Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch: princíp činnosti, zariadenie, výber a výpočty

Zariadenie tepelného čerpadla

Princíp fungovania je už dlho známy. Sú tu tri uzavreté hermetické okruhy – vnútorný, kompresorový, vonkajší.

Hlavné komponenty:

1. Vykurovací systém. Najlepšie je použiť podlahové kúrenie. Ďalšou možnosťou je dodávka teplej vody.
2. Kondenzátor. Prenáša energiu zhromaždenú vonku z chladiva (zvyčajne freónu) do nosiča tepla (vody) na ohrev.
3. Výparník. Vyberá tepelnú energiu z chladiacej kvapaliny (napríklad etylénglykolu), ktorá cirkuluje vo vonkajšom okruhu.
4. Kompresor. Čerpá chladivo z výparníka, premieňa ho z plynného do kvapalného skupenstva, zvyšuje tlak a ochladzuje ho v kondenzátore.
5. Expanzný ventil. Inštalované s výparníkom. Reguluje prietok chladiva.
6. Vonkajší obrys. Pokladá sa na dno nádrže alebo sa spúšťa do studní.
7. Čerpadlá vnútorného a vonkajšieho obrysu.
8. automatizácia.Riadi systém podľa vopred určeného množstva vykurovania priestoru a zmien vonkajšej teploty.

Vonkajší obrys v jazierku pri budove vyzerá takto.

Zberač je účinný počas celého roka. V zime v hĺbke viac ako 3 metre stačí teplota vody na vykurovanie.

Za výparníkom prechádza chladivo cez kompresor, kde sa zvyšuje jeho tlak a teplota. Potom v kondenzátore odovzdáva teplo vykurovaciemu systému.

Chladivo potom prechádza otvorom, kde tlak prudko klesá v dôsledku expanzie. Pri prechode do plynného skupenstva teplota chladiva takmer okamžite klesá. Tento proces je v praxi cítiť pri tankovaní benzínového zapaľovača z plechovky so skvapalneným plynom. Výrazný teplotný rozdiel prispieva k efektívnej absorpcii tepla chladivom z vonkajšieho okruhu.

Existuje aj možnosť otvoreného kolektora. Možné, keď je voda dobrej kvality. Potom systém a čerpadlo nie sú ohrozené zanášaním, usadzovaním solí tvrdosti, zrýchlenou koróziou.

Takéto generátory tepla dostali praktické uplatnenie až po energetických krízach v 70. rokoch minulého storočia.

Dovtedy ich rozvoj brzdila relatívna lacnosť energetických zdrojov – ropy, plynu a pod. Masovému zavádzaniu inovácií navyše bránila nedokonalosť techniky.

Je možná vlastná inštalácia?

Napriek technickej náročnosti tepelných čerpadiel je možné ich inštalovať samostatne. Presnejšie povedané, všetku „špinavú prácu“ môžete robiť vlastnými rukami: kladenie technických potrubí a energetických sietí, zavesenie vnútorných a vonkajších jednotiek.Pasová dokumentácia pre každý konkrétny typ tepelného čerpadla obsahuje komplexné informácie o podmienkach montáže blokov, sklone, dĺžke a prípustných ohyboch technických trás.

Ostáva už len pozvať odborníka, ktorý skontroluje správnu inštaláciu systému a zabezpečí jeho správne uvedenie do prevádzky. Túto prácu nemôžete robiť sami: potrebujete zariadenie na čistenie a odvzdušňovanie systému, nabíjanie chladiva - vo všeobecnosti je tento proces dosť technologický a zložitý.

Treba zdôrazniť, že montáž takýchto klimatizačných systémov sa nerobí „za pochodu“. Vyžaduje sa podrobný predbežný výpočet, najmä je potrebné určiť triedu zariadenia vhodného pre konkrétne klimatické podmienky a vypočítať jeho dostatočný výkon. Samozrejme, diaľkové vykurovanie založené na tepelných čerpadlách spôsobuje ešte väčšie ťažkosti pri projektovaní a koordinácii prác s dodávateľmi budov.

Základné pravidlá inštalácie

Pre kvalitnú inštaláciu ohrievača s prirodzenou cirkuláciou je potrebné vykonať nasledujúce dôležité kroky:

1. Je lepšie umiestniť radiátorové ohrievače pod okná v rovnakej výške.
2. Nainštalujte kotol.
3. Nainštalujte expanznú nádrž.
4. Pripojte inštalované prvky pomocou rúrok.
5. Umiestnite chladiacu kvapalinu do vykurovacieho systému a skontrolujte tesnosť všetkých komponentov.
6. Naštartujte kotol a užívajte si teplo domova.

