za grijanje doma, vrijedi se prisjetiti principa rada hladnjaka. Ovdje radna tvar isparava, oslobađajući hladnoću. U pumpi se, naprotiv, kondenzira i proizvodi toplinu.

Princip rada dizalice topline

Cijeli proces sustava predstavljen je u obliku Carnotovog ciklusa - nazvanog po izumitelju. Može se opisati na sljedeći način. Rashladno sredstvo prolazi kroz radni krug - zrak, zemlja, voda i njihove kombinacije , odakle se šalje u 1. izmjenjivač topline – komoru za isparavanje. Ovdje prenosi akumuliranu toplinu na rashladno sredstvo koje cirkulira u unutarnjem krugu crpke.

Princip rada dizalice topline za grijanje doma

Tekuće rashladno sredstvo ulazi u komoru za isparavanje, gdje ga niski tlak i temperatura (5 0 C) pretvaraju u plinovito stanje. Sljedeća faza je prijenos plina u kompresor i njegova kompresija. Kao rezultat toga, temperatura plina naglo raste, plin prelazi u kondenzator, ovdje izmjenjuje toplinu sa sustavom grijanja. Ohlađeni plin prelazi u tekućinu i ciklus se ponavlja.

Prednosti i nedostaci dizalica topline

Rad dizalica topline za grijanje doma može se kontrolirati pomoću posebno ugrađenih termostata. Crpka se automatski uključuje kada temperatura medija padne ispod zadane vrijednosti i isključuje se ako temperatura premaši zadanu vrijednost. Dakle, uređaj održava stalnu temperaturu u prostoriji - to je jedna od prednosti uređaja.

Prednosti uređaja su njegova učinkovitost - crpka troši malu količinu električne energije i ekološka prihvatljivost, odnosno apsolutna sigurnost za okoliš. Glavne prednosti uređaja:

  • Pouzdanost. Vijek trajanja prelazi 15 godina, svi dijelovi sustava imaju dug radni vijek, fluktuacije energije ne štete sustavu.
  • Sigurnost. Nema čađe, ispušnih plinova, otvorenog plamena, curenje plina je isključeno.
  • Udobnost. Rad crpke je tih, udobnost i udobnost u kući pomažu u stvaranju kontrole klime i automatski sustav, čiji rad ovisi o vremenskim uvjetima.
  • Fleksibilnost. Uređaj ima moderan, moderan dizajn i može se kombinirati s bilo kojim sustavom kućnog grijanja.
  • Svestranost. Koristi se u privatnoj i civilnoj gradnji. Budući da ima širok raspon snage. Zbog toga može osigurati toplinu sobama bilo koje veličine - od mala kuća do vikendice.

Složena struktura crpke određuje njegov glavni nedostatak - visoku cijenu opreme i njezine instalacije. Za ugradnju uređaja potrebno je izvršiti iskopavanje u velikim količinama.

Dizalice topline - podjela

Rad dizalice topline za grijanje kuće moguć je u širokom temperaturnom rasponu - od -30 do +35 stupnjeva Celzijusa. Najčešći uređaji su apsorpcija (prijenos topline kroz njezin izvor) i kompresija (cirkulacija radna tekućina nastaje zbog struje). Apsorpcijski uređaji su najekonomičniji, ali su skuplji i imaju složen dizajn.

Klasifikacija crpki prema vrsti izvora topline:

  1. Geotermalna. Oduzimaju toplinu vodi ili zemlji.
  2. U zraku. Oni oduzimaju toplinu atmosferskom zraku.
  3. Sekundarna toplina. Oni oduzimaju tzv. industrijsku toplinu - nastalu tijekom proizvodnje, grijanja i drugih industrijskih procesa.

Rashladno sredstvo može biti:

  • Voda iz umjetnog ili prirodnog rezervoara, podzemna voda.
  • Temeljni premaz.
  • Zračne mase.
  • Kombinacije gore navedenih medija.

Geotermalna pumpa - principi konstrukcije i rada

Geotermalna pumpa za grijanje kuće koristi toplinu tla koju odabire vertikalnim sondama ili horizontalnim kolektorom. Sonde se postavljaju na dubinu do 70 metara, sonda se nalazi na maloj udaljenosti od površine. Ova vrsta uređaja je najučinkovitija jer izvor topline ima prilično visoku, konstantnu temperaturu tijekom cijele godine. Stoga je za prijenos topline potrebno potrošiti manje energije.

Takva oprema zahtijeva visoke troškove instalacije. Troškovi bušenja bunara su visoki. Osim toga, površina dodijeljena kolektoru mora biti nekoliko puta veća od površine grijane kuće ili vikendice. Važno je zapamtiti: Zemljište na kojem se nalazi kolektor ne može se koristiti za sadnju povrća odn voćke– korijenje biljke će se prehladiti.

Korištenje vode kao izvora topline

Vodeno tijelo je izvor velike količine topline. Za pumpu možete koristiti rezervoare koji se ne smrzavaju s dubine od 3 metra ili podzemnu vodu na visokoj razini. Sustav se može implementirati na sljedeći način: cijev izmjenjivača topline, opterećena opterećenjem od 5 kg po 1 dužnom metru, položi se na dno rezervoara. Duljina cijevi ovisi o snimci kuće. Za sobu od 100 m2. Optimalna duljina cijevi je 300 metara.

U slučaju korištenja podzemne vode, potrebno je izbušiti dvije bušotine, smještene jednu iza druge u smjeru podzemne vode. U prvoj bušotini postavljena je pumpa koja dovodi vodu u izmjenjivač topline. Ohlađena voda teče u drugi bunar. Ovo je tzv otvoreni krug prikupljanja topline. Njegov glavni nedostatak je da je razina podzemne vode nestabilna i može značajno varirati.

Zrak je najdostupniji izvor topline

Kada se koristi zrak kao izvor topline, izmjenjivač topline je radijator, prisilno puhani ventilatorom. Ako se dizalica topline koristi za grijanje kuće pomoću sustava zrak-voda, korisnik dobiva sljedeće pogodnosti:

  • Mogućnost grijanja cijele kuće. Voda, koja djeluje kao rashladno sredstvo, distribuira se kroz uređaje za grijanje.
  • Na minimalni troškovi struja - mogućnost pružanja stanovnicima opskrbe toplom vodom. To je moguće zahvaljujući prisutnosti dodatnog toplinski izoliranog izmjenjivača topline sa spremnikom.
  • Pumpe sličnog tipa mogu se koristiti za zagrijavanje vode u bazenima.

Ako crpka radi na sustavu zrak-zrak, rashladna tekućina se ne koristi za grijanje prostorije. Grijanje se provodi pomoću primljene toplinske energije. Primjer implementacije takve sheme bio bi konvencionalni klima uređaj postavljen na način grijanja. Danas su svi uređaji koji koriste zrak kao izvor topline inverterski. U njima se izmjenična struja pretvara u istosmjernu, što omogućuje fleksibilnu kontrolu kompresora i njegov rad bez zaustavljanja. A to povećava resurs uređaja.

Dizalica topline - alternativni sustav grijanja doma

Toplinske pumpe su alternativa modernim sustavima grijanja. Oni su ekonomični, ekološki prihvatljivi i sigurni za korištenje. Međutim, visoka cijena instalacijskih radova i opreme danas ne dopušta da se uređaji koriste posvuda. Sada znate kako toplinska pumpa radi za grijanje kuće, a nakon izračuna svih prednosti i mana, možete odlučiti hoćete li je instalirati.

Dizalica topline (TK) je uređaj koji vrši prijenos, transformaciju i pretvorbu toplinske energije. Po principu rada sličan je poznatim uređajima i opremi, poput hladnjaka ili klima uređaja. Rad bilo koje TN temelji se na obrnutom Carnotovom ciklusu, nazvanom po poznatom francuskom fizičaru i matematičaru Sidi Carnotu.

Princip rada dizalice topline

Proučimo detaljnije fiziku radnih procesa ove opreme. Dizalica topline sastoji se od četiri glavna elementa:

  1. Kompresor
  2. Izmjenjivač topline (kondenzator)
  3. Izmjenjivač topline (isparivač)
  4. Spojni elementi i elementi automatizacije.

Kompresor potrebno za komprimiranje i kretanje rashladnog sredstva kroz sustav. Kad se freon komprimira, njegova temperatura i tlak naglo rastu (tlak se razvija do 40 bara, temperatura do 140 C), a u obliku plina s visokim stupnjem kompresije ide na kondenzator(adijabatski proces, tj. proces u kojem sustav nema interakciju s vanjskim prostorom), gdje predaje energiju potrošaču. Potrošač može biti neposredna okolina koju je potrebno zagrijati (na primjer, unutarnji zrak) ili rashladna tekućina (voda, antifriz itd.), koja zatim distribuira energiju kroz sustav grijanja (radijatori, podno grijanje, grijane ploče, konvektori). , ventilokonvektori itd.). U tom slučaju prirodno se smanjuje temperatura plina i on mijenja svoje agregatno stanje iz plinovitog u tekuće (izotermni proces, tj. proces koji se odvija pri konstantnoj temperaturi).

Dalje, rashladno sredstvo je u tekućem stanju ulazi u isparivač, prolazeći kroz termostatski ventil (TRV), koji je neophodan za smanjenje tlaka i doziranje protoka freona u evaporativni izmjenjivač topline. Kao rezultat smanjenja tlaka pri prolasku kroz kanale isparivača, dolazi do faznog prijelaza, a stanje agregacije rashladnog sredstva ponovno se mijenja u plinovito. U ovom slučaju, entropija plina se smanjuje (na temelju termofizičkih svojstava freona), što dovodi do oštrog pada temperature, a toplina se "uklanja" iz vanjskog izvora. Vanjski izvor može biti ulični zrak, utroba zemlje, rijeke, jezera. Zatim se ohlađeni plinoviti freon vraća u kompresor i ciklus se ponovno ponavlja.

Zapravo, ispada da sam toplinski stroj ne proizvodi toplinu, već je uređaj za premještanje, modificiranje i modificiranje energije iz okoline u prostoriju. Međutim, ovaj proces zahtijeva električnu energiju, čiji je glavni potrošač kompresorska jedinica. Omjer primljene toplinske snage i utrošene električne energije naziva se faktor pretvorbe (COR). Razlikuje se ovisno o vrsti turbopunjača, njegovom proizvođaču i drugim čimbenicima i kreće se od 2 do 6.

Trenutno se kao rashladno sredstvo koriste različite vrste freona koji ne štete ozonu (R410A, R407C) i minimalno oštećuju okoliš.

Suvremeni toplinski motori koriste kompresore spiralnog tipa koji ne zahtijevaju održavanje, nemaju gotovo nikakvog trenja i mogu neprekidno raditi 30-40 godina. Time se osigurava dug radni vijek cijele jedinice. Na primjer, njemačka tvrtka Stiebel Eltron postoje TN-ovi koji su radili bez remont od ranih 70-ih godina prošlog stoljeća.

Vrste toplinskih pumpi

Ovisno o mediju koji se koristi za odabir i preraspodjelu energije, kao i značajke dizajna i metode primjene, postoje četiri glavne vrste HP-a:

Dizalica topline zrak-zrak

Ova vrsta opreme koristi ulični zrak kao izvor energije niskog potencijala. Izvana se ne razlikuje od klasičnog split klimatizacijskog sustava, ali ima niz funkcionalnih značajki koje mu omogućuju rad na niskim temperaturama (do -30 C) i “oduzimanje” energije iz okoline. Kuća se grije direktno toplim zrakom zagrijanim u kondenzatoru dizalice topline.

Prednosti HP-a zrak-zrak:

  • Niska cijena
  • Kratko vrijeme ugradnje i relativno jednostavna ugradnja
  • Nema mogućnosti istjecanja rashladne tekućine

Mane:

  • Stabilne performanse do -20 C
  • Potreba za ugradnjom unutarnje jedinice u svaku sobu ili organiziranjem sustava zračnih kanala za dovod grijanog zraka u sve prostorije.
  • Nemogućnost primanja Vruća voda(topla voda)

U praksi se takvi sustavi koriste za sezonsko stanovanje i ne mogu djelovati kao glavni izvor grijanja.

Toplinska pumpa zrak-voda

Njihovo načelo rada je slično prethodnom tipu, međutim, oni ne zagrijavaju izravno zrak u prostoriji, već rashladnu tekućinu, koja se zauzvrat koristi za grijanje kuće i pripremu tople vode.

Prednosti TN "Zrak - Voda":

  • ne zahtijeva organizaciju "vanjske konture" (bušenje)
  • pouzdanost i trajnost
  • pokazatelji visoke učinkovitosti (COP) u jesenskom i proljetnom razdoblju

Nedostaci TN:

  • Značajno smanjenje COP-a na niskim temperaturama (do 1,2)
  • Potreba za odleđivanjem vanjske jedinice (obrnuti način)
  • Nemogućnost rada na temperaturama ispod -25 C - -30 C

Takve pumpe u našoj klimi još uvijek ne mogu djelovati kao jedini izvor grijanja. Stoga se često postavljaju (prema bivalentnoj shemi) u kombinaciji s dodatnom opremom za grijanje (električni, pelet, kruta goriva, dizelski kotao, kamin s vodenim plaštom). Također su prikladni za rekonstrukciju i automatizaciju starih kotlovnica na tradicionalna goriva. To omogućuje sustavu da radi u automatskom načinu rada veći dio godine (nema potrebe za punjenjem krutog goriva ili punjenjem dizel goriva), koristeći samo snagu KS.

Dizalica topline slana voda

Jedan od najčešćih u Republici Bjelorusiji. Koristeći statistiku naše organizacije, 90% instaliranih dizalica topline su geotermalne. U ovom slučaju, utroba zemlje koristi se kao "vanjska kontura". Zbog toga ove dizalice topline imaju najvažniju prednost u odnosu na druge vrste dizalica topline - stabilan pokazatelj učinkovitosti rada (COP) neovisno o godišnjem dobu.

Prema ustaljenoj terminologiji, vanjski krug se naziva geotermalni.

Postoje dvije glavne vrste geotermalnog kruga:

  • Horizontalno
  • Okomito

Pogledajmo svaki od njih detaljnije.

Horizontalni obris

Horizontalni obris je sustav polietilenske cijevi, položen ispod gornjeg sloja tla na dubini od oko 1,5 - 2 m, ispod razine smrzavanja. Temperatura u ovoj zoni ostaje pozitivna (od +3 do +15 C) tijekom cijele kalendarske godine, dostižući maksimum u listopadu, a minimum u svibnju. Površina koju zauzima kolektor ovisi o površini zgrade, stupnju njezine izolacije i veličini ostakljenja. Tako, na primjer, za dvokatnu stambenu zgradu površine 200 m2, koja ima dobru izolaciju koja zadovoljava modernim standardima, za geotermalno polje morat će se izdvojiti oko četiri jutra zemlje (400 m2). Naravno, za točniju procjenu promjera korištenih cijevi i zauzetog područja potreban je detaljan izračun toplinske tehnike.

Ovako izgleda montaža horizontalnog kolektora u jednom od naših pogona u Dzeržinsku (Republika Bjelorusija):


Prednosti horizontalnog kolektora:

  • Niža cijena u usporedbi s geotermalnim izvorima
  • Mogućnost izvođenja radova na njegovoj instalaciji zajedno s polaganjem drugih komunikacija (vodovod, kanalizacija)

Nedostaci horizontalnog kolektora:

  • Velika zauzeta površina (zabranjeno je postavljanje trajnih objekata, asfalta, polaganje ploča za popločavanje, potrebno je osigurati prirodan pristup svjetlosti i padalina)
  • Nedostatak mogućnosti dogovora kada bude spreman dizajn krajolika zemljište
  • Manja stabilnost u usporedbi s vertikalnim kolektorom.

Raspored ove vrste kolektora obično se provodi na dva načina. U prvom slučaju preko cijelog područja polaganja, uklonite vrh sloj zemlje, debljine 1,5-2m, postavljaju se cijevi izmjenjivača topline sa zadanim korakom (od 0,6 do 1,5 m) te se vrši zatrpavanje. Za obavljanje takvog rada prikladna je moćna oprema, kao što su prednji utovarivač, buldožer, bageri s velikim dosegom i volumenom žlice.

U drugom slučaju polaganje tlo kontura petlje se provodi korak po korak u pripremljen rovovi, širine od 0,6 m do 1 m. U tu svrhu prikladni su mali bageri i rovokopači-utovarivači.

Okomiti obris

Vertikalni kolektor predstavlja bušotine dubine od 50 do 200 m i više, u koje se spuštaju posebni uređaji - geotermalne sonde. Temperatura u ovoj zoni ostaje konstantna dugi niz godina i desetljeća i raste s povećanjem dubine. Povećanje se događa u prosjeku za 2-5 C na svakih 100 m. Ova karakteristična vrijednost naziva se temperaturni gradijent.

Proces postavljanja vertikalnog kolektora u našem objektu u selu Kryzhovka, u blizini Minska:


Proučavajući karte raspodjele temperature na različitim dubinama na području Republike Bjelorusije i posebno grada Minska, može se primijetiti da temperatura varira od regije do regije, a može se značajno razlikovati ovisno o lokaciji. Tako, na primjer, na dubini od 100 m u području Svetlogorska može doseći +13 C, au nekim područjima regije Vitebsk na istoj dubini ne prelazi +8,5 C.

Naravno, pri proračunu dubine bušenja i projektiranju veličine, promjera i ostalih karakteristika geotermalnih sondi potrebno je uzeti u obzir ovaj faktor. Osim toga, potrebno je uzeti u obzir geološki sastav stijena kroz koje se prolazi. Samo na temelju ovih podataka možete ispravno projektirati geotermalni krug.

Kao što pokazuje praksa i statistika naše organizacije, 99% problema tijekom rada HP-a povezano je s funkcioniranjem vanjskog kruga, a ovaj se problem ne pojavljuje odmah nakon puštanja opreme u rad. I za to postoji objašnjenje, jer ako je geokontura pogrešno izračunata (na primjer, na području Vitebske regije, gdje je, kao što se sjećamo, geotermalni gradijent jedan od najnižih u Republici), njezin početni rad je nije zadovoljavajuće, ali s vremenom se debljina zemlje “hladi”, dolazi do poremećaja termodinamičke ravnoteže i počinju nevolje, a problem može nastati tek u drugoj ili trećoj sezoni grijanja. Prevelika kontura izgleda manje problematično, ali naručitelj je prisiljen plaćati nepotrebne metre bušenja zbog nekompetentnosti izvođača, što neumitno dovodi do poskupljenja cijelog projekta.

Proučavanje podzemlja treba biti posebno kritično tijekom izgradnje velikih gospodarskih objekata, gdje se broj bunara broji u desecima, a ušteđena (ili uzalud) sredstva na njihovoj izgradnji mogu biti vrlo značajna.

Toplinska pumpa voda-voda

Jedna vrsta geotermalnog izvora topline može biti podzemna voda. Imaju stalnu temperaturu (od +7 C i više), a javljaju se u značajnim količinama na različitim dubinama na području Republike Bjelorusije. Prema tehnologiji, podzemna voda se centrifugalnom pumpom podiže iz bunara i ulazi u stanicu za prijenos topline i mase, gdje predaje energiju antifrizu donjeg kruga dizalice topline. Učinkovitost rada ovog sustava ovisi o razini podzemne vode (ovisno o dubini dizanja potrebna je određena snaga pumpe), te udaljenosti od zahvatnog bunara do stanice za izmjenu. Ova tehnologija ima jednu od najviših COP vrijednosti, ali ima niz značajki koje ograničavaju njezinu upotrebu.

Među njima:

  • Nedostatak podzemnih voda ili niska razina njihove pojave;
  • Nedostatak stalnog protoka bušotine, smanjenje statičkih i dinamičkih razina;
  • Potreba uzimanja u obzir sastava soli i onečišćenja (ako kvaliteta vode nije odgovarajuća, izmjenjivač topline postaje začepljen i pokazatelji učinkovitosti se smanjuju)
  • Potreba za ugradnjom drenažnog bunara za ispuštanje značajnih količina otpadnih voda (od 2200 l/h ili više)

Kao što praksa pokazuje, instalacija takvih sustava je preporučljiva ako se u neposrednoj blizini nalazi ribnjak ili rijeka. Otpadne vode također se mogu koristiti u gospodarske i industrijske svrhe, na primjer, za navodnjavanje ili za organiziranje umjetnih rezervoara.

Što se tiče kvalitete ulazne vode, npr. njemački proizvođač alternativnih sustava grijanja Stiebel Eltron preporučuje sljedeće postavke: ukupni udio željeza i magnezija nije veći od 0,5 mg/l, sadržaj klorida manji od 300 mg/l, odsutnost istaloženih tvari. Ako su ti parametri prekoračeni, potrebno je instalirati dodatni sustav stanice za čišćenje – pripremu i odsoljavanje, čime se povećava materijalni intenzitet projekta.

Radovi na bušenju toplinske pumpe.

Na temelju iskustva u postavljanju i radu geotermalnih jedinica, preporučamo bušenje bušotina od najmanje 100 m. Praksa pokazuje da će bolje performanse i stabilnost toplinskog stroja biti uočene, na primjer, za dvije bušotine od po 150 m svaka nego za tri bušotine od po 100 m. Naravno, izgradnja takvih rudnika zahtijeva posebnu opremu i metodu rotacijskog bušenja. Instalacije puža male veličine ne mogu osigurati potrebnu duljinu bunara.

Budući da je geotermalni krug najvažnija komponenta, a ispravnost njegovog rasporeda ključ uspješnog funkcioniranja cijelog sustava, izvođač bušenja mora zadovoljiti niz kriterija:

  • Potrebno je imati iskustvo u izradi ove vrste usluge;
  • imati poseban alat za uranjanje sondi;
  • osigurati jamstvo da će sonda biti uronjena na projektiranu dubinu i jamčiti njenu cjelovitost i nepropusnost tijekom procesa rada;
  • nakon uranjanja provesti mjere začepljenja bušotine kako bi se povećao prijenos topline i produktivnost, brtviti okno rudnika prije zatrpavanja.

Općenito, uz pravilan dizajn i kvalificiranu ugradnju, geotermalne sonde su vrlo pouzdane i mogu trajati do 100 godina.

Postupak spuštanja geotermalne sonde u izbušenu bušotinu:


Geotermalna sonda na okviru, prije izvođenja testa curenja ("ispitivanje tlaka"):


zaključke

Na temelju našeg iskustva u projektiranju alternativnih energetskih sustava, možemo istaknuti glavne činjenice koje su ključne kada naši kupci biraju dizalice topline:

  • puna sigurnost i ekološka prihvatljivost(bez procesa izgaranja ili pokretnih dijelova)
  • priliku naručiti sustav "danas" i uživati ​​u korištenju za tri tjedna bez ikakve koordinacije s regulatornim tijelima i tijelima za licenciranje.
  • Potpuna autonomija i minimalno održavanje(nema potrebe biti član plinske zadruge, ovisiti o njoj; nema potrebe bacati drva za ogrjev ili provoditi mjesečno čišćenje zračnih kanala, organizirati pristup cisterni za gorivo itd.)
  • Trošak parcele za izgradnju individualne kuće bez opskrbe plinom znatno je niži, a rok isporuke ne ovisi o plinskim uslugama
  • Prilika daljinsko upravljanje putem interneta
  • Napredna i inovativna oprema stilskog dizajna koju nije sramota pokazati prijateljima i poznanicima, što svakako naglašava status vlasnika kuće.

Ako se u ovom članku nismo dotakli nijednog pitanja, a želite ih osobno postaviti, možete doći u naš ured na adresi: Minsk, ul. Odoevsky, 117, Nova Gros LLC i posavjetujte se s našim inženjerima.

Također imamo priliku organizirati besplatne posjete već završenim pogonima.

Kontakt telefon: 044 765 29 58; 017 399 70 51

Situacija je takva da je trenutno najpopularniji način grijanja doma korištenje kotlova za grijanje - plina, krutog goriva, dizela i mnogo rjeđe - električne. Ali tako jednostavni i istovremeno visokotehnološki sustavi kao što su dizalice topline nisu postali široko rasprostranjeni, i to s dobrim razlogom. Za one koji vole i znaju sve izračunati unaprijed, njihove su prednosti očite. Dizalice topline za grijanje ne sagorijevaju nezamjenjive rezerve prirodnih resursa, što je izuzetno važno ne samo sa stajališta zaštite okoliša, već vam omogućuje i uštedu na energiji, jer svake godine postaju sve skuplji. Osim toga, uz pomoć toplinskih pumpi možete ne samo grijati prostor, već i grijati toplu vodu za potrebe kućanstva, te klimatizirati prostor u ljetnim vrućinama.

Princip rada dizalice topline

Pogledajmo pobliže princip rada dizalice topline. Prisjetite se kako radi hladnjak. Toplina proizvoda smještenih u njemu ispumpava se i baca na radijator koji se nalazi na stražnjoj stijenci. To možete lako provjeriti dodirom. Princip kućnih klima uređaja je približno isti: izbacuju toplinu iz prostorije i bacaju je na radijator koji se nalazi na vanjskom zidu zgrade.

Rad dizalice topline, hladnjaka i klima uređaja temelji se na Carnotovom ciklusu.

  1. Rashladna tekućina, koja se kreće duž izvora niskotemperaturne topline, na primjer, tla, zagrijava se za nekoliko stupnjeva.
  2. Zatim ulazi u izmjenjivač topline koji se naziva isparivač. U isparivaču rashladno sredstvo predaje akumuliranu toplinu rashladnom sredstvu. Rashladno sredstvo je posebna tekućina koja se na niskim temperaturama pretvara u paru.
  3. Preuzimajući temperaturu rashladnog sredstva, zagrijano rashladno sredstvo pretvara se u paru i ulazi u kompresor. Kompresor komprimira rashladno sredstvo, tj. porast njegovog tlaka, zbog čega raste i njegova temperatura.
  4. Vruće, komprimirano rashladno sredstvo ulazi u drugi izmjenjivač topline koji se naziva kondenzator. Ovdje rashladno sredstvo prenosi svoju toplinu na drugu rashladnu tekućinu, koja se nalazi u sustavu grijanja kuće (voda, antifriz, zrak). Ovo hladi rashladno sredstvo i pretvara ga natrag u tekućinu.
  5. Zatim, rashladno sredstvo ulazi u isparivač, gdje se zagrijava novim dijelom zagrijane rashladne tekućine, a ciklus se ponavlja.

Dizalica topline za rad zahtijeva električnu energiju. Ali još uvijek je mnogo isplativije nego koristiti samo električni grijač. Budući da električni kotao ili električna grijalica troši točno onoliko električne energije koliko proizvodi topline. Na primjer, ako grijač ima nazivnu snagu od 2 kW, tada troši 2 kW na sat i proizvodi 2 kW topline. Dizalica topline proizvodi 3 do 7 puta više topline nego što troši električne energije. Na primjer, za rad kompresora i pumpe troši se 5,5 kW/sat, a proizvedena toplina je 17 kW/sat. Upravo je ta visoka učinkovitost glavna prednost dizalice topline.

Prednosti i nedostaci sustava grijanja toplinskom pumpom

Oko dizalica topline kruže mnoge legende i zablude, unatoč činjenici da one nisu tako inovativan ili visokotehnološki izum. Uz pomoć dizalica topline griju se sve “tople” države u SAD-u, gotovo cijela Europa i Japan, gdje je tehnologija odavno razrađena gotovo do savršenstva. Usput, ne biste trebali misliti da je takva oprema čisto strana tehnologija i da nam je došla nedavno. Uostalom, još u SSSR-u takve su jedinice korištene u eksperimentalnim postrojenjima. Primjer za to je sanatorij Družba u gradu Jalti. Osim po futurističkoj arhitekturi, koja podsjeća na "kolibu na kokošjim nogama", ovo lječilište poznato je i po tome što se od 80-ih godina 20. stoljeća za grijanje koristi industrijskim dizalicama topline. Izvor topline je obližnje more, a sama crpna stanica ne samo da grije sve prostore lječilišta, već i opskrbljuje Vruća voda, zagrijava vodu u bazenu i hladi je tijekom vruće sezone. Pa pokušajmo razriješiti mitove i utvrditi ima li smisla grijati svoj dom na ovaj način.

Prednosti sustava grijanja s dizalicom topline:

  • Ušteda energije. U vezi s rastućim cijenama plina i dizelskog goriva, ovo je vrlo važna prednost. U stupcu “mjesečni troškovi” pojavit će se samo električna energija, za koju je, kako smo već napisali, potrebno puno manje nego što je stvarno proizvedena toplinska energija. Kada kupujete jedinicu, morate obratiti pozornost na takav parametar kao što je koeficijent transformacije topline "ϕ" (može se također nazvati koeficijent transformacije topline, koeficijent transformacije snage ili temperature). Prikazuje omjer količine topline i utrošene energije. Na primjer, ako je ϕ=4, tada ćemo pri potrošnji od 1 kW/sat dobiti 4 kW/sat toplinske energije.
  • Ušteda na održavanju. Dizalica topline ne zahtijeva nikakav poseban tretman. Troškovi njegovog održavanja su minimalni.
  • Može se instalirati na bilo kojem mjestu. Izvori niskotemperaturne topline za rad dizalice topline mogu biti tlo, voda ili zrak. Gdje god izgradili kuću, čak iu stjenovitom području, uvijek će postojati prilika da pronađete "hranu" za jedinicu. U područjima udaljenim od plinovoda, ovo je jedan od najoptimalnijih sustava grijanja. Čak iu regijama bez dalekovoda, možete ugraditi benzinski ili dizelski motor kako biste osigurali rad kompresora.
  • Nije potrebno nadzirati rad pumpe, dodajte gorivo, kao što je slučaj s kotlom na kruta goriva ili dizel. Cjelokupni sustav grijanja s dizalicom topline je automatiziran.
  • Možete otići na duže vrijeme i ne bojati se da će se sustav zamrznuti. Istovremeno možete uštedjeti novac ugradnjom pumpe kako biste osigurali temperaturu od +10 °C u dnevnoj sobi.
  • Sigurno za okoliš. Za usporedbu, pri korištenju tradicionalnih kotlova koji sagorijevaju gorivo, uvijek se stvaraju različiti oksidi CO, CO2, NOx, SO2, PbO2, kao rezultat toga, fosforna, dušična, sumporna kiselina i benzojevi spojevi talože se oko kuće na tlu. Kada dizalica topline radi, ništa se ne emitira. A rashladna sredstva koja se koriste u sustavu su apsolutno sigurna.
  • Ovdje se također može primijetiti očuvanje nezamjenjivih prirodnih resursa planeta.
  • Sigurnost za ljude i imovinu. Ništa se u dizalici topline ne zagrijava dovoljno da izazove pregrijavanje ili eksploziju. Osim toga, u njemu jednostavno nema što eksplodirati. Stoga se može klasificirati kao potpuno vatrootporna jedinica.
  • Dizalice topline uspješno rade i pri temperaturi okoline od -15 °C. Dakle, ako netko misli da takav sustav može grijati kuću samo u regijama s toplim zimama do +5 °C, onda se vara.
  • Reverzibilnost toplinske pumpe. Neosporna prednost je svestranost instalacije, s kojom možete grijati zimi i hladiti ljeti. Za vrućih dana dizalica topline uzima toplinu iz prostorije i šalje je u tlo u pohranu, odakle će je zimi ponovno uzeti. Imajte na umu da nemaju sve dizalice topline obrnutu mogućnost, već samo neki modeli.
  • Izdržljivost. Uz pravilnu njegu dizalice topline u sustavu grijanja mogu trajati od 25 do 50 godina bez većih popravaka, a samo jednom u 15 do 20 godina potrebno je zamijeniti kompresor.

Nedostaci sustava grijanja s toplinskom pumpom:

  • Velika početna ulaganja. Uz činjenicu da su cijene dizalica topline za grijanje prilično visoke (od 3.000 do 10.000 USD), također ćete morati potrošiti ništa manje na instalaciju geotermalnog sustava nego na samu pumpu. Izuzetak je dizalica topline zračni izvor, koja ne zahtijeva dodatne radove. Toplinska pumpa se neće uskoro isplatiti (za 5 - 10 godina). Dakle, odgovor na pitanje koristiti li toplinsku pumpu za grijanje prije svega ovisi o preferencijama vlasnika, njegovim financijskim mogućnostima i uvjetima gradnje. Na primjer, u regiji gdje opskrba plinovoda i spajanje na njega košta isto kao i dizalica topline, ima smisla dati prednost potonjem.

  • U regijama gdje zimske temperature padaju ispod -15 °C, mora se koristiti dodatni izvor topline. To se zove bivalentni sustav grijanja, u kojem dizalica topline daje toplinu dok je ulica do -20 ° C, a kada se ne može nositi, na primjer, električna grijalica ili plinski kotao, ili generator topline priključen je.

  • Preporučljivo je koristiti dizalicu topline u sustavima s niskotemperaturnim rashladnim sredstvom, kao što je sustav "toplog poda".(+35 °C) i ventilokonvektorske jedinice(+35 - +45 °C). Ventilokonvektori Oni su ventilatorski konvektor u kojem se toplina/hladnoća prenosi iz vode u zrak. Za ugradnju takvog sustava u staru kuću bit će potrebna potpuna pregradnja i rekonstrukcija, što će podrazumijevati dodatne troškove. Ovo nije nedostatak kada se gradi novi dom.
  • Ekološka prihvatljivost dizalica topline, uzimajući toplinu iz vode i tla, donekle relativno.Činjenica je da se tijekom rada prostor oko cijevi rashladne tekućine hladi, a to remeti uspostavljeni ekosustav. Uostalom, čak iu dubinama tla žive anaerobni mikroorganizmi, osiguravajući vitalnu aktivnost složenijih sustava. S druge strane, u usporedbi s proizvodnjom plina ili nafte, šteta od dizalice topline je minimalna.

Izvori topline za rad dizalice topline

Dizalice topline preuzimaju toplinu iz onih prirodnih izvora koji akumuliraju sunčevo zračenje tijekom toplog razdoblja. Dizalice topline razlikuju se ovisno o izvoru topline.

Temeljni premaz

Tlo je najstabilniji izvor topline koja se akumulira tijekom sezone. Na dubini od 5 - 7 m temperatura tla je gotovo uvijek konstantna i iznosi približno +5 - +8 °C, a na dubini od 10 m uvijek je konstantna +10 °C. Postoje dva načina prikupljanja topline iz zemlje.

Horizontalni zemljani kolektor To je vodoravno položena cijev kroz koju cirkulira rashladna tekućina. Dubina horizontalnog kolektora izračunava se individualno ovisno o uvjetima, ponekad je 1,5 - 1,7 m - dubina smrzavanja tla, ponekad niža - 2 - 3 m radi veće temperaturne stabilnosti i manje razlike, a ponekad samo 1 - 1,2. m - ovdje se tlo počinje brže zagrijavati u proljeće. Postoje slučajevi kada se postavlja dvoslojni vodoravni kolektor.

Horizontalne kolektorske cijevi mogu imati različite promjere: 25 mm, 32 mm i 40 mm. Oblik njihovog rasporeda također može biti različit - zmija, petlja, cik-cak, razne spirale. Razmak između cijevi u zmiji mora biti najmanje 0,6 m, a obično je 0,8 - 1 m.

Specifično odvođenje topline po dužnom metru cijevi ovisi o strukturi tla:

  • Suhi pijesak - 10 W / m;
  • Suha glina - 20 W / m;
  • Glina je vlažnija - 25 W / m;
  • Glina s vrlo visokim sadržajem vode - 35 W/m.

Za grijanje kuće površine 100 m2, pod uvjetom da je tlo vlažna glina, trebat će vam 400 m2 površine zemljišta za kolektor. Ovo je dosta - 4 - 5 hektara. A uzimajući u obzir činjenicu da ovo područje Ne bi trebalo biti zgrada, a dopušteni su samo travnjaci i cvjetnjaci s godišnjim cvijećem, tada si ne može svatko priuštiti opremanje horizontalnog kolektora.

Posebna tekućina teče kroz kolektorske cijevi, također se naziva "salamura" ili antifriz, na primjer, 30% otopina etilen glikola ili propilen glikola. "Slamurica" ​​prikuplja toplinu iz tla i šalje se u dizalicu topline, gdje je prenosi na rashladno sredstvo. Ohlađena "salamura" ponovno teče u zemljani kolektor.

Vertikalna sonda tla je sustav cijevi ukopanih do 50 - 150 m. To može biti samo jedna cijev u obliku slova U, spuštena na veću dubinu od 80 - 100 m i ispunjena betonskim mortom. Ili možda sustav cijevi u obliku slova U spuštenih 20 m za prikupljanje energije s veće površine. Izvođenje radova bušenja do dubine od 100 - 150 m nije samo skupo, već zahtijeva i dobivanje posebne dozvole, zbog čega se često pribjegavaju lukavosti i opremaju nekoliko sondi male dubine. Razmak između ovakvih sondi je 5 - 7 m.

Specifično odvođenje topline od vertikalnog kolektora također ovisi o stijeni:

  • Suhe sedimentne stijene - 20 W/m;
  • Sedimentne stijene zasićene vodom i kamenito tlo - 50 W/m;
  • Stjenovita tla s visokim koeficijentom toplinske vodljivosti - 70 W / m;
  • Podzemna (podzemna) voda - 80 W/m.

Površina potrebna za vertikalni kolektor je vrlo mala, ali je cijena njihove ugradnje veća od one za horizontalni kolektor. Prednost vertikalnog kolektora je i stabilnija temperatura i veći odvod topline.

Voda

Voda se kao izvor topline može koristiti na različite načine.

Sakupljač na dnu otvorenog rezervoara koji se ne smrzava- rijeke, jezera, mora - predstavljaju cijevi sa "salamurom", potopljene uz pomoć utega. Zbog visoke temperature rashladne tekućine, ova metoda je najprofitabilnija i najekonomičnija. Samo oni od kojih se rezervoar nalazi ne dalje od 50 m mogu instalirati kolektor vode, inače se gubi učinkovitost instalacije. Kao što razumijete, nemaju svi takve uvjete. Ali ne koristiti dizalice topline za priobalje jednostavno je kratkovidno i glupo.

Kolektor u kanalizacijskim odvodima ili otpadne vode iz tehničkih instalacija mogu se koristiti za grijanje kuća pa čak i visokih zgrada i industrijska poduzeća unutar grada, kao i za pripremu tople vode. Što se uspješno radi u nekim gradovima naše domovine.

Bušotina odn podzemne vode koristi se rjeđe od ostalih kolektora. Takav sustav podrazumijeva izgradnju dva bunara, iz jednog se uzima voda koja svoju toplinu predaje rashladnom sredstvu u dizalici topline, a u drugi se ispušta ohlađena voda. Umjesto bunara može postojati filtracijski bunar. U svakom slučaju, ispusni bunar treba biti smješten na udaljenosti od 15 - 20 m od prvog, pa čak i nizvodno (podzemna voda također ima svoj tok). Ovaj sustav je prilično težak za rukovanje, budući da se mora pratiti kvaliteta ulazne vode - filtrirati, te zaštititi od korozije i kontaminacije dijelova toplinske pumpe (isparivača).

Zrak

Najjednostavniji dizajn je sustav grijanja s toplinskom pumpom izvora zraka. Nije potreban dodatni kolektor. Zrak iz okoline izravno ulazi u isparivač, gdje svoju toplinu predaje rashladnom sredstvu, koje zauzvrat prenosi toplinu rashladnom sredstvu unutar kuće. To može biti zrak za ventilokonvektore ili voda za podno grijanje i radijatore.

Troškovi instalacije dizalice topline zrak su minimalni, ali izvedba instalacije uvelike ovisi o temperaturi zraka. U regijama s toplim zimama (do +5 - 0 °C) ovo je jedan od najekonomičnijih izvora topline. Ali ako temperatura zraka padne ispod -15 °C, performanse padaju toliko da nema smisla koristiti crpku, a isplativije je uključiti konvencionalni električni grijač ili bojler.

Recenzije toplinskih crpki za grijanje s izvorom zraka vrlo su kontradiktorne. Sve ovisi o regiji njihove upotrebe. Povoljno ih je koristiti u regijama s toplim zimama, na primjer, u Sočiju, gdje nema potrebe za rezervnim izvorom topline u slučaju jakih mrazova. Također je moguće instalirati toplinske pumpe zrak u područjima gdje je zrak relativno suh, a temperatura zimi pada do -15 °C. Ali u vlažnoj i hladnoj klimi takve instalacije pate od zaleđivanja i smrzavanja. Ledenice koje se lijepe za ventilator onemogućuju pravilan rad cijelog sustava.

Grijanje toplinskom pumpom: cijena sustava i pogonski troškovi

Snaga dizalice topline odabire se ovisno o funkcijama koje će joj biti dodijeljene. Ako je samo grijanje, tada se izračuni mogu napraviti u posebnom kalkulatoru koji uzima u obzir toplinske gubitke zgrade. Inače, najbolji učinak toplinske pumpe je kada toplinski gubitak zgrade nije veći od 80 - 100 W/m2. Radi jednostavnosti, pretpostavimo da je za grijanje kuće od 100 m2 sa stropovima visokim 3 m i gubitkom topline od 60 W/m2 potrebna pumpa snage 10 kW. Za zagrijavanje vode morat ćete uzeti jedinicu s rezervom snage - 12 ili 16 kW.

Cijena toplinske pumpe ovisi ne samo o snazi, već io pouzdanosti i zahtjevima proizvođača. Na primjer, jedinica od 16 kW ruske proizvodnje koštat će 7.000 USD, a strana pumpa RFM 17 snage 17 kW košta oko 13.200 USD. sa svom pripadajućom opremom osim razdjelnika.

Sljedeća linija troškova bit će raspored rezervoara. Ovisi i o snazi ​​instalacije. Na primjer, za kuću od 100 m2, u kojoj su posvuda postavljeni podni grijani (100 m2) ili radijatori za grijanje od 80 m2, kao i za zagrijavanje vode na +40 °C s volumenom od 150 l/sat. treba bušiti bunare za kolektore. Takav vertikalni kolektor koštat će 13.000 USD.

Kolektor na dnu rezervoara koštat će nešto manje. Pod istim uvjetima koštat će 11.000 USD. Ali bolje je provjeriti troškove postavljanja geotermalnog sustava kod specijaliziranih tvrtki; oni mogu uvelike varirati. Na primjer, ugradnja horizontalnog kolektora za pumpu od 17 kW koštat će samo 2500 USD. A za dizalicu topline zrak, kolektor uopće nije potreban.

Ukupna cijena toplinske pumpe je 8000 USD. U prosjeku, izgradnja kolektora je 6000 USD. prosjek.

Mjesečni trošak grijanja toplinskom pumpom uključuje samo troškovi električne energije. Mogu se izračunati na sljedeći način: potrošnja energije mora biti naznačena na crpki. Na primjer, za gore spomenutu pumpu od 17 kW, potrošnja energije je 5,5 kW/h. Ukupno sustav grijanja radi 225 dana u godini, tj. 5400 sati. S obzirom na to da dizalica topline i kompresor u njoj rade ciklički, potrošnja energije mora biti prepolovljena. Tijekom sezone grijanja potrošit će se 5400h*5,5kW/h/2=14850 kW.

Množimo broj potrošenih kW s cijenom energije u vašoj regiji. Na primjer, 0,05 USD za 1 kW/sat. Ukupno će se godišnje potrošiti 742,5 USD. Za svaki mjesec u kojem je dizalica topline radila za grijanje košta 100 USD. troškovi električne energije. Ako podijelite troškove na 12 mjeseci, tada dobijete 60 USD mjesečno.

Imajte na umu da što je niža potrošnja energije dizalice topline, to su niži mjesečni troškovi. Na primjer, postoje pumpe od 17 kW koje troše samo 10 000 kW godišnje (košta 500 cu). Također je važno da je učinak dizalice topline to veći što je manja temperaturna razlika između izvora topline i rashladne tekućine u sustavu grijanja. Zato kažu da je isplativije postaviti tople podove i ventilokonvektore. Iako se mogu ugraditi i standardni radijatori grijanja s visokotemperaturnim rashladnim sredstvom (+65 - +95 °C), ali s dodatnim akumulatorom topline, na primjer, bojlerom neizravno grijanje. Za dodatno zagrijavanje tople vode koristi se i bojler.

Dizalice topline imaju prednost kada se koriste u bivalentnim sustavima. Osim pumpe možete ugraditi solarni kolektor, koji može u potpunosti opskrbiti pumpu električnom energijom ljeti, kada radi za hlađenje. Za zimsko osiguranje možete dodati generator topline koji će grijati vodu za opskrbu toplom vodom i visokotemperaturne radijatore.