Toplinske pumpe za kućno grijanje: načelo rada, izvori

Što je to - toplinska pumpa? Kako to radi? Gdje mogu izdvojiti toplinu? Konačno, koliko su profitabilni i praktičniji u usporedbi s drugim izvorima toplinske energije? Shvatimo.

Toplinska pumpa za vanjsku jedinicu.

Što je to

Načelo rada toplinske pumpe je potpuno identično operacijskoj shemi običnog hladnjaka.

  • Kompresor komprimira rashladno sredstvo. To stvara značajnu količinu topline koja se daje izmjenjivaču topline. Ova se toplina može koristiti za zagrijavanje zraka kroz ventil izmjenjivača topline ili bilo kojeg nosača topline.
  • Hlađena rashladna tekućina prolazi kroz ekspanzijski ventil i dramatično se povećava u volumenu.. Istovremeno, u potpunosti u skladu s fizikalnim zakonima, brzo se hladi i, prolazi kroz drugi izmjenjivač topline, uzima toplinu iz svog okoliša.
Shematski dijagram toplinske pumpe.

Napomena: što je veći stupanj ekspanzije rashladnog sredstva, to je manja krajnja temperatura. Sukladno tome, pod određenim uvjetima, vrlo je sposoban izdvajati toplinu iz medija ohlađenog ispod točke smrzavanja vode.

Ako hladnjak može raditi samo na jedan način - za hlađenje unutarnjeg prostora, tada svaka toplinska pumpa za grijanje kuće može preokrenuti smjer kretanja rashladnog sredstva. Na praktičnoj strani, to znači da vlasnik takvog uređaja ima na raspolaganju puni klima uređaj: zimi ga zagrijava, ali ljeti se koristi za hlađenje kućice na ugodnu temperaturu.

Konačno, grijanje toplinske crpke ima još jednu vrlo lijepu osobinu. Budući da se električna energija troši samo na rad kompresora, a vanjska okolina se koristi kao izvor topline, crpka daje između 3 i 5 kilovata toplinske snage za svaki kilovat potrošene električne energije.

Trošenje kilovata struje, kao trošak dobijete tri kilovat vatre.

Izvori topline

Što može biti izvor niske razine topline?

tlo

Kao što je poznato, zimi je hladno, tlo se zamrzava na prilično beznačajnu dubinu. Samo jedan metar ispod razine zamrzavanja, temperatura tla je stabilna i iznosi 8-12 stupnjeva u bilo koje doba godine.

Toplinske crpke za toplinu koriste geotermalnu toplinu.

Postoje dvije vrste izmjenjivača topline:

  1. Vertikalna je dugačka fleksibilna cijev, uronjena u vertikalne bušotine na dubinu od 60-100 metara. Uzevši u obzir činjenicu da je trošak bušenja vodomjera od 2-3 tisuće rubalja, instalacija izmjenjivača topline košta znatnu količinu; ali vertikalni izmjenjivač topline ne odvija na mjestu.
Vertikalni izmjenjivač topline.
  1. Vodoravno, naprotiv, zadržava se u plitkoj dubini. Trupci ispod nje mogu se iskopati vlastitim rukama, bez uključivanja tehnologije; u skladu s tim, instalacija će biti mnogo jeftinija. Međutim, cijelo područje tla iznad kolektora (otprilike tri puta grijana površina kuće) neće biti prikladno za sadnju: većina biljaka neće tolerirati zagrijavanje korijena ljeti.

Procijenjeni trošak geotermalne toplinske pumpe s izlazom topline od 20 KW iznosi oko pola milijuna rubalja. Instalacija ovisno o uvjetima (broj i dubina bušotina, prisutnost ili odsutnost podzemnih voda itd.) Će prisiliti kupca da potroši još 100 do 400 tisuća.

voda

Ako je vaša kuća na obali rezervoara bez zamrzavanja - imate sreću: u ovom slučaju grijanje s toplinskim crpkama može se provesti s minimalnim troškovima instalacije. Izmjenjivač topline se grije po težinama i uklanja toplinu iz vode.

Fotografija - izmjenjivač topline prije poplave.

Pumpe koje koriste podzemnu vodu kao izvor topline nešto su složenije. U tom slučaju dva bušotina su bušena u tom području, od kojih jedan postaje izvor vode, a drugi se koristi za pražnjenje nakon prolaska kroz izmjenjivač topline. Približna brzina protoka bušotine, koja osigurava rad uređaja s toplinskim kapacitetom od 16 KW - 0,8 m3 / sat.

Zrak

Konačno, najjeftinije toplinske crpke koje koriste ambijentalni zrak kao izvor topline. Jednostavnost dizajna čini ih relativno jeftin; instalacija je i više nego jednostavna.

Na prodaji možete pronaći uređaje koji rade u dvije sheme.

  1. Pumpe zraka u zrak koriste se samo za zagrijavanje ili hlađenje unutarnjeg zraka.
  2. Sustav zrak-voda omogućuje, pored grijanja, pružanje kuće s toplom vodom.
Buderus Logatherm može pružiti kuću toplom i toplom vodom.

Kao primjer, predstavljamo trenutne maloprodajne cijene za nekoliko uređaja koji rade prema drugoj shemi.

model Toplinska snaga, KW Trošak, rublje
AVH-12V1DB 5.27 119700
AVH-24V1DB 9.0 171800
AVH-36V1DB 13.0 336200
AVH-48V1DB 14.5 361200

A što je s pumpi zraka na zrak? O, ovdje je slika privlačnija. Najjednostavnija toplinska pumpa ovog tipa - obični klima uređaj - može se kupiti za 4-5 tisuća rubalja; Smislenija kupnja - sustav podjele pretvarača - košta 20-40 tisuća.

Klima uređaj s inverterom može smanjiti performanse kompresora, što ga čini ekonomičnijim.

Zašto u ovom omjeru cijene zadržavaju popularnost uređaja koji izdvajaju toplinu iz vode i tla? Odgovor je jednostavan: zračne pumpe ostaju aktivne samo pri relativno visokim vanjskim temperaturama (do -25 ° C); u međuvremenu, u većini dijelova zemlje na vrhuncu zimskih mrazova, termometar je znatno niži.

Štoviše, što je niža temperatura ulice, manje je poželjno grijanje kuće toplinskom pumpom ovog tipa. Postoji takva stvar kao COP (koeficijent učinkovitosti), što znači omjer toplinske energije proizvedene prema trošku električne energije. Dakle, ova osnovna karakteristika toplinskih pumpi za vrlo popularne Mitsubishi Zubadan je 4,0 na + 5 ° C i 2,0 na-25.

Toplinska pumpa za zrak Zubadan.

Zaključak je očigledan. Grijanje seoske kuće s toplinskom pumpom koja radi prema programu zrak-zrak je opravdano samo u toploj zoni klime. U području Yakutia ili Habarovskoga mora biti poželjno koristiti geotermalne uređaje.

Isplativost

Grijanje privatne kuće s električnim grijačima, grijačima ventilatora i ostalim uređajima za grijanje je najskuplji među svim postojećim programima. Sudac za sebe:

Izvor topline Cijena po kilovat satu, rubalja
Glavni plin 0,7
drvo za ogrjev 1.1
ugljen 1.3
Tekući plin iz plinovite posude 1.8
Tekući plin iz cilindara 2.8
Dizelsko gorivo 3.2
električna energija 3.6

Međutim, ako ne koristite izravno grijanje, ali toplinska pumpa - grijanje će postati znatno jeftinije. Koliko - ovisi o već spomenutom COP-u. Za većinu modela uređaja različitih tipova ovaj parametar pada u rasponu od 3-4; najbolji uzorci imaju COP od 6.

Uređaji s COP 3.6 i iznad su najviša klasa energetske učinkovitosti.

Vrijedno je razmotriti još nekoliko nijansi.

  • Kao što je već spomenuto, sa zračnim pumpama, energetska učinkovitost se smanjuje dok temperatura pada van, pa bi za procjenu bilo ispravno uzeti prosječnu vrijednost po sezoni (COP za prosječnu zimsku temperaturu).
  • COP ovisi ne samo o temperaturi niskog stupnja topline, nego io temperaturi objekta na koji se ta toplina prenosi. Toplinska pumpa je upravo temperatura delta. Na primjer, geotermalna pumpa, zagrijavanje toplog poda do +30 ° C, bit će mnogo ekonomičnija od davanja iste topline radijatorima s temperaturom od +60 ° C.
Korištenje vode grijane podnice umjesto radijatora znatno će smanjiti potrošnju električne energije.

Praktična posljedica: ako namjeravate spojiti toplinske crpke za zagrijavanje vaših ruku na krug grijanja s radijatorima, imajte na umu da treba povećati broj dijelova i smanjiti temperaturu nosača topline na +40 - +45 ° C.

Uzimajući u obzir sve brojne rezervacije, prosječna vrijednost COP-a može se sigurno uzeti jednaka 3.0. U ovom slučaju, budući da je lako izračunati, cijena kilovat-satne topline će biti 1,2 rubalja, što je samo malo skuplje od glavnog plina, ogrjevnog drva i jeftinije od svih ostalih izvora topline.

Pri odabiru grijanja valja razmotriti ne samo trenutnu situaciju, već i perspektivu. I oni su: zahvaljujući novom razvoju zelene energije (korištenjem obnovljivih izvora), cijena električne energije će rasti znatno sporije od troška plina, ugljena i naftnih derivata.

Konkretno, prognoziranje rasta cijena u 2010. godini predviđa povećanje troška kubičnog metra plina za 1000 posto do 2032. godine, a samo 130 posto električne energije.

Trend je jasno vidljiv na grafikonu rasta komunalnih tarifa.

Od autora

Možda će čitatelj pronaći zanimljivo iskustvo autora. Koristi par zračnih pumpi za kućno grijanje.

Dakle, s obzirom:

  • Poduzmite akcije - Sevastopolj, Krim. Prosječna temperatura u siječnju je +3. Sadašnja zima bila je neuobičajeno hladno: za par dana mraz je zadržao na -20 stupnjeva.
  • Područje grijanog potkrovlja je 60 četvornih metara. Zidovi su kompletna ostakljenja s prozora s dvostrukim ostakljenjem s jednim komorom za uštedu energije. Toplinska izolacija zidova i krova je 5 centimetara od mineralne vune i plastike od pjene.
  • Cooper djeluje kao izvor topline.&Hunter CH-S12 FTXN. Toplinska snaga kod rada na grijanju - 4,12 kW, COP je 4,2, deklarirana niža granica radne temperature je -25 ° C; trošak u trenutku kupnje je 24.000 rubalja.

rezultati:

  • Tijekom zime, u potkrovlju je održavano prilično ugodno +20 stupnjeva.
  • Približna potrošnja električne energije za grijanje na potkrovlju iznosila je 400 kWh. Potrošnja se lako pretvara u novčani ekvivalent na temelju lokalnih tarifa.

Jedini problem otkriven kod zagrijavanja toplinske crpke na niskim temperaturama jest zamrzavanje leda u odvodnoj cijevi. Kako bi se uklonili, planirano je jednostavno staviti dio samoregulirajućeg grijaćeg kabla u odvod.

zaključak

Je li vrijedno ulagati u još neuobičajeni sustav grijanja s toplinskim pumpama? S gledišta autora, da. Izgleda vrlo atraktivan čak i na pozadini glavnog plina - samo zato što je apsolutno sigurna i ne zahtijeva uklanjanje proizvoda izgaranja.

No, neka čitatelj neovisno izabere izbor. Kao i uvijek, dodatne tematske informacije mogu se naći u priloženom videu. Sretno!

Dodajte komentar