Dôležité informácie od inštalatérov:

1. Kotol musí byť inštalovaný čo najnižšie.
2. Rúry musia byť položené so sklonom dozadu.
3. Odporúča sa vyhnúť sa veľkému počtu vinutí v systéme.
4. Používajte rúry s veľkým priemerom.

Dúfame, že sme odhalili všetky nuansy vykurovacieho systému bez čerpadla, ktorý pomôže vykurovať váš dom.

Informácie o inštalácii vykurovacieho systému bez čerpadla nájdete vo vysvetlení gravitačného okruhu v nasledujúcom videu:

Strana 3

Obehové čerpadlá sú v súčasnosti dostupné ako voliteľné príslušenstvo v systémoch kvapalinového ohrevu. Používajú sa na vykurovanie všetkých druhov palív.

Vo väčšine prípadov inštalácia dodatočného čerpadla v systéme s prirodzenou cirkuláciou výrazne zvyšuje rýchlosť pohybu a vykurovanie miestnosti. Samotné zariadenie nemá obzvlášť zložitý dizajn a má malú veľkosť.

Osobitná pozornosť by sa mala venovať parametrom prídavného čerpadla a systému

Trvanlivosť a údržba systému

Mnohých môže odstrašiť životnosť systému 7-10 rokov deklarovaná výrobcom. V praxi je tento údaj podstatne vyšší, akurát tepelné čerpadlo môže časom stratiť výkon.

Je to predovšetkým z dôvodu postupného úniku chladiva do vonkajšieho prostredia a jeho kontaminácie vlhkosťou a inými nečistotami. V tomto prípade je poskytnutý pomerne jednoduchý postup údržby, ktorý spočíva v čistení chladiacej kvapaliny a doplnení jej koncentrácie.

Opotrebenie mechanických komponentov, ako je kompresor alebo ventilátor, je nevyhnutné. Dobré tepelné čerpadlo však poskytuje možnosť modulárnej výmeny jeho základných častí. Trvanlivosť zariadenia je úplne určená podmienkami jeho prevádzky a technickou dokonalosťou systému.Práca na limite, pravidelná námraza vonkajšej jednotky a iné porušenia normálneho prevádzkového režimu - to je to, čo je potrebné vylúčiť od samého začiatku, aby zariadenie malo čas na úplné splatenie a zároveň prinieslo želané teplo a pohodlie od používania až po dom.

rmnt.ru

Klady a zápory

Výhody použitia tepelného čerpadla zahŕňajú:

1. Možnosť aplikácie v odľahlých obciach, kde nie je plynovod.
2. Ekonomická spotreba elektrickej energie len na prevádzku samotného čerpadla. Náklady sú oveľa nižšie ako pri použití elektrických spotrebičov na vykurovanie. Tepelné čerpadlo nespotrebuje viac energie ako domáca chladnička.
3. Možnosť využitia dieselového generátora a solárnych panelov ako zdroja energie. To znamená, že v prípade núdzového výpadku elektriny sa vykurovanie domu nezastaví.
4. Autonómia systému, v ktorom nemusíte pridávať vodu a kontrolovať prácu.
5. Šetrnosť k životnému prostrediu inštalácie. Počas prevádzky čerpadla nevznikajú žiadne plyny a nedochádza k emisiám do atmosféry.
6. Bezpečnosť práce. Systém sa neprehrieva.
7. Všestrannosť. Môžete nainštalovať tepelné čerpadlo na vykurovanie a chladenie.
8. Trvanlivosť prevádzky. Kompresor vyžaduje výmenu raz za 15 až 20 rokov.
9. Uvoľnenie priestorov, ktoré boli určené pre kotolňu. Navyše nie je potrebné kupovať a skladovať tuhé palivá.

Nevýhody tepelných čerpadiel:

1. Inštalácia je drahá, hoci sa vyplatí do piatich rokov;
2. V severných regiónoch bude potrebné použitie dodatočných vykurovacích zariadení;
3. Inštalácia pôdy, aj keď mierne, porušuje ekosystém lokality: nebude fungovať využitie územia na záhradu alebo zeleninovú záhradu, bude prázdne.

Prevádzka vykurovacieho systému z takéhoto čerpadla

Princíp fungovania samotnej inštalácie bol opísaný vyššie. V dôsledku toho dochádza k ohrevu nosiča tepla v druhom okruhu výmenníka tepla, ktorý bude neskôr slúžiť ako zdroj tepla na vykurovanie objektu alebo jednotlivých miestností.

Klasickou možnosťou distribúcie ohriatej chladiacej kvapaliny je pripojenie výmenníka tepla dvoma samostatnými vedeniami k rozvodu a ohrievaču vody. K hrebeňu sú zase pripojené ohrievače, podlahové kúrenie a ďalšie zariadenia. Takáto distribúcia je potrebná z dôvodu rôznych režimov prevádzky teplovodných a vykurovacích systémov.

Rad tepelných čerpadiel vzduch-voda určuje výkon inštalácií od 2 do 120 kW, čo umožňuje vybrať si zariadenie na vykurovanie a zásobovanie teplou vodou bytového domu akejkoľvek veľkosti.

Režim studeného vzduchu

Konštrukcia tepelných čerpadiel umožňuje nielen vykurovať dom v zime, ale aj zabezpečiť ochladzovaný vzduch v horúcich dňoch v lete. Na tento účel sa spustí cirkulácia chladiva v opačnom cykle. Chladenie vykurovacích zariadení však neprinesie požadovaný účinok, pretože studený vzduch klesajúci nadol nebude schopný vytvoriť pohodlné podmienky v celom objeme miestnosti. Pre využitie jednotky vzduch-voda na klimatizáciu je preto potrebný konvektor ofukovaný ventilátorom.

Okrem toho je v cirkulačnom okruhu dodatočne inštalovaný 4-cestný ventil, druhá škrtiaca klapka a 2 potrubia.Po prepnutí ventilu sa vedenie zatvára v smere „zimnej“ škrtiacej klapky a otvára v smere „letnej“ a ochladená chladiaca kvapalina sa privádza do konvektora. Vypne sa aj ohrev teplej vody.

Náklady na takéto zlepšenie, berúc do úvahy dodatočné vybavenie, materiály a prácu, môžu byť celkom porovnateľné s nákladmi na klimatizáciu. Preto bude vo väčšine prípadov celkom rozumné odmietnuť prevádzku v rozdelenom režime, ale jednoducho si kúpiť klimatizačnú jednotku.

Prečo nie drevo?

Susedia väčšinou využívajú piecky na drevo, no táto možnosť im spočiatku nebola po chuti. Každý rok je potrebné urobiť zásoby paliva, vyčistiť kotol, sledovať jeho spaľovanie. S elektrinou je všetko oveľa jednoduchšie - stlačili ste prepínač, zahrialo sa. Jedinou nevýhodou tejto metódy sú vysoké náklady na elektrickú energiu. V čase spustenia vykurovacieho systému stála kilowatthodina v Moskovskom regióne 5,29 rubľov.

Prirodzene, chceli sme takýto cenný zdroj využiť čo najhospodárnejšie, a preto sme sa rozhodli pre tepelné čerpadlo vzduch-vzduch. Toto je jeho najlacnejšia verzia, funguje takmer ako klimatizácia.

Vykurovací systém na báze tepelného čerpadla

Tepelnú energiu vyrobenú tepelným čerpadlom je možné využiť akýmkoľvek spôsobom. Spravidla sa takéto zariadenie používa na ohrev vody, ktorá sa potom používa na zásobovanie teplou vodou (kuchyňa, kúpeľňa, vaňa) a na vykurovanie.

Prax ukazuje, že je lepšie použiť podlahové kúrenie ako kúrenie radiátormi. Okrem toho, že ide o mäkké teplo a nevyžaduje ohrev vody na vysokú teplotu, je tu ešte jedna tretina, dôležitá z hľadiska hospodárnosti.

Čím nižšia je teplota ohrievanej vody, tým vyššia je účinnosť akéhokoľvek tepelného čerpadla.Ak pre radiátory by mala byť voda zahriata na 50-55 stupňov, potom pre teplé podlahy - 30-35 stupňov. Aj keď je teplota vstupnej vody 1-2 stupne, rozdiel v účinnosti bude asi 30%.

Na vykurovanie priestorov sa často používa vzduch. To je obzvlášť účinné v regiónoch, kde teploty neklesajú pod 0, a tiež ak sa ako doplnkový zdroj tepelnej energie používa tepelné čerpadlo.

Najvýhodnejšie je na to použiť fancoilové jednotky, ale na ich inštaláciu budete musieť postaviť falošný strop alebo obetovať estetiku. Ak existuje nútené vetranie, môžete ho použiť na prívod teplého vzduchu.

Teraz nie sú tepelné čerpadlá v SNŠ také rozšírené ako v iných krajinách. Stále máme lacné tradičné zdroje tepla ako uhlie, plyn a drevo. No situácia sa neustále mení a tepelné čerpadlá sa čoraz viac využívajú na vykurovanie domov a nebytových budov.

V tomto článku sme sa pokúsili podrobne popísať klady a zápory rôznych typov tepelných čerpadiel. Dúfame, že to bolo pre vás užitočné. Nezabudnite zdieľať príspevok so svojimi priateľmi!

Výhody alebo nevýhody?

Keďže sa tieto zariadenia u nás objavili relatívne nedávno, mnohí Rusi k nim stále pristupujú s veľkou nedôverou. V USA, Európe a Japonsku sa používajú už dlho a úspešne. Nedá sa však povedať, že takéto vybavenie je pre našu krajinu „terra incognita“ absolútnou záhadou.

V ZSSR sa tiež robili experimenty týkajúce sa takýchto alternatívnych zdrojov energie. Táto technológia však nebola široko prijatá.

Preto je dôležité pochopiť prečo a má veľký zmysel nahradiť známe systémy ekologickou novinkou? Predpona "eko" v tomto prípade môže znamenať ekológiu aj ekonomiku.

Výhody

Prvou a nepochybnou výhodou tepelných čerpadiel je výrazná úspora energie. Áno, na rozdiel od solárnych kolektorov to potrebujú, ale v oveľa menšom množstve. Napríklad elektrický kotol (alebo ohrievač) odoberie toľko energie, koľko vyrobí teplo. Naopak tepelné čerpadlo spotrebuje minimum elektriny a vyrobí tri až sedemkrát viac tepla. Zariadenie môže spotrebovať 5 kWh, no vyrobí minimálne 17 kWh tepla. Vysoká účinnosť je najatraktívnejšou kvalitou tepelných kotlov.

1. Vážne úspory energie. Ceny všetkých druhov palív neúprosne rastú a tepelné čerpadlo vám umožní získať viac tepla so zníženými nákladmi na energiu.
2. Možnosť inštalácie v akomkoľvek priestore, pretože zdrojom tepla sa môže stať vzduch, voda alebo pôda. Zvlášť dôležité vybavenie pre miesta umiestnené ďaleko od plynovodu.
3. Reverzibilita inštalácie. Tepelné čerpadlá sú univerzálne. V zime poskytujú teplo, v horúcom lete poskytujú príležitosť poskytnúť miestnosti chlad. Nie všetky modely však majú túto funkciu.
4. Trvanlivosť. Zariadenia, o ktoré je riadne postarané, môžu bez problémov fungovať 25-50 rokov. Výmena kompresora môže byť potrebná každých 10-15 (maximálne 20) rokov.
5. Možnosť použitia v akýchkoľvek podmienkach: tam, kde nie je elektrina, je inštalovaný benzínový alebo naftový motor.
6. Úspora na údržbe. Zariadenie nevyžaduje veľké náklady.
7. Nepretržitá prevádzka pri -15°.
8. Plná automatizácia tepelného čerpadla.
9. Bezpečnosť pre životné prostredie.
10. Voľný zdroj tepla.

Okrem výhod majú systémy aj slabé stránky.

Nedostatky

Tie obsahujú:

1. Cena tepelných čerpadiel a náklady na usporiadanie geotermálneho systému. Navyše, vybavenie sa okamžite neoplatí. Majitelia si budú musieť počkať minimálne 5 rokov. Výnimkou sú vzduchové zariadenia, ktoré si nevyžadujú dodatočné investície.
2. Potreba pridať ďalší zdroj tepla v oblastiach, kde je teplota často nižšia ako -20 °. Takýto systém sa nazýva bivalentný. V prípade poruchy tepelného čerpadla sa pripojí generátor tepla (plynový kotol, elektrický ohrievač).
3. Šetrnosť k životnému prostrediu je stále otázna. Neexistuje žiadna hrozba pre ľudí, ale existuje pre ekosystém. V pôde žijú napríklad mikroorganizmy – anaeróby. Pri silnom ochladení priestoru v blízkosti potrubí im hrozí blízka smrť.
4. Takmer nutnosť zabezpečiť v dome trojfázovú elektrickú sieť. Pre správnu činnosť tepelného čerpadla je potrebné minimalizovať poklesy napätia, ktoré môžu spôsobiť poruchu inštalácie.

Použitie takéhoto zariadenia je optimálne v systémoch, kde sa používa nízkoteplotné chladivo, napríklad „teplá podlaha“.

Aby majitelia pochopili, či je vhodné kúpiť a nainštalovať tepelné čerpadlo, budú musieť zhodnotiť všetky výhody a nevýhody. Hlavnými „oponentmi“ sú úspory energie (paliva) a vážne náklady na nákup a inštaláciu. Medzi významné nevýhody HP patrí nízka účinnosť v chladnom období, existujú však modely, ktoré dokážu generovať teplo aj pri -35 °. O to viac si však za ne budete musieť priplatiť.

Oplatí sa minúť peniaze na kúpu a inštaláciu tepelného čerpadla? Každý sa rozhodne sám za seba. Jednorazová investícia vám dá šancu navždy zabudnúť na veľké účty za kúrenie. V prospech zariadenia navyše svedčí jeho úplná bezpečnosť pre obyvateľov a takmer úplná bezpečnosť pre životné prostredie.