Kako odabrati pravu toplotnu pumpu? Toplotna pumpa za grijanje doma: kako odabrati efikasnu toplotnu pumpu

Toplotna pumpa je uređaj koji vašem domu može obezbijediti grijanje zimi, hlađenje ljeti i toplu vodu tokom cijele godine.

Toplotna pumpa koristi energiju iz obnovljivih izvora - zagrijanog zraka, zemlje, kamena ili vode - za proizvodnju toplinske energije. Ova transformacija se provodi uz pomoć posebnih supstanci -.

Kako radi toplotna pumpa

Konstruktivno, svaka toplotna pumpa se sastoji iz dva dela: spoljašnjeg, koji „preuzima“ toplotu iz obnovljivih izvora, i unutrašnjeg, koji tu toplotu daje sistemu grejanja ili klimatizacije vašeg doma. Savremene toplotne pumpe karakteriše visoka energetska efikasnost, što u praktičnom smislu znači sledeće – potrošača, tj. vlasnik kuće, koristeći toplotnu pumpu, troši na grijanje ili hlađenje svog doma u prosjeku samo četvrtinu novca koji bi potrošio da nema toplotne pumpe.

Drugim rečima, u sistemu sa toplotnom pumpom, 75% korisne toplote (ili hladnoće) obezbeđuje se iz besplatnih izvora - toplote iz zemlje, podzemnih voda ili zagrejanih u zatvorenom prostoru i iskorišćenog vazduha izbačenog na ulicu.

Razmislite o tome kako radi, možda, najpopularnija toplotna pumpa u svakodnevnom životu, koja radi zbog topline zemlje. Toplotna pumpa radi u nekoliko ciklusa.

Ciklus 1, isparavanje

Vanjski dio "zemljane" toplotne pumpe je zatvoreni sistem cijevi ukopanih u zemlju do određene dubine, gdje je temperatura stabilna tokom cijele godine i iznosi 7-12°C. Da bi se "sakupilo" dovoljno energije iz zemlje, potrebno je da ukupna površina koju zauzima podzemni cijevni sistem bude 1,5-2 puta veća od cijele grijane površine kuće. Ove cijevi su napunjene rashladnim sredstvom koje se zagrijava do temperature tla.

Rashladno sredstvo ima vrlo nisku tačku ključanja, tako da može prijeći u plinovito stanje čak i na temperaturi tla. Dalje, ovaj gas ulazi.

Ciklus 2, kompresija

Upravo ovaj kompresor troši svu energiju potrebnu za rad toplinske pumpe, ali u usporedbi, na primjer, s grijanjem iz, ovi troškovi su osjetno manji. Kasnije ćemo se vratiti na poređenje troškova.

Dakle, zagrijano na temperaturu od 7-12°C, plinovito rashladno sredstvo iz podzemnih cijevi u komori kompresora je snažno komprimirano, što dovodi do njegovog oštrog zagrijavanja. Da biste ovo razumjeli, samo zapamtite kako se obična pumpa za bicikl zagrijava kada napumpate gume. Princip je isti.

Napomena za vlasnika

“Toplotna pumpa je moderno grijanje. Ali stvarne vrijednosti efikasnosti toplotnih pumpi zavise od temperaturnih uslova, tj. u hladnim danima njihova efikasnost opada. To je oko 150% na -20°C, i oko 300% na temperaturi izvora od +7°C.”

Ciklus 3, kondenzacija

Nakon ciklusa kompresije, dobili smo toplu paru pod visokim pritiskom, koja se već dovodi u unutrašnji, „kućni“ dio toplotne pumpe. Sada se ovaj plin može koristiti za sistem grijanja zraka ili za grijanje vode u sistemu za grijanje vode i toplu vodu. Takođe, ova vruća para se može koristiti sa sistemom "".

Dajući toplotu sistemu grejanja, vrući gas se hladi, kondenzuje i pretvara u tečnost.

Ciklus 4 proširenja

Ova tečnost ulazi u ekspanzioni ventil, gde se njen pritisak smanjuje. Tečno rashladno sredstvo niskog pritiska sada se šalje nazad u podzemlje da se zagreje na temperaturu zemlje. I svi ciklusi se ponavljaju.

Efikasnost korišćenja toplotnih pumpi

Za svaki 1 kW električne energije koju toplinska pumpa potroši za rad svog kompresora, u prosjeku se proizvodi oko 4 kW korisne toplinske energije. Ovo odgovara efikasnosti od 300%.

Poređenje grijanja toplotnom pumpom sa drugim metodama.

Podatke pružila Evropska asocijacija toplotnih pumpi (EHPA)

Vrsta grijanja	Energetske efikasnosti, %

Treba imati na umu da se performanse toplotnih pumpi razlikuju u zavisnosti od specifičnih uslova u kojima vaš uređaj radi. Dakle, ako koristite "zemljanu" toplotnu pumpu, a u vašem kraju imate glineno tlo, onda će efikasnost toplotne pumpe biti oko dva puta veća nego da su cevi toplotne pumpe u peskovitom tlu.

Također treba imati na umu da polaganje podzemnog dijela treba izvršiti ispod oznake smrzavanja tla. U suprotnom, toplotna pumpa uopće neće raditi.

Stvarne vrijednosti efikasnosti toplotnih pumpi zavise od temperaturnih uslova, tj. u hladnim danima njihova efikasnost opada. On iznosi oko 150% na -20 °C, a oko 300% na temperaturi izvora od +7 °C. Ali tehnologija ne miruje - moderni modeli su energetski efikasniji, a ovaj trend se nastavlja.

Toplotne pumpe za hlađenje doma

Po svom principu rada toplotna pumpa je slična ili. Stoga se ljeti može koristiti ne za grijanje kuće, već za hlađenje ili klimatizaciju. Podsjetimo da, ako govorimo o "zemljanoj" toplinskoj pumpi, tada je temperatura tla stabilna unutar 7-12 ° C tokom cijele godine. A uz pomoć toplotne pumpe može se prenijeti u prostorije kuće.

Princip rada rashladnog sistema koji koristi toplotnu pumpu sličan je sistemu grejanja, samo se koriste radijatori. Kod pasivnog hlađenja, rashladna tečnost jednostavno cirkuliše između ventilatorskih konvektora i bunara, tj. hladnoća iz bunara direktno ulazi u sistem klimatizacije, ali sam kompresor ne radi. Ako pasivno hlađenje nije dovoljno, uključuje se kompresor toplotne pumpe, koji dodatno hladi toplotni medij.

Vrste toplotnih pumpi

Toplotne pumpe za kućanstvo su 3 glavne vrste, koje se razlikuju po vanjskom izvoru topline:

• "zemlja" ili "podzemna voda", "zemlja-vazduh";
• "voda" ili "voda-voda", "voda-vazduh";
• "vazduh" ili "vazduh-voda", "vazduh-vazduh".

"Ground" toplotne pumpe

Najpopularnije su toplotne pumpe koje koriste toplotu zemlje. O njima je već bilo reči gore. Ovo su najefikasnije, ali i najskuplje od svih vrsta. Cijevi koje idu pod zemlju mogu se postaviti okomito ili horizontalno. U zavisnosti od toga, toplotne pumpe „zemlja“ se dele na vertikalno I horizontalno.

Vertikalne toplotne pumpe zahtijevaju uranjanje cijevi kroz koje rashladno sredstvo cirkulira do znatne dubine: 50-200 m. Istina, postoji alternativa - napraviti ne jedan takav bunar, već nekoliko, ali više "plitko". Udaljenost između takvih bunara mora biti najmanje 10 m. Za izračunavanje dubine bušenja može se grubo procijeniti da će za toplotnu pumpu od 10 kW biti potrebni bunari (jedan ili više) ukupne dubine oko 170 m. Također treba imati na umu da je beskorisno bušiti veoma plitke - manje od 50 m - bunare.

At horizontalno polaganje nije potrebno skupo bušenje do velikih dubina. Dubina polaganja cjevovoda ovom metodom je oko 1 m, ovisno o regiji ugradnje, ova vrijednost se može smanjiti ili povećati. Ovom metodom, cijev za rashladno sredstvo se postavlja tako da razmak između susjednih dijelova bude najmanje jedan i pol metar, inače prikupljanje topline nije učinkovito.

Napomena za vlasnika

“Ako živite u umjerenoj zoni – na primjer, na sjeverozapadu – onda je najefikasnija opcija za vas toplotna pumpa koja koristi toplinu zemlje. Štoviše, bolje je instalirati vertikalnu verziju toplinske pumpe - pogotovo ako se vaša kuća nalazi na stijenama.

Za ugradnju toplotne pumpe kapaciteta 10 kW potrebna je ukupna dužina ukopane cijevi od oko 350-450 m. Ako uzmete u obzir ograničenja povezana s blizinom različitih lokacija jedna drugoj, tada će vam trebati parcela zemljišta dimenzija 20 puta 20 metara. Veliko je pitanje da li postoji takva besplatna stranica.

Kako odabrati pravu toplotnu pumpu

Ako živite u umjerenoj zoni - na primjer, na sjeverozapadu - onda je najefikasnija opcija za vas toplotna pumpa koja koristi toplinu zemlje. Štoviše, bolje je instalirati vertikalnu verziju toplinske pumpe - posebno ako se vaša kuća nalazi na stijenama, gdje je problematično pronaći slobodno veliko zemljište. Ali ova vrsta toplotne pumpe je najskuplja u smislu kapitalnih troškova.

U blagoj klimatskoj zoni - na primjer, u Sočiju - moguće je ugraditi toplinsku pumpu zrak-voda, koja ne zahtijeva pretjerane kapitalne troškove i posebno je efikasna u područjima gdje su sezonske temperaturne fluktuacije relativno male.

U zavisnosti od principa rada, postoje i. Električni modeli su popularniji.

Još jedna važna napomena. Dobra ideja su kombinovani modeli toplotnih pumpi, koji kombinuju klasičnu verziju toplotne pumpe sa gasnim ili električnim grejačem. Takvi grijači se mogu koristiti u nepovoljnim vremenskim uvjetima kada je efikasnost toplotne pumpe smanjena. Kao što je već pomenuto, smanjenje efikasnosti posebno je karakteristično za toplotne pumpe vazduh-voda i vazduh-vazduh.

Kombinacija ova dva izvora topline smanjuje troškove kapitalnih izdataka i povećava period povrata instalacije toplinske pumpe.

Prednosti i nedostaci toplotnih pumpi

Glavna prednost toplotnih pumpi je njihov niski radni troškovi. One. trošak topline ili hlađenja proizveden za krajnjeg korisnika je najniži u odnosu na druge metode grijanja/hlađenja. Osim toga, sistem toplotne pumpe je praktično bezbedan za dom. Posljedično, zahtjevi za ventilacijskim sustavima njegovih prostorija su pojednostavljeni i nivo zaštite od požara se povećava. Ovo takođe ima pozitivan efekat na cenu ugradnje ovih sistema.

Toplotne pumpe su jednostavne za rukovanje i vrlo su pouzdane, a opet - gotovo nečujne.

Još jedan plus je što možete lako prebaciti toplotnu pumpu sa grijanja na hlađenje ako je potrebno. Samo trebate imati kod kuće ne samo grijanje, već i ventilatorske konvektore.

Šta je toplotna pumpa za dom ✮Veliki izbor toplotnih pumpi na web portalu

Ali oni također imaju nedostatke, od kojih je glavna obrnuta strana glavnog plusa - kapitalni troškovi za njihovu ugradnju su vrlo značajni. Do nedavno, još jedan nedostatak toplotnih pumpi bila je relativno niska temperatura rashladnog sredstva - ne više od 60 C. Ali nedavni razvoji su omogućili da se ovaj nedostatak eliminiše. Istina, cijena takvih modela je veća od standardnih.

Toplotna pumpa je dobra alternativa tradicionalnom grijanju privatne kuće. Uređaj, koji se u zapadnim zemljama koristi već 30 godina, i dalje je novitet u Rusiji. Dva faktora sprečavaju njegovu široku upotrebu: visoka cijena i nedostatak znanja o toplinskim pumpama, njihovim prednostima i principima rada. Pokazatelj praktičnosti geotermalnog sistema grijanja je njegova popularnost na Zapadu. Tako se oko 95% kuća grije toplotnim pumpama u Švedskoj i Norveškoj. Pozivamo vas da saznate više o uređaju i principima rada ove termalne opreme, koja je, naravno, budućnost.

Šta je toplotna pumpa?

Toplotna pumpa je uređaj koji apsorbuje toplotnu energiju niskog potencijala iz okoline (voda, zemlja, vazduh) i prenosi je u sisteme za snabdevanje toplotom sa višom temperaturom.

Priroda oko nas je zasićena energijom. Čak i mraz ima toplinu. Energija se ne može izvući iz okoline samo na temperaturi od -273 °C. Stoga, čak iu najtežoj zimi, seoska kuća može da se zagrevaju energijom dobijenom iz prirode.

U zavisnosti od izvora energije (voda, zemlja, vazduh), modifikacija toplotnih pumpi. Međutim, najpraktičnija i najprovjerenija je toplotna pumpa iz zemlje. Idealan je za ruske uslove.

Geotermalno grijanje radi u jednom od tri smjera:

Korištenje geotermalnog grijanja, kao i svaki drugi sistem za opskrbu toplinom, ne samo da će zagrijati kuću, već će i osigurati toplu vodu, zagrijati parking ili staklenik, zagrijati vodu u bazenu.

Prednosti korištenja toplotne pumpe

Kako radi toplotna pumpa

Rad toplotne pumpe može se uporediti sa radom konvencionalnog frižidera. Samo umjesto hladnoće, uređaj proizvodi toplinu. Supstanca koja prenosi energiju je freon Gas ili tečnost sa niskom tačkom ključanja. Prilikom isparavanja apsorbira toplinu, a kada se kondenzuje, daje je.

Toplotna pumpa je glavni element sistema. Njegove dimenzije ne prelaze dimenzije prosječne mašine za pranje vešašto olakšava instalaciju uređaja. Sama pumpa je uključena u dva kruga: unutrašnji i eksterni.

Unutrašnja kontura sastoji se od sistema grijanja kuće (cijevi i radijatori). Vanjska petlja nalazi u vodi ili pod zemljom. Sadrži kolektor-izmjenjivač topline i cijevi koje povezuju kolektor sa pumpom.

Toplotne pumpe su opremljene raznim dodatnim uređajima. To može biti:

• komunikacioni uređaj za kontrolu sistema preko personalnog računara ili mobilnog telefona;
• rashladni blok za lokalni ili centralni sistem hlađenja;
• dodatna pumpna jedinica može biti potrebno za podno grijanje;
• cirkulacijska pumpa neophodna za cirkulaciju tople vode;

Proces pumpanja se sastoji od nekoliko faza:

1. Smjesa protiv smrzavanja doveden u kolektor. Toplotna energija se apsorbuje i prenosi do pumpe.
2. U isparivaču se energija prenosi na freon, gdje se zagrijava do 8 °C, ključa i pretvara se u paru.
3. Kako pritisak u kompresoru raste, temperatura raste. Može dostići 70°C.
4. Unutrašnji sistem grejanja prima toplotnu energiju kondenzator. Freon se trenutno hladi i prelazi u tečno stanje, dok odaje preostalu toplotu. Zatim se vraća kolektoru. Tako se ciklus završava.
5. Dalji rad se ponavlja po istom principu.

Toplotna pumpa radi najefikasnije kada u kući postoji podno grijanje. Toplina se ravnomjerno raspoređuje po cijeloj površini poda. Nema zona pregrijavanja. Nosač topline u sistemu rijetko se zagrijava više od 35 °C, a grijanje podnim grijanjem smatra se najugodnijim na 33 °C. To je 2 °C manje nego kod grijanja na radijatore. Otuda proizilazi uštede do 18% godišnje iz cjelokupnog budžeta za grijanje. Osim toga, vjeruje se da je grijanje na nivou poda najudobnije za život osobe.

Sistem grijanja može biti monovalentan i dvovalentan. Monovalentni sistemi imaju jedan izvor grijanja. U potpunosti zadovoljava potrebe za toplinom tokom cijele godine. Bivalentni, respektivno, imaju dva izvora.

Grijanje kuće zimi

U područjima sa težim klimatskim uslovima, važno je koristiti bivalentni sistem grijanja. Zbog drugog izvora topline, raspon temperature je proširen. Rad jedne toplotne pumpe dovoljan je samo do nivoa temperature od -20 °C. Sa većim smanjenjem priključuje se električni grijač, kamin, kotao na tekuće gorivo ili plin. U ovom slučaju, snaga toplotne pumpe je ograničena sa maksimalnih zimskih potreba na 70 - 80%. Nedostajućih 20 - 30% daje dodatni izvor topline. Ovo smanjuje ukupnu efikasnost sistema. Međutim, smanjenje je neznatno.

Uz potpuni prelazak na grijanje zgrade geotermalnim sistemom (u slučaju kada se ne planira ugradnja dodatnog bojlera ili električnog uređaja), toplotna pumpa se koristi u kombinaciji sa unutrašnjim modulom koji sadrži mali ugrađeni električni grijač. . Podržaće instrument kada je temperatura okoline ispod -20 °C.

Kada je upotreba toplotne pumpe opravdana?

Pitanje grijanja seoske kuće uključuje razmatranje nekoliko opcija:

• Gas. U nedostatku plinovoda u blizini kuće, to postaje nemoguće. U nekim regijama plin se može kupiti samo u bocama.
• Ugalj ili ogrevno drvo. Kod njih se grijanje pretvara u naporan i neefikasan proces.
• Uljni kotao zahtijeva visoke troškove goriva i posebne prostorije. Posebno skladištenje je potrebno i za samo gorivo, što je nezgodno u maloj kući.
• Grijanje na struju je veoma skupo.

U ovom slučaju dolazi pomoć geotermalni sistem grijanja. Koristi se čak i tamo gdje je plin dostupan. Instalacija toplotne pumpe je skuplja od ugradnje opreme za grijanje na plin. Međutim, u budućnosti će se gas morati stalno plaćati, za razliku od energije koja se uzima iz okoline.

Otplatu toplotne pumpe je teško izraziti u prosečnoj brojčanoj vrednosti. Sve ovisi o njegovoj početnoj cijeni. Suština instalacije takvog grijanja svedena je na perspektivu. Iako količina potrošena struja - 3-5 puta manje u odnosu na druge sisteme grijanja, još uvijek je potrebno u novčanom smislu izračunati sve troškove energije za godinu i uporediti ih sa troškovima sistema, njegove instalacije i rada.

Moguće je postići maksimalnu efikasnost upotrebom toplotne pumpe ako dva važna uslova:

• Zgrada mora biti grijana izolovan, a indeks toplinskih gubitaka ne bi trebao biti veći od 100 W/m2. Postoji direktna veza između toga kako je kuća izolirana i koliko će biti isplativa ugradnja toplinske pumpe.
• Povezivanje toplotne pumpe na niskotemperaturni izvori grijanja(konvektori, topli podovi), čiji se temperaturni režim kreće između 30 - 40 °C.

Dakle, toplotna pumpa će biti dobra alternativa tradicionalnim metodama grijanja. Uređaj garantuje ekonomičnost i potpuna sigurnost. Vlasnik, nakon ugradnje geotermalnog sistema grijanja, neće morati ovisiti o raznim vanjskim faktorima, kao što su prekidi u opskrbi plinom ili pozivanje servisera. Energija preuzeta iz okoline ne zahtijeva plaćanje i ne troši se.

Geotermalne pumpe će činiti tri četvrtine sve opreme za grijanje 2020. godine, prema Svjetskom energetskom komitetu.

Praksa korištenja toplotnih pumpi: video

Čitanje 7 min.

Termin toplotna pumpa označava skup jedinica dizajniranih da akumuliraju toplotnu energiju iz različitih izvora u okolini i prenesu tu energiju potrošačima.

Na primjer, takvi izvori mogu biti kanalizacijski usponi, otpad iz raznih velikih industrija, toplina koja nastaje tijekom rada iz raznih elektrana itd. Kao rezultat toga, različiti mediji i tijela s temperaturom većom od jednog stepena mogu djelovati kao izvor.

Zadatak toplotne pumpe je pretvaranje prirodne energije vode, zemlje ili zraka u toplinsku energiju za potrebe potrošača. Budući da se ove vrste energije stalno samoregeneriraju, možemo ih smatrati neograničenim izvorom.

Princip rada toplotne pumpe za grijanje doma

Princip rada toplotnih pumpi zasniva se na sposobnosti tela i medija da svoju toplotnu energiju daju drugim sličnim tijelima i medijima. Prema ovoj osobini razlikuju se različite vrste toplotnih pumpi, u kojima je nužno prisutan dobavljač energije i njen primalac.

U nazivu pumpe na prvom mjestu je naznačen izvor toplotne energije, a na drugom tip nosača na koji se energija prenosi.

U dizajnu svake toplotne pumpe za grijanje kuće postoje 4 glavna elementa:

1. Kompresor dizajniran za povećanje pritiska i temperature pare koja nastaje ključanjem freona.
2. Isparivač, koji je spremnik u kojem freon prelazi iz tekućeg u plinovito stanje.
3. U kondenzatoru, rashladno sredstvo prenosi toplotnu energiju u unutrašnji krug.
4. Prigušni ventil reguliše količinu rashladnog sredstva koje ulazi u isparivač.

Vrsta toplotne pumpe vazduh vazduh znači da će se toplotna energija uzimati iz spoljašnje sredine (atmosfere) i prenositi na nosač, takođe vazduh.

Toplotna pumpa zrak zrak: princip rada

Princip rada ovog sistema zasniva se na sledećem fizičkom fenomenu: medij u tečnom stanju, isparavajući, snižava temperaturu površine odakle se raspršuje.

Radi jasnoće, razmotrimo ukratko rad frižidera sa zamrzivačem. Freon, koji cirkuliše kroz cevi frižidera, uzima toplotu iz frižidera i sam se zagreva. Kao rezultat toga, toplina koju sakuplja prenosi se u vanjsko okruženje (odnosno u prostoriju u kojoj se nalazi hladnjak). Zatim se rashladno sredstvo, komprimirajući u kompresoru, ponovo hladi i cirkulacija se nastavlja. Toplotna pumpa sa izvorom zraka radi na istom principu - uzima toplinu iz vanjskog zraka i zagrijava kuću.

Dizajn jedinice sastoji se od sljedećih dijelova:

• Eksterna pumpna jedinica se sastoji od kompresora, isparivača sa ventilatorom i ekspanzijskog ventila.
• Za cirkulaciju freona koriste se toplinski izolirane bakrene cijevi
• Kondenzator sa ventilatorom na njemu. Služi za odvođenje već zagrijanog zraka preko prostora prostorija.

Tokom rada toplotne pumpe sa zračnim izvorom, prilikom grijanja kuće, odvijaju se sljedeći procesi određenim redoslijedom:

• Ventilator uvlači vanjski zrak u jedinicu i prolazi kroz vanjski isparivač. Freon, koji čini ciklus u sistemu, prikuplja svu toplotnu energiju iz spoljašnjeg vazduha. Kao rezultat, prelazi iz tekućeg u plinovito stanje.
• Nakon toga, plinoviti freon se komprimira u kondenzatoru i prelazi u unutrašnju jedinicu.
• Tada plin prelazi u tečno stanje, a akumuliranu toplinu odaje zraku prostorije. Ovaj proces se odvija u kondenzatoru koji se nalazi u prostoriji.
• Višak tlaka odlazi kroz ekspanzioni ventil, a freon u tekućem stanju ide u novi krug.

Freon će stalno uzimati toplotnu energiju iz uličnog zraka, jer će njegova temperatura uvijek biti niža. Izuzetak je kada je napolju veoma hladno. U takvim uslovima, efikasnost toplotne pumpe će se smanjiti.

Da biste povećali snagu jedinice, maksimalno povećajte površine kondenzatora i isparivača.

Kao i svaki složeni uređaj, toplotna pumpa sa izvorom zraka ima svoje prednosti i nedostatke. Među prednostima vrijedi istaknuti:

1. Ovisno o potrebi, jedinica može povećati ili smanjiti temperaturu grijanja u kući.
2. Ova vrsta pumpe ne zagađuje okolinu štetnim produktima sagorevanja goriva.
3. Uređaj se lako instalira.
4. Vazdušna pumpa je apsolutno sigurna u pogledu požara.
5. Koeficijent prolaza toplote pumpe je veoma visok u poređenju sa troškovima energije (4 do 5 kW toplote se generiše na 1 kW potrošene električne energije)
6. Razlikuju se u razumnoj cijeni.
7. Uređaj je zgodan za upotrebu.
8. Sistem se kontroliše automatski.

Od minusa zračnog sistema vrijedi spomenuti:

1. Mala buka koju stvara rad uređaja.
2. Efikasnost uređaja zavisi od temperature okoline.
3. Pri niskim vanjskim temperaturama povećava se potrošnja električne energije. (ispod -10 stepeni)
4. Sistem u potpunosti zavisi od dostupnosti električne energije. Problem se može riješiti ugradnjom autonomnog generatora.
5. Vazdušna pumpa ne može zagrijati vodu.

Općenito, uređaji zrak-zrak idealni su za grijanje drvenih kuća, u kojima su, zbog prirode materijala, smanjeni prirodni gubici topline.

Prije nego što odaberete zračnu pumpu, trebali biste saznati sljedeće ključne tačke:

• Indeks izolacije prostorija.
• Kvadrat svih prostorija
• Broj ljudi koji žive u privatnoj kući
• klimatskim uslovima

U većini slučajeva, 10 kvadratnih metara. m prostorije treba da bude oko 0,7 kW snage uređaja.

Toplotne pumpe za grijanje vode u kući.

Prilikom uređenja sistema grijanja u privatnoj kući dobro su prikladni sistemi klase voda-voda. Osim toga, moći će da obezbijede stambene jedinice toplom vodom. Kao izvori prirodne topline pogodni su različiti rezervoari, podzemne vode itd.

Rad pumpe voda-voda zasniva se na zakonu da promjena agregatnog stanja (iz tečnog u plinovito i obrnuto) tvari, pod utjecajem različitih faktora, povlači oslobađanje ili apsorpciju toplinske energije.

Ova vrsta pumpi može se koristiti za grijanje kuće čak i na niskim temperaturama okoline, jer pozitivne temperature i dalje ostaju u dubokim slojevima zemlje.

Princip rada toplotne pumpe voda-voda je sljedeći:

• Posebna pumpa dovodi vodu kroz bakarne cijevi sistema iz vanjskog izvora u instalaciju.
• U uređaju voda iz okoline djeluje na rashladno sredstvo (freon), čija je tačka ključanja od +2 do +3 stepena. Dio toplotne energije vode se prenosi na freon.
• Kompresor usisava gasovito rashladno sredstvo i komprimira ga. Kao rezultat ovog procesa, temperatura rashladnog sredstva se još više povećava.
• Zatim se freon šalje u kondenzator, gdje zagrijava vodu na potrebnu temperaturu (40-80 stepeni). Zagrijana voda ulazi u cjevovod sistema grijanja. Ovdje se freon vraća u tečno stanje i ciklus počinje iznova.

Treba napomenuti da se uređaji voda-voda koriste za grijanje kuće površine 50-150 m².

Toplotna pumpa voda voda: princip rada

Prilikom odabira uređaja ove klase obratite pažnju na određene uslove:

• Kao izvor energije, prednost treba dati otvorenim rezervoarima (lakše je postaviti cijevi), na udaljenosti ne većoj od 100 m. Osim toga, dubina rezervoara za sjevernije regije trebala bi biti najmanje 3 metra (voda se obično ne smrzava na takvoj dubini). Cijevi koje vode do vode moraju biti izolirane.
• Tvrdoća vode uvelike utiče na rad pumpe. Nije svaki model u stanju da funkcioniše pri visokim stopama krutosti. Kao rezultat toga, prije kupovine uređaja, uzima se uzorak vode i na osnovu rezultata odabire pumpa.
• Prema vrsti rada jedinice se dijele na jednovalentne i dvovalentne. Prvi će se savršeno nositi s ulogom glavnog izvora topline (zbog njihove velike snage). Potonji može djelovati kao dodatni izvor grijanja.
• Sa snagom pumpe raste njena efikasnost, ali se istovremeno povećava i potrošnja električne energije.
• Dodatne karakteristike uređaja. Na primjer: zvučno izolirano kućište, funkcija grijanja vode za kućanstvo, automatska kontrola itd.
• Da biste izračunali potrebnu snagu uređaja, trebate pomnožiti ukupnu površinu prostora sa 0,07 kW (indikator energije po 1 m2). Ova formula vrijedi za standardne sobe, čija visina nije veća od 2,7 m.

Sagorijevanje klasičnih goriva (plin, drvo, treset) jedan je od drevnih metoda proizvodnje topline. Međutim, iscrpljivanje tradicionalnih izvora energije potaknulo je ljude da traže složenije, ali ne manje učinkovite alternative. Jedan od njih je pronalazak toplotne pumpe, čiji se rad zasniva na školskim zakonima fizike.

Rad toplotne pumpe

Princip rada toplotnih pumpi, koji je na prvi pogled veoma komplikovan, zasniva se na nekoliko jednostavnih zakona termodinamike i svojstava tečnosti i gasova:

1. Kada gas postane tečan (kondenzacija), oslobađa se toplota
2. Kada se tečnost pretvori u gas (isparavanje), toplota se apsorbuje

Većina tečnosti može da ključa na prilično visokim temperaturama, blizu 100 stepeni. Ali postoje supstance sa prilično niskim tačkama ključanja. U freonu je oko 3-4 stepena. Pretvarajući se u plin, lako se komprimira i temperatura unutar posude počinje rasti.

Teoretski, freon se može komprimirati kako bi se dobila bilo koja željena temperatura, ali u praksi je ograničena na 80-90 stepeni, što je neophodno za potpuni rad klasičnog sistema grijanja.

Svako se više puta dnevno susreće sa toplotnom pumpom kada prođe pored frižidera. Međutim, u njemu djeluje u suprotnom smjeru, uzimajući toplinu proizvoda i raspršujući je u atmosferu.

Video o tehnologiji rada

Dijagram toplotne pumpe

Efikasnost većine toplotnih pumpi zasniva se na toploti tla, u kojoj temperatura praktično ne varira tokom cele godine (unutar 7-10 stepeni). Toplota se kreće između tri kruga:

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

Klasični princip rada toplotnih pumpi u sistemu grejanja sastoji se od sledećih elemenata:

1. Izmjenjivač topline koji unutrašnjem krugu daje toplinu uzetu iz zemlje
2. uređaj za kompresiju
3. Drugi uređaj za izmjenu topline koji prenosi energiju primljenu u unutrašnjem krugu u sustav grijanja
4. Mehanizam koji snižava pritisak u sistemu (gas)
5. Krug slane vode
6. zemaljska sonda
7. Krug grijanja

Cijev, koja djeluje kao primarni krug, postavlja se u bunar ili zakopava direktno u zemlju. Po njemu se kreće tečna rashladna tekućina koja se ne smrzava, čija temperatura raste na sličnu karakteristiku zemlje (oko +8 stupnjeva) i ulazi u drugi krug.

Sekundarni krug uzima toplinu iz tekućine. Freon koji kruži unutra počinje da ključa i pretvara se u gas, koji se šalje u kompresor. Klip ga komprimira na 24-28 atm, zbog čega temperatura raste na + 70-80 stepeni.

U ovoj radnoj fazi energija se koncentriše u jedan mali ugrušak. Kao rezultat, temperatura raste.

Zagrijani plin ulazi u treći krug, koji predstavljaju sistemi za opskrbu toplom vodom ili čak grijanje kuće. Prilikom prenosa toplote mogući su gubici do 10-15 stepeni, ali nisu značajni.

Kada se freon ohladi, dolazi do smanjenja tlaka i ponovo prelazi u tekuće stanje. Na temperaturi od 2-3 stepena, vraća se u drugi krug. Ciklus se ponavlja iznova i iznova.

Glavni tipovi

Princip rada toplotnih pumpi je raspoređen tako da mogu lako da rade bez prekida u širokom temperaturnom opsegu - od -30 do +40 stepeni. Najpopularnije su sljedeće dvije vrste modela:

• tip apsorpcije
• Vrsta kompresije

Modeli apsorpcionog tipa imaju prilično složenu strukturu. Oni direktno prenose primljenu toplotnu energiju uz pomoć izvora. Njihov rad značajno smanjuje materijalne troškove utrošene električne energije i goriva. Modeli kompresijskog tipa za prijenos topline troše energiju (mehaničku i električnu).

Ovisno o korištenom izvoru topline, pumpe se dijele na sljedeće tipove:

1. Obrada sekundarne toplote- najskuplji modeli koji su stekli popularnost za grijanje objekata u industriji, u kojima se sekundarna toplina proizvedena iz drugih izvora ne troši nigdje
2. Zrak- uzimanje toplote iz okolnog vazduha
3. Geotermalni– odaberite toplinu iz vode ili zemlje

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

Geotermalne toplotne pumpe

Popularni su geotermalni modeli pumpi, koji se dijele na dva tipa: zatvoreni ili otvoreni tip.

Jednostavan raspored otvorenih sistema omogućava zagrijavanje vode koja prolazi unutra, a koja potom ponovo ulazi u tlo. U idealnom slučaju, radi u prisustvu neograničene količine čistog fluida za prijenos topline, koji nakon konzumiranja ne šteti okolišu.

Zatvoreni sistemi geotermalnih toplotnih pumpi se dele na sledeće tipove:

• Aquatic - nalazi se u rezervoaru na nezamrznutoj dubini
• Sa vertikalnim rasporedom - kolektor se postavlja u bunar do dubine od 200 m i primenljiv je u područjima sa neravnim terenom
• S horizontalnim rasporedom - kolektor se postavlja u zemlju do dubine od 0,5-1 m, vrlo je važno osigurati veliki krug na ograničenom području

Pumpa vazduh-voda

Jedna od najsvestranijih opcija je model zrak-voda. U toplim periodima godine veoma je efikasan, ali zimi učinak može značajno pasti.

Prednost sistema je jednostavna instalacija. Prikladna oprema može se montirati na bilo koje prikladno mjesto, na primjer, na krov. Toplina koja se odvodi iz prostorije u obliku plina ili dima može se ponovno iskoristiti.

Voda-voda tip

Toplotna pumpa voda-voda jedna je od najefikasnijih. Ali njegova upotreba može biti ograničena prisustvom rezervoara u blizini ili nedovoljnom dubinom na kojoj nema značajnog pada temperature zimi.

Energija niskog potencijala može se odabrati iz sljedećih izvora:

• podzemne vode
• Rezervoari otvorenog tipa
• Otpadne industrijske vode

Najjednostavniji princip rada toplotnih pumpi je za modele koji uzimaju toplotu iz rezervoara. Ako se donese odluka da se koristi podzemna voda, možda će biti potrebno izbušiti bunar.

Tip zemlja-voda

Toplina iz tla može se dobiti tokom cijele godine, jer se na dubinama od 1 m ili više temperatura praktički ne mijenja. Kao nosač toplote koristi se "salamurnica" - tečnost koja cirkuliše koja se ne smrzava.

Jedan od nedostataka sistema "zemlja-voda" je potreba za velikom površinom za postizanje željene efikasnosti. Pokušavaju ga izravnati polaganjem cijevi s prstenovima.

Kolektor se može postaviti u okomitom položaju, ali je potreban bunar dubine do 150 m. Na dnu se postavljaju kišobrani koji oduzimaju toplinu tla.

Prednosti i mane sistema grijanja sa toplotnom pumpom

Toplotne pumpe se široko koriste u sistemima grijanja privatnih stambenih ili industrijskih područja. Postupno zamjenjuju klasičnije izvore energije zbog svoje pouzdanosti i efikasnosti.

Neke od mnogih prednosti korištenja toplinske pumpe uključuju:

• Ušteda novca na održavanju sistema i rashladne tečnosti
• Pumpe rade potpuno autonomno
• U okoliš se ne ispuštaju štetni produkti sagorijevanja i druge toksične tvari
• Zaštita od požara montirane opreme
• Mogućnost lakog preokretanja rada sistema

Unatoč brojnim prednostima, potrebno je uzeti u obzir negativne aspekte rada toplinske pumpe:

• Velika početna investicija u uređenje sistema grijanja - od 3 do 10 hiljada dolara
• U hladnim periodima, kada temperatura padne ispod -15 stepeni, potrebno je razmišljati o alternativnim opcijama grijanja.
• Grijanje zasnovano na radu toplotne pumpe je najefikasnije samo u sistemima sa niskotemperaturnim nosačem toplote

Još jedan šematski video:

Sažimanje

Nakon što ste naučili i savladali princip rada toplotne pumpe, možete razmisliti i odlučiti o prikladnosti njene instalacije i upotrebe. Početni troškovi, koji mogu izgledati vrlo veliki, uskoro će se isplatiti i početi donositi svojevrsni profit u vidu uštede na klasičnom gorivu.