Toplotna pumpa za grijanje kuće: princip rada, vrste i upotreba. Principi rada toplotne pumpe Dizajn i princip rada toplotnih pumpi

Krajem 19. stoljeća pojavile su se moćne rashladne jedinice koje su mogle pumpati toplinu najmanje dvostruko više nego što je energija potrošena na njihovo aktiviranje. Bio je to šok, jer se formalno pokazalo da je termalni vječni motor moguć! Međutim, detaljnijim ispitivanjem pokazalo se da je vječni motor još uvijek daleko, a niskokvalitetna toplota koju proizvodi toplotna pumpa i visokokvalitetna toplota dobijena, na primer, sagorevanjem goriva, dve su velike razlike. Istina, odgovarajuća formulacija drugog principa je donekle izmijenjena. Dakle, šta su toplotne pumpe? Ukratko, toplotna pumpa je moderan i visokotehnološki uređaj za grijanje i klimatizaciju. Toplinska pumpa prikuplja toplinu sa ulice ili sa zemlje i usmjerava je u kuću.

Kako radi toplotna pumpa

Kako radi toplotna pumpa jednostavno: zbog mehaničkog rada ili druge vrste energije, osigurava koncentraciju toplote, prethodno ravnomjerno raspoređene po određenoj zapremini, u jednom dijelu ovog volumena. U drugom dijelu se formira toplotni deficit, odnosno hladnoća.

Istorijski gledano, toplotne pumpe su se prvo široko koristile kao rashladni uređaji – u stvari, svaki frižider je toplotna pumpa koja pumpa toplotu iz rashladne komore napolje (u prostoriju ili van). Za ove uređaje još uvijek nema alternative, a uz svu raznolikost moderne rashladne tehnologije, osnovni princip ostaje isti: ispumpavanje topline iz rashladne komore zbog dodatne vanjske energije.

Naravno, gotovo odmah su primijetili da se primjetno zagrijavanje kondenzatorskog izmjenjivača topline (kod kućnog hladnjaka obično radi u obliku crne ploče ili rešetke na poleđini ormara) može poslužiti i za grijanje. To je već bila ideja o grijaču zasnovanom na toplotnoj pumpi u svom modernom obliku - frižideru, naprotiv, kada se toplota pumpa u zatvoreni volumen (prostoru) iz neograničene vanjske zapremine (sa ulice). Međutim, u ovoj oblasti toplotna pumpa ima dosta konkurenata - od tradicionalnih peći na drva i kamina do svih vrsta modernih sistema grijanja. Stoga se dugi niz godina, dok je gorivo bilo relativno jeftino, na ovu ideju gledalo samo na kuriozitet - u većini slučajeva bila je apsolutno neisplativa ekonomski, a samo vrlo rijetko je takva upotreba bila opravdana - obično za povrat topline koju ispumpavaju moćne rashladne jedinice u zemljama sa ne previše hladnom klimom. I tek s brzim rastom cijena energije, usložnjavanjem i poskupljenjem opreme za grijanje i relativnim smanjenjem troškova proizvodnje toplotnih pumpi u tom kontekstu, takva ideja postaje ekonomski isplativa sama po sebi, jer jednom plativši za prilično složena i skupa instalacija, tada će biti moguće stalno uštedjeti na smanjenoj potrošnji goriva. Toplotne pumpe su osnova sve popularnijih ideja kogeneracije - istovremena proizvodnja toplote i hladnoće - i trigeneracije - proizvodnje toplote, hladnoće i električne energije odjednom.

Budući da je toplotna pumpa suština svake rashladne jedinice, možemo reći da je izraz „mašina za hlađenje“ njen pseudonim. Istina, treba imati na umu da su, unatoč svestranosti korištenih principa rada, dizajn rashladnih mašina i dalje fokusiran posebno na proizvodnju hladnoće, a ne topline - na primjer, stvorena hladnoća je koncentrisana na jednom mjestu, a Rezultirajuća toplota se može raspršiti u nekoliko različitih delova instalacije, jer u običnom frižideru zadatak nije iskoristiti tu toplotu, već jednostavno da je se reši.

Klase toplotnih pumpi

Trenutno se najviše koriste dvije klase toplotnih pumpi. Jedna klasa uključuje termoelektrične zasnovane na Peltierovom efektu, a druga - evaporativne, koji se, pak, dijele na mehaničke kompresorske (klipne ili turbinske) i apsorpcione (difuzijske). Osim toga, postepeno raste interes za korištenje vorteks cijevi, u kojima djeluje Ranque efekat.

Peltier toplotne pumpe

Peltierov element

Peltierov efekat je da kada se mali jednosmjerni napon dovede na dvije strane posebno pripremljene poluprovodničke pločice, jedna strana ove pločice se zagrijava, a druga hladi. Dakle, općenito, termoelektrična toplinska pumpa je spremna!

Fizička suština efekta je sljedeća. Ploča Peltierovog elementa (tzv. "termoelektrični element", engleski Thermoelectric Cooler, TEC), sastoji se od dva poluprovodnička sloja sa različitim nivoima energije elektrona u vodljivom pojasu. Kada elektron pod utjecajem vanjskog napona prođe u provodni pojas više energije drugog poluvodiča, on mora dobiti energiju. Kada primi ovu energiju, kontaktna tačka poluprovodnika se hladi (kada struja teče u suprotnom smeru, javlja se suprotan efekat - kontaktna tačka sloja se zagreva pored uobičajenog omskog zagrevanja).

Prednosti Peltierovih elemenata

Prednost Peltierovih elemenata je maksimalna jednostavnost njihovog dizajna (što bi moglo biti jednostavnije od ploče na koju su zalemljene dvije žice?) I potpuno odsustvo bilo kakvih pokretnih dijelova, kao i unutarnjih tokova tekućina ili plinova. Posledica toga je apsolutno tih rad, kompaktnost, potpuna ravnodušnost prema orijentaciji u prostoru (pod uslovom da je obezbeđena dovoljna disipacija toplote) i veoma visoka otpornost na vibracije i udarna opterećenja. A radni napon je samo nekoliko volti, tako da je za rad dovoljno nekoliko baterija ili akumulator automobila.

Nedostaci Peltierovih elemenata

Glavni nedostatak termoelektričnih elemenata je njihova relativno niska efikasnost - grubo se može pretpostaviti da će im po jedinici pumpane topline trebati dvostruko više isporučene vanjske energije. Odnosno, snabdijevanjem 1 J električne energije moći ćemo ukloniti samo 0,5 J topline iz hlađenog područja. Jasno je da će svih ukupnih 1,5 J biti raspoređeno na "toplu" stranu Peltierovog elementa i da će ih trebati ukloniti u vanjsko okruženje. Ovo je mnogo puta niže od efikasnosti kompresijskih evaporativnih toplotnih pumpi.

Na pozadini tako niske efikasnosti, ostali nedostaci obično više nisu toliko važni - a to je niska specifična produktivnost u kombinaciji sa visokim specifičnim troškovima.

Korištenje Peltierovih elemenata

U skladu sa njihovim karakteristikama, glavno područje primjene Peltierovih elemenata trenutno je obično ograničeno na slučajeve kada je potrebno ne hladiti previše nešto što nije previše snažno, posebno u uvjetima jakog podrhtavanja i vibracija i uz stroga ograničenja težine. i dimenzijama, na primjer, raznih jedinica i dijelova elektronske opreme, prvenstveno vojne, avijacije i svemira. Možda se Peltierovi elementi najčešće koriste u svakodnevnom životu u prijenosnim automobilskim hladnjacima male snage (5..30 W).

Toplotne pumpe evaporativne kompresije

Dijagram radnog ciklusa evaporativne kompresijske toplotne pumpe

Princip rada ove klase toplotnih pumpi je kako slijedi. Plinovito (u cijelosti ili djelomično) rashladno sredstvo se komprimira kompresorom do tlaka pri kojem se može pretvoriti u tekućinu. Naravno, ovo se zagrijava. Zagrijano komprimirano rashladno sredstvo se dovodi u kondenzatorski radijator, gdje se hladi na temperaturu okoline, odajući mu višak topline. Ovo je zona grijanja (zadnji dio kuhinjskog hladnjaka). Ako je značajan dio komprimiranog vrućeg rashladnog sredstva i dalje ostao u obliku pare na ulazu kondenzatora, onda kada se temperatura smanji tokom izmjene topline, on se također kondenzira i prelazi u tekuće stanje. Relativno ohlađeno tečno rashladno sredstvo se dovodi u ekspanzijsku komoru, gdje, prolazeći kroz prigušnicu ili ekspander, gubi pritisak, širi se i isparava, barem djelomično prelazi u plinoviti oblik i, shodno tome, hladi se - znatno ispod temperature okoline i čak i ispod temperature u zoni hlađenja toplotne pumpe. Prolazeći kroz kanale isparivača, hladna mješavina tečnog i parnog nosača topline uzima toplinu iz zone hlađenja. Zbog ove topline, preostali tekući dio rashladnog sredstva nastavlja da isparava, održavajući konstantno nisku temperaturu isparivača i osiguravajući efikasnu ekstrakciju topline. Nakon toga, rashladno sredstvo u obliku pare dolazi do ulaza kompresora, koji ga evakuiše i ponovo komprimira. Onda se sve ponavlja iz početka.

Tako je u „vrućem” delu kompresor-kondenzator-prigušnica rashladno sredstvo pod visokim pritiskom i pretežno u tečnom stanju, au „hladnom” delu prigušnice-isparivač-kompresor, pritisak je nizak, a rashladno sredstvo je uglavnom u stanju pare. I kompresiju i vakuum stvara isti kompresor. Na suprotnoj strani od kompresora, zone visokog i niskog pritiska su odvojene prigušnom zaklopkom koja ograničava protok rashladnog sredstva.

Industrijski hladnjaci velike snage koriste otrovan, ali efikasan amonijak kao rashladno sredstvo, turbo punjače visokih performansi, a ponekad i ekspandere. U kućnim frižiderima i klima uređajima rashladno sredstvo su obično sigurniji freoni, a umesto turbinskih jedinica koriste se klipni kompresori i "kapilarne cevi" (prigušnice).

U opštem slučaju, promena agregatnog stanja rashladnog sredstva nije neophodna - princip će takođe raditi i za trajno gasovito rashladno sredstvo - međutim, visoka toplota promene agregatnog stanja u velikoj meri povećava efikasnost radnog ciklusa. Ali ako rashladno sredstvo cijelo vrijeme ostane u tečnom obliku, učinak neće biti od fundamentalnog značaja - na kraju krajeva, tekućina je praktički nestišljiva, pa stoga ni povećanje ni smanjenje tlaka neće promijeniti njenu temperaturu.

Prigušnice i ekspanderi

Izrazi "čoka" i "ekpander", koji se često koriste na ovoj stranici, obično malo znače ljudima koji su daleko od rashladne tehnologije. Stoga treba reći nekoliko riječi o ovim uređajima i glavnoj razlici između njih.

Gas u tehnologiji je uređaj dizajniran da normalizira protok zbog njegovog prisilnog ograničenja. U elektrotehnici, ovaj naziv je dodijeljen zavojnicama dizajniranim da ograniče brzinu porasta struje i obično se koriste za zaštitu električnih krugova od impulsnog šuma. U hidraulici, prigušnice se obično nazivaju ograničavačima protoka, koji su posebno kreirana ograničenja kanala s precizno izračunatim (kalibriranim) zazorom kako bi se osigurao potreban protok ili potreban otpor protoka. Klasičan primjer takvih prigušnica su mlaznice, koje se naširoko koriste u motorima s karburatorom za osiguranje proračunatog protoka benzina tokom pripreme mješavine goriva. Ventil za gas u istim karburatorima normalizirao je protok zraka - drugi bitan sastojak ove mješavine.

U tehnologiji hlađenja, prigušnica se koristi za ograničavanje protoka rashladnog sredstva u ekspanzijsku komoru i održavanje uslova za efikasno isparavanje i adijabatsko širenje. Preveliki protok općenito može dovesti do punjenja ekspanzione komore rashladnim sredstvom (kompresor jednostavno nema vremena da ga ispumpa) ili, barem, do gubitka potrebnog vakuuma. Ali isparavanje tekućeg rashladnog sredstva i adijabatsko širenje njegovih para osiguravaju pad temperature rashladnog sredstva ispod temperature okoline, neophodne za rad hladnjaka.

Principi rada gasa (lijevo), ekspandera klipa (u sredini) i turbo ekspandera (lijevo).

U ekspanderu je ekspanziona komora malo modernizirana. U njemu rashladno sredstvo koje isparava i širi vrši dodatni mehanički rad, pomičući klip koji se tamo nalazi ili rotirajući turbinu. U ovom slučaju, ograničenje protoka rashladnog sredstva može se izvršiti zbog otpora klipa ili turbinskog točka, iako u stvarnosti to obično zahtijeva vrlo pažljiv odabir i koordinaciju svih parametara sistema. Stoga, čak i kada se koriste ekspanderi, glavna regulacija protoka može se izvršiti pomoću prigušnice (kalibrirano sužavanje kanala za dovod tekućine za hlađenje).

Turboekspander je efikasan samo pri velikim protocima radnog fluida, a pri malom protoku njegova efikasnost je bliska konvencionalnom prigušivanju. Klipni ekspander može efikasno raditi s mnogo nižim protokom radnog fluida, ali njegov dizajn je za red veličine složeniji od turbine: pored samog klipa sa svim potrebnim vodilicama, brtvama i povratnim sistemom, ulaz potrebni su i izlazni ventili sa odgovarajućom kontrolom.

Prednost ekspandera u odnosu na prigušnicu je efikasnije hlađenje zbog činjenice da se dio toplinske energije rashladnog sredstva pretvara u mehanički rad i u tom obliku se uklanja iz toplinskog ciklusa. Štaviše, ovaj rad se onda može isplativo iskoristiti u svrhu, recimo, za pogon pumpi i kompresora, kao što se radi u "Zysin frižideru". Ali obična prigušnica ima apsolutno primitivan dizajn i ne sadrži niti jedan pokretni dio, pa stoga, u smislu pouzdanosti, izdržljivosti, kao i jednostavnosti i troškova proizvodnje, ekspander ostavlja daleko iza sebe. Upravo ti razlozi obično ograničavaju obim primjene ekspandera na moćnu kriogenu tehnologiju, a u kućnim hladnjacima se koriste manje učinkoviti, ali praktično vječni prigušnici, koji se tamo nazivaju "kapilarne cijevi" i koji su obična bakarna cijev dovoljno dugačke dužine sa lumenom malog prečnika (obično od 0,6 do 2 mm), koji obezbeđuje potreban hidraulički otpor za izračunati protok rashladnog sredstva.

Prednosti kompresijskih toplotnih pumpi

Glavna prednost ove vrste toplotnih pumpi je njihova visoka efikasnost, najveća među modernim toplotnim pumpama. Odnos energije dovedene izvana i upumpane energije može doseći 1:3 - to jest, za svaki džul dovedene energije, 3 J topline će biti ispumpano iz zone hlađenja - u poređenju sa 0,5 J za Pelte elementi! U tom slučaju kompresor može stajati odvojeno, a toplina koju on stvara (1 J) ne mora odvoditi u vanjsko okruženje na istom mjestu gdje se odaje 3 J topline ispumpane iz zone hlađenja.

Inače, postoji drugačija od općeprihvaćene, ali vrlo radoznala i uvjerljiva teorija termodinamičkih pojava. Dakle, jedan od njenih zaključaka je da rad kompresije gasa, u principu, može biti samo oko 30% njegove ukupne energije. To znači da odnos dovedene i pumpane energije 1:3 odgovara teoretskoj granici i termodinamičkim metodama prenosa toplote se u principu ne može poboljšati. Međutim, neki proizvođači već izjavljuju da je postignut omjer od 1: 5, pa čak i 1: 6, i to je istina - uostalom, u stvarnim ciklusima hlađenja ne koristi se samo kompresija plinovitog rashladnog sredstva, već i promjena u svom agregacijskom stanju, a upravo je potonji proces glavni .....

Nedostaci kompresijskih toplotnih pumpi

Nedostaci ovih toplotnih pumpi uključuju, prvo, samu prisutnost kompresora, koji neminovno stvara buku i podložan je habanju, i drugo, potrebu za korištenjem posebnog rashladnog sredstva i održavanjem apsolutne nepropusnosti duž cijelog radnog puta. Međutim, kućni kompresioni frižideri koji rade neprekidno 20 godina ili više bez ikakvih popravki nisu nimalo neuobičajeni. Još jedna karakteristika je prilično visoka osjetljivost na položaj u prostoru. Malo je vjerovatno da će i frižider i klima uređaj raditi na bočnoj strani ili naopačke. Ali to je zbog posebnosti specifičnih struktura, a ne zbog općeg principa rada.

Tipično, kompresijske toplotne pumpe i rashladni sistemi su projektovani sa svim parama rashladnog sredstva na ulazu u kompresor. Stoga velika količina neisparenog tekućeg rashladnog sredstva koja ulazi u ulaz kompresora može uzrokovati vodeni udar u njemu i, kao rezultat, ozbiljno oštećenje jedinice. Razlog za ovu situaciju može biti i trošenje opreme i preniska temperatura kondenzatora - rashladno sredstvo koje ulazi u isparivač je previše hladno i isparava previše sporo. Za običan hladnjak, ova situacija može nastati ako ga pokušate uključiti u vrlo hladnoj prostoriji (na primjer, na temperaturi od oko 0 ° C i niže) ili ako je upravo unesen u normalnu prostoriju od mraza. Kod kompresijske toplotne pumpe koja radi na grijanje, to se može dogoditi ako njome pokušate zagrijati smrznutu prostoriju, uprkos činjenici da je vani i hladno. Ne baš složena tehnička rješenja otklanjaju ovu opasnost, ali povećavaju cijenu dizajna, a tokom redovnog rada masovnih kućanskih aparata nema potrebe za njima - takve situacije se ne pojavljuju.

Upotreba kompresijskih toplotnih pumpi

Zbog svoje visoke efikasnosti, upravo je ova vrsta toplotne pumpe postala gotovo sveprisutna, istiskujući sve druge u raznim egzotičnim oblastima primene. Čak i relativna složenost dizajna i njegova osjetljivost na oštećenja ne mogu ograničiti njihovu široku upotrebu - u gotovo svakoj kuhinji postoji kompresijski hladnjak ili zamrzivač, ili čak više od jednog!

Evaporativne apsorpcione (difuzijske) toplotne pumpe

Radni ciklus isparivača apsorpcione toplotne pumpe vrlo sličan radnom ciklusu jedinica evaporativne kompresije o kojima se govorilo gore. Glavna razlika je u tome što ako se u prethodnom slučaju vakuum potreban za isparavanje rashladnog sredstva stvara mehaničkim usisavanjem para od strane kompresora, tada u apsorpcionim jedinicama ispareno rashladno sredstvo teče od isparivača do apsorberske jedinice, gdje se nalazi. apsorbira (apsorbira) druga supstanca - apsorbent. Tako se para uklanja iz zapremine isparivača i tamo se uspostavlja vakuum, čime se osigurava isparavanje novih dijelova rashladnog sredstva. Preduslov je toliki "afinitet" rashladnog sredstva i apsorbenta da bi sile njihovog vezivanja tokom apsorpcije mogle stvoriti značajan vakuum u zapremini isparivača. Istorijski gledano, prvi i još uvijek široko korišteni par supstanci je amonijak NH3 (rashladno sredstvo) i voda (apsorbent). Kada se apsorbiraju, pare amonijaka se otapaju u vodi, prodiru (difundiraju) u njenu debljinu. Ovaj proces je doveo do alternativnih naziva za takve toplotne pumpe - difuzija ili apsorpcija-difuzija.
Da bi se rashladno sredstvo (amonijak) i apsorbent (voda) ponovo odvojili, istrošena i amonijakom bogata mješavina amonijak-voda se zagrijava u desorberu pomoću vanjskog izvora toplinske energije do ključanja, a zatim se nešto hladi. Voda se prvo kondenzira, ali na visokim temperaturama odmah nakon kondenzacije može zadržati vrlo malo amonijaka, pa većina amonijaka ostaje u obliku pare. Ovdje se tečna frakcija pod pritiskom (voda) i plinovita frakcija (amonijak) odvajaju i posebno hlade na temperaturu okoline. Ohlađena voda sa niskim sadržajem amonijaka šalje se u apsorber, a amonijak, kada se ohladi u kondenzatoru, postaje tečan i ulazi u isparivač. Tamo pritisak pada, a amonijak isparava, ponovo hladeći isparivač i uzimajući toplotu izvana. Zatim se pare amonijaka ponovo kombinuju sa vodom, uklanjajući višak para amonijaka iz isparivača i održavajući nizak pritisak. Rastvor obogaćen amonijakom ponovo se šalje u striper na odvajanje. U principu, za desorpciju amonijaka nije potrebno otopinu prokuhati, dovoljno je samo zagrijati blizu tačke ključanja, a "višak" amonijaka će ispariti iz vode. Ali ključanje omogućava da se odvajanje izvrši što je brže i efikasnije moguće. Kvaliteta takvog odvajanja je glavni uvjet koji određuje vakuum u isparivaču, a samim tim i efikasnost apsorpcione jedinice, a mnogi dizajnerski trikovi usmjereni su upravo na to. Kao rezultat toga, u smislu organizacije i broja faza radnog ciklusa, apsorpciono-difuzijske toplotne pumpe su možda najkompleksniji od svih uobičajenih tipova takve opreme.

"Vrhunac" principa rada je da se zagrijavanje radnog fluida (do njegovog ključanja) koristi za stvaranje hladnoće. U ovom slučaju, vrsta izvora grijanja nije kritična - to može biti čak i otvorena vatra (plamen plamenika), tako da upotreba električne energije nije potrebna. Da bi se stvorila potrebna razlika pritiska koja određuje kretanje radnog fluida, ponekad se mogu koristiti mehaničke pumpe (obično u snažnim instalacijama sa velikim zapreminama radnog fluida), a ponekad, posebno u frižiderima za domaćinstvo, elementi bez pokretnih delova (termosifoni ).

Apsorpciono-difuziona rashladna jedinica (ADKhA) hladnjaka "Morozko-ZM". 1 - izmjenjivač topline; 2 - zbirka rješenja; 3 - akumulator vodonika; 4 - apsorber; 5 - regenerativni plinski izmjenjivač topline; 6 - refluks kondenzator ("odmašćivač"); 7 - kondenzator; 8 - isparivač; 9 - generator; 10 - termosifon; 11 - regenerator; 12 - cijevi slabog rastvora; 13 - izlazna cijev pare; 14 - električni grijač; 15 - toplinska izolacija.

Prve apsorpcione rashladne mašine (ABHM) na bazi mešavine amonijaka i vode pojavile su se u drugoj polovini 19. veka. U svakodnevnom životu, zbog toksičnosti amonijaka, u to vrijeme nisu dobili široku distribuciju, ali su bili vrlo široko korišteni u industriji, osiguravajući hlađenje do -45 ° C. U jednostepenom ABHM-u, teoretski, maksimalni kapacitet hlađenja je jednak količini topline koja se troši na grijanje (u stvarnosti je, naravno, mnogo manja). Upravo je ta činjenica učvrstila povjerenje branitelja same formulacije drugog zakona termodinamike, koji je spomenut na početku ove stranice. Međutim, apsorpcione toplotne pumpe su sada prevazišle ovo ograničenje. Pedesetih godina prošlog veka pojavio se efikasniji dvostepeni (dva kondenzatora ili dva apsorbera) litijum bromid ABKhM (rashladno sredstvo je voda, apsorbent je litijum bromid LiBr). Trostepene varijante ABHM patentirane su 1985-1993. Njihovi prototipni uzorci su superiorniji u efikasnosti u odnosu na dvostepene za 30-50% i bliski su masovnim modelima kompresijskih jedinica.

Prednosti apsorpcionih toplotnih pumpi

Glavna prednost apsorpcionih toplotnih pumpi je mogućnost da za svoj rad koriste ne samo skupu električnu energiju, već i bilo koji izvor toplote dovoljne temperature i snage - pregrijanu ili izduvnu paru, gas, benzin i bilo koji drugi plamen plamenika - do izduvnih gasova i besplatna solarna energija.

Druga prednost ovih jedinica, posebno vrijedna u domaćim primjenama, je mogućnost stvaranja struktura koje ne sadrže pokretne dijelove, pa su stoga praktički nečujne (u sovjetskim modelima ovog tipa ponekad se moglo čuti tiho klokotanje ili lagano šištanje, ali, naravno, ni to ne ide ni u kakvom poređenju sa bukom kompresora koji radi).

Konačno, u kućnim modelima radni fluid (obično mješavina amonijaka i vode s dodatkom vodika ili helijuma) u korištenim količinama ne predstavlja veliku opasnost za druge, čak ni u slučaju hitnog smanjenja tlaka radnog dijela. (ovo je popraćeno vrlo neugodnim smradom, tako da ne primijetite jako curenje nemoguće, a prostoriju sa jedinicom za hitne slučajeve morat ćete napustiti i "automatski" ventilirati; ultraniske koncentracije amonijaka su prirodne i apsolutno bezopasne). U industrijskim postrojenjima količine amonijaka su velike i koncentracija amonijaka tokom curenja može biti fatalna, ali u svakom slučaju, amonijak se smatra ekološki prihvatljivim - vjeruje se da, za razliku od freona, ne uništava ozonski omotač i ne uništava izazivaju efekat staklene bašte.

Nedostaci apsorpcionih toplotnih pumpi

Glavni nedostatak ove vrste toplotne pumpe- niža efikasnost u odnosu na kompresiju.

Drugi nedostatak je složenost dizajna same jedinice i prilično veliko opterećenje korozije od radnog fluida, što zahtijeva korištenje skupih i teških materijala otpornih na koroziju, ili smanjenje vijeka trajanja jedinice na 5. .7 godina. Kao rezultat toga, cijena "hardvera" znatno je veća od cijene kompresijskih postrojenja istog kapaciteta (prije svega, to se odnosi na moćne industrijske jedinice).

Treće, mnogi dizajni su vrlo kritični za postavljanje tokom instalacije - posebno su neki modeli kućnih hladnjaka zahtijevali instalaciju strogo horizontalno i odbijali su raditi čak i s odstupanjem od nekoliko stupnjeva. Upotreba prisilnog kretanja radnog fluida uz pomoć pumpi u velikoj mjeri ublažava težinu ovog problema, ali podizanje bešumnim termosifonom i dreniranje gravitacijom zahtijevaju vrlo pažljivo poravnavanje jedinice.

Za razliku od mašina za kompresiju, apsorpcione mašine se ne boje preniskih temperatura - njihova efikasnost se jednostavno smanjuje. Ali nije uzalud stavio ovaj pasus u odjeljak o nedostacima, jer to ne znači da mogu raditi na velikoj hladnoći - na hladnoći će se vodena otopina amonijaka jednostavno smrznuti, za razliku od freona koji se koriste u mašinama za kompresiju, čija je tačka smrzavanja obično ispod -100°C. Istina, ako led ništa ne razbije, onda će nakon odmrzavanja apsorpciona jedinica nastaviti raditi, čak i ako sve ovo vrijeme nije bila isključena iz mreže, jer u njoj nema mehaničkih pumpi i kompresora, a grijanje Snaga u kućnim modelima je dovoljno mala da ključa u području gdje grijač nije postao previše intenzivan. Međutim, sve to već ovisi o karakteristikama određenog dizajna ...

Upotreba apsorpcionih toplotnih pumpi

Uprkos nešto nižoj efikasnosti i relativno većoj ceni u odnosu na kompresijske jedinice, upotreba apsorpcionih toplotnih mašina je apsolutno opravdana tamo gde nema električne energije ili gde postoje velike količine otpadne toplote (otpadna para, vrući izduvni ili dimni gasovi itd.) do predsolarnog grijanja). Konkretno, proizvode se posebni modeli frižidera na plinske gorionike, namijenjeni putnicima, vozačima i nautičarima.

Trenutno se u Europi plinski kotlovi ponekad zamjenjuju apsorpcijskim toplotnim pumpama koje se griju na plinski plamenik ili dizel gorivo - one omogućavaju ne samo da povrate toplinu sagorijevanja goriva, već i da "pumpaju" dodatnu toplinu sa ulice ili iz dubine zemlje!

Kao što pokazuje iskustvo, u svakodnevnom životu opcije s električnim grijanjem su prilično konkurentne, prvenstveno u rasponu malih snaga - negdje od 20 do 100 W. Manje snage su u domenu termoelektričnih elemenata, a sa većim snagama, prednosti kompresijskih sistema su i dalje bezuslovne. Konkretno, među sovjetskim i post-sovjetskim markama hladnjaka ovog tipa bili su popularni "Morozko", "Sever", "Kristall", "Kiev" sa tipičnim volumenom rashladne komore od 30 do 140 litara, iako postoje modeli za 260 litara ("Crystal-12"). Inače, pri procjeni potrošnje energije vrijedi uzeti u obzir činjenicu da kompresