Evinizi ısıtmak için ısı pompaları. Ev ısıtmasında ısı pompası Ev ısıtması için ısı pompasının montajı

Klasik yakıtların (gaz, odun, turba) yakılması, ısı üretmenin eski yollarından biridir. Ancak geleneksel enerji kaynaklarının tükenmesi, insanları daha karmaşık ancak daha az etkili olmayan alternatifler aramaya yöneltti. Bunlardan biri, çalışması okul fizik yasalarına dayanan bir ısı pompasının icadıydı.

Isı pompasının çalışması

İlk bakışta oldukça karmaşık olan ısı pompalarının çalışma prensibi, termodinamiğin birkaç basit kanununa ve sıvı ve gazların özelliklerine dayanmaktadır:

  1. Bir gaz sıvı hale geçtiğinde (yoğuşma), ısı açığa çıkar
  2. Bir sıvı gaza dönüştüğünde (buharlaşma), ısı emilir

Çoğu sıvı, 100 dereceye yakın oldukça yüksek sıcaklıklarda kaynayabilir. Ancak oldukça düşük kaynama noktasına sahip maddeler de vardır. Freon için yaklaşık 3-4 derecedir. Gaza dönüşerek kolaylıkla sıkıştırılır ve kabın içindeki sıcaklık yükselmeye başlar.

Teorik olarak freon, istenen herhangi bir sıcaklığı elde etmek için sıkıştırılabilir, ancak pratikte klasik bir ısıtma sisteminin tam çalışması için gerekli olan 80-90 derece ile sınırlıdır.

Herkes buzdolabının önünden geçerken günde birden fazla kez ısı pompasıyla karşılaşır. Ancak ters yönde çalışarak ürünlerin ısısını alıp atmosfere dağıtır.

Çalışma teknolojisi hakkında video

Isı pompası diyagramı

Çoğu ısı pompasının performansı, sıcaklığın pratik olarak yıl boyunca değişmediği (7-10 derece içinde) toprağın ısısına dayanır. Isı üç devre arasında hareket eder:

  1. Isıtma devresi
  2. Isı pompası
  3. Salamura (diğer adıyla toprak) devresi

Bir ısıtma sistemindeki ısı pompalarının klasik çalışma prensibi aşağıdaki unsurlardan oluşur:

  1. Yerden alınan ısıyı iç devreye aktaran ısı eşanjörü
  2. Sıkıştırma cihazı
  3. Dahili devrede alınan enerjiyi ısıtma sistemine aktaran ikinci bir ısı değişim cihazı
  4. Sistemdeki basıncı azaltan mekanizma (gaz kelebeği)
  5. Tuzlu su devresi
  6. Toprak sondası
  7. Isıtma devresi

Ana devre görevi gören boru bir kuyuya yerleştirilir veya doğrudan toprağa gömülür. Dondurucu olmayan bir sıvı soğutucu, sıcaklığı dünyanın benzer bir karakteristiğine (yaklaşık +8 derece) yükselen ve ikinci devreye giren, boyunca hareket eder.

İkincil devre sıvıdan ısı alır. İçeride dolaşan freon kaynamaya başlar ve gaza dönüştürülerek kompresöre gönderilir. Piston onu 24-28 atm'ye sıkıştırır, böylece sıcaklık +70-80 dereceye yükselir.

Bu çalışma aşamasında enerji küçük bir pıhtıda yoğunlaşır. Bundan dolayı sıcaklık artar.

Isıtılan gaz, sıcak su tedarik sistemleri ve hatta ev ısıtma sistemleri ile temsil edilen üçüncü devreye girer. Isı transferi sırasında 10-15 dereceye kadar kayıplar mümkündür ancak bunlar önemli değildir.

Freon soğuduğunda basınç düşer ve tekrar sıvı hale döner. 2-3 derece sıcaklıkta ikinci devreye geri akar. Döngü kendini defalarca tekrarlıyor.

Ana türler

Isı pompalarının çalışma prensibi -30'dan +40 dereceye kadar geniş bir sıcaklık aralığında kesintisiz olarak rahatlıkla çalıştırılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Aşağıdaki iki model türü en popüler olanlardır:

  • Emilim türü
  • Sıkıştırma türü

Soğurma tipi modeller oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir. Alınan termal enerjiyi doğrudan kaynağı kullanarak aktarırlar. Operasyonları, tüketilen elektrik ve yakıt için malzeme maliyetlerini önemli ölçüde azaltır. Sıkıştırma tipi modeller, ısıyı aktarmak için enerji (mekanik ve elektrik) tüketir.

Kullanılan ısı kaynağına bağlı olarak pompalar aşağıdaki tiplere ayrılır:

  1. Atık ısının geri dönüşümü- Diğer kaynaklardan üretilen ikincil ısının boşa harcandığı endüstriyel tesislerin ısıtılmasında popülerlik kazanan en pahalı modeller.
  2. Hava– çevredeki havadan ısı almak
  3. Jeotermal– sudan veya topraktan gelen ısıyı seçin

Giriş/çıkış türlerine göre tüm modeller şu şekilde sınıflandırılabilir: toprak, su, hava ve bunların çeşitli kombinasyonları.

Jeotermal ısı pompaları

Popüler olan, iki tipe ayrılan jeotermal pompa modelleridir: kapalı veya açık tip.

Açık sistemlerin basit tasarımı, içeriden geçen suyun ısıtılmasını ve daha sonra tekrar toprağa verilmesini sağlar. Tüketimden sonra çevreye zarar vermeyen, sınırsız miktarda temiz soğutma sıvısı varlığında ideal olarak çalışır.

Jeotermal ısı pompalarının kapalı devre sistemleri aşağıdaki tiplere ayrılır:

  • Su – donmamış derinlikteki bir rezervuarda bulunur
  • Dikey düzenleme ile - toplayıcı 200 m derinliğe kadar bir kuyuya yerleştirilir ve engebeli araziye sahip alanlarda uygulanabilir
  • Yatay düzenleme ile - toplayıcı zemine 0,5-1 m derinliğe yerleştirilir, sınırlı bir alanda geniş bir kontur sağlamak çok önemlidir

Hava-su pompası

En çok yönlü seçeneklerden biri havadan suya modelidir. Yılın sıcak dönemlerinde çok etkilidir ancak kışın verimlilik önemli ölçüde düşebilir.

Sistemin avantajı kurulumunun basit olmasıdır. Uygun ekipman, örneğin çatıya uygun herhangi bir yere monte edilebilir. Odadan gaz veya duman şeklinde uzaklaştırılan ısı yeniden kullanılabilir.

Sudan suya tip

Sudan suya ısı pompası en verimli olanlardan biridir. Ancak kullanımı, yakındaki bir rezervuarın varlığı veya kışın sıcaklıkta önemli bir düşüşün gözlenmediği yetersiz derinlik nedeniyle sınırlı olabilir.

Düşük potansiyel enerji aşağıdaki kaynaklardan seçilebilir:

  • Yeraltı suyu
  • Açık rezervuarlar
  • Endüstriyel atık su

Isı pompalarının en basit çalışma prensibi, ısıyı bir rezervuardan alan modeller içindir. Yer altı suyunun kullanılmasına karar verilirse kuyu açılması gerekebilir.

Toprak-su tipi

1 m derinlikte sıcaklık neredeyse hiç değişmediğinden, yıl boyunca yerden ısı elde edilebilir. “Tuzlu su” bir ısı taşıyıcı olarak kullanılır - dolaşan, donmayan bir sıvı.

Yeraltı suyu sisteminin dezavantajlarından biri de istenilen verimin elde edilebilmesi için geniş alana ihtiyaç duyulmasıdır. Halkalar halinde borular döşeyerek bunu dengelemeye çalışıyorlar.

Kollektör dikey konuma yerleştirilebilir ancak 150 m derinliğe kadar bir kuyu gerekecektir.Yerden ısıyı toplamak için tabana şemsiyeler yerleştirilir.

Isı pompası ısıtma sistemlerinin artıları ve eksileri

Isı pompaları, özel konut veya endüstriyel alanların ısıtma sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Güvenilirlikleri ve verimlilikleri nedeniyle giderek daha klasik enerji kaynaklarının yerini alıyorlar.

Isı pompası çalıştırmanın sağladığı birçok fayda arasında şunlar yer alır:

  • Sistem bakımı ve soğutma sıvısı konusunda malzeme kaynaklarından tasarruf
  • Pompalar tamamen bağımsız olarak çalışır
  • Çevreye zararlı yanma ürünleri veya başka toksik maddeler salınmaz
  • Monte edilmiş ekipmanın yangın güvenliği
  • Sistem çalışmasını kolayca tersine çevirebilme yeteneği

Pek çok avantajına rağmen, ısı pompası kullanmanın olumsuz yönlerini de hesaba katmak gerekir:

  • Isıtma sisteminin kurulumu için büyük ilk yatırımlar - 3 ila 10 bin dolar arası
  • Soğuk dönemlerde, sıcaklıklar -15 derecenin altına düştüğünde alternatif ısıtma seçeneklerini düşünmek gerekir.
  • Bir ısı pompasının çalışmasına dayalı ısıtma, yalnızca düşük sıcaklıkta soğutma sıvısı bulunan sistemlerde en etkilidir

Başka bir şematik video:

Özetleyelim

Bir ısı pompasının çalışma prensibini öğrendikten ve ustalaştıktan sonra, kurulumunun ve kullanımının tavsiye edilebilirliğini düşünebilir ve karar verebilirsiniz. Çok büyük görünebilecek başlangıç ​​​​maliyetleri kısa sürede kendini amorti edecek ve klasik yakıttan tasarruf şeklinde bir tür kar getirmeye başlayacak.

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

Isı pompası gibi bir ünite, buzdolabı ve klima gibi ev aletlerine benzer bir çalışma prensibine sahiptir. Gücünün yaklaşık %80'ini çevreden alır. Pompa ısıyı sokaktan odaya pompalar. Çalışması buzdolabının çalışma prensibine benzer, sadece termal enerjinin transfer yönü farklıdır.

Örneğin, bir şişe suyu soğutmak için insanlar onu buzdolabına koyarlar, ardından ev aleti bu nesneden ısıyı kısmen “alır” ve şimdi enerjinin korunumu yasasına göre onu serbest bırakması gerekir. Ama nerede? Her şey basit, bu amaçla buzdolabının genellikle arka duvarında bulunan bir radyatörü var. Buna karşılık, ısınan radyatör, bulunduğu odaya ısı verir. Böylece buzdolabı odayı ısıtır. Isınma derecesi, sıcak yaz aylarında, birkaç soğutma ünitesinin çalıştırıldığı küçük dükkanlarda hissedilebilir.

Ve şimdi biraz hayal gücü. Sıcak nesnelerin sürekli olarak buzdolabına konulduğunu ve odayı ısıttığını veya bir pencere açıklığına yerleştirildiğini, dondurucu kapısının dışarıya açıldığını ve radyatörün odanın içinde olduğunu varsayalım. Çalışması sırasında dışarıdaki havayı soğutan ev cihazı, aynı anda dışarıda bulunan termal enerjiyi binaya aktaracaktır. Bu tam olarak bir ısı pompasının çalışma prensibidir.

Pompa ısıyı nereden alıyor?

Isı pompası, aşağıdakiler de dahil olmak üzere doğal düşük potansiyelli termal enerji kaynaklarının kullanılması sayesinde çalışır:
  • Ortam havası;
  • su kütleleri (nehirler, göller, denizler);
  • toprak ve yer altı artezyen ve termal sular.

Isı pompalı ısıtma sistemi

Isıtma için bir ısı pompası kullanıldığında, çalışma prensibi ısıtma sistemine entegrasyona dayanmaktadır. Pompa tasarımı olan üçüncünün eklendiği iki devreden oluşur.

Ortamdan ısıyı emen soğutucu, dış devre boyunca dolaşır. Pompa evaporatörüne girer ve kaynama noktası -10 °C olmasına rağmen yaklaşık 4 -7 °C'yi soğutucu akışkana verir. Sonuç olarak, soğutucu kaynar ve ardından gaz haline geçer. Dış devrede zaten soğutulmuş olan soğutucu, sıcaklığın ayarlanması için bir sonraki dönüşe gönderilir.

Isı pompası işlevsel devresi aşağıdakilerden oluşur:

  • buharlaştırıcı;
  • soğutucu;
  • elektrikli kompresör;
  • kapasitör;
  • kılcal damar;
  • termostatik kontrol cihazı.
Bir ısı pompasının çalışma süreci şuna benzer:
  • Kaynadıktan sonra boru hattından geçen soğutucu akışkan elektrikle çalışan kompresöre girer. Bu cihaz, gaz halindeki soğutucuyu yüksek basınca sıkıştırarak sıcaklığının yükselmesine neden olur;
  • sıcak gaz, soğutucu akışkanın ısısının, ısıtma sisteminin iç devresinde dolaşan soğutucu akışkana veya odadaki havaya aktarıldığı başka bir ısı eşanjörüne (kondenser) girer;
  • soğutma, soğutucu akışkan sıvı hale gelir, ardından kılcal basınç düşürme vanasından geçerek basınç kaybeder ve ardından tekrar buharlaştırıcıya düşer;
  • böylece döngü sona ermiştir ve süreç tekrarlanmaya hazırdır.

Isıtma çıkışının yaklaşık hesaplanması

Bir saat boyunca, 2,5-3 metreküp soğutma sıvısı pompanın içinden, toprağın ∆t = 5-7 °C kadar ısıtabileceği harici kollektörden geçer (ayrıca okuyun: " "). Belirli bir devrenin termal gücünü hesaplamak için aşağıdaki formülü kullanmalısınız:

Q = (T 1 - T 2) x V, burada:
V – saat başına soğutma sıvısı akışı (m3 /saat);
T 1 - T 2 - giriş ve giriş arasındaki sıcaklık farkı (°C).

Isı pompası çeşitleri

Tüketilen ısının türüne bağlı olarak ısı pompaları şunlardır:
  • yeraltı suyu - bir su ısıtma sisteminde çalıştırılmaları için kapalı zemin konturları veya derinlikte bulunan jeotermal sondalar kullanılır (daha fazla ayrıntı: " ");
  • su-su - bu durumda çalışma prensibi, yeraltı suyunu toplamak ve boşaltmak için açık kuyuların kullanımına dayanmaktadır (okuyun: " "). Bu durumda harici devre ilmeklenmez ve evdeki ısıtma sistemi sudur;
  • su-hava - harici su devreleri kurun ve hava tipi ısıtma yapıları kullanın;
  • havadan havaya - çalışmaları için dış hava kütlelerinin dağılan ısısını ve evin hava ısıtma sistemini kullanırlar.

Isı pompalarının avantajları

  1. Uygun maliyetli ve verimli. Fotoğrafta gösterilen ısı pompalarının çalışma prensibi termal enerji üretimine değil transferine dayanmaktadır. Bu nedenle ısı pompasının verimi birden büyük olmalıdır. Ama bu nasıl mümkün olabilir? Isı pompalarının çalışmasıyla ilgili olarak, ısı dönüşüm katsayısı adı verilen veya CCT olarak kısaltılan bir değer kullanılır. Bu tip birimlerin özellikleri tam olarak bu parametreye göre karşılaştırılır.Miktarın fiziksel anlamı, alınan ısı miktarı ile onu elde etmek için harcanan enerji arasındaki ilişkiyi belirlemektir. Örneğin CPT katsayısı 4,8 ise pompanın harcadığı 1 kW elektriğin doğadan bedava 4,8 kW ısı ürettiği anlamına gelir.
  2. Evrensel evrensel uygulama. Tüketicilerin erişebileceği elektrik hatları yoksa pompa kompresörü dizel tahrik kullanılarak çalıştırılır. Doğal ısı her yerde olduğundan bu cihazın çalışma prensibi her yerde kullanılmasına olanak sağlar.
  3. Çevre dostu. Isı pompasının çalışma prensibi, düşük elektrik tüketimine ve yanma ürünlerinin bulunmamasına dayanmaktadır. Ünite tarafından kullanılan soğutucu, klorokarbon içermez ve tamamen ozon açısından güvenlidir.
  4. Çift yönlü çalışma modu. Isıtma mevsiminde ısı pompası binayı ısıtabilir ve yazın serinletebilir. Odadan alınan ısı, eve sıcak su sağlanmasında, yüzme havuzu varsa içindeki suyun ısıtılmasında kullanılabilir.
  5. Güvenli operasyon. Isı pompalarının çalışmasında tehlikeli süreçler yoktur - açık ateş yoktur ve insan sağlığına zararlı maddeler açığa çıkmaz. Soğutma sıvısının yüksek bir sıcaklığı yoktur, bu da cihazı güvenli ve aynı zamanda günlük yaşamda kullanışlı kılar.
  6. Oda ısıtma işleminin otomatik kontrolü.

 Bir ısı pompasının çalışma prensibi, oldukça ayrıntılı bir video:

Pompa çalışmasının bazı özellikleri

Isı pompasının verimli çalışmasını sağlamak için bir dizi koşulun karşılanması gerekir:
  • oda iyi yalıtılmalıdır (ısı kaybı 100 W/m²'yi geçemez);
  • Düşük sıcaklıklı ısıtma sistemlerinde ısı pompası kullanılması avantajlıdır. Yerden ısıtma sistemi sıcaklığı 35-40°C olduğundan bu kriteri karşılamaktadır. CPT büyük ölçüde giriş devresinin sıcaklığı ile çıkış devresi arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Isı pompalarının çalışma prensibi ısıyı aktarmaktır, bu da 3 ila 5 arasında bir enerji dönüşüm katsayısı elde etmenizi sağlar. Yani kullanılan her 1 kW elektrik, eve 3-5 kW ısı getirir.

Isı pompası, klima, su ısıtıcısı ve ısıtma kazanının özelliklerini işlevsel olarak birleştiren evrensel bir cihazdır. Bu cihaz geleneksel yakıt kullanmaz; çalışması çevreden yenilenebilir kaynaklar (havadan, topraktan, sudan enerji) gerektirir.

Bu nedenle, günümüzde bir ısı pompası en uygun maliyetli ünitedir, çünkü çalışması yakıt maliyetine bağlı değildir ve aynı zamanda çevre dostudur, çünkü ısı kaynağı elektrik veya yanma ürünleri değil, doğal ısı kaynaklarıdır.

Bir ısı pompasının bir evi ısıtmak için nasıl çalıştığını daha iyi anlamak için buzdolabının çalışma prensibini hatırlamaya değer. Burada çalışma maddesi buharlaşarak soğuk açığa çıkar. Pompada ise tam tersine yoğunlaşır ve ısı üretir.

Isı pompasının çalışma prensibi

Sistemin tüm süreci, mucidin adını taşıyan Carnot döngüsü biçiminde sunulmaktadır. Aşağıdaki gibi tarif edilebilir. Soğutma sıvısı çalışma devresinden (hava, toprak, su ve bunların kombinasyonları) geçer , 1. ısı eşanjörüne - buharlaşma odasına gönderildiği yerden. Burada biriken ısıyı pompanın iç devresinde dolaşan soğutucu akışkana aktarır.

Ev ısıtma ısı pompasının çalışma prensibi

Sıvı soğutucu, düşük basınç ve sıcaklığın (5 0 C) onu gaz haline dönüştürdüğü buharlaşma odasına girer. Bir sonraki aşama gazın kompresöre aktarılması ve sıkıştırılmasıdır. Sonuç olarak gazın sıcaklığı keskin bir şekilde artar, gaz yoğunlaştırıcıya geçer, burada ısıtma sistemi ile ısı alışverişinde bulunur. Soğuyan gaz sıvıya dönüşür ve döngü tekrarlanır.

Isı pompalarının avantajları ve dezavantajları

Bir evi ısıtmak için ısı pompalarının çalışması, özel olarak monte edilmiş termostatlar kullanılarak kontrol edilebilir. Pompa, ortam sıcaklığı ayarlanan değerin altına düştüğünde otomatik olarak açılır ve sıcaklık ayar noktasını aştığında kapanır. Böylece cihaz odadaki sabit sıcaklığı korur - bu, cihazların avantajlarından biridir.

Cihazın avantajları verimliliğidir - pompa az miktarda elektrik tüketir ve çevre dostudur veya çevre için mutlak güvenlik sağlar. Cihazın ana avantajları:

  • Güvenilirlik. Servis ömrü 15 yılı aşmaktadır, sistemin tüm parçaları yüksek çalışma ömrüne sahiptir, enerji dalgalanmaları sisteme zarar vermez.
  • Emniyet. Kurum, egzoz, açık alev yoktur, gaz sızıntısı yoktur.
  • Konfor. Pompanın çalışması sessizdir, iklim kontrolü ve çalışması hava koşullarına bağlı olan otomatik sistem, evde rahatlık ve konfor yaratılmasına yardımcı olur.
  • Esneklik. Cihaz modern ve şık bir tasarıma sahiptir ve herhangi bir ev ısıtma sistemiyle birleştirilebilir.
  • Çok yönlülük. Özel ve sivil inşaatlarda kullanılır. Çünkü geniş bir güç aralığına sahiptir. Bu sayede küçük bir evden kır evine kadar her büyüklükteki odaya ısı sağlayabilir.

Pompanın karmaşık yapısı ana dezavantajını belirler - yüksek ekipman maliyeti ve kurulumu. Cihazı kurmak için büyük hacimlerde kazı çalışmaları yapılması gerekmektedir.

Isı pompaları - sınıflandırma

Bir evi ısıtmak için bir ısı pompasının çalışması -30 ila +35 santigrat derece arasında geniş bir sıcaklık aralığında mümkündür. En yaygın cihazlar emme (ısıyı kaynağından aktarma) ve sıkıştırmadır (çalışma sıvısının dolaşımı elektrik nedeniyle oluşur). Emme cihazları en ekonomik olanlardır ancak daha pahalıdırlar ve karmaşık bir tasarıma sahiptirler.

Pompaların ısı kaynağı tipine göre sınıflandırılması:

  1. Jeotermal. Suyun veya toprağın ısısını alırlar.
  2. Havadan. Atmosfer havasından ısıyı alırlar.
  3. İkincil ısı. Üretim, ısıtma ve diğer endüstriyel işlemler sırasında üretilen endüstriyel ısıyı ortadan kaldırırlar.

Soğutma sıvısı şunlar olabilir:

  • Yapay veya doğal bir rezervuardan gelen su, yeraltı suyu.
  • Astarlama.
  • Hava kütleleri.
  • Yukarıdaki ortamların kombinasyonları.

Jeotermal pompa - tasarım ve çalışma prensipleri

Bir evi ısıtmak için kullanılan jeotermal pompa, dikey problar veya yatay bir kollektörle seçtiği toprağın ısısını kullanır. Problar 70 metreye kadar derinliğe yerleştirilir, prob yüzeyden kısa bir mesafede bulunur. Bu tür cihazlar en etkili olanıdır çünkü ısı kaynağı yıl boyunca oldukça yüksek ve sabit bir sıcaklığa sahiptir. Bu nedenle ısıyı taşımak için daha az enerji harcamak gerekir.

Bu tür ekipmanlar yüksek kurulum maliyetleri gerektirir. Kuyu açmanın maliyeti yüksektir. Ayrıca toplayıcıya ayrılan alan, ısıtılan evin veya kır evinin alanından birkaç kat daha büyük olmalıdır. Hatırlanması önemli: Kolektörün bulunduğu arazi sebze veya meyve ağacı dikmek için kullanılamaz - bitkilerin kökleri aşırı soğutulacaktır.

Suyu ısı kaynağı olarak kullanma

Bir su kütlesi büyük miktarda ısı kaynağıdır. Pompa için 3 metre derinlikteki donmayan rezervuarları veya yüksek seviyedeki yeraltı sularını kullanabilirsiniz. Sistem şu şekilde uygulanabilir: 1 lineer metre başına 5 kg'lık bir yükle yüklenen ısı eşanjörü borusu, rezervuarın tabanına döşenir. Borunun uzunluğu evin görüntülerine bağlıdır. 100 m2'lik bir oda için. Optimum boru uzunluğu 300 metredir.

Yeraltı suyunun kullanılması durumunda, yeraltı suyu yönünde birbiri ardına yerleştirilmiş iki kuyu açılması gerekmektedir. İlk kuyuya, ısı eşanjörüne su sağlayan bir pompa yerleştirilir. Soğutulmuş su ikinci kuyuya akar. Bu sözde açık ısı toplama devresi. Başlıca dezavantajı yeraltı suyu seviyesinin dengesiz olması ve önemli ölçüde değişebilmesidir.

Hava en erişilebilir ısı kaynağıdır

Isı kaynağı olarak hava kullanıldığında, ısı eşanjörü bir fan tarafından zorla üflenen bir radyatördür. Havadan suya sistemi kullanarak bir evi ısıtmak için bir ısı pompası kullanılırsa, kullanıcı aşağıdaki avantajlardan yararlanır:

  • Tüm evi ısıtma imkanı. Soğutucu görevi gören su, ısıtma cihazları aracılığıyla dağıtılır.
  • Minimum enerji maliyetiyle konut sakinlerine sıcak su temini sağlamak mümkündür. Bu, depolama tanklı ek bir ısı yalıtımlı ısı eşanjörünün varlığı nedeniyle mümkündür.
  • Benzer tipteki pompalar yüzme havuzlarındaki suyu ısıtmak için kullanılabilir.

Pompa havadan havaya sistemde çalışıyorsa, soğutma sıvısı odayı ısıtmak için kullanılmaz. Isıtma, alınan termal enerji kullanılarak gerçekleştirilir. Böyle bir planın uygulanmasına bir örnek, ısıtma moduna ayarlanmış geleneksel bir klima olabilir. Günümüzde ısı kaynağı olarak havayı kullanan cihazların tamamı invertör tabanlıdır. İçlerinde alternatif akım doğru akıma dönüştürülerek kompresörün esnek kontrolü ve durmadan çalışması sağlanır. Bu da cihazın kaynağını arttırır.

Isı pompası - alternatif bir ev ısıtma sistemi

Isı pompaları modern ısıtma sistemlerine bir alternatiftir. Ekonomik, çevre dostu ve kullanımı güvenlidirler. Ancak günümüzde kurulum işinin ve ekipmanın yüksek maliyeti, cihazların her yerde kullanılmasına izin vermemektedir. Artık bir ısı pompasının bir evi ısıtmak için nasıl çalıştığını biliyorsunuz ve tüm artıları ve eksileri hesapladıktan sonra onu kurup kurmayacağınıza karar verebilirsiniz.

Isı pompası (HP) termal enerjinin aktarımını, dönüşümünü ve dönüşümünü gerçekleştiren bir cihazdır. Çalışma prensibine göre buzdolabı veya klima gibi iyi bilinen cihaz ve ekipmanlara benzer. Herhangi bir TN'nin işleyişi, adını ünlü Fransız fizikçi ve matematikçi Sidi Carnot'tan alan ters Carnot döngüsüne dayanmaktadır.

Isı pompasının çalışma prensibi

Bu ekipmanın çalışma süreçlerinin fiziğini daha ayrıntılı olarak inceleyelim. Isı pompası dört ana unsurdan oluşur:

  1. Kompresör
  2. Isı eşanjörü (kondenser)
  3. Isı eşanjörü (evaporatör)
  4. Bağlantı parçaları ve otomasyon elemanlarının bağlanması.

Kompresör Soğutucu akışkanın sistem içerisinde sıkıştırılması ve taşınması için gereklidir. Freon sıkıştırıldığında sıcaklığı ve basıncı keskin bir şekilde yükselir (basınç 40 bar'a, sıcaklık 140 C'ye kadar gelişir) ve yüksek sıkıştırma derecesine sahip bir gaz formunda kapasitöre gider(adyabatik süreç, yani sistemin dış alanla etkileşime girmediği bir süreç), burada enerjiyi tüketiciye aktarır. Tüketici, ısıtılması gereken yakın ortam (örneğin iç mekan havası) veya daha sonra enerjiyi ısıtma sistemi (radyatörler, ısıtmalı zeminler, ısıtmalı süpürgelikler, konvektörler) aracılığıyla dağıtan soğutucu (su, antifriz vb.) olabilir. , fan bobinleri vb.). Bu durumda, gazın sıcaklığı doğal olarak azalır ve toplanma durumunu gaz halinden sıvıya değiştirir (izotermal bir işlem, yani sabit sıcaklıkta meydana gelen bir işlem).

Daha sonra soğutucu sıvı haldedir evaporatöre girer basıncı azaltmak ve freon akışını buharlaşmalı ısı eşanjörüne dozlamak için gerekli olan termostatik bir valften (TRV) geçer. Evaporatör kanallarından geçerken basıncın azalması sonucunda bir faz geçişi meydana gelir ve soğutucu akışkanın toplanma durumu tekrar gaz haline dönüşür. Bu durumda, gazın entropisi azalır (freonların termofiziksel özelliklerine bağlı olarak), bu da sıcaklıkta keskin bir düşüşe yol açar ve ısı, harici bir kaynaktan "uzaklaştırılır". Dış kaynak sokak havası, toprağın bağırsakları, nehirler, göller olabilir. Daha sonra soğutulmuş gaz halindeki freon kompresöre geri gönderilir ve döngü tekrar tekrarlanır.

Aslında, ısı motorunun kendisinin ısı üretmediği, ancak enerjiyi çevreden odaya taşımak, değiştirmek ve değiştirmek için bir cihaz olduğu ortaya çıktı. Ancak bu işlem, ana tüketicisi kompresör ünitesi olan elektriği gerektirir. Alınan termal gücün harcanan elektrik gücüne oranına dönüşüm faktörü (COR) adı verilir. Turboşarjın tipine, üreticisine ve diğer faktörlere göre değişiklik gösterir ve 2 ila 6 arasında değişir.

Günümüzde soğutucu olarak çevreye minimum zarar veren çeşitli ozon dostu freonlar (R410A, R407C) kullanılmaktadır.

Modern ısı motorları, bakım gerektirmeyen, neredeyse hiç sürtünmesi olmayan ve 30-40 yıl sürekli çalışabilen kaydırmalı tip kompresörler kullanır. Bu, tüm ünitenin uzun servis ömrünü garanti eder. Örneğin bir Alman şirketi Stiebel Eltron Geçen yüzyılın 70'li yılların başından beri büyük bir onarım yapılmadan çalışan HP'ler var.

Isı Pompası Çeşitleri

Enerjinin seçimi ve yeniden dağıtımı için kullanılan medyanın yanı sıra tasarım özelliklerine ve uygulama yöntemlerine bağlı olarak dört ana HP türü vardır:

Havadan havaya ısı pompası

Bu tür ekipmanlar sokak havasını düşük potansiyelli bir enerji kaynağı olarak kullanır. Dıştan bakıldığında, geleneksel split klima sisteminden farklı değildir, ancak düşük sıcaklıklarda (-30 C'ye kadar) çalışmasına ve enerjiyi ortamdan "uzaklaştırmasına" olanak tanıyan bir dizi işlevsel özelliğe sahiptir. Ev, ısı pompası kondansatöründe ısıtılan sıcak hava ile doğrudan ısıtılır.

Havadan havaya HP'nin avantajları:

  • Düşük maliyetli
  • Kısa kurulum süresi ve karşılaştırmalı kurulum kolaylığı
  • Soğutma sıvısı sızıntısı olasılığı yok

Kusurlar:

  • -20 C'ye kadar istikrarlı performans
  • Her odaya bir iç ünite kurma veya tüm odalara ısıtılmış hava sağlamak için bir hava kanalı sistemi düzenleme ihtiyacı.
  • Sıcak su (DHW) elde edilememesi

Uygulamada bu tür sistemler mevsimlik konutlar için kullanılır ve ana ısıtma kaynağı olarak hareket edemez.

Havadan suya ısı pompası

Çalışma prensipleri önceki tipe benzer, ancak oda içindeki havayı doğrudan ısıtmazlar, ancak soğutucu, evi ısıtmak ve sıcak su hazırlamak için kullanılır.

TN “Hava – Su” Avantajları:

  • “dış konturun” (delme) düzenlenmesini gerektirmez
  • güvenilirlik ve dayanıklılık
  • sonbahar ve ilkbahar dönemlerinde yüksek verimlilik göstergeleri (COP)

TN'nin dezavantajları:

  • Düşük sıcaklıklarda (1,2'ye kadar) COP'ta önemli azalma
  • Dış ünitenin buzunu çözme ihtiyacı (ters mod)
  • -25 C - -30 C'nin altındaki sıcaklıklarda çalışamama

İklimimizdeki bu tür pompalar hâlâ tek ısıtma kaynağı olarak hareket edemiyor. Bu nedenle, genellikle ek ısıtma ekipmanlarıyla (elektrikli, pelet, katı yakıtlı, dizel kazan, su ceketli şömine) birlikte (iki değerli şemaya göre) kurulurlar. Ayrıca geleneksel yakıtlar kullanılarak eski kazan dairelerinin yeniden inşası ve otomasyonu için de uygundurlar. Bu, sistemin yalnızca HP gücünü kullanarak yılın büyük bölümünde otomatik modda çalıştırılmasına olanak tanır (katı yakıt yüklemeye veya dizel yakıt doldurmaya gerek yoktur).

Tuzlu su ısı pompası

Belarus Cumhuriyeti'nde en yaygın olanlardan biri. Kuruluşumuzun istatistiklerine göre kurulu ısı pompalarının %90'ı jeotermaldir. Bu durumda dünyanın bağırsakları “dış kontur” olarak kullanılır. Bu nedenle, bu ısı pompaları diğer ısı pompası türlerine göre en önemli avantaja sahiptir - yılın hangi döneminde olursa olsun istikrarlı bir çalışma verimliliği göstergesi (COP).

Yerleşik terminolojiye göre harici devreye jeotermal denir.

İki ana jeotermal devre türü vardır:

  • Yatay
  • Dikey

Her birine daha ayrıntılı olarak bakalım.

Yatay anahat

Yatay anahat toprağın üst tabakasının altına donma noktasının altında yaklaşık 1,5 - 2 m derinlikte döşenen polietilen boru sistemidir. Bu bölgedeki sıcaklık, takvim yılı boyunca pozitif kalır (+3 ila +15 C arası), Ekim ayında maksimuma ve Mayıs ayında minimuma ulaşır. Kolektörün kapladığı alan binanın alanına, yalıtım derecesine ve camın boyutuna bağlıdır. Bu nedenle, örneğin, modern standartları karşılayan iyi bir yalıtıma sahip, 200 m2 alana sahip iki katlı bir konut binası için, jeotermal alan için yaklaşık dört dönümlük arazinin (400 m2) tahsis edilmesi gerekecektir. Elbette kullanılan boruların çapının ve işgal edilen alanın daha doğru bir şekilde değerlendirilmesi için ayrıntılı bir ısı mühendisliği hesaplaması gereklidir.

Dzerzhinsk'teki (Belarus Cumhuriyeti) tesislerimizden birinde yatay bir kollektörün kurulumu şöyle görünüyor:


Yatay toplayıcının avantajları:

  • Jeotermal kuyulara göre daha düşük maliyet
  • Diğer iletişimlerin (su temini, kanalizasyon) döşenmesiyle birlikte kurulumunda çalışma imkanı

Yatay toplayıcının dezavantajları:

  • Büyük işgal edilen alan (kalıcı yapıların, asfaltın, kaldırım levhalarının döşenmesi yasaktır, ışığa ve yağışa doğal erişimin sağlanması gereklidir)
  • Sitenin hazır peyzaj tasarımı ile düzenleme imkanının olmaması
  • Dikey toplayıcıya kıyasla daha az stabilite.

Bu tip toplayıcının düzeni genellikle iki şekilde gerçekleştirilir. İlk durumda tüm döşeme alanı boyunca üst kısmı çıkarın 1,5-2 m kalınlığında toprak tabakası, ısı eşanjör boruları döşeniyor belirli bir adımla (0,6'dan 1,5 m'ye) ve dolgu işlemi gerçekleştirilir. Bu işi gerçekleştirmek için ön yükleyici, buldozer, geniş erişim ve kova hacmine sahip ekskavatörler gibi güçlü ekipmanlar uygundur.

İkinci durumda zemin kontur döngülerinin döşenmesi, hazırlanan şekilde adım adım gerçekleştirilir hendekler, genişliği 0,6 m'den 1 m'ye kadar. Küçük ekskavatörler ve kazıcı yükleyiciler bu amaç için uygundur.

Dikey anahat

Dikey toplayıcı temsil etmek derinliği 50 ila 200 m arasında olan kuyular ve içine özel cihazların indirildiği daha fazlası - jeotermal sondalar. Bu bölgedeki sıcaklık yıllarca ve on yıllar boyunca sabit kalır ve derinlik arttıkça artar. Artış her 100 m'de ortalama 2-5 C meydana gelir.Bu karakterize edici değere sıcaklık gradyanı denir.

Minsk yakınlarındaki Kryzhovka köyündeki tesisimize dikey kolektör kurma süreci:


Özellikle Belarus Cumhuriyeti topraklarında ve özellikle Minsk şehrinde çeşitli derinliklerdeki sıcaklık dağılımı haritalarını inceleyerek, sıcaklığın bölgeden bölgeye değiştiğini ve konuma bağlı olarak önemli ölçüde farklılık gösterebileceğini fark edebiliriz. Yani örneğin Svetlogorsk bölgesinde 100 m derinlikte +13 C'ye ulaşabilir ve Vitebsk bölgesinin bazı bölgelerinde aynı derinlikte +8,5 C'yi geçmez.

Elbette sondaj derinliği hesaplanırken ve jeotermal sondaların boyutu, çapı ve diğer özellikleri tasarlanırken bu faktörün dikkate alınması gerekir. Ayrıca içinden geçilen kayaların jeolojik bileşiminin de dikkate alınması gerekir. Yalnızca bu verilere dayanarak bir jeotermal devreyi doğru şekilde tasarlayabilirsiniz.

Kuruluşumuzun uygulama ve istatistiklerinin gösterdiği gibi, HP'nin çalışması sırasındaki sorunların% 99'u harici devrenin işleyişiyle ilişkilidir ve bu sorun, ekipmanın devreye alınmasından hemen sonra ortaya çıkmaz. Ve bunun bir açıklaması var, çünkü eğer jeokontur yanlış hesaplanırsa (örneğin, hatırladığımız gibi jeotermal eğimin Cumhuriyet'teki en düşüklerden biri olduğu Vitebsk bölgesi bölgesinde), ilk çalışması tatmin edici değil ama zamanla toprağın kalınlığı "soğur". Termodinamik denge bozulur ve sorunlar başlar ve sorun ancak ikinci veya üçüncü ısıtma mevsiminde ortaya çıkabilir. Büyük boyutlu bir kontur daha az sorunlu görünüyor, ancak yüklenicinin beceriksizliği nedeniyle müşteri gereksiz metrelik sondaj için ödeme yapmak zorunda kalıyor ve bu da tüm projenin maliyetinde kaçınılmaz bir artışa yol açıyor.

Kuyu sayısının düzinelerce olduğu büyük ticari tesislerin inşaatı sırasında yeryüzünün alt kısmının incelenmesi özellikle kritik olmalıdır ve bunların inşaatında tasarruf edilen (veya boşa harcanan) fonlar çok önemli olabilir.

Sudan suya ısı pompası

Jeotermal ısı kaynaklarının bir türü yeraltı suyu olabilir. Sabit bir sıcaklığa sahiptirler (+7 C ve üstü) ve Belarus Cumhuriyeti topraklarında çeşitli derinliklerde önemli miktarlarda bulunurlar. Teknolojiye göre, yeraltı suyu bir kuyudan santrifüj pompayla kaldırılıyor ve ısı ve kütle transfer istasyonuna giriyor, burada enerjiyi ısı pompasının alt devresinin antifrizine aktarıyor. Bu sistemin çalışma verimliliği yeraltı suyu seviyesine (yükselme derinliğine bağlı olarak belirli bir pompa gücüne ihtiyaç duyulur) ve giriş kuyusundan değişim istasyonuna olan mesafeye bağlıdır. Bu teknoloji en yüksek COP değerlerinden birine sahiptir ancak kullanımını sınırlayan bir takım özelliklere sahiptir.

Aralarında:

  • Yeraltı suyunun eksikliği veya oluşumunun düşük seviyesi;
  • Sürekli kuyu akışının olmaması, statik ve dinamik seviyelerin azalması;
  • Tuz bileşimini ve kirliliği dikkate alma ihtiyacı (su kalitesi yeterli değilse ısı eşanjörü tıkanır ve performans göstergeleri düşer)
  • Önemli miktarda atık suyun (2200 l/saat veya daha fazla) boşaltılması için bir drenaj kuyusu kurma ihtiyacı

Uygulamada görüldüğü gibi, yakın çevrede bir gölet veya nehir varsa bu tür sistemlerin kurulması tavsiye edilir. Atık su, örneğin sulama veya yapay rezervuarların düzenlenmesi gibi ekonomik ve endüstriyel amaçlarla da kullanılabilir.

Giriş suyunun kalitesine gelince, örneğin bir Alman alternatif ısıtma sistemi üreticisi Stiebel Eltron aşağıdaki ayarları önerir: toplam demir ve magnezyum oranının 0,5 mg/l'den fazla olmaması, klorür içeriğinin 300 mg/l'den az olması, çökelmiş maddelerin bulunmaması. Bu parametreler aşılırsa, projenin malzeme tüketimini artıran ek bir arıtma sistemi - bir hazırlama ve tuzdan arındırma istasyonu - kurulması gerekir.

Isı pompası için sondaj işi.

Jeotermal ünitelerin kurulumu ve işletilmesi konusundaki tecrübemize dayanarak, en az 100 m'lik kuyuların açılmasını öneriyoruz. Uygulama, bir ısı motorunun daha iyi performansının ve stabilitesinin, örneğin her biri 150 m'lik iki kuyu için, her biri 100 m'lik üç kuyudan daha iyi gözlemleneceğini göstermektedir. Elbette bu tür madenlerin inşası özel ekipman ve döner sondaj yöntemi gerektirir. Küçük boyutlu burgu kurulumları gerekli kuyu uzunluğunu sağlayamamaktadır.

Jeotermal devre en önemli bileşen olduğundan ve düzenlemesinin doğruluğu tüm sistemin başarılı işleyişinin anahtarı olduğundan, sondaj yüklenicisinin bir dizi kriteri karşılaması gerekir:

  • Bu tür hizmetin üretilmesinde deneyim sahibi olmak gerekir;
  • probları daldırmak için özel bir alete sahip olun;
  • Probun tasarlanan derinliğe daldırılacağına dair bir garanti sağlamak ve çalışma süreci boyunca bütünlüğünü ve sızdırmazlığını garanti etmek;
  • daldırmadan sonra, ısı transferini ve üretkenliğini artırmak için kuyuyu tıkamak için önlemler alın, doldurmadan önce madenin şaftını doldurun.

Genel olarak, uygun tasarım ve kaliteli kurulumla jeotermal problar oldukça güvenilirdir ve 100 yıla kadar dayanabilir.

Jeotermal sondayı açılmış bir kuyuya indirme işlemi:


Sızıntı testi ("basınç testi") yapmadan önce çerçevedeki jeotermal sonda:


sonuçlar

Alternatif enerji sistemlerinin tasarımındaki deneyimimize dayanarak, Müşterilerimiz ısı pompalarını seçerken temel olan ana gerçekleri vurgulayabiliriz:

  • tam dolu güvenlik ve çevre dostu(yanma süreci veya hareketli parça yok)
  • sistemi “bugün” sipariş etme ve üç hafta içinde kullanmanın keyfini çıkarma fırsatı düzenleyici ve lisans veren makamlarla herhangi bir koordinasyon olmadan.
  • Tam özerklik ve minimum bakım(Gaz kooperatifine üye olmanıza, ona bağlı olmanıza gerek yok; yakacak odun atmaya veya hava kanallarının aylık temizliğini yapmaya, akaryakıt tankerinin erişimini organize etmeye vb. gerek yok)
  • Gaz temini olmayan bireysel bir evin inşası için bir arsanın maliyeti çok daha düşüktür ve teslimat süresi gaz hizmetlerine bağlı değildir
  • Fırsat İnternet üzerinden uzaktan kumanda
  • Ev sahibinin statüsünü kesinlikle vurgulayan, arkadaşlara ve tanıdıklara göstermek utanç verici olmayan şık tasarımlı gelişmiş ve yenilikçi donanım.

Bu yazımızda herhangi bir soruya değinmediysek ve bunları bizzat sormak isterseniz, Minsk, st. adresi üzerinden ofisimize gelebilirsiniz. Odoevsky, 117, Nova Gros LLC ve mühendislerimize danışın.

Ayrıca halihazırda faaliyette olan tesislere ücretsiz ziyaretler düzenleme fırsatımız da var.

İletişim telefon numarası: 044 765 29 58; 017 399 70 51

Durum öyle ki, şu anda bir evi ısıtmanın en popüler yolu, ısıtma kazanlarının (gaz, katı yakıt, dizel ve çok daha az sıklıkla) kullanılmasıdır. Ancak ısı pompaları gibi basit ve aynı zamanda yüksek teknolojiye sahip sistemler yaygınlaşmadı ve bunun iyi bir nedeni var. Her şeyi önceden hesaplamayı seven ve bilenler için avantajları açıktır. Isıtma için ısı pompaları, yalnızca çevre koruma açısından son derece önemli olan, aynı zamanda her yıl daha pahalı hale geldikleri için enerjiden tasarruf etmenizi sağlayan, yeri doldurulamaz doğal kaynak rezervlerini yakmaz. Ayrıca ısı pompaları yardımıyla sadece odayı ısıtmakla kalmaz, aynı zamanda ev ihtiyaçları için sıcak suyu da ısıtabilir, yaz sıcağında odayı iklimlendirebilirsiniz.

Isı pompasının çalışma prensibi

Isı pompasının çalışma prensibine daha yakından bakalım. Buzdolabının nasıl çalıştığını hatırlayın. İçine konulan ürünlerin ısısı dışarı pompalanarak arka duvarda bulunan radyatöre atılır. Dokunarak bunu kolayca doğrulayabilirsiniz. Ev tipi klimaların çalışma prensibi yaklaşık olarak aynıdır: odadan ısıyı dışarı pompalar ve binanın dış duvarında bulunan radyatöre atarlar.

Isı pompası, buzdolabı ve klimanın çalışması Carnot çevrimine dayanmaktadır.

  1. Toprak gibi düşük sıcaklıktaki bir ısı kaynağı boyunca hareket eden soğutucu, birkaç derece ısınır.
  2. Daha sonra buharlaştırıcı adı verilen bir ısı değiştiriciye girer. Evaporatörde soğutucu, biriken ısıyı soğutucuya verir. Soğutucu düşük sıcaklıklarda buhara dönüşen özel bir sıvıdır.
  3. Isınan soğutucu akışkan, soğutucudan sıcaklığını alarak buhara dönüşür ve kompresöre girer. Kompresör soğutucuyu sıkıştırır, yani. sıcaklığının da artması nedeniyle basıncında bir artış.
  4. Sıcak, sıkıştırılmış soğutucu akışkan, yoğunlaştırıcı adı verilen başka bir ısı eşanjörüne girer. Burada soğutucu akışkan ısısını evin ısıtma sisteminde sağlanan başka bir soğutucuya (su, antifriz, hava) aktarır. Bu, soğutucuyu soğutur ve tekrar sıvıya dönüştürür.
  5. Daha sonra soğutucu, ısıtılmış soğutucunun yeni bir kısmı tarafından ısıtıldığı evaporatöre girer ve döngü tekrarlanır.

Isı pompasının çalışması için elektriğe ihtiyaç vardır. Ancak yine de sadece elektrikli ısıtıcı kullanmaktan çok daha karlı. Çünkü elektrikli bir kazan veya elektrikli ısıtıcı, ısı ürettiği kadar elektrik harcar. Örneğin bir ısıtıcının gücü 2 kW ise saatte 2 kW harcar ve 2 kW ısı üretir. Bir ısı pompası elektrik tükettiğinden 3 ila 7 kat daha fazla ısı üretir. Örneğin kompresör ve pompayı çalıştırmak için 5,5 kW/saat enerji kullanılır ve üretilen ısı 17 kW/saattir. Bir ısı pompasının ana avantajı bu yüksek verimliliktir.

Isı pompası ısıtma sisteminin avantajları ve dezavantajları

Her ne kadar yenilikçi ya da ileri teknoloji ürünü bir buluş olmasalar da, ısı pompalarıyla ilgili pek çok efsane ve yanlış kanı vardır. Teknolojinin uzun süredir neredeyse mükemmel bir şekilde geliştirildiği ABD'deki tüm "sıcak" eyaletler, neredeyse tüm Avrupa ve Japonya, ısı pompaları yardımıyla ısıtılıyor. Bu arada, bu tür ekipmanların tamamen yabancı bir teknoloji olduğunu ve bize oldukça yakın zamanda geldiğini düşünmemelisiniz. Sonuçta, SSCB'de bu tür birimler deneysel tesislerde kullanıldı. Bunun bir örneği Yalta şehrinde bulunan Druzhba sanatoryumudur. Bu sanatoryum, "tavuk budu üzerinde bir kulübeyi" anımsatan fütüristik mimarinin yanı sıra, 20. yüzyılın 80'li yıllarından beri ısıtma için endüstriyel ısı pompaları kullanmasıyla da ünlüdür. Isı kaynağı yakındaki denizdir ve pompa istasyonunun kendisi sadece sanatoryumun tüm binalarını ısıtmakla kalmaz, aynı zamanda sıcak su sağlar, havuzdaki suyu ısıtır ve sıcak mevsimde soğutur. Öyleyse efsaneleri ortadan kaldırmaya çalışalım ve evinizi bu şekilde ısıtmanın mantıklı olup olmadığını belirleyelim.

Isı pompalı ısıtma sistemlerinin avantajları:

  • Enerji tasarrufu. Artan gaz ve dizel yakıt fiyatlarıyla bağlantılı olarak bu çok önemli bir avantajdır. "Aylık giderler" sütununda yalnızca, daha önce de yazdığımız gibi, gerçekte üretilen ısıdan çok daha azını gerektiren elektrik görünecektir. Bir ünite satın alırken, ısı dönüşüm katsayısı “ϕ” (ısı dönüşüm katsayısı, güç veya sıcaklık dönüşüm katsayısı olarak da adlandırılabilir) gibi bir parametreye dikkat etmeniz gerekir. Isı çıkışı miktarının harcanan enerjiye oranını gösterir. Örneğin ϕ=4 ise 1 kW/saat tüketimde 4 kW/saat termal enerji elde ederiz.
  • Bakım tasarrufu. Isı pompası herhangi bir özel işlem gerektirmez. Bakım maliyetleri minimumdur.
  • Herhangi bir yere kurulabilir. Bir ısı pompasının çalışması için düşük sıcaklıktaki ısı kaynakları toprak, su veya hava olabilir. Nerede bir ev inşa ederseniz edin, kayalık bir alanda bile, birim için her zaman “yiyecek” bulma fırsatı olacaktır. Gaz şebekesinden uzak alanlarda bu, en uygun ısıtma sistemlerinden biridir. Elektrik hatlarının bulunmadığı bölgelerde bile kompresörün çalışmasını sağlamak için benzinli veya dizel motor takabilirsiniz.
  • Pompa çalışmasını izlemeye gerek yok katı yakıtlı veya dizel kazanda olduğu gibi yakıt ekleyin. Isı pompalı ısıtma sisteminin tamamı otomatiktir.
  • Uzun süreliğine gidebilirsin ve sistemin donmasından korkmayın. Aynı zamanda oturma odasında sıcaklığın +10 °C olmasını sağlayacak pompayı monte ederek paradan tasarruf edebilirsiniz.
  • Çevre için güvenli. Karşılaştırma için, yakıt yakan geleneksel kazanlar kullanıldığında, her zaman çeşitli oksitler CO, CO2, NOx, SO2, PbO2 oluşur, bunun sonucunda fosforik, nitro, sülfürik asitler ve benzoik bileşikler evin etrafına toprakta yerleşir. Isı pompası çalıştığında hiçbir şey yayılmaz. Sistemde kullanılan soğutucu akışkanlar da kesinlikle güvenlidir.
  • Burada da belirtilebilir gezegenin yeri doldurulamaz doğal kaynaklarının korunması.
  • İnsanlar ve mallar için güvenlik. Isı pompasındaki hiçbir şey aşırı ısınmaya veya patlamaya neden olacak kadar ısınmaz. Üstelik içinde patlayacak hiçbir şey yok. Yani tamamen yanmaz bir ünite olarak sınıflandırılabilir.
  • Isı pompaları -15 °C ortam sıcaklığında bile başarıyla çalışır. Yani böyle bir sistemin sadece kışları +5 °C'ye kadar ılık geçen bölgelerdeki bir evi ısıtabileceğini düşünenler yanılıyorlar.
  • Isı pompasının tersine çevrilebilirliği. Yadsınamaz bir avantaj, kışın ısıtabileceğiniz ve yazın serinleyebileceğiniz kurulumun çok yönlülüğüdür. Sıcak günlerde, ısı pompası odadan ısıyı alır ve depolamak üzere toprağa gönderir, kışın da buradan geri alınır. Lütfen tüm ısı pompalarının ters kapasiteye sahip olmadığını, yalnızca bazı modellerde bulunduğunu unutmayın.
  • Dayanıklılık. Uygun bakım ile, bir ısıtma sistemindeki ısı pompaları büyük bir onarım gerektirmeden 25 ila 50 yıl dayanabilir ve kompresörün yalnızca 15 ila 20 yılda bir değiştirilmesi gerekir.

Isı pompası ısıtma sistemlerinin dezavantajları:

  • Büyük ilk yatırım. Isıtma için ısı pompalarının fiyatlarının oldukça yüksek olmasına (3.000 ila 10.000 USD arası) ek olarak, jeotermal sistemin kurulumuna pompanın kendisinden daha az harcama yapmanız da gerekmeyecektir. Bunun bir istisnası, ek çalışma gerektirmeyen hava kaynaklı ısı pompasıdır. Isı pompası yakın zamanda (5 - 10 yıl içinde) kendi masrafını çıkarmayacak. Bu nedenle, ısıtma için bir ısı pompası kullanılıp kullanılmayacağı sorusunun cevabı, sahibinin tercihlerine, mali yeteneklerine ve inşaat koşullarına bağlıdır. Örneğin, bir gaz şebekesini beslemenin ve ona bağlanmanın ısı pompasıyla aynı maliyete sahip olduğu bir bölgede, ikincisini tercih etmek mantıklıdır.

  • Kış sıcaklıklarının -15°C’nin altına düştüğü bölgelerde, ek ısı kaynağı kullanılmalıdır. denir iki değerli ısıtma sistemi Isı pompasının, dışarısı -20 °C'ye kadar düştüğü sürece ısı sağladığı ve bunun üstesinden gelemediği durumlarda, örneğin elektrikli ısıtıcı, gaz kazanı veya ısı jeneratörü bağlanır.

  • Düşük sıcaklıkta soğutma sıvısı bulunan sistemlerde ısı pompası kullanılması en çok tavsiye edilir., örneğin "sıcak zemin" sistemi(+35 °C) ve fancoil üniteleri(+35 - +45 °C). Fancoil üniteleri Sıcaklığın/soğuğun sudan havaya aktarıldığı fanlı konvektörlerdir. Böyle bir sistemi eski bir eve kurmak için, ek maliyetler gerektirecek şekilde tamamen yeniden geliştirme ve yeniden yapılanma gerekli olacaktır. Yeni bir ev inşa ederken bu bir dezavantaj değildir.
  • Isı pompalarının çevre dostu olması su ve topraktan ısı alarak, biraz göreceli. Gerçek şu ki, çalışma sırasında soğutma borularının etrafındaki alan soğuyor ve bu da yerleşik ekosistemi bozuyor. Sonuçta toprağın derinliklerinde bile anaerobik mikroorganizmalar yaşar ve daha karmaşık sistemlerin hayati işlevlerini sağlar. Öte yandan, gaz veya petrol üretimiyle karşılaştırıldığında ısı pompasından kaynaklanan hasar minimum düzeydedir.

Isı pompasının çalışması için ısı kaynakları

Isı pompaları, sıcak dönemde güneş ışınımını biriktiren doğal kaynaklardan ısı alır. Isı pompaları ısı kaynağına göre değişiklik göstermektedir.

Astarlama

Toprak, mevsim boyunca biriken en istikrarlı ısı kaynağıdır. 5 - 7 m derinlikte toprak sıcaklığı neredeyse her zaman sabittir ve yaklaşık +5 - +8 ° C'ye eşittir ve 10 m derinlikte her zaman +10 ° C sabittir. Yerden ısı toplamanın iki yolu vardır.

Yatay zemin toplayıcıİçinde soğutucunun dolaştığı yatay olarak döşenen bir borudur. Yatay kolektörün derinliği koşullara bağlı olarak ayrı ayrı hesaplanır, bazen 1,5 - 1,7 m - toprağın donma derinliği, bazen daha düşük - daha fazla sıcaklık stabilitesi ve daha az fark sağlamak için - 2 - 3 m ve bazen sadece 1 - 1,2 m - burada toprak ilkbaharda daha hızlı ısınmaya başlar. İki katmanlı bir yatay toplayıcının monte edildiği durumlar vardır.

Yatay kolektör boruları farklı çaplara sahip olabilir: 25 mm, 32 mm ve 40 mm. Düzenlerinin şekli de farklı olabilir - yılan, ilmek, zikzak, çeşitli spiraller. Yılandaki borular arasındaki mesafe en az 0,6 m olmalı ve genellikle 0,8 - 1 m'dir.

Spesifik ısı giderme Borunun doğrusal metre başına toprak yapısına bağlıdır:

  • Kuru kum - 10 W/m;
  • Kuru kil - 20 W/m;
  • Kil daha ıslaktır - 25 W/m;
  • Çok yüksek su içeriğine sahip kil - 35 W/m.

100 m2 alana sahip bir evi ısıtmak için, toprağın ıslak kil olması şartıyla, kolektör için 400 m2 arsa alanına ihtiyacınız olacaktır. Bu oldukça fazla - 4 - 5 dönüm. Ve bu alanda hiçbir bina olmaması gerektiği ve yalnızca çimlere ve yıllık çiçekli çiçek yataklarına izin verildiği göz önüne alındığında, herkesin yatay bir toplayıcıyı donatmaya gücü yetmez.

Kolektör borularından özel bir sıvı akar, buna da denir. "salamura" veya antifrizörneğin %30'luk bir etilen glikol veya propilen glikol çözeltisi. "Tuzlu su" yerden ısıyı toplar ve ısı pompasına gönderilir ve burada soğutucuya aktarılır. Soğutulan "tuzlu su" tekrar toprak toplayıcıya akar.

Dikey toprak probu 50 - 150 m'ye kadar gömülü bir boru sistemidir Bu, 80 - 100 m daha büyük bir derinliğe indirilen ve beton harcı ile doldurulan U şeklinde tek bir boru olabilir. Ya da daha geniş bir alandan enerji toplamak için 20 metreye kadar alçaltılmış U şeklinde borulardan oluşan bir sistem olabilir. 100 - 150 m derinliğe kadar sondaj işi yapmak sadece pahalı olmakla kalmaz, aynı zamanda özel bir izin almayı da gerektirir, bu yüzden genellikle kurnazlığa başvururlar ve birkaç sığ derinlik sondası donatırlar. Bu tür problar arasındaki mesafe 5 - 7 m'dir.

Spesifik ısı giderme dikey bir toplayıcıdan da kayaya bağlıdır:

  • Kuru tortul kayaçlar - 20 W/m;
  • Suya ve kayalık toprağa doymuş tortul kayaçlar - 50 W/m;
  • Yüksek ısı iletkenlik katsayısına sahip kayalık toprak - 70 W/m;
  • Yeraltı (yeraltı suyu) suyu - 80 W/m.

Dikey kolektör için gerekli alan çok küçüktür, ancak kurulum maliyeti yatay kolektörden daha yüksektir. Dikey kolektörün avantajı aynı zamanda daha stabil bir sıcaklık ve daha fazla ısı giderimidir.

su

Su, ısı kaynağı olarak farklı şekillerde kullanılabilir.

Açık, donmayan bir rezervuarın altındaki toplayıcı- nehirler, göller, denizler - ağırlık yardımıyla suya batırılmış "tuzlu su" içeren boruları temsil eder. Soğutucunun yüksek sıcaklığı nedeniyle bu yöntem en karlı ve ekonomiktir. Sadece rezervuarın 50 m'den daha uzak olmadığı kişiler su toplayıcı kurabilir, aksi takdirde kurulumun verimliliği kaybolur. Anladığınız gibi, herkesin böyle koşulları yoktur. Ancak kıyı sakinleri için ısı pompalarını kullanmamak, basiretsizlik ve aptallıktır.

Kanalizasyon drenajlarında toplayıcı veya teknik tesisatlardan kaynaklanan atık sular, şehir içindeki evlerin ve hatta yüksek binaların ve sanayi işletmelerinin ısıtılmasında ve sıcak su hazırlanmasında kullanılabilmektedir. Anavatanımızın bazı şehirlerinde başarıyla yapılanlar.

Kuyu veya yeraltı suyu diğer koleksiyonculara göre daha az kullanılır. Böyle bir sistem iki kuyunun inşasını içerir, birinden su alınır, ısısını ısı pompasındaki soğutucu akışkana aktarır ve soğutulmuş su ikinciye boşaltılır. Kuyu yerine filtrasyon kuyusu da olabilir. Her durumda, boşaltma kuyusu birinciden 15-20 m mesafede ve hatta akış aşağısında bulunmalıdır (yeraltı suyunun da kendi akışı vardır). Gelen suyun kalitesinin izlenmesi, filtrelenmesi ve ısı pompası parçalarının (evaporatör) korozyona ve kirlenmeye karşı korunması gerektiğinden bu sistemin çalıştırılması oldukça zordur.

Hava

En basit tasarım hava kaynaklı ısı pompası ile ısıtma sistemi. Ek bir toplayıcıya gerek yoktur. Ortamdan gelen hava doğrudan evaporatöre girer ve burada ısısını soğutucuya aktarır, bu da ısıyı evin içindeki soğutucuya aktarır. Bu, fancoil üniteleri için hava veya yerden ısıtma ve radyatörler için su olabilir.

Hava kaynaklı ısı pompasının kurulum maliyetleri minimum düzeydedir ancak kurulumun performansı büyük ölçüde hava sıcaklığına bağlıdır. Kışların ılık geçtiği bölgelerde (+5 - 0 °C'ye kadar) bu en ekonomik ısı kaynaklarından biridir. Ancak hava sıcaklığı -15 °C'nin altına düşerse performans o kadar düşer ki pompayı kullanmanın bir anlamı kalmaz ve geleneksel bir elektrikli ısıtıcı veya kazanı açmak daha karlı olur.

Isıtma için hava kaynaklı ısı pompalarına ilişkin incelemeler oldukça çelişkilidir. Her şey kullanım bölgesine bağlıdır. Şiddetli donma durumunda yedek ısı kaynağına ihtiyaç duyulmayan Soçi gibi ılık kışların yaşandığı bölgelerde kullanılması avantajlıdır. Havanın nispeten kuru olduğu ve kışın sıcaklığın -15 °C'ye kadar düştüğü bölgelere de hava kaynaklı ısı pompaları kurmak mümkündür. Ancak nemli ve soğuk iklimlerde bu tür tesislerde buzlanma ve donma meydana gelir. Fanın üzerine yapışan buz sarkıtları tüm sistemin düzgün çalışmasını engeller.

Isı pompasıyla ısıtma: sistem maliyeti ve işletme maliyetleri

Isı pompasının gücü, kendisine atanacak fonksiyonlara bağlı olarak seçilir. Sadece ısıtma ise, binanın ısı kayıplarını dikkate alan özel bir hesap makinesinde hesaplamalar yapılabilir. Bu arada, bir ısı pompasının en iyi performansı, binanın ısı kaybının 80 - 100 W/m2'yi aşmadığı zamandır. Basitleştirmek amacıyla, tavan yüksekliği 3 m ve ısı kaybı 60 W/m2 olan 100 m2'lik bir evi ısıtmak için 10 kW gücünde bir pompaya ihtiyaç duyulduğunu varsayalım. Suyu ısıtmak için, 12 veya 16 kW güç rezervine sahip bir ünite almanız gerekecektir.

Isı pompası maliyeti sadece güce değil aynı zamanda güvenilirliğe ve üreticinin isteklerine de bağlıdır. Örneğin, Rus yapımı 16 kW'lık bir ünite 7.000 dolara mal olacak ve 17 kW gücünde yabancı bir pompa RFM 17'nin maliyeti yaklaşık 13.200 dolardır. manifold hariç ilgili tüm ekipmanlarla birlikte.

Bir sonraki gider satırı şöyle olacak: rezervuar düzenlemesi. Aynı zamanda kurulumun gücüne de bağlıdır. Örneğin, her yere ısıtmalı zeminlerin (100 m2) veya 80 m2'lik ısıtma radyatörlerinin monte edildiği 100 m2'lik bir ev için ve ayrıca 150 l/saat hacimde suyu +40 °C'ye ısıtmak için, koleksiyoncular için kuyu açmamız gerekiyor. Böyle bir dikey toplayıcının maliyeti 13.000 USD olacaktır.

Bir rezervuarın dibindeki bir toplayıcı biraz daha ucuza mal olacaktır. Aynı koşullar altında 11.000 USD'ye mal olacak. Ancak jeotermal sistem kurmanın maliyetini uzman şirketlerle kontrol etmek daha iyidir; büyük ölçüde değişebilir. Örneğin 17 kW'lık bir pompaya yatay kollektör takmanın maliyeti yalnızca 2500 USD olacaktır. Hava kaynaklı ısı pompası için ise kollektöre hiç ihtiyaç duyulmaz.

Toplamda ısı pompasının maliyeti 8000 USD'dir. Ortalama olarak bir koleksiyoncunun yapımı 6000 USD'dir. ortalama.

Isı pompasıyla ısıtmanın aylık maliyeti yalnızca şunları içerir: elektrik maliyetleri. Aşağıdaki şekilde hesaplanabilirler: Güç tüketimi pompa üzerinde belirtilmelidir. Örneğin yukarıda bahsedilen 17 kW'lık pompa için güç tüketimi 5,5 kW/saat'tir. Toplamda ısıtma sistemi yılın 225 günü çalışır. 5400 saat. İçerisindeki ısı pompası ve kompresörün çevrimsel olarak çalıştığı dikkate alındığında enerji tüketiminin yarıya indirilmesi gerekmektedir. Isıtma sezonu boyunca 5400h*5,5kW/h/2=14850 kW harcanacaktır.

Harcadığınız kW miktarını bölgenizdeki enerji maliyetiyle çarpıyoruz. Örneğin 0,05 ABD Doları 1 kW/saat için. Toplamda yılda 742,5 USD harcanacak. Isı pompasının ısınma amaçlı çalıştığı her ay için maliyeti 100 USD'dir. elektrik maliyetleri. Masrafları 12 aya bölerseniz ayda 60 USD alıyorsunuz.

Isı pompasının güç tüketimi ne kadar düşük olursa aylık maliyetlerin de o kadar düşük olacağını lütfen unutmayın. Örneğin, yılda yalnızca 10.000 kW tüketen (maliyeti 500 cu) 17 kW'lık pompalar vardır. Isıtma sistemindeki ısı kaynağı ile soğutucu arasındaki sıcaklık farkı ne kadar küçük olursa, ısı pompasının performansının da o kadar yüksek olması da önemlidir. Bu nedenle yerden ısıtma ve fancoil üniteleri kurmanın daha karlı olduğunu söylüyorlar. Her ne kadar yüksek sıcaklıkta soğutucuya (+65 - +95 °C) sahip standart ısıtma radyatörleri de monte edilebilse de, ancak dolaylı bir ısıtma kazanı gibi ek bir ısı akümülatörüyle de monte edilebilir. Sıcak suyu ilave olarak ısıtmak için bir kazan da kullanılır.

Isı pompaları iki değerli sistemlerde kullanıldığında avantajlıdır. Pompaya ek olarak, yazın soğutma amaçlı çalıştığında pompaya tam elektrik sağlayabilecek bir güneş kolektörü de kurabilirsiniz. Kış sigortası için, sıcak su temini için suyu ve yüksek sıcaklıklı radyatörleri ısıtacak bir ısı jeneratörü ekleyebilirsiniz.