Jak wybrać odpowiednią pompę ciepła? Pompa ciepła do ogrzewania domu: jak wybrać wydajną pompę ciepła

Pompa ciepła to urządzenie, które może zapewnić Twojemu domowi ogrzewanie zimą, chłodzenie latem i ciepłą wodę przez cały rok.

Pompa ciepła wykorzystuje energię ze źródeł odnawialnych – ogrzanego powietrza, ziemi, skał lub wody – do produkcji energii cieplnej. Transformację tę przeprowadza się za pomocą specjalnych substancji.

Jak działa pompa ciepła

Strukturalnie każda pompa ciepła składa się z dwóch części: zewnętrznej, która „pobiera” ciepło ze źródeł odnawialnych i wewnętrznej, która oddaje to ciepło do systemu grzewczego lub klimatyzacyjnego w domu. Nowoczesne pompy ciepła charakteryzują się wysoką efektywnością energetyczną, co w praktyce oznacza: odbiorcę, czyli tzw. właściciel domu korzystając z pompy ciepła wydaje na ogrzewanie lub chłodzenie swojego domu średnio tylko jedną czwartą pieniędzy, które by wydał, gdyby nie było pompy ciepła.

Inaczej mówiąc, w systemie z pompą ciepła 75% ciepła (lub chłodu) użytkowego dostarczają źródła bezpłatne – ciepło z ziemi, wód gruntowych lub ogrzane pomieszczenie oraz zużyte powietrze wyrzucone na ulicę.

Zastanów się, jak działa być może najpopularniejsza w życiu codziennym pompa ciepła, która działa dzięki ciepłu ziemi. Pompa ciepła pracuje w kilku cyklach.

Cykl 1, parowanie

Zewnętrzną część „ziemnej” pompy ciepła stanowi zamknięty system rur wkopanych w ziemię na określoną głębokość, gdzie temperatura jest stała przez cały rok i wynosi 7-12°C. Aby „zebrać” wystarczającą ilość energii z ziemi, wymagane jest, aby całkowita powierzchnia zajmowana przez podziemny system rur była 1,5-2 razy większa niż cała ogrzewana powierzchnia domu. Rury te wypełnione są czynnikiem chłodniczym, który nagrzewa się do temperatury gruntu.

Czynnik chłodniczy ma bardzo niską temperaturę wrzenia, dzięki czemu może przejść w stan gazowy nawet w temperaturze gruntu. Ponadto gaz ten wchodzi.

Cykl 2, kompresja

To właśnie ta sprężarka zużywa całą energię niezbędną do pracy pompy ciepła, jednak w porównaniu np. z ogrzewaniem z niej koszty te są odczuwalnie niższe. Do porównania kosztów wrócimy później.

Zatem podgrzany do temperatury 7-12°C gazowy czynnik chłodniczy z podziemnych rur w komorze sprężarki zostaje silnie sprężony, co prowadzi do jego gwałtownego nagrzania. Aby to zrozumieć, pamiętaj tylko, jak zwykła pompka rowerowa nagrzewa się podczas pompowania opon. Zasada jest taka sama.

Uwaga dla właściciela

„Pompa ciepła to nowoczesne ogrzewanie. Ale rzeczywiste wartości efektywności pomp ciepła zależą od warunków temperaturowych, tj. w chłodne dni ich skuteczność spada. Wynosi około 150% przy -20°C i około 300% przy temperaturze źródła +7°C.”

Cykl 3, kondensacja

Po cyklu sprężania otrzymaliśmy gorącą parę pod wysokim ciśnieniem, która jest już dostarczana do wewnętrznej, „domowej” części pompy ciepła. Obecnie gaz ten można wykorzystać do ogrzewania powietrznego lub do podgrzewania wody w systemie podgrzewania wody i dostarczania ciepłej wody. Tę gorącą parę można również stosować w systemie „”.

Oddając ciepło systemowi grzewczemu, gorący gaz ochładza się, skrapla i zamienia się w ciecz.

Rozszerzenie cyklu 4

Ciecz ta dostaje się do zaworu rozprężnego, gdzie zmniejsza się jej ciśnienie. Ciekły czynnik chłodniczy pod niskim ciśnieniem jest teraz przesyłany z powrotem pod ziemię w celu ogrzania do temperatury gruntu. I wszystkie cykle się powtarzają.

Efektywność wykorzystania pomp ciepła

Na każdy 1 kW energii elektrycznej zużytej przez pompę ciepła do pracy sprężarki generowane jest średnio około 4 kW użytecznej energii cieplnej. Odpowiada to sprawności 300%.

Porównanie ogrzewania pompą ciepła z innymi metodami.

Dane dostarczone przez Europejskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła (EHPA)

Rodzaj ogrzewania	Efektywności energetycznej, %

Należy rozumieć, że wydajność pomp ciepła różni się w zależności od konkretnych warunków, w jakich działa Twoje urządzenie. Jeśli więc zastosujesz „ziemną” pompę ciepła, a w Twojej okolicy znajdują się gleby gliniaste, to wydajność pompy ciepła będzie około dwukrotnie większa, niż gdyby rury pompy ciepła znajdowały się w glebie piaszczystej.

Należy również pamiętać, że układanie części podziemnej należy wykonywać poniżej znaku zamarzania gruntu. W przeciwnym razie pompa ciepła w ogóle nie będzie działać.

Rzeczywiste wartości sprawności pomp ciepła zależą od warunków temperaturowych, tj. w chłodne dni ich skuteczność spada. Wynosi około 150% przy -20°C i około 300% przy temperaturze źródła +7°C. Ale technologia nie stoi w miejscu - nowoczesne modele są bardziej energooszczędne i ten trend się utrzymuje.

Pompy ciepła do chłodzenia domu

Ze względu na zasadę działania pompa ciepła jest podobna do lub. Dlatego latem można go używać nie do ogrzewania domu, ale do chłodzenia lub klimatyzacji. Przypomnijmy, że jeśli mówimy o „ziemskiej” pompie ciepła, to temperatura gleby utrzymuje się na stałym poziomie 7-12 ° C przez cały rok. A za pomocą pompy ciepła można go przenieść na teren domu.

Zasada działania układu chłodzenia wykorzystującego pompę ciepła jest podobna do układu grzewczego, z tą różnicą, że zamiast niego stosowane są grzejniki. W przypadku chłodzenia pasywnego chłodziwo po prostu krąży pomiędzy klimakonwektorami a studnią, tj. zimno ze studni dostaje się bezpośrednio do układu klimatyzacji, ale sama sprężarka nie działa. Jeżeli chłodzenie pasywne nie jest wystarczające, włączana jest sprężarka pompy ciepła, która dodatkowo schładza czynnik grzewczy.

Rodzaje pomp ciepła

Domowe pompy ciepła dzielą się na 3 główne typy, różniące się zewnętrznym źródłem ciepła:

• „ziemia” lub „woda gruntowa”, „powietrze gruntowe”;
• „woda” lub „woda-woda”, „woda-powietrze”;
• „powietrze” lub „powietrze-woda”, „powietrze-powietrze”.

Gruntowe pompy ciepła

Najpopularniejsze są pompy ciepła wykorzystujące ciepło ziemi. Zostały one już omówione powyżej. Są to najskuteczniejsze, ale i najdroższe ze wszystkich typów. Rury prowadzące pod ziemię można układać pionowo lub poziomo. W zależności od tego dzieli się na „gruntowe” pompy ciepła pionowy I poziomy.

Pionowe pompy ciepła wymagają zanurzenia rur, przez które czynnik chłodniczy krąży na znacznej głębokości: 50-200 m. To prawda, istnieje alternatywa - zrobić nie jedną taką studnię, ale kilka, ale bardziej „płytkich”. Odległość między takimi studniami musi wynosić co najmniej 10 m. Aby obliczyć głębokość wiercenia, można z grubsza oszacować, że pompa ciepła o mocy 10 kW będzie wymagała studni (jednej lub kilku) o łącznej głębokości około 170 m. Należy również pamiętać że nie ma sensu wiercić bardzo płytkich – poniżej 50 m – studni.

Na układanie poziome nie jest wymagane kosztowne wiercenie na dużych głębokościach. Głębokość układania rurociągów tą metodą wynosi około 1 m, w zależności od regionu instalacji wartość ta może się zmniejszyć lub zwiększyć. Dzięki tej metodzie rurę czynnika chłodniczego układa się w taki sposób, aby odległość między sąsiednimi odcinkami wynosiła co najmniej półtora metra, w przeciwnym razie odzyskiwanie ciepła nie będzie skuteczne.

Uwaga dla właściciela

„Jeśli mieszkasz w strefie umiarkowanej – na przykład na północnym zachodzie – najbardziej wydajną opcją będzie dla Ciebie pompa ciepła wykorzystująca ciepło ziemi. Ponadto lepiej jest zainstalować pompę ciepła w wersji pionowej – szczególnie jeśli dom stoi na skałach.

Aby zainstalować pompę ciepła o mocy 10 kW, wymagana jest całkowita długość zakopanej rury wynosząca około 350-450 m. Jeśli weźmiesz pod uwagę ograniczenia związane z bliskością różnych lokalizacji do siebie, będziesz potrzebować działki gruntu o wymiarach 20 na 20 metrów. To, czy dostępna jest taka bezpłatna witryna, jest dużym pytaniem.

Jak wybrać odpowiednią pompę ciepła

Jeśli mieszkasz w strefie umiarkowanej – na przykład na północnym zachodzie – najbardziej wydajną opcją będzie dla Ciebie pompa ciepła wykorzystująca ciepło ziemi. Co więcej, lepiej jest zainstalować pompę ciepła w wersji pionowej - zwłaszcza jeśli Twój dom stoi na skałach, gdzie znalezienie wolnej dużej działki jest problematyczne. Jednak ten typ pompy ciepła jest najdroższy pod względem kosztów kapitałowych.

W łagodnej strefie klimatycznej – np. w Soczi – istnieje możliwość zainstalowania pompy ciepła powietrze-woda, która nie wymaga nadmiernych nakładów inwestycyjnych i jest szczególnie skuteczna na obszarach, gdzie sezonowe wahania temperatury są stosunkowo niewielkie.

W zależności od zasady działania istnieją i. Bardziej popularne są modele elektryczne.

Jeszcze jedna ważna uwaga. Dobrym pomysłem są kombinowane modele pomp ciepła, które łączą w sobie klasyczną wersję pompy ciepła z grzejnikiem gazowym lub elektrycznym. Grzejniki takie można stosować w niesprzyjających warunkach atmosferycznych, gdy wydajność pompy ciepła jest obniżona. Jak już wspomniano, spadek wydajności jest szczególnie charakterystyczny dla pomp ciepła typu powietrze-woda i powietrze-powietrze.

Połączenie tych dwóch źródeł ciepła zmniejsza koszty nakładów inwestycyjnych i wydłuża okres zwrotu inwestycji w instalację pompy ciepła.

Zalety i wady pomp ciepła

Główną zaletą pomp ciepła są ich niskie koszty eksploatacji. Te. koszt ciepła lub chłodzenia wyprodukowanego dla użytkownika końcowego jest najniższy w porównaniu z innymi metodami ogrzewania/chłodzenia. Ponadto system pompy ciepła jest praktycznie bezpieczny dla domu. W rezultacie wymagania dotyczące systemów wentylacji pomieszczeń są uproszczone, a poziom bezpieczeństwa przeciwpożarowego wzrasta. Ma to również pozytywny wpływ na koszt instalacji tych systemów.

Pompy ciepła są łatwe w obsłudze i bardzo niezawodne, a przy tym - prawie ciche.

Kolejną zaletą jest to, że w razie potrzeby można łatwo przełączyć pompę ciepła z ogrzewania na chłodzenie. Wystarczy mieć w domu nie tylko ogrzewanie, ale także klimakonwektory.

Czym jest pompa ciepła dla domu ✮Duży wybór pomp ciepła na portalu internetowym

Ale mają też wady, z których główną jest odwrotna strona głównego plusa - koszty inwestycyjne ich instalacji są bardzo znaczące. Do niedawna kolejną wadą pomp ciepła była stosunkowo niska temperatura płynu chłodzącego - nie więcej niż 60 C. Jednak ostatnie osiągnięcia umożliwiły wyeliminowanie tej wady. To prawda, że ​​​​cena takich modeli jest wyższa niż w przypadku standardowych.

Pompa ciepła jest dobrą alternatywą dla tradycyjnego ogrzewania prywatnego domu. Urządzenie, stosowane od 30 lat w krajach zachodnich, w Rosji wciąż jest nowością. Jej powszechne zastosowanie uniemożliwiają dwa czynniki: wysoki koszt oraz brak wiedzy na temat pomp ciepła, ich zalet i zasad działania. Wskaźnikiem praktyczności systemu ogrzewania geotermalnego jest jego popularność na Zachodzie. Zatem w Szwecji i Norwegii około 95% domów ogrzewanych jest pompami ciepła. Zapraszamy do zapoznania się z urządzeniem i zasadą działania tego sprzętu termicznego, co oczywiście jest przyszłością.

Co to jest pompa ciepła?

Pompa ciepła to urządzenie, które pobiera energię cieplną o niskim potencjale z otoczenia (woda, ziemia, powietrze) i przekazuje ją do systemów zaopatrzenia w ciepło o wyższej temperaturze.

Otaczająca nas przyroda jest nasycona energią. Nawet mróz ma ciepło. Energii nie można pozyskać z otoczenia jedynie w temperaturze -273°C. Dlatego nawet w najcięższą zimę dom wiejski może być ogrzewane energią pozyskiwaną z natury.

W zależności od źródła energii (woda, ziemia, powietrze), modyfikacja pomp ciepła. Jednak najbardziej praktyczną i wypróbowaną i przetestowaną jest gruntowa pompa ciepła. Idealnie sprawdza się w rosyjskich warunkach.

Ogrzewanie geotermalne działa w jednym z trzech kierunków:

Zastosowanie ogrzewania geotermalnego, jak każdego systemu zaopatrzenia w ciepło, nie tylko ogrzeje dom, ale także zapewni ciepłą wodę, ogrzeje parking lub szklarnię, podgrzeje wodę w basenie

Korzyści ze stosowania pompy ciepła

Jak działa pompa ciepła

Działanie pompy ciepła można porównać do działania konwencjonalnej lodówki. Tylko zamiast zimna urządzenie wytwarza ciepło. Substancją przewodzącą energię jest freon Gaz lub ciecz o niskiej temperaturze wrzenia. Parując pochłania ciepło, a skraplając je oddaje.

Pompa ciepła jest głównym elementem systemu. Jego wymiary nie przekraczać wymiarów przeciętnej pralki co ułatwia montaż urządzenia. Sama pompa jest zawarta w dwóch obwodach: wewnętrznym i zewnętrznym.

Wewnętrzny kontur składa się z systemu ogrzewania domu (rury i grzejniki). Pętla zewnętrzna zlokalizowane w wodzie lub pod ziemią. Zawiera kolektor-wymiennik ciepła oraz rury łączące kolektor z pompą.

Pompy ciepła są wyposażone w różne urządzenia dodatkowe. To może być:

• urządzenie komunikacyjne sterowanie systemem poprzez komputer osobisty lub telefon komórkowy;
• blok chłodzący do lokalnego lub centralnego systemu chłodzenia;
• dodatkowy zespół pompowy może być wymagany w przypadku ogrzewania podłogowego;
• pompa obiegowa niezbędny do cyrkulacji ciepłej wody;

Proces pompowania składa się z Kilka etapów:

1. Mieszanka zapobiegająca zamarzaniu wprowadzony do kolektora. Energia cieplna jest absorbowana i transportowana do pompy.
2. W parowniku energia przekazywana jest do freonu, gdzie się nagrzewa do 8°C, wrze i zamienia się w parę.
3. Wraz ze wzrostem ciśnienia w sprężarce wzrasta temperatura. Może osiągnąć 70°C.
4. Wewnętrzny system grzewczy odbiera energię cieplną poprzez kondensator. Freon natychmiast ochładza się i przechodzi w stan ciekły, oddając jednocześnie pozostałe ciepło. Potem wraca do kolekcjonera. W ten sposób cykl się kończy.
5. Dalszą pracę powtarza się według tej samej zasady.

Pompa ciepła pracuje najefektywniej, gdy w domu znajduje się ogrzewanie podłogowe. Ciepło rozprowadzane jest równomiernie po całej powierzchni podłogi. Nie ma stref przegrzania. Nośnik ciepła w systemie rzadko nagrzewa się powyżej 35°C, a ogrzewanie za pomocą ogrzewania podłogowego uważa się za najbardziej komfortowe w temperaturze 33°C. To o 2°C mniej niż przy ogrzewaniu grzejnikami. Stąd powstaje oszczędność do 18% rocznie z całego budżetu na ogrzewanie. Ponadto uważa się, że ogrzewanie na poziomie podłogi jest najwygodniejsze dla człowieka.

System grzewczy może być monowalentny i biwalentny. Systemy monowalentne mają jedno źródło ciepła. W pełni zaspokaja całoroczne zapotrzebowanie na ciepło. Odpowiednio dwuwartościowe mają dwa źródła.

Ogrzewanie domu zimą

Na obszarach o trudniejszych warunkach klimatycznych ważne jest stosowanie biwalentny system grzewczy. Dzięki drugiemu źródłu ciepła zakres temperatur ulega poszerzeniu. Praca jednej pompy ciepła jest wystarczająca tylko do temperatury -20°C. Przy większym spadku podłącza się grzejnik elektryczny, kominek, kocioł na paliwo ciekłe lub gaz. W tym przypadku moc pompy ciepła jest ograniczona od maksymalnego zapotrzebowania zimowego do 70 - 80%. Brakujące 20 - 30% daje dodatkowe źródło ciepła. Ten zmniejsza ogólną wydajność systemu. Spadek jest jednak niewielki.

Przy całkowitym przejściu na ogrzewanie budynku systemem geotermalnym (w przypadku, gdy nie jest planowana instalacja dodatkowego kotła lub urządzenia elektrycznego) pompa ciepła stosowana jest w połączeniu z modułem wewnętrznym zawierającym mały wbudowany grzejnik elektryczny . Będzie wspierać instrument, gdy temperatura otoczenia wynosi poniżej -20°C.

Kiedy zastosowanie pompy ciepła jest uzasadnione?

Kwestia ogrzewania domu wiejskiego obejmuje rozważenie kilku opcji:

• Gaz. W przypadku braku gazociągu w pobliżu domu staje się to niemożliwe. W niektórych regionach gaz można kupić wyłącznie w butelkach.
• Węgiel lub drewno opałowe. Dzięki nim ogrzewanie staje się pracochłonnym i nieefektywnym procesem.
• Kocioł olejowy wymaga wysokich kosztów paliwa i specjalnych pomieszczeń. Konieczne jest również specjalne przechowywanie samego paliwa, co jest niewygodne w małym domu.
• Ogrzewanie prądem jest bardzo drogi.

W tym wypadku nadchodzi pomoc system ogrzewania geotermalnego. Stosuje się go nawet tam, gdzie dostępny jest gaz. Instalacja pompy ciepła jest droższa niż instalacja ogrzewania gazowego. Jednak w przyszłości za gaz trzeba będzie płacić stale, w przeciwieństwie do energii pobieranej ze środowiska.

Zwrot inwestycji w pompę ciepła jest trudny do wyrażenia w postaci średniej wartości liczbowej. Wszystko zależy od jego początkowego kosztu. Istota instalacji takiego ogrzewania sprowadza się do perspektywy. Chociaż zużyta ilość prąd - 3-5 razy mniej niż w przypadku innych systemów grzewczych, nadal konieczne jest obliczenie w kategoriach pieniężnych wszystkich kosztów energii w ciągu roku i porównanie ich z kosztami systemu, jego instalacji i eksploatacji.

Maksymalną efektywność wykorzystania pompy ciepła można osiągnąć, jeśli dwa ważne warunki:

• Ogrzewany budynek musi być bezludny, a wskaźnik strat ciepła nie powinien przekraczać 100 W/m2. Istnieje bezpośredni związek pomiędzy sposobem ocieplenia domu a opłacalnością instalacji pompy ciepła.
• Podłączenie pompy ciepła do niskotemperaturowe źródła ciepła(konwektory, ciepłe podłogi), których reżim temperaturowy waha się w granicach 30 - 40°C.

Pompa ciepła będzie zatem dobrą alternatywą dla tradycyjnych metod ogrzewania. Urządzenie gwarantuje oszczędność i pełne bezpieczeństwo. Właściciel po zainstalowaniu systemu ogrzewania geotermalnego nie będzie musiał być zależny od różnych czynników zewnętrznych, takich jak przerwy w dostawie gazu czy wezwanie usługodawcy. Energia pobierana ze środowiska nie wymaga płatności i nie ulega wyczerpaniu.

Według Światowego Komitetu ds. Energii w 2020 r. pompy geotermalne będą stanowić trzy czwarte całego sprzętu grzewczego.

Praktyka stosowania pomp ciepła: wideo

Czytanie 7 min.

Pod pojęciem pompy ciepła rozumie się zespół urządzeń zaprojektowanych do akumulowania energii cieplnej z różnych źródeł w środowisku i przekazywania tej energii odbiorcom.

Takimi źródłami mogą być na przykład piony kanalizacyjne, odpady z różnych dużych gałęzi przemysłu, ciepło wytwarzane podczas pracy z różnych elektrowni itp. W rezultacie źródłem mogą być różne media i ciała o temperaturze większej niż jeden stopień.

Zadaniem pompy ciepła jest zamiana naturalnej energii wody, ziemi lub powietrza na energię cieplną na potrzeby odbiorcy. Ponieważ te rodzaje energii stale się samoregenerują, możemy uznać je za nieograniczone źródło.

Zasada działania pompy ciepła do ogrzewania domu

Zasada działania pomp ciepła opiera się na zdolności ciał i mediów do oddawania swojej energii cieplnej innym podobnym ciałom i mediom. Ze względu na tę cechę wyróżnia się różne typy pomp ciepła, w których koniecznie występuje dostawca energii i jej odbiorca.

W nazwie pompy w pierwszej kolejności wskazane jest źródło energii cieplnej, a w drugiej kolejności rodzaj nośnika, do którego przekazywana jest energia.

Projekt każdej pompy ciepła do ogrzewania domu uwzględnia 4 główne elementy:

1. Sprężarka przeznaczona do zwiększania ciśnienia i temperatury pary powstałej w wyniku wrzenia freonu.
2. Parownik, czyli zbiornik, w którym freon przechodzi ze stanu ciekłego do stanu gazowego.
3. W skraplaczu czynnik chłodniczy przekazuje energię cieplną do obwodu wewnętrznego.
4. Zawór dławiący reguluje ilość czynnika chłodniczego wpływającego do parownika.

Rodzaj pompy ciepła powietrze powietrze oznacza, że ​​energia cieplna będzie pobierana ze środowiska zewnętrznego (atmosfery) i przekazywana do nośnika, którym jest także powietrze.

Pompa ciepła powietrze powietrze: zasada działania

Zasada działania tego układu opiera się na następującym zjawisku fizycznym: ośrodek w stanie ciekłym parując, obniża temperaturę powierzchni, skąd jest rozpraszany.

Dla jasności rozważmy krótko działanie lodówki z zamrażarką. Freon krążący w rurkach lodówki pobiera ciepło z lodówki i sam się nagrzewa. Dzięki temu zebrane przez nią ciepło przekazywane jest do środowiska zewnętrznego (czyli do pomieszczenia, w którym znajduje się lodówka). Następnie czynnik chłodniczy sprężający się w sprężarce ponownie się ochładza i cyrkulacja jest kontynuowana. Powietrzna pompa ciepła działa na tej samej zasadzie – pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego i ogrzewa dom.

Konstrukcja urządzenia składa się z następujących części:

• Zewnętrzny zespół pompowy składa się ze sprężarki, parownika z wentylatorem i zaworu rozprężnego.
• Do cyrkulacji freonu stosowane są izolowane termicznie rury miedziane
• Skraplacz z wentylatorem. Służy do rozproszenia już ogrzanego powietrza po powierzchni pomieszczenia.

Podczas pracy powietrznej pompy ciepła podczas ogrzewania domu w określonej kolejności zachodzą następujące procesy:

• Wentylator zasysa powietrze z zewnątrz do urządzenia i przechodzi przez parownik zewnętrzny. Freon, który wykonuje obieg w systemie, zbiera całą energię cieplną z powietrza zewnętrznego. W rezultacie przechodzi ze stanu ciekłego do stanu gazowego.
• Następnie gazowy freon jest sprężany w skraplaczu i przechodzi do jednostki wewnętrznej.
• Następnie gaz przechodzi w stan ciekły, oddając jednocześnie nagromadzone ciepło do powietrza w pomieszczeniu. Proces ten odbywa się w skraplaczu umieszczonym w pomieszczeniu.
• Nadciśnienie opuszcza zawór rozprężny, a freon w stanie ciekłym trafia do nowego koła.

Freon będzie stale pobierał energię cieplną z powietrza ulicznego, ponieważ jego temperatura będzie zawsze niższa. Wyjątkiem jest sytuacja, gdy na zewnątrz jest bardzo zimno. W takich warunkach wydajność pompy ciepła spadnie.

Aby zwiększyć moc urządzenia, zmaksymalizuj powierzchnię skraplacza i parownika.

Jak każde złożone urządzenie, powietrzna pompa ciepła ma swoje zalety i wady. Wśród zalet warto podkreślić:

1. W zależności od potrzeb urządzenie może podnieść lub obniżyć temperaturę ogrzewania domu.
2. Pompa tego typu nie zanieczyszcza środowiska szkodliwymi produktami spalania paliw.
3. Urządzenie jest łatwe w montażu.
4. Pompa powietrza jest całkowicie bezpieczna pod względem pożarowym.
5. Współczynnik przenikania ciepła pompy jest bardzo wysoki w porównaniu do kosztów energii (na 1 kW zużytej energii elektrycznej wytwarza się od 4 do 5 kW ciepła)
6. Różnią się rozsądną ceną.
7. Urządzenie jest wygodne w użyciu.
8. Sterowanie systemem jest automatyczne.

Z minusów systemu powietrznego warto wspomnieć:

1. Nieznaczny hałas powstający podczas pracy urządzenia.
2. Sprawność urządzenia uzależniona jest od temperatury otoczenia.
3. Przy niskich temperaturach zewnętrznych wzrasta zużycie energii elektrycznej. (poniżej -10 stopni)
4. System jest całkowicie zależny od dostępności energii elektrycznej. Problem można rozwiązać instalując autonomiczny generator.
5. Pompa powietrza nie może podgrzewać wody.

Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia powietrze-powietrze idealnie nadają się do ogrzewania domów drewnianych, w których ze względu na charakter materiału ograniczone są naturalne straty ciepła.

Przed wyborem pompy powietrza należy zapoznać się z następującymi kluczowymi punktami:

• Wskaźnik izolacji pomieszczeń.
• Kwadrat wszystkich pokoi
• Liczba osób mieszkających w domu prywatnym
• warunki klimatyczne

W większości przypadków 10 mkw. m. pomieszczenia powinno stanowić około 0,7 kW mocy urządzenia.

Pompy ciepła do ogrzewania wody użytkowej w domu.

Przy aranżacji systemu grzewczego w prywatnym domu dobrze sprawdzają się systemy klasy woda-woda. Ponadto będą mogli zapewnić mieszkańom ciepłą wodę. Jako naturalne źródła ciepła nadają się różne zbiorniki, wody gruntowe itp.

Działanie pompy woda-woda opiera się na prawie, że zmiana stanu skupienia (z cieczy w gaz i odwrotnie) substancji pod wpływem różnych czynników powoduje wyzwolenie lub pochłonięcie energii cieplnej.

Pompy tego typu można wykorzystać do ogrzewania domu nawet przy niskich temperaturach otoczenia, gdyż w głębokich warstwach ziemi nadal utrzymują się dodatnie temperatury.

Zasada działania pompy ciepła typu woda-woda jest następująca:

• Specjalna pompa tłoczy wodę miedzianymi rurami instalacji ze źródła zewnętrznego do instalacji.
• W urządzeniu woda z otoczenia działa na czynnik chłodniczy (freon), którego temperatura wrzenia wynosi od +2 do +3 stopni. Część energii cieplnej wody jest przekazywana do freonu.
• Sprężarka zasysa gazowy czynnik chłodniczy i spręża go. W wyniku tego procesu temperatura czynnika chłodniczego wzrasta jeszcze bardziej.
• Następnie freon kierowany jest do skraplacza, gdzie podgrzewa wodę do wymaganej temperatury (40-80 stopni). Podgrzana woda wpływa do rurociągu systemu grzewczego. Tutaj freon powraca do stanu ciekłego i cykl zaczyna się od nowa.

Należy zaznaczyć, że urządzenia wodno-wodne służą do ogrzewania domu o powierzchni 50-150 mkw.

Pompa ciepła woda woda: zasada działania

Wybierając urządzenie tej klasy, należy zwrócić uwagę na pewne warunki:

• Jako źródło energii należy preferować otwarte zbiorniki (łatwiej jest zainstalować rury) w odległości nie większej niż 100 m. Ponadto głębokość zbiornika w regionach bardziej północnych powinna wynosić co najmniej 3 metry (woda zwykle nie zamarza na takiej głębokości). Rury prowadzące do wody muszą być zaizolowane.
• Twardość wody ma duży wpływ na pracę pompy. Nie każdy model jest w stanie pracować przy dużej sztywności. Dzięki temu przed zakupem urządzenia pobierana jest próbka wody i na podstawie wyników dobierana jest pompa.
• W zależności od rodzaju operacji jednostki dzielą się na monowalentne i biwalentne. Te pierwsze doskonale poradzą sobie z rolą głównego źródła ciepła (ze względu na dużą moc). Ten ostatni może pełnić funkcję dodatkowego źródła ogrzewania.
• Wraz z mocą pompy wzrasta jej wydajność, ale jednocześnie wzrasta również zużycie energii elektrycznej.
• Dodatkowe funkcje urządzenia. Np.: obudowa dźwiękoszczelna, funkcja podgrzewania wody użytkowej, sterowanie automatyczne itp.
• Aby obliczyć wymaganą moc urządzenia, należy pomnożyć całkowitą powierzchnię lokalu przez 0,07 kW (wskaźnik energii na 1 m2). Wzór ten dotyczy pomieszczeń standardowych o wysokości nie większej niż 2,7 m.

Spalanie paliw klasycznych (gazu, drewna, torfu) to jedna z najstarszych metod pozyskiwania ciepła. Jednak wyczerpywanie się tradycyjnych źródeł energii skłoniło ludzi do poszukiwania bardziej złożonych, ale nie mniej skutecznych alternatyw. Jednym z nich było wynalezienie pompy ciepła, której działanie opiera się na szkolnych prawach fizyki.

Działanie pompy ciepła

Zasada działania pomp ciepła, na pierwszy rzut oka bardzo skomplikowana, opiera się na kilku prostych prawach termodynamiki oraz właściwościach cieczy i gazów:

1. Kiedy gaz staje się ciekły (kondensacja), uwalniane jest ciepło
2. Kiedy ciecz zmienia się w gaz (parowanie), ciepło jest pochłaniane

Większość płynów może wrzeć w dość wysokich temperaturach, bliskich 100 stopni. Ale są substancje o dość niskich temperaturach wrzenia. W freonie jest to około 3-4 stopnie. Zamieniając się w gaz, łatwo ulega sprężaniu, a temperatura wewnątrz pojemnika zaczyna rosnąć.

Teoretycznie freon można sprężyć do uzyskania dowolnej żądanej temperatury, jednak w praktyce ogranicza się ona do 80-90 stopni, co jest niezbędne do pełnej pracy klasycznego systemu grzewczego.

Każdy, kto przechodzi obok lodówki, spotyka się z pompą ciepła częściej niż raz dziennie. Jednak w nim działa w przeciwnym kierunku, przejmując ciepło produktów i rozpraszając je do atmosfery.

Film o technologii pracy

Schemat pompy ciepła

Sprawność większości pomp ciepła opiera się na cieple gruntu, w którym temperatura praktycznie nie ulega wahaniom w ciągu roku (w granicach 7-10 stopni). Ciepło przemieszcza się pomiędzy trzema obwodami:

1. Obieg grzewczy
2. Pompa ciepła
3. Kontur solankowy (inaczej ziemny).

Klasyczna zasada działania pomp ciepła w systemie grzewczym składa się z następujących elementów:

1. Wymiennik ciepła oddający do obiegu wewnętrznego ciepło pobrane z gruntu
2. urządzenie kompresujące
3. Drugie urządzenie wymiany ciepła, które przekazuje energię otrzymaną w obiegu wewnętrznym do systemu grzewczego
4. Mechanizm obniżający ciśnienie w układzie (przepustnica)
5. Obieg solanki
6. sonda uziemiająca
7. Obieg grzewczy

Rura, która pełni funkcję obwodu pierwotnego, jest umieszczana w studni lub zakopywana bezpośrednio w ziemi. Porusza się wzdłuż niego niezamarzający płyn chłodzący, którego temperatura wzrasta do podobnej charakterystyki ziemi (około +8 stopni) i wchodzi do drugiego obwodu.

Obwód wtórny pobiera ciepło z cieczy. Krążący wewnątrz freon zaczyna wrzeć i przekształcać się w gaz, który kierowany jest do sprężarki. Tłok ściska go do 24-28 atm, dzięki czemu temperatura wzrasta do + 70-80 stopni.

Na tym etapie pracy energia skupia się w jednym małym skrzepie. W rezultacie temperatura wzrasta.

Ogrzany gaz wchodzi do trzeciego obwodu, który jest reprezentowany przez systemy zaopatrzenia w ciepłą wodę, a nawet ogrzewanie domu. Podczas przenoszenia ciepła możliwe są straty do 10-15 stopni, ale nie są one znaczące.

Gdy freon ostygnie, następuje spadek ciśnienia i ponownie przechodzi w stan ciekły. W temperaturze 2-3 stopni wraca do drugiego obwodu. Cykl powtarza się w kółko.

Główne rodzaje

Zasada działania pomp ciepła jest tak ułożona, że ​​można je łatwo i bez przerwy eksploatować w szerokim zakresie temperatur - od -30 do +40 stopni. Najpopularniejsze są dwa typy modeli:

• rodzaj absorpcji
• Typ kompresji

Modele typu absorpcyjnego mają dość złożoną strukturę. Przekazują otrzymaną energię cieplną bezpośrednio za pomocą źródła. Ich działanie znacząco obniża koszty materiałowe zużywanej energii elektrycznej i paliwa. Modele kompresyjne do przenoszenia ciepła zużywają energię (mechaniczną i elektryczną).

W zależności od zastosowanego źródła ciepła pompy dzielą się na następujące typy:

1. Przetwarzanie ciepła wtórnego- najdroższe modele, które zyskały popularność do ogrzewania obiektów w przemyśle, w których ciepło wtórne wytwarzane z innych źródeł nie jest nigdzie wykorzystywane
2. Powietrze- pobieranie ciepła z otaczającego powietrza
3. Geotermalne– wybierz ciepło z wody lub ziemi

Według rodzaju wejścia / wyjścia wszystkie modele można sklasyfikować w następujący sposób - gleba, woda, powietrze i ich różne kombinacje.

Geotermalne pompy ciepła

Popularne są geotermalne modele pomp, które dzielą się na dwa typy: zamknięty i otwarty.

Prosty układ systemów otwartych pozwala na podgrzanie przepływającej wewnątrz wody, która następnie ponownie przedostaje się do gruntu. Idealnie działa w obecności nieograniczonej objętości czystego nośnika ciepła, który po zużyciu nie szkodzi środowisku.

Zamknięte systemy geotermalnych pomp ciepła dzielą się na następujące typy:

• Wodne - zlokalizowane w zbiorniku na niezamarzniętej głębokości
• Przy układzie pionowym - kolektor umieszczany jest w studni na głębokość 200 m i ma zastosowanie na terenach o nierównym terenie
• Przy układzie poziomym - kolektor umieszcza się w ziemi na głębokość 0,5-1 m, bardzo ważne jest zapewnienie dużego obwodu na ograniczonej powierzchni

Pompa powietrze-woda

Jedną z najbardziej uniwersalnych opcji jest model powietrze-woda. W ciepłych porach roku jest bardzo skuteczny, jednak zimą wydajność może znacząco spaść.

Zaletą systemu jest prosty montaż. Odpowiednie wyposażenie można zamontować w dowolnym dogodnym miejscu, np. na dachu. Ciepło usunięte z pomieszczenia w postaci gazu lub dymu można ponownie wykorzystać.

Typ woda-woda

Pompa ciepła typu woda-woda jest jedną z najbardziej wydajnych. Jednak jego zastosowanie może być ograniczone obecnością w pobliżu zbiornika lub niewystarczającą głębokością, na której nie następuje znaczący spadek temperatury w okresie zimowym.

Energię o niskim potencjale można wybrać z następujących źródeł:

• woda gruntowa
• Zbiorniki typu otwartego
• Odpady wody przemysłowej

Najprostsza zasada działania pomp ciepła dotyczy modeli pobierających ciepło ze zbiornika. Jeżeli zostanie podjęta decyzja o wykorzystaniu wód gruntowych, może zaistnieć konieczność wiercenia studni.

Typ gruntowo-wodny

Ciepło z gruntu można pozyskiwać przez cały rok, ponieważ na głębokościach 1 m i większych temperatura praktycznie się nie zmienia. Jako nośnik ciepła stosuje się „solankę” - niezamarzającą ciecz, która krąży.

Jedną z wad systemu „grunt-woda” jest konieczność posiadania dużej powierzchni, aby osiągnąć pożądaną wydajność. Próbują to wyrównać, układając rury z pierścieniami.

Kolektor można ustawić w pozycji pionowej, ale wymagana jest studnia o głębokości do 150 m. W dolnej części zamontowane są parasole, które odbierają ciepło gleby.

Plusy i minusy systemów grzewczych z pompą ciepła

Pompy ciepła są szeroko stosowane w systemach grzewczych prywatnych obszarów mieszkalnych lub obszarów przemysłowych. Stopniowo zastępują bardziej klasyczne źródła energii ze względu na ich niezawodność i wydajność.

Niektóre z wielu korzyści wynikających ze stosowania pompy ciepła obejmują:

• Oszczędność pieniędzy na konserwacji systemów i chłodziwa
• Pompy działają całkowicie autonomicznie
• Do środowiska nie uwalniają się żadne szkodliwe produkty spalania i inne substancje toksyczne
• Bezpieczeństwo pożarowe zamontowanego sprzętu
• Możliwość łatwego odwrócenia działania systemu

Pomimo wielu zalet, należy wziąć pod uwagę negatywne aspekty eksploatacji pompy ciepła:

• Duża inwestycja początkowa w aranżację systemu grzewczego - od 3 do 10 tysięcy dolarów
• W zimnych okresach, gdy temperatura spada poniżej -15 stopni, należy pomyśleć o alternatywnych możliwościach ogrzewania.
• Ogrzewanie oparte na działaniu pompy ciepła najskuteczniejsze jest tylko w układach z niskotemperaturowym nośnikiem ciepła

Kolejny schematyczny film:

Podsumowując

Po poznaniu i opanowaniu zasady działania pompy ciepła możesz przemyśleć i zdecydować o zasadności jej instalacji i użytkowania. Początkowe koszty, które mogą wydawać się bardzo duże, wkrótce się zwrócą i zaczną przynosić swego rodzaju zysk w postaci oszczędności na klasycznym paliwie.