Siltumsūkņi mājas apkurei. Siltumsūknis mājas apkurē Siltumsūkņa uzstādīšana mājas apkurei

Klasisko kurināmo (gāze, koksne, kūdra) dedzināšana ir viens no senākajiem siltuma ražošanas veidiem. Taču tradicionālo enerģijas avotu izsīkšana mudinājusi cilvēkus meklēt sarežģītākas, taču ne mazāk efektīvas alternatīvas. Viens no tiem bija siltumsūkņa izgudrojums, kura darbības pamatā ir skolas fizikas likumi.

Siltumsūkņa darbība

Siltumsūkņu darbības princips, kas no pirmā acu uzmetiena ir ļoti sarežģīts, ir balstīts uz vairākiem vienkāršiem termodinamikas likumiem un šķidrumu un gāzu īpašībām:

  1. Kad gāze pāriet šķidrā stāvoklī (kondensācija), izdalās siltums
  2. Kad šķidrums pārvēršas gāzē (iztvaicējot), siltums tiek absorbēts

Lielākā daļa šķidrumu var vārīties diezgan augstā temperatūrā, tuvu 100 grādiem. Bet ir arī vielas ar diezgan zemu viršanas temperatūru. Freonam tas ir apmēram 3-4 grādi. Pārvēršoties gāzē, to viegli saspiež, un temperatūra traukā sāk celties.

Teorētiski freonu var saspiest, lai iegūtu jebkuru vēlamo temperatūru, bet praksē tas ir ierobežots līdz 80-90 grādiem, kas nepieciešami klasiskās apkures sistēmas pilnīgai darbībai.

Ikviens, ejot garām savam ledusskapim, sastopas ar siltumsūkni ne reizi vien dienā. Tomēr tajā tas darbojas pretējā virzienā, uzņemot produktu siltumu un izkliedējot to atmosfērā.

Video par darba tehnoloģiju

Siltumsūkņa diagramma

Lielākajai daļai siltumsūkņu veiktspējas pamatā ir augsnes siltums, kurā temperatūra praktiski nesvārstās visa gada garumā (7-10 grādu robežās). Siltums pārvietojas starp trim ķēdēm:

  1. Apkures loks
  2. Siltumsūknis
  3. Sālījuma (aka māla) ķēde

Klasiskais siltumsūkņu darbības princips apkures sistēmā sastāv no šādiem elementiem:

  1. Siltummainis, kas pārnes siltumu, kas ņemts no zemes, uz iekšējo ķēdi
  2. Kompresijas ierīce
  3. Otra siltuma apmaiņas ierīce, kas iekšējā ķēdē saņemto enerģiju nodod apkures sistēmai
  4. Mehānisms, kas samazina spiedienu sistēmā (drosele)
  5. Sālījuma ķēde
  6. Zemes zonde
  7. Apkures loks

Caurule, kas kalpo kā primārā ķēde, tiek ievietota akā vai aprakta tieši zemē. Pa to pārvietojas nesasalstošs šķidrs dzesēšanas šķidrums, kura temperatūra paaugstinās līdz līdzīgai zemes īpašībai (apmēram +8 grādi) un nonāk otrajā kontūrā.

Sekundārā ķēde ņem siltumu no šķidruma. Iekšpusē cirkulējošais freons sāk vārīties un pārvēršas gāzē, kas tiek nosūtīta uz kompresoru. Virzulis to saspiež līdz 24-28 atm, kā rezultātā temperatūra paaugstinās līdz +70-80 grādiem.

Šajā darba posmā enerģija tiek koncentrēta vienā mazā trombā. Sakarā ar to temperatūra paaugstinās.

Apsildāmā gāze nonāk trešajā ķēdē, ko attēlo karstā ūdens apgādes sistēmas vai pat mājas apkures sistēmas. Siltuma pārneses laikā iespējami zudumi līdz 10-15 grādiem, taču tie nav būtiski.

Kad freons atdziest, spiediens samazinās un atkal pārvēršas šķidrā stāvoklī. 2-3 grādu temperatūrā tas ieplūst atpakaļ otrajā ķēdē. Cikls atkārtojas atkal un atkal.

Galvenie veidi

Siltumsūkņu darbības princips veidots tā, lai tos bez pārtraukuma varētu ērti darbināt plašā temperatūras diapazonā – no -30 līdz +40 grādiem. Populārākie ir šādi divu veidu modeļi:

  • Absorbcijas veids
  • Kompresijas veids

Absorbcijas tipa modeļiem ir diezgan sarežģīta struktūra. Viņi nodod saņemto siltumenerģiju tieši, izmantojot avotu. To darbība ievērojami samazina materiālu izmaksas par patērēto elektroenerģiju un degvielu. Kompresijas tipa modeļi patērē enerģiju (mehānisko un elektrisko), lai nodotu siltumu.

Atkarībā no izmantotā siltuma avota sūkņus iedala šādos veidos:

  1. Atkritumu siltuma pārstrāde- visdārgākie modeļi, kas guvuši popularitāti rūpniecisko objektu apkurei, kuros tiek tērēts citu avotu radītais sekundārais siltums.
  2. Gaiss- siltuma ņemšana no apkārtējā gaisa
  3. Ģeotermālā– izvēlieties siltumu no ūdens vai zemes

Pēc ievades/izvades veidiem visus modeļus var klasificēt šādi – augsne, ūdens, gaiss un to dažādās kombinācijas.

Ģeotermiskie siltumsūkņi

Populāri ir ģeotermālo sūkņu modeļi, kurus iedala divos veidos: slēgtā vai atvērtā tipa.

Atvērto sistēmu vienkāršā konstrukcija ļauj uzsildīt ūdeni, kas iet iekšā, kas pēc tam atkal nonāk zemē. Tas darbojas ideāli, ja ir neierobežots daudzums tīra dzesēšanas šķidruma, kas pēc patēriņa nekaitē videi.

Ģeotermālo siltumsūkņu slēgtā cikla sistēmas iedala šādos veidos:

  • Ūdens – atrodas rezervuārā neaizsalušā dziļumā
  • Ar vertikālu izvietojumu - kolektors tiek ievietots akā līdz 200 m dziļumā un ir piemērojams vietās ar nelīdzenu reljefu
  • Ar horizontālu izvietojumu - kolektors ir novietots zemē 0,5-1 m dziļumā, ir ļoti svarīgi nodrošināt lielu kontūru ierobežotā vietā

Gaiss-ūdens sūknis

Viena no daudzpusīgākajām iespējām ir gaiss-ūdens modelis. Siltajos gada periodos tas ir ļoti efektīvs, bet ziemā produktivitāte var ievērojami samazināties.

Sistēmas priekšrocība ir tās vienkāršā uzstādīšana. Piemērotu aprīkojumu var uzstādīt jebkurā ērtā vietā, piemēram, uz jumta. Siltumu, kas tiek izņemts no telpas gāzes vai dūmu veidā, var izmantot atkārtoti.

Ūdens-ūdens veids

Ūdens-ūdens siltumsūknis ir viens no efektīvākajiem. Bet tā izmantošanu var ierobežot tuvumā esoša rezervuāra klātbūtne vai nepietiekams dziļums, kurā ziemā netiek novērots ievērojams temperatūras kritums.

Zema potenciāla enerģiju var izvēlēties no šādiem avotiem:

  • Grunts ūdens
  • Atvērtie rezervuāri
  • Rūpnieciskie notekūdeņi

Vienkāršākais siltumsūkņu darbības princips ir modeļiem, kas iegūst siltumu no rezervuāra. Ja tiek pieņemts lēmums izmantot gruntsūdeņus, var būt nepieciešams urbt aku.

Augsnes-ūdens tips

Siltumu no zemes var iegūt visu gadu, jo 1 m dziļumā temperatūra praktiski nemainās. "Sālījums" tiek izmantots kā siltumnesējs - nesasaldošs šķidrums, kas cirkulē.

Viens no gruntsūdens sistēmas trūkumiem ir nepieciešamība pēc lielas platības, lai sasniegtu vēlamo efektivitāti. Viņi cenšas to izlīdzināt, ieliekot caurules gredzenos.

Kolektoru var novietot vertikālā stāvoklī, bet būs nepieciešama līdz 150 m dziļa aka.Apakšā ir uzstādīti lietussargi siltuma savākšanai no zemes.

Siltumsūkņu apkures sistēmu plusi un mīnusi

Siltumsūkņi tiek plaši izmantoti privāto dzīvojamo vai industriālo zonu apkures sistēmās. Pateicoties to uzticamībai un efektivitātei, tie pakāpeniski aizstāj klasiskos enerģijas avotus.

Starp daudzajām siltumsūkņa lietošanas priekšrocībām ir:

  • Materiālo resursu taupīšana sistēmas apkopei un dzesēšanas šķidrumam
  • Sūkņi darbojas pilnīgi autonomi
  • Apkārtējā vidē nenonāk kaitīgi sadegšanas produkti vai citas toksiskas vielas
  • Uzmontētā aprīkojuma ugunsdrošība
  • Iespēja viegli mainīt sistēmas darbību

Neskatoties uz daudzajām priekšrocībām, ir jāņem vērā siltumsūkņa izmantošanas negatīvie aspekti:

  • Lielas sākotnējās investīcijas apkures sistēmas ierīkošanai - no 3 līdz 10 tūkstošiem dolāru
  • Aukstajos periodos, kad temperatūra noslīd zem -15 grādiem, jādomā par alternatīvām apkures iespējām
  • Apkure, kuras pamatā ir siltumsūkņa darbība, ir visefektīvākā tikai sistēmās ar zemas temperatūras dzesēšanas šķidrumu

Vēl viens shematisks video:

Apkoposim to

Apgūstot un apgūstot siltumsūkņa darbības principu, varat domāt un lemt par tā uzstādīšanas un lietošanas lietderīgumu. Sākotnējās izmaksas, kas var šķist ļoti lielas, drīz atmaksāsies un sāks nest sava veida peļņu klasiskās degvielas ietaupījumu veidā.

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

Tādai iekārtai kā siltumsūknis ir līdzīgs darbības princips kā sadzīves tehnikai – ledusskapim un gaisa kondicionierim. Aptuveni 80% enerģijas tas aizņem no vides. Sūknis sūknē siltumu no ielas telpā. Tās darbība ir līdzīga ledusskapja darbības principam, atšķiras tikai siltumenerģijas pārneses virziens.

Piemēram, lai atdzesētu ūdens pudeli, cilvēki to ieliek ledusskapī, tad sadzīves tehnika daļēji “paņem” no šī objekta siltumu un tagad saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu tas ir jāizlaiž. Bet kur? Viss ir vienkārši, šim nolūkam ledusskapī ir radiators, kas parasti atrodas tā aizmugurējā sienā. Savukārt radiators, uzsilstot, atdod siltumu telpai, kurā atrodas. Tādējādi ledusskapis silda telpu. Tas, cik lielā mērā tas sasilst, ir jūtams mazos veikalos karstajā vasarā, kad tiek ieslēgti vairāki aukstumiekārtas.

Un tagad nedaudz iztēles. Pieņemsim, ka ledusskapī pastāvīgi tiek ievietoti silti priekšmeti, un tas silda telpu, vai arī tas tiek ievietots loga atvērumā, saldētavas durvis tiek atvērtas uz āru un radiators atrodas telpā. Savas darbības laikā sadzīves tehnika, atdzesējot gaisu ārpus telpām, vienlaikus nodos ārā esošo siltumenerģiju ēkā. Tieši tāds ir siltumsūkņa darbības princips.

No kurienes sūknis ņem siltumu?

Siltumsūknis darbojas, izmantojot dabiskos zema potenciāla siltumenerģijas avotus, tostarp:
  • apkārtējais gaiss;
  • ūdenstilpes (upes, ezeri, jūras);
  • augsne un grunts artēziskie un termiskie ūdeņi.

Apkures sistēma ar siltumsūkni

Ja apkurei izmanto siltumsūkni, tā darbības princips ir balstīts uz integrāciju apkures sistēmā. Tas sastāv no divām ķēdēm, kurām ir pievienota trešā, kas ir sūkņa konstrukcija.

Dzesēšanas šķidrums, kas absorbē siltumu no apkārtējās vides, cirkulē pa ārējo ķēdi. Tas nonāk sūkņa iztvaicētājā un izdala apmēram 4 -7 °C aukstumaģentā, neskatoties uz to, ka tā viršanas temperatūra ir -10 °C. Tā rezultātā aukstumaģents vārās un pēc tam nonāk gāzveida stāvoklī. Jau atdzesētais dzesēšanas šķidrums ārējā kontūrā tiek nosūtīts uz nākamo pagriezienu, lai iestatītu temperatūru.

Siltumsūkņa funkcionālā ķēde sastāv no:

  • iztvaicētājs;
  • aukstumnesējs;
  • elektriskais kompresors;
  • kondensators;
  • kapilārs;
  • termostata vadības ierīce.
Siltumsūkņa darbības process izskatās apmēram šādi:
  • Pēc viršanas aukstumaģents, pārvietojoties pa cauruļvadu, nonāk kompresorā, kas darbojas, izmantojot elektrību. Šī ierīce saspiež gāzveida aukstumaģentu līdz augstam spiedienam, izraisot tā temperatūras paaugstināšanos;
  • karstā gāze nonāk citā siltummainī (kondensatorā), kurā aukstumaģenta siltums tiek pārnests uz dzesēšanas šķidrumu, kas cirkulē caur apkures sistēmas iekšējo kontūru, vai uz gaisu telpā;
  • atdzesējot, aukstumaģents pārvēršas šķidrā stāvoklī, pēc kura tas iziet cauri kapilārā spiediena samazināšanas vārstam, zaudējot spiedienu un pēc tam atkal nonāk iztvaicētājā;
  • tādējādi cikls ir beidzies un process ir gatavs atkārtot.

Aptuvenais apkures jaudas aprēķins

Stundas laikā cauri sūknim caur ārējo kolektoru iziet 2,5-3 kubikmetri dzesēšanas šķidruma, ko zeme spēj uzsildīt par ∆t = 5-7 °C (lasiet arī: " "). Lai aprēķinātu noteiktās ķēdes siltuma jaudu, jums jāizmanto formula:

Q = (T 1 - T 2) x V, kur:
V – dzesēšanas šķidruma plūsma stundā (m 3 /stundā);
T 1 - T 2 - temperatūras starpība starp ieplūdi un ieplūdi (°C).

Siltumsūkņu veidi

Atkarībā no patērētā izkliedētā siltuma veida siltumsūkņi ir:
  • gruntsūdeņi - to darbībai ūdens sildīšanas sistēmā tiek izmantotas slēgtas zemes kontūras vai dziļumā izvietotas ģeotermālās zondes (sīkāk: " ");
  • ūdens-ūdens - darbības princips šajā gadījumā ir balstīts uz atvērtu aku izmantošanu gruntsūdeņu savākšanai un novadīšanai (lasiet: " "). Šajā gadījumā ārējā ķēde nav cilpa, un apkures sistēma mājā ir ūdens;
  • ūdens-gaiss - ierīko ārējās ūdens kontūras un izmanto gaisa tipa apkures konstrukcijas;
  • gaiss-gaiss - to darbībai izmanto ārējo gaisa masu izkliedēto siltumu plus mājas gaisa apkures sistēmu.

Siltumsūkņu priekšrocības

  1. Rentabli un efektīvi. Fotoattēlā redzamo siltumsūkņu darbības princips ir balstīts nevis uz siltumenerģijas ražošanu, bet gan uz tās pārnesi. Tādējādi siltumsūkņa efektivitātei jābūt lielākai par vienotību. Bet kā tas ir iespējams? Saistībā ar siltumsūkņu darbību tiek izmantota vērtība, ko sauc par siltuma konversijas koeficientu vai saīsināti kā CCT. Šāda veida vienību raksturlielumi tiek salīdzināti precīzi pēc šī parametra.Daudzuma fiziskā nozīme ir noteikt saistību starp saņemtā siltuma daudzumu un tā iegūšanai iztērēto enerģiju. Piemēram, ja CPT koeficients ir 4,8, tas nozīmē, ka 1 kW elektroenerģijas, ko patērē sūknis, saražo 4,8 kW siltuma bez maksas no dabas.
  2. Universāls universāls pielietojums. Ja patērētājiem nav pieejamas elektropārvades līnijas, sūkņa kompresors tiek darbināts, izmantojot dīzeļdzinēju. Tā kā dabiskais siltums ir visur, šīs ierīces darbības princips ļauj to izmantot visur.
  3. Videi draudzīgums. Siltumsūkņa darbības princips ir balstīts uz zemu elektroenerģijas patēriņu un sadegšanas produktu neesamību. Iekārtā izmantotais aukstumaģents nesatur hlorogļūdeņražus un ir pilnīgi ozonam drošs.
  4. Divvirzienu darbības režīms. Apkures sezonā siltumsūknis spēj apsildīt ēku un vasarā to atdzesēt. No telpas paņemto siltumu var izmantot, lai nodrošinātu māju ar karstā ūdens padevi, un, ja ir peldbaseins, ūdens sildīšanai tajā.
  5. Droša darbība. Siltumsūkņu darbībā nav bīstamu procesu - nav atklātas uguns, neizdalās cilvēka veselībai kaitīgas vielas. Dzesēšanas šķidrumam nav augsta temperatūra, kas padara ierīci drošu un vienlaikus noderīgu ikdienas dzīvē.
  6. Telpas apkures procesa automātiska vadība.

 Siltumsūkņa darbības princips, diezgan detalizēts video:

Dažas sūkņa darbības iezīmes

Lai nodrošinātu efektīvu siltumsūkņa darbību, ir jāievēro vairāki nosacījumi:
  • telpai jābūt labi izolētai (siltuma zudumi nedrīkst pārsniegt 100 W/m²);
  • Zemas temperatūras apkures sistēmām ir izdevīgi izmantot siltumsūkni. Apsildāmās grīdas sistēma atbilst šim kritērijam, jo ​​tās temperatūra ir 35-40°C. CPT lielā mērā ir atkarīgs no attiecības starp ieejas ķēdes un izejas ķēdes temperatūru.

Siltumsūkņu darbības princips ir nodot siltumu, kas ļauj iegūt enerģijas pārveides koeficientu no 3 līdz 5. Citiem vārdiem sakot, katrs 1 kW izmantotās elektroenerģijas ienes mājā 3-5 kW siltuma.

Siltumsūknis ir universāla ierīce, kas funkcionāli apvieno gaisa kondicionētāja, ūdens sildītāja un apkures katla īpašības. Šī ierīce neizmanto parasto degvielu, tās darbībai nepieciešami atjaunojami vides avoti - enerģija no gaisa, augsnes, ūdens.

Tāpēc siltumsūknis mūsdienās ir visrentablākā iekārta, jo tā darbība nav atkarīga no degvielas izmaksām, kā arī ir videi draudzīga, jo siltuma avots nav elektrība vai sadegšanas produkti, bet gan dabiskie siltuma avoti.

Lai labāk saprastu, kā siltumsūknis darbojas mājas apkurei, der atcerēties ledusskapja darbības principu. Šeit darba viela iztvaiko, izdalot aukstumu. Gluži pretēji, sūknī tas kondensējas un ražo siltumu.

Siltumsūkņa darbības princips

Viss sistēmas process ir parādīts Kārno cikla veidā, kas nosaukts izgudrotāja vārdā. To var raksturot šādi. Dzesēšanas šķidrums iet caur darba ķēdi - gaisu, zemi, ūdeni un to kombinācijām , no kurienes tas tiek nosūtīts uz 1. siltummaini - iztvaicēšanas kameru. Šeit tas nodod uzkrāto siltumu aukstumaģentam, kas cirkulē sūkņa iekšējā ķēdē.

Mājas apkures siltumsūkņa darbības princips

Šķidrais aukstumaģents nonāk iztvaikošanas kamerā, kur zems spiediens un temperatūra (5 0 C) to pārvērš gāzveida stāvoklī. Nākamais posms ir gāzes pārnešana uz kompresoru un tā saspiešana. Rezultātā strauji paaugstinās gāzes temperatūra, gāze nonāk kondensatorā, kur tā apmaina siltumu ar apkures sistēmu. Atdzesētā gāze pārvēršas šķidrumā un cikls atkārtojas.

Siltumsūkņu priekšrocības un trūkumi

Mājas apkurei paredzēto siltumsūkņu darbību var kontrolēt, izmantojot speciāli uzstādītus termostatus. Sūknis automātiski ieslēdzas, kad vides temperatūra nokrītas zem iestatītās vērtības, un izslēdzas, ja temperatūra pārsniedz iestatīto vērtību. Tādējādi iekārta uztur nemainīgu temperatūru telpā – tā ir viena no ierīču priekšrocībām.

Ierīces priekšrocības ir tās efektivitāte – sūknis patērē nelielu daudzumu elektrības un videi draudzīgums jeb absolūta drošība apkārtējai videi. Ierīces galvenās priekšrocības:

  • Uzticamība. Kalpošanas laiks pārsniedz 15 gadus, visām sistēmas daļām ir augsts darba mūžs, enerģijas svārstības sistēmai nekaitē.
  • Drošība. Nav sodrēju, izplūdes, atklātas liesmas, gāzes noplūde ir izslēgta.
  • Komforts. Sūkņa darbība ir klusa, mājīgumu un komfortu mājā palīdz radīt klimata kontrole un automātiskā sistēma, kuras darbība ir atkarīga no laikapstākļiem.
  • Elastīgums. Ierīcei ir moderns, stilīgs dizains un to var kombinēt ar jebkuru mājas apkures sistēmu.
  • Daudzpusība. Izmanto privātajā un civilajā celtniecībā. Jo tam ir plašs jaudas diapazons. Pateicoties tam, tas var nodrošināt siltumu jebkura izmēra telpām - no mazas mājas līdz kotedžai.

Sarežģītā sūkņa struktūra nosaka tā galveno trūkumu - aprīkojuma un tā uzstādīšanas augstās izmaksas. Lai uzstādītu ierīci, ir nepieciešams veikt rakšanas darbus lielos apjomos.

Siltumsūkņi - klasifikācija

Siltumsūkņa darbība mājas apkurei iespējama plašā temperatūras diapazonā - no -30 līdz +35 grādiem pēc Celsija. Visizplatītākās ierīces ir absorbcija (siltuma pārnešana caur tā avotu) un kompresija (darba šķidruma cirkulācija notiek elektrības dēļ). Absorbcijas ierīces ir visekonomiskākās, taču tās ir dārgākas un tām ir sarežģīts dizains.

Sūkņu klasifikācija pēc siltuma avota veida:

  1. Ģeotermālā. Tie atņem ūdens vai zemes siltumu.
  2. Gaisa desanta. Tie atņem siltumu no atmosfēras gaisa.
  3. Sekundārais siltums. Tie atņem tā saukto rūpniecisko siltumu, kas rodas ražošanas, apkures un citu rūpniecisko procesu laikā.

Dzesēšanas šķidrums var būt:

  • Ūdens no mākslīga vai dabiska ūdenskrātuves, gruntsūdeņi.
  • Gruntēšana.
  • Gaisa masas.
  • Iepriekš minēto mediju kombinācijas.

Ģeotermālais sūknis - projektēšanas un darbības principi

Ģeotermālais sūknis mājas apkurei izmanto zemes siltumu, ko tas izvēlas ar vertikālām zondēm vai horizontālo kolektoru. Zondes novietotas līdz 70 metru dziļumā, zonde atrodas nelielā attālumā no virsmas. Šāda veida ierīces ir visefektīvākās, jo siltuma avotam ir diezgan augsta, nemainīga temperatūra visu gadu. Tāpēc siltuma transportēšanai nepieciešams tērēt mazāk enerģijas.

Šādam aprīkojumam ir nepieciešamas augstas uzstādīšanas izmaksas. Urbšanas akas izmaksas ir augstas. Turklāt kolektoram atvēlētajai platībai jābūt vairākas reizes lielākai par apsildāmās mājas vai kotedžas platību. Svarīgi atcerēties: zemi, kur atrodas savācējs, nevar izmantot dārzeņu vai augļu koku stādīšanai - augu saknes tiks pārdzesētas.

Ūdens izmantošana kā siltuma avots

Ūdenstilpe ir liela siltuma daudzuma avots. Sūknim varat izmantot neaizsalstošus rezervuārus no 3 metru dziļuma vai gruntsūdeņus augstā līmenī. Sistēmu var ieviest šādi: siltummaiņa caurule, kas nosvērta ar slodzi 5 kg uz 1 lineāro metru, tiek uzlikta rezervuāra apakšā. Caurules garums ir atkarīgs no mājas materiāla. Istabai 100 kv.m. Optimālais caurules garums ir 300 metri.

Gruntsūdeņu izmantošanas gadījumā nepieciešams urbt divas akas, kas atrodas viena pēc otras pazemes ūdeņu virzienā. Pirmajā akā tiek ievietots sūknis, kas piegādā ūdeni siltummainim. Otrajā akā ieplūst atdzesēts ūdens. Šis ir tā sauktais atvērta siltuma savākšanas ķēde. Tās galvenais trūkums ir tas, ka gruntsūdens līmenis ir nestabils un var ievērojami atšķirties.

Gaiss ir vispieejamākais siltuma avots

Izmantojot gaisu kā siltuma avotu, siltummainis ir radiators, ko piespiedu kārtā izpūš ventilators. Ja siltumsūknis tiek izmantots mājas apkurei, izmantojot gaiss-ūdens sistēmu, lietotājs saņem šādas priekšrocības:

  • Iespēja apsildīt visu māju. Ūdens, kas darbojas kā dzesēšanas šķidrums, tiek izplatīts caur apkures ierīcēm.
  • Ar minimālām enerģijas izmaksām iespējams nodrošināt iedzīvotājus ar karstā ūdens piegādi. Tas ir iespējams, jo ir papildu siltumizolēts siltummainis ar uzglabāšanas tvertni.
  • Līdzīga tipa sūkņus var izmantot ūdens sildīšanai peldbaseinos.

Ja sūknis darbojas gaiss-gaiss sistēmā, dzesēšanas šķidrums netiek izmantots telpas apsildīšanai. Apkure tiek veikta, izmantojot saņemto siltumenerģiju. Šādas shēmas ieviešanas piemērs varētu būt parasts gaisa kondicionieris, kas iestatīts apkures režīmā. Mūsdienās visas ierīces, kas izmanto gaisu kā siltuma avotu, ir balstītas uz invertoru. Tajos maiņstrāva tiek pārveidota par līdzstrāvu, nodrošinot elastīgu kompresora vadību un tā darbību bez apstāšanās. Un tas palielina ierīces resursus.

Siltumsūknis – alternatīva mājas apkures sistēma

Siltumsūkņi ir alternatīva mūsdienu apkures sistēmām. Tie ir ekonomiski, videi draudzīgi un droši lietojami. Tomēr augstās uzstādīšanas darbu un aprīkojuma izmaksas mūsdienās neļauj ierīces izmantot visur. Tagad jūs zināt, kā siltumsūknis darbojas mājas apkurei, un, aprēķinot visus plusus un mīnusus, varat izlemt, vai to uzstādīt.

Siltumsūknis (HP) ir ierīce, kas veic siltumenerģijas pārnešanu, pārveidošanu un pārveidošanu. Pēc darbības principa tas ir līdzīgs labi zināmām ierīcēm un iekārtām, piemēram, ledusskapim vai gaisa kondicionierim. Jebkura TN darbība ir balstīta uz apgriezto Karno ciklu, kas nosaukts slavenā franču fiziķa un matemātiķa Sidi Carnot vārdā.

Siltumsūkņa darbības princips

Sīkāk izpētīsim šīs iekārtas darbības procesu fiziku. Siltumsūknis sastāv no četriem galvenajiem elementiem:

  1. Kompresors
  2. Siltummainis (kondensators)
  3. Siltummainis (iztvaicētājs)
  4. Armatūras un automatizācijas elementu savienošana.

Kompresors nepieciešams saspiest un pārvietot aukstumaģentu caur sistēmu. Kad freons tiek saspiests, tā temperatūra un spiediens strauji paaugstinās (spiediens attīstās līdz 40 bāriem, temperatūra līdz 140 C), un tas ir gāzes veidā ar augstu kompresijas pakāpi. tas iet uz kondensatoru(adiabātisks process, t.i. process, kurā sistēma nesadarbojas ar ārējo telpu), kur tā nodod enerģiju patērētājam. Patērētājs var būt vai nu tuvākā vide, kas ir jāuzsilda (piemēram, iekštelpu gaiss), vai dzesēšanas šķidrums (ūdens, antifrīzs utt.), kas pēc tam sadala enerģiju caur apkures sistēmu (radiatori, apsildāmās grīdas, apsildāmās grīdlīstes, konvektori). , ventilatora spoles utt.). Šajā gadījumā gāzes temperatūra dabiski samazinās, un tā maina savu agregācijas stāvokli no gāzveida uz šķidru (izotermisks process, t.i. process, kas notiek nemainīgā temperatūrā).

Pēc tam aukstumaģents ir šķidrā stāvoklī iekļūst iztvaicētājā, kas iet caur termostata vārstu (TRV), kas nepieciešams, lai samazinātu spiedienu un dozētu freona plūsmu iztvaikošanas siltummainī. Spiediena pazemināšanās rezultātā, ejot cauri iztvaicētāja kanāliem, notiek fāzes pāreja, un aukstumaģenta agregācijas stāvoklis atkal mainās uz gāzveida. Šajā gadījumā gāzes entropija samazinās (pamatojoties uz freonu termofizikālajām īpašībām), kas izraisa strauju temperatūras pazemināšanos, un siltums tiek “noņemts” no ārēja avota. Ārējais avots var būt ielu gaiss, zemes zarnas, upes, ezeri. Pēc tam atdzesētais gāzveida freons tiek atgriezts kompresorā, un cikls atkārtojas vēlreiz.

Patiesībā izrādās, ka siltumdzinējs pats neražo siltumu, bet ir ierīce enerģijas pārvietošanai, pārveidošanai un pārveidošanai no vides telpā. Tomēr šim procesam ir nepieciešama elektrība, kuras galvenais patērētājs ir kompresora iekārta. Saņemtās siltuma jaudas attiecību pret patērēto elektrisko jaudu sauc par konversijas koeficientu (COR). Tas mainās atkarībā no turbokompresora veida, tā ražotāja un citiem faktoriem un svārstās no 2 līdz 6.

Šobrīd kā aukstumaģents tiek izmantoti dažāda veida ozonam draudzīgi freoni (R410A, R407C), kas nodara minimālu kaitējumu videi.

Mūsdienu siltumdzinējos tiek izmantoti spirālveida kompresori, kuriem nav nepieciešama apkope, praktiski nav berzes un tie var darboties nepārtraukti 30-40 gadus. Tas nodrošina visas iekārtas ilgu kalpošanas laiku. Piemēram, vācu uzņēmums Stībels Eltrons Ir ZS, kas bez liela remonta darbojās kopš pagājušā gadsimta 70. gadu sākuma.

Siltumsūkņu veidi

Atkarībā no enerģijas izvēlei un pārdalei izmantotā datu nesēja, kā arī dizaina iezīmēm un pielietošanas metodēm ir četri galvenie HP veidi:

Gaiss-gaiss siltumsūknis

Šāda veida iekārtas izmanto ielas gaisu kā zema potenciāla enerģijas avotu. Ārēji tas neatšķiras no parastās dalītās gaisa kondicionēšanas sistēmas, taču tai ir vairākas funkcionālas īpašības, kas ļauj tai darboties zemā temperatūrā (līdz -30 C) un “izņemt” enerģiju no apkārtējās vides. Māja tiek apsildīta tieši ar silto gaisu, kas tiek uzsildīts siltumsūkņa kondensatorā.

Gaiss-gaiss HP priekšrocības:

  • Lēts
  • Īss uzstādīšanas laiks un salīdzinoši viegla uzstādīšana
  • Nav dzesēšanas šķidruma noplūdes iespējas

Trūkumi:

  • Stabila veiktspēja līdz -20 C
  • Nepieciešamība uzstādīt iekštelpu bloku katrā telpā vai organizēt gaisa vadu sistēmu, lai apsildītu gaisu visās telpās.
  • Nespēja iegūt karstu ūdeni (karstais ūdens)

Praksē šādas sistēmas tiek izmantotas sezonas mājokļiem, un tās nevar darboties kā galvenais apkures avots.

Gaiss-ūdens siltumsūknis

To darbības princips ir līdzīgs iepriekšējam tipam, tomēr tie tieši silda nevis gaisu telpā, bet gan dzesēšanas šķidrumu, kas savukārt tiek izmantots mājas apsildīšanai un karstā ūdens sagatavošanai.

TN “Air – Water” priekšrocības:

  • neprasa "ārējās kontūras" (urbšanas) organizēšanu
  • uzticamība un izturība
  • augsti efektivitātes rādītāji (COP) rudens un pavasara periodos

TN trūkumi:

  • Ievērojams COP samazinājums zemā temperatūrā (līdz 1,2)
  • Nepieciešamība atkausēt ārējo ierīci (reversais režīms)
  • Nespēja darboties temperatūrā zem -25 C - -30 C

Šādi sūkņi mūsu klimatiskajos apstākļos joprojām nevar darboties kā vienīgais apkures avots. Tāpēc tos bieži uzstāda (saskaņā ar divvērtīgo shēmu) kopā ar papildu apkures iekārtām (elektrisko, granulu, cietā kurināmā, dīzeļdegvielas katlu, kamīnu ar ūdens apvalku). Tie ir piemēroti arī veco katlu māju rekonstrukcijai un automatizācijai, izmantojot tradicionālo kurināmo. Tas ļauj lielāko daļu gada sistēmu darbināt automātiskajā režīmā (nav nepieciešams ielādēt cieto degvielu vai uzpildīt dīzeļdegvielu), izmantojot tikai ZS jaudu.

Sālījums-ūdens siltumsūknis

Viens no visizplatītākajiem Baltkrievijas Republikā. Izmantojot mūsu organizācijas statistiku, 90% uzstādīto siltumsūkņu ir ģeotermālie siltumsūkņi. Šajā gadījumā kā “ārējā kontūra” tiek izmantotas zemes zarnas. Pateicoties tam, šiem siltumsūkņiem ir vissvarīgākā priekšrocība salīdzinājumā ar citiem siltumsūkņu veidiem – stabils darbības efektivitātes rādītājs (COP) neatkarīgi no gada laika.

Saskaņā ar iedibināto terminoloģiju ārējo ķēdi sauc par ģeotermālo.

Ir divi galvenie ģeotermālās ķēdes veidi:

  • Horizontāli
  • Vertikāli

Apskatīsim katru no tiem sīkāk.

Horizontālā kontūra

Horizontālā kontūra ir polietilēna cauruļu sistēma, kas novietota zem augsnes virskārtas apmēram 1,5 - 2 m dziļumā, zem sasalšanas līmeņa. Temperatūra šajā zonā saglabājas pozitīva (no +3 līdz +15 C) visu kalendāro gadu, maksimumu sasniedzot oktobrī un minimumu maijā. Kolektora aizņemtā platība ir atkarīga no ēkas platības, tās izolācijas pakāpes un stiklojuma izmēra. Tā, piemēram, divstāvu dzīvojamai ēkai ar platību 200 m2, kurai ir laba mūsdienu standartiem atbilstoša izolācija, ģeotermālajam laukam būs jāpiešķir aptuveni četri akri zemes (400 m2). Protams, lai precīzāk novērtētu izmantoto cauruļu diametru un aizņemto platību, ir nepieciešams detalizēts siltumtehniskais aprēķins.

Šādi izskatās horizontālā kolektora uzstādīšana vienā no mūsu objektiem Dzeržinskā (Baltkrievijas Republika):


Horizontālā kolektora priekšrocības:

  • Zemākas izmaksas salīdzinājumā ar ģeotermālajām akām
  • Iespēja veikt tā ierīkošanas darbus kopā ar citu komunikāciju ierīkošanu (ūdensvads, kanalizācija)

Horizontālā kolektora trūkumi:

  • Liela apdzīvota platība (aizliegts būvēt pastāvīgas būves, bruģēt asfaltu, ieklāt bruģakmens plātnes, jānodrošina dabiska gaismas un nokrišņu piekļūšana)
  • Vienošanās iespējas trūkums ar gatavu vietnes ainavu dizainu
  • Mazāka stabilitāte salīdzinājumā ar vertikālo kolektoru.

Šāda veida kolektoru izvietojums parasti tiek veikts divos veidos. Pirmajā gadījumā pa visu dēšanas laukumu, noņemiet augšējo daļu augsnes slānis, 1,5-2m biezs, tiek izliktas siltummaiņa caurules ar noteiktu soli (no 0,6 līdz 1,5 m) un tiek veikta aizbēršana. Lai veiktu šādus darbus, ir piemērota jaudīga tehnika, piemēram, frontālais iekrāvējs, buldozers, ekskavatori ar lielu aizsniegšanu un kausa tilpumu.

Otrajā gadījumā zemes kontūras cilpu ieklāšana tiek veikta soli pa solim sagatavotajā tranšejas, platums no 0,6 m līdz 1 m. Šim nolūkam ir piemēroti mazie ekskavatori un ekskavatori-iekrāvēji.

Vertikālā kontūra

Vertikālais kolektors pārstāv akas ar dziļumu no 50 līdz 200 m un vairāk, kuros ir nolaistas īpašas ierīces - ģeotermālās zondes. Temperatūra šajā zonā paliek nemainīga daudzus gadus un gadu desmitus un palielinās, palielinoties dziļumam. Paaugstinājums notiek vidēji par 2-5 C uz katriem 100 m. Šo raksturojošo vērtību sauc par temperatūras gradientu.

Vertikālā kolektora uzstādīšanas process mūsu objektā Križovkas ciemā netālu no Minskas:


Pētot temperatūras sadalījuma kartes dažādos dziļumos Baltkrievijas Republikas teritorijā un īpaši Minskas pilsētā, var pamanīt, ka temperatūra dažādos reģionos atšķiras un var ievērojami atšķirties atkarībā no atrašanās vietas. Tā, piemēram, 100 m dziļumā Svetlogorskas apgabalā tas var sasniegt +13 C, un dažos Vitebskas apgabala apgabalos tādā pašā dziļumā tas nepārsniedz +8,5 C.

Protams, aprēķinot urbšanas dziļumu un projektējot ģeotermālo zondu izmēru, diametru un citus raksturlielumus, ir jāņem vērā šis faktors. Turklāt ir jāņem vērā caurlaižamo iežu ģeoloģiskais sastāvs. Tikai pamatojoties uz šiem datiem, jūs varat pareizi izveidot ģeotermālo ķēdi.

Kā liecina mūsu organizācijas prakse un statistika, 99% problēmu HP darbības laikā ir saistītas ar ārējās ķēdes darbību, un šī problēma neparādās uzreiz pēc iekārtas nodošanas ekspluatācijā. Un tam ir izskaidrojums, jo, ja ģeokontūra ir nepareizi aprēķināta (piemēram, Vitebskas apgabala teritorijā, kur, kā atceramies, ģeotermālais gradients ir viens no zemākajiem republikā), tās sākotnējais darbs ir neapmierina, bet ar laiku zemes biezums “atdziest”, Tiek izjaukts termodinamiskais līdzsvars un sākas nepatikšanas, un problēma var rasties tikai otrajā vai trešajā apkures sezonā. Liela kontūra izskatās mazāk problemātiska, taču pasūtītājs ir spiests maksāt par nevajadzīgiem urbšanas metriem darbuzņēmēja nekompetences dēļ, kas neizbēgami noved pie visa projekta izmaksu pieauguma.

Īpaši kritiska ir zemes dzīļu izpēte lielu komercobjektu būvniecības laikā, kur urbumu skaits mērāms desmitos, un to izbūvei ietaupītie (vai izšķērdētie) līdzekļi var būt ļoti nozīmīgi.

Ūdens-ūdens siltumsūknis

Viens no ģeotermālā siltuma avota veidiem var būt gruntsūdeņi. Tiem ir nemainīga temperatūra (no +7 C un augstāk), un tie sastopami ievērojamā daudzumā dažādos dziļumos Baltkrievijas Republikas teritorijā. Saskaņā ar tehnoloģiju, gruntsūdeņi tiek izcelti no akas ar centrbēdzes sūkni un nonāk siltuma un masas pārneses stacijā, kur nodod enerģiju siltumsūkņa apakšējās ķēdes antifrīzam. Šīs sistēmas darbības efektivitāte ir atkarīga no gruntsūdeņu līmeņa (atkarībā no pacēluma dziļuma nepieciešama noteikta sūkņa jauda) un attāluma no ieplūdes akas līdz apmaiņas stacijai. Šai tehnoloģijai ir viena no augstākajām COP vērtībām, taču tai ir vairākas funkcijas, kas ierobežo tās izmantošanu.

Starp viņiem:

  • Gruntsūdeņu trūkums vai zems tā rašanās līmenis;
  • Pastāvīgas akas plūsmas trūkums, statiskā un dinamiskā līmeņa pazemināšanās;
  • Nepieciešamība ņemt vērā sāls sastāvu un piesārņojumu (ja ūdens kvalitāte nav atbilstoša, siltummainis aizsērējas un darbības rādītāji samazinās)
  • Nepieciešamība ierīkot drenāžas aku ievērojama notekūdeņu novadīšanai (no 2200 l/h vai vairāk)

Kā liecina prakse, šādu sistēmu uzstādīšana ir ieteicama, ja tiešā tuvumā atrodas dīķis vai upe. Notekūdeņus var izmantot arī saimnieciskiem un rūpnieciskiem mērķiem, piemēram, apūdeņošanai vai mākslīgo rezervuāru organizēšanai.

Runājot par ieplūdes ūdens kvalitāti, piemēram, vācu alternatīvo apkures sistēmu ražotājs Stībels Eltrons iesaka šādus iestatījumus: kopējais dzelzs un magnija īpatsvars nav lielāks par 0,5 mg/l, hlorīda saturs ir mazāks par 300 mg/l, nav izgulsnētu vielu. Ja šie parametri tiek pārsniegti, nepieciešams uzstādīt papildu attīrīšanas sistēmu - sagatavošanas un atsālīšanas staciju, kas palielina projekta materiālu patēriņu.

Urbšanas darbi siltumsūknim.

Pamatojoties uz pieredzi ģeotermālo agregātu uzstādīšanā un ekspluatācijā, iesakām urbt vismaz 100 m urbumus. Prakse rāda, ka labāka siltumdzinēja veiktspēja un stabilitāte tiks novērota, piemēram, divām akām pa 150 m katrai nekā trim akām pa 100 m. Protams, šādu raktuvju celtniecībai ir nepieciešams īpašs aprīkojums un rotācijas urbšanas metode. Maza izmēra gliemežu iekārtas nespēj nodrošināt nepieciešamo urbumu garumu.

Tā kā ģeotermālā ķēde ir vissvarīgākā sastāvdaļa un tās izvietojuma pareizība ir visas sistēmas veiksmīgas darbības atslēga, urbšanas darbuzņēmējam ir jāatbilst vairākiem kritērijiem:

  • Nepieciešama pieredze šāda veida pakalpojumu sniegšanā;
  • ir īpašs instruments zondes iegremdēšanai;
  • nodrošināt garantiju, ka zonde tiks iegremdēta projektētajā dziļumā un garantēt tās integritāti un hermētiskumu darba procesā;
  • pēc iegremdēšanas veiciet pasākumus, lai aizbāztu aku, lai palielinātu tās siltuma pārnesi un produktivitāti, pirms aizbēršanas noblīvējiet raktuves vārpstu.

Kopumā ar pareizu projektēšanu un kvalificētu uzstādīšanu ģeotermālās zondes ir ļoti uzticamas un var kalpot līdz 100 gadiem.

Ģeotermālās zondes nolaišanas process urbumā:


Ģeotermiskā zonde uz rāmja pirms noplūdes testa veikšanas ("spiediena pārbaude"):


secinājumus

Balstoties uz mūsu pieredzi alternatīvo enerģijas sistēmu projektēšanā, mēs varam izcelt galvenos faktus, kas ir būtiski, mūsu klientiem izvēloties siltumsūkņus:

  • pilns drošība un videi draudzīgums(nav degšanas procesu vai kustīgu daļu)
  • iespēja pasūtīt sistēmu “šodien” un izbaudīt tās lietošanu trīs nedēļu laikā bez jebkādas saskaņošanas ar regulatīvajām un licencēšanas iestādēm.
  • Pilnīga autonomija un minimāla apkope(nav nepieciešams būt gāzes kooperatīva biedram, no tā atkarīgam; nav nepieciešams mest malku vai veikt ikmēneša gaisa vadu tīrīšanu, organizēt degvielas tankkuģa piebraukšanu utt.)
  • Zemes gabala izmaksas individuālās mājas celtniecībai bez gāzes piegādes ir daudz zemākas un piegādes termiņš nav atkarīgs no gāzes pakalpojumiem
  • Iespēja tālvadības pults, izmantojot internetu
  • Moderns un inovatīvs stilīga dizaina aprīkojums, kuru nav kauns parādīt draugiem un paziņām, kas noteikti uzsver mājas īpašnieka statusu.

Ja šajā rakstā neesam skāruši nevienu jautājumu un vēlaties tos uzdot personīgi, varat ierasties mūsu birojā pēc adreses: Minska, st. Odoevsky, 117, Nova Gros LLC un konsultējieties ar mūsu inženieriem.

Mums ir arī iespēja organizēt bezmaksas apmeklējumus jau pabeigtajās ekspluatācijās.

Kontakttālrunis: 044 765 29 58; 017 399 70 51

Situācija ir tāda, ka šobrīd populārākais mājas apsildīšanas veids ir apkures katlu izmantošana - gāzes, cietā kurināmā, dīzeļdegviela un daudz retāk - elektriskie. Bet tādas vienkāršas un tajā pašā laikā augsto tehnoloģiju sistēmas kā siltumsūkņi nav kļuvušas plaši izplatītas un pamatota iemesla dēļ. Tiem, kas mīl un zina, kā visu iepriekš aprēķināt, viņu priekšrocības ir acīmredzamas. Siltumsūkņi apkurei nededzina neaizstājamās dabas resursu rezerves, kas ir ārkārtīgi svarīgi ne tikai no vides aizsardzības viedokļa, bet arī ļauj ietaupīt enerģiju, jo ar katru gadu tie kļūst dārgāki. Turklāt ar siltumsūkņu palīdzību var ne tikai apsildīt telpu, bet arī uzsildīt karsto ūdeni sadzīves vajadzībām un kondicionēt telpu vasaras karstumā.

Siltumsūkņa darbības princips

Sīkāk apskatīsim siltumsūkņa darbības principu. Atcerieties, kā darbojas ledusskapis. Tajā ievietoto produktu siltums tiek izsūknēts un izmests uz radiatora, kas atrodas aizmugurējā sienā. Varat to viegli pārbaudīt, pieskaroties tai. Sadzīves gaisa kondicionētāju darbības princips ir aptuveni vienāds: tie izsūknē siltumu no telpas un izmet uz radiatoru, kas atrodas pie ēkas ārsienas.

Siltumsūkņa, ledusskapja un gaisa kondicionētāja darbības pamatā ir Karno cikls.

  1. Dzesēšanas šķidrums, kas pārvietojas pa zemas temperatūras siltuma avotu, piemēram, augsni, uzsilst par vairākiem grādiem.
  2. Pēc tam tas nonāk siltummainī, ko sauc par iztvaicētāju. Iztvaicētājā dzesēšanas šķidrums izdala uzkrāto siltumu aukstumaģentam. Aukstumaģents ir īpašs šķidrums, kas zemā temperatūrā pārvēršas tvaikā.
  3. Pieņemot temperatūru no dzesēšanas šķidruma, uzkarsētais aukstumaģents pārvēršas tvaikā un nonāk kompresorā. Kompresors saspiež dzesējošo vielu, t.i. tā spiediena pieaugums, kā rezultātā palielinās arī tā temperatūra.
  4. Karstais, saspiestais aukstumaģents nonāk citā siltummainī, ko sauc par kondensatoru. Šeit aukstumaģents nodod savu siltumu citam dzesēšanas šķidrumam, kas tiek nodrošināts mājas apkures sistēmā (ūdens, antifrīzs, gaiss). Tas atdzesē aukstumaģentu un pārvērš to atpakaļ šķidrumā.
  5. Pēc tam aukstumaģents nonāk iztvaicētājā, kur to silda ar jaunu uzsildītā dzesēšanas šķidruma daļu, un cikls atkārtojas.

Siltumsūkņa darbībai nepieciešama elektrība. Bet tas joprojām ir daudz izdevīgāk nekā izmantot tikai elektrisko sildītāju. Tā kā elektriskais apkures katls vai elektriskais sildītājs tērē tieši tādu pašu elektroenerģijas daudzumu, cik tas ražo siltumu. Piemēram, ja sildītāja jauda ir 2 kW, tad tas tērē 2 kW stundā un saražo 2 kW siltuma. Siltumsūknis saražo 3 līdz 7 reizes vairāk siltuma nekā patērē elektrību. Piemēram, kompresora un sūkņa darbināšanai tiek izmantots 5,5 kW/stundā, un saražotā siltumenerģija ir 17 kW/stundā. Tieši šī augstā efektivitāte ir siltumsūkņa galvenā priekšrocība.

Siltumsūkņa apkures sistēmas priekšrocības un trūkumi

Ap siltumsūkņiem klīst daudzas leģendas un maldīgi priekšstati, neskatoties uz to, ka tie nav tik inovatīvs vai augsto tehnoloģiju izgudrojums. Ar siltumsūkņu palīdzību tiek apsildīti visi “siltie” štati ASV, gandrīz visa Eiropa un Japāna, kur tehnoloģija jau ilgu laiku ir izstrādāta gandrīz līdz pilnībai. Starp citu, jums nevajadzētu domāt, ka šāds aprīkojums ir tīri ārzemju tehnoloģija un nonāca pie mums pavisam nesen. Galu galā PSRS šādas vienības tika izmantotas eksperimentālajās telpās. Piemērs tam ir Družbas sanatorija Jaltas pilsētā. Papildus futūristiskajai arhitektūrai, kas atgādina “būdiņu uz vistas kājām”, šī sanatorija ir slavena arī ar to, ka kopš 20. gadsimta 80. gadiem tā apkurei izmanto rūpnieciskos siltumsūkņus. Siltuma avots ir tuvējā jūra, un pati sūkņu stacija ne tikai apsilda visas sanatorijas telpas, bet arī nodrošina karsto ūdeni, silda ūdeni baseinā un karstajā sezonā atdzesē. Tāpēc mēģināsim kliedēt mītus un noteikt, vai ir jēga šādā veidā sildīt savu māju.

Apkures sistēmu ar siltumsūkni priekšrocības:

  • Enerģijas ietaupījums. Saistībā ar gāzes un dīzeļdegvielas cenu pieaugumu tā ir ļoti būtiska priekšrocība. Ailē “ikmēneša izdevumi” parādīsies tikai elektrība, kas, kā jau rakstījām, prasa daudz mazāk par reāli saražoto siltumu. Iegādājoties vienību, jāpievērš uzmanība tādam parametram kā siltuma transformācijas koeficients “ϕ” (var saukt arī par siltuma pārveidošanas koeficientu, jaudas vai temperatūras transformācijas koeficientu). Tas parāda siltuma izlaides daudzuma attiecību pret patērēto enerģiju. Piemēram, ja ϕ=4, tad pie patēriņa 1 kW/h saņemsim 4 kW/stundā siltumenerģijas.
  • Apkopes ietaupījumi. Siltumsūknim nav nepieciešama īpaša apstrāde. Tās uzturēšanas izmaksas ir minimālas.
  • Var uzstādīt jebkurā vietā. Zemas temperatūras siltuma avoti siltumsūkņa darbībai var būt augsne, ūdens vai gaiss. Lai kur jūs celtu māju, pat akmeņainā vietā, vienmēr būs iespēja atrast "pārtiku" vienībai. Vietās, kas atrodas tālu no gāzes maģistrāles, šī ir viena no optimālākajām apkures sistēmām. Un pat reģionos bez elektropārvades līnijām varat uzstādīt benzīna vai dīzeļdzinēju, lai nodrošinātu kompresora darbību.
  • Nav nepieciešams uzraudzīt sūkņa darbību, pievienojiet degvielu, kā tas ir cietā kurināmā vai dīzeļdegvielas katla gadījumā. Visa apkures sistēma ar siltumsūkni ir automatizēta.
  • Jūs varat doties prom uz ilgu laiku un nebaidieties, ka sistēma sasalst. Tajā pašā laikā jūs varat ietaupīt, uzstādot sūkni, lai viesistabā nodrošinātu +10 °C temperatūru.
  • Drošs videi. Salīdzinājumam, izmantojot tradicionālos katlus, kas dedzina degvielu, vienmēr veidojas dažādi oksīdi CO, CO2, NOx, SO2, PbO2, kā rezultātā ap māju uz augsnes nosēžas fosfora, slāpekļskābes, sērskābes un benzoskābes savienojumi. Kad siltumsūknis darbojas, nekas neizplūst. Un sistēmā izmantotie aukstumnesēji ir absolūti droši.
  • To var atzīmēt arī šeit planētas neaizvietojamo dabas resursu saglabāšana.
  • Drošība cilvēkiem un īpašumam. Nekas siltumsūknī nesakarst tik daudz, lai izraisītu pārkaršanu vai eksploziju. Turklāt tajā vienkārši nav ko sprāgt. Tāpēc to var klasificēt kā pilnīgi ugunsdrošu vienību.
  • Siltumsūkņi veiksmīgi darbojas pat pie -15 °C apkārtējās vides temperatūras. Tātad, ja kāds domā, ka ar šādu sistēmu māju var apsildīt tikai reģionos ar siltām ziemām līdz +5 °C, tad maldās.
  • Siltumsūkņa atgriezeniskums. Nenoliedzama priekšrocība ir uzstādīšanas daudzpusība, ar kuru jūs varat sildīt ziemā un atdzesēt vasarā. Karstās dienās siltumsūknis paņem siltumu no telpas un nosūta uz zemi uzglabāšanai, no kurienes tas tiks ņemts atpakaļ ziemā. Lūdzu, ņemiet vērā, ka ne visiem siltumsūkņiem ir reversa iespēja, bet tikai dažiem modeļiem.
  • Izturība. Pienācīgi rūpējoties, siltumsūkņi apkures sistēmā bez kapitālā remonta var kalpot no 25 līdz 50 gadiem, un tikai reizi 15 līdz 20 gados būs jāmaina kompresors.

Siltumsūkņu apkures sistēmu trūkumi:

  • Liels sākotnējais ieguldījums. Papildus tam, ka siltumsūkņu cenas apkurei ir diezgan augstas (no 3000 līdz 10 000 USD), arī ģeotermālās sistēmas uzstādīšanai būs jātērē ne mazāk kā par pašu sūkni. Izņēmums ir gaisa siltumsūknis, kas neprasa papildu darbu. Siltumsūknis drīz (pēc 5 - 10 gadiem) neatmaksāsies. Tātad atbilde uz jautājumu, izmantot vai nelietot siltumsūkni apkurei, drīzāk ir atkarīga no īpašnieka vēlmēm, viņa finansiālajām iespējām un būvniecības apstākļiem. Piemēram, reģionā, kur gāzes maģistrāles piegāde un pieslēgšana tai maksā tikpat, cik siltumsūknis, ir jēga dot priekšroku pēdējam.

  • Reģionos, kur ziemas temperatūra pazeminās zem -15 °C, jāizmanto papildu siltuma avots. Tas tiek saukts divvērtīgā apkures sistēma, kurā siltumsūknis nodrošina siltumu, kamēr iela ir līdz -20 ° C, un kad tas netiek galā, piemēram, ir pievienots elektriskais sildītājs vai gāzes katls, vai siltuma ģenerators.

  • Sistēmās ar zemas temperatūras dzesēšanas šķidrumu ieteicams izmantot siltumsūkni, piemēram, "siltās grīdas" sistēma(+35 °C) un ventilatora spoļu vienības(+35 - +45 °C). Ventilatora spoles vienības Tie ir ventilatora konvektors, kurā siltums/aukstums tiek pārnests no ūdens uz gaisu. Lai uzstādītu šādu sistēmu vecā mājā, būs nepieciešama pilnīga pārbūve un rekonstrukcija, kas radīs papildu izmaksas. Tas nav trūkums, veidojot jaunu māju.
  • Siltumsūkņu videi draudzīgums, uzņemot siltumu no ūdens un augsnes, nedaudz relatīvs. Fakts ir tāds, ka darbības laikā telpa ap dzesēšanas šķidruma caurulēm atdziest, un tas izjauc izveidoto ekosistēmu. Galu galā pat augsnes dziļumos dzīvo anaerobie mikroorganismi, kas nodrošina sarežģītāku sistēmu dzīvībai svarīgās funkcijas. Savukārt, salīdzinot ar gāzes vai eļļas ražošanu, siltumsūkņa bojājumi ir minimāli.

Siltuma avoti siltumsūkņa darbībai

Siltumsūkņi ņem siltumu no tiem dabiskajiem avotiem, kas siltajā periodā uzkrāj saules starojumu. Siltumsūkņi atšķiras atkarībā no siltuma avota.

Gruntēšana

Augsne ir visstabilākais siltuma avots, kas uzkrājas sezonas laikā. 5 - 7 m dziļumā augsnes temperatūra gandrīz vienmēr ir nemainīga un vienāda ar aptuveni +5 - +8 ° C, un 10 m dziļumā tā vienmēr ir nemainīga +10 ° C. Ir divi veidi, kā savākt siltumu no zemes.

Horizontālais zemes kolektors Tā ir horizontāli novietota caurule, caur kuru cirkulē dzesēšanas šķidrums. Horizontālā kolektora dziļumu aprēķina individuāli atkarībā no apstākļiem, dažreiz tas ir 1,5 - 1,7 m - augsnes sasalšanas dziļums, dažreiz mazāks - 2 - 3 m, lai nodrošinātu lielāku temperatūras stabilitāti un mazāku atšķirību, un dažreiz tikai 1 - 1,2 m - šeit augsne pavasarī sāk sasilt ātrāk. Ir gadījumi, kad tiek uzstādīts divslāņu horizontālais kolektors.

Horizontālajām kolektoru caurulēm var būt dažādi diametri: 25 mm, 32 mm un 40 mm. Arī to izkārtojuma forma var būt dažāda - čūska, cilpa, zigzags, dažādas spirāles. Attālumam starp caurulēm čūskā jābūt vismaz 0,6 m, un parasti tas ir 0,8 - 1 m.

Īpaša siltuma noņemšana uz caurules lineāro metru ir atkarīgs no augsnes struktūras:

  • Sausas smiltis - 10 W/m;
  • Sausais māls - 20 W/m;
  • Māls ir mitrāks - 25 W/m;
  • Māls ar ļoti augstu ūdens saturu - 35 W/m.

Lai apsildītu māju 100 m2 platībā, ja augsne ir slapjš māls, kolektoram būs nepieciešami 400 m2 zemes. Tas ir diezgan daudz - 4 - 5 akriem. Un, ņemot vērā to, ka šajā vietā nevajadzētu būt ēkām un ir atļauts tikai zāliens un puķu dobes ar viengadīgiem ziediem, ne visi var atļauties aprīkot horizontālo kolektoru.

Pa kolektora caurulēm plūst īpašs šķidrums, to sauc arī "sālījums" vai antifrīzs piemēram, 30% etilēnglikola vai propilēnglikola šķīdumu. "Sālījums" savāc siltumu no zemes un tiek nosūtīts uz siltumsūkni, kur tas nodod to aukstumaģentam. Atdzesētais “sālījums” atkal ieplūst zemes kolektorā.

Vertikālā augsnes zonde ir cauruļu sistēma, kas ierakta 50 - 150 m. Tā var būt tikai viena U veida caurule, kas nolaista līdz lielākam 80 - 100 m dziļumam un piepildīta ar betona javu. Vai varbūt U-veida cauruļu sistēma ir nolaista par 20 m, lai savāktu enerģiju no lielākas platības. Urbšanas darbu veikšana 100 - 150 m dziļumā ir ne tikai dārga, bet arī nepieciešama speciālas atļaujas saņemšana, tāpēc viņi bieži vien ķeras pie viltības un aprīko vairākas maza dziļuma zondes. Attālums starp šādām zondēm ir 5 - 7 m.

Īpaša siltuma noņemšana no vertikālā kolektora ir atkarīgs arī no klints:

  • Sausie nogulumieži - 20 W/m;
  • Ar ūdeni piesātināti nogulumieži un akmeņaina augsne - 50 W/m;
  • Akmeņaina augsne ar augstu siltumvadītspējas koeficientu - 70 W/m;
  • Pazemes (gruntsūdens) ūdens - 80 W/m.

Vertikālajam kolektoram nepieciešamā platība ir ļoti maza, taču to uzstādīšanas izmaksas ir augstākas nekā horizontālajam kolektoram. Vertikālā kolektora priekšrocība ir arī stabilāka temperatūra un lielāka siltuma noņemšana.

Ūdens

Ūdeni kā siltuma avotu var izmantot dažādos veidos.

Kolektors atvērta, neaizsalstoša rezervuāra apakšā- upes, ezeri, jūras - attēlo caurules ar “sālījumu”, kas iegremdētas ar svara palīdzību. Dzesēšanas šķidruma augstās temperatūras dēļ šī metode ir visrentablākā un ekonomiskākā. Ūdens kolektoru var uzstādīt tikai tie, no kuriem rezervuārs atrodas ne tālāk kā 50 m, pretējā gadījumā tiek zaudēta instalācijas efektivitāte. Kā jūs saprotat, ne visiem ir šādi nosacījumi. Bet nelietot siltumsūkņus piekrastes iedzīvotājiem ir vienkārši tuvredzīgi un stulbi.

Kolektors kanalizācijas notekcaurulēs vai tehnisko iekārtu notekūdeņus var izmantot māju un pat augstceltņu un rūpniecības uzņēmumu apkurei pilsētas robežās, kā arī karstā ūdens sagatavošanai. Kas tiek veiksmīgi darīts dažās mūsu Dzimtenes pilsētās.

Akas vai gruntsūdens izmanto retāk nekā citi kolekcionāri. Šāda sistēma paredz divu aku izbūvi, no vienas tiek ņemts ūdens, kas savu siltumu nodod siltumsūknī esošajam aukstumnesējam, bet otrajā tiek novadīts atdzesēts ūdens. Akas vietā var būt filtrācijas aka. Jebkurā gadījumā izplūdes akai jāatrodas 15 - 20 m attālumā no pirmās un pat lejpus (arī gruntsūdeņiem ir sava plūsma). Šo sistēmu ir diezgan grūti darbināt, jo ir jāuzrauga ienākošā ūdens kvalitāte - jāfiltrē un jāaizsargā no korozijas un siltumsūkņa daļu (iztvaicētāja) piesārņojuma.

Gaiss

Vienkāršākais dizains ir apkures sistēma ar gaisa siltumsūkni. Papildu savācējs nav nepieciešams. Gaiss no apkārtējās vides tieši nonāk iztvaicētājā, kur tas nodod savu siltumu aukstumaģentam, kas savukārt nodod siltumu dzesēšanas šķidrumam mājā. Tas varētu būt gaiss ventilatora spirālēm vai ūdens grīdas apsildei un radiatoriem.

Gaisa siltumsūkņa uzstādīšanas izmaksas ir minimālas, bet instalācijas veiktspēja ir ļoti atkarīga no gaisa temperatūras. Reģionos ar siltām ziemām (līdz +5 - 0 °C) šis ir viens no ekonomiskākajiem siltuma avotiem. Bet, ja gaisa temperatūra nokrītas zem -15 °C, veiktspēja samazinās tik ļoti, ka nav jēgas izmantot sūkni, un izdevīgāk ir ieslēgt parasto elektrisko sildītāju vai katlu.

Atsauksmes par gaisa siltumsūkņiem apkurei ir ļoti pretrunīgi. Tas viss ir atkarīgs no to izmantošanas reģiona. Tos ir izdevīgi izmantot reģionos ar siltām ziemām, piemēram, Sočos, kur lielu salnu gadījumā nav nepieciešams rezerves siltuma avots. Gaisa siltumsūkņus iespējams uzstādīt arī reģionos, kur gaiss ir salīdzinoši sauss un temperatūra ziemā ir līdz -15 °C. Bet mitrā un aukstā klimatā šādas iekārtas cieš no apledojuma un sasalšanas. Lāstekas, kas pielipušas pie ventilatora, neļauj visai sistēmai pareizi darboties.

Apkure ar siltumsūkni: sistēmas izmaksas un ekspluatācijas izmaksas

Siltumsūkņa jauda tiek izvēlēta atkarībā no funkcijām, kas tam tiks piešķirtas. Ja tikai apkure, tad aprēķinus var veikt speciālā kalkulatorā, kas ņem vērā ēkas siltuma zudumus. Starp citu, siltumsūkņa vislabākais sniegums ir tad, ja ēkas siltuma zudumi nav lielāki par 80 - 100 W/m2. Vienkāršības labad mēs pieņemam, ka, lai apsildītu māju 100 m2 ar 3 m augstiem griestiem un siltuma zudumu 60 W/m2, ir nepieciešams sūknis ar jaudu 10 kW. Lai sildītu ūdeni, jums būs jāņem iekārta ar jaudas rezervi - 12 vai 16 kW.

Siltumsūkņa izmaksas ir atkarīgs ne tikai no jaudas, bet arī no uzticamības un ražotāja prasībām. Piemēram, Krievijā ražots 16 kW agregāts maksās 7000 USD, bet ārzemju sūknis RFM 17 ar jaudu 17 kW maksās aptuveni 13 200 USD. ar visu saistīto aprīkojumu, izņemot kolektoru.

Nākamā izdevumu rinda būs rezervuāra izkārtojums. Tas ir atkarīgs arī no instalācijas jaudas. Piemēram, mājai 100 m2, kurā visur ir uzstādītas apsildāmās grīdas (100 m2) vai apkures radiatori 80 m2, kā arī ūdens uzsildīšanai līdz +40 °C ar tilpumu 150 l/stundā nepieciešams urbt akas kolektoriem. Šāds vertikāls kolektors maksās 13 000 USD.

Kolektors rezervuāra apakšā maksās nedaudz mazāk. Ar tādiem pašiem nosacījumiem tas maksās 11 000 USD. Bet labāk ir pārbaudīt ģeotermālās sistēmas uzstādīšanas izmaksas specializētos uzņēmumos, tās var ievērojami atšķirties. Piemēram, horizontālā kolektora uzstādīšana 17 kW sūknim maksās tikai 2500 USD. Un gaisa siltumsūknim kolektors nemaz nav vajadzīgs.

Kopā siltumsūkņa izmaksas ir 8000 USD. Vidēji kolektora uzbūve ir 6000 USD. vidēji.

Ikmēneša maksa par apkuri ar siltumsūkni ietver tikai elektrības izmaksas. Tos var aprēķināt šādi: uz sūkņa jānorāda jaudas patēriņš. Piemēram, iepriekšminētajam 17 kW sūknim enerģijas patēriņš ir 5,5 kW/h. Kopumā apkures sistēma darbojas 225 dienas gadā, t.i. 5400 stundas. Ņemot vērā to, ka siltumsūknis un kompresors tajā darbojas cikliski, enerģijas patēriņš jāsamazina uz pusi. Apkures sezonā tiks iztērēti 5400h*5,5kW/h/2=14850 kW.

Mēs reizinām iztērēto kW skaitu ar enerģijas izmaksām jūsu reģionā. Piemēram, 0,05 USD par 1 kW/stundā. Kopumā gadā tiks iztērēti 742,5 USD. Par katru mēnesi, kurā siltumsūknis strādāja apkurei, tas maksā 100 USD. elektrības izmaksas. Ja sadali izdevumus uz 12 mēnešiem, tad saņem 60 USD mēnesī.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka jo mazāks ir siltumsūkņa enerģijas patēriņš, jo zemākas ir ikmēneša izmaksas. Piemēram, ir 17 kW sūkņi, kas patērē tikai 10 000 kW gadā (maksā 500 cu). Ir arī svarīgi, lai siltumsūkņa veiktspēja būtu lielāka, jo mazāka temperatūras starpība starp siltuma avotu un dzesēšanas šķidrumu apkures sistēmā. Tāpēc viņi saka, ka ir izdevīgāk uzstādīt siltās grīdas un ventilatora spoles. Lai gan var uzstādīt arī standarta apkures radiatorus ar augstas temperatūras dzesēšanas šķidrumu (+65 - +95 °C), bet ar papildus siltuma akumulatoru, piemēram, netiešās apkures katlu. Karstā ūdens papildus uzsildīšanai tiek izmantots arī boileris.

Siltumsūkņi ir izdevīgi, ja tos izmanto divvērtīgās sistēmās. Papildus sūknim var uzstādīt saules kolektoru, kas var pilnībā apgādāt sūkni ar elektrību vasarā, kad tas darbojas dzesēšanai. Ziemas apdrošināšanai var pievienot siltuma ģeneratoru, kas sildīs ūdeni karstā ūdens padevei un augstas temperatūras radiatorus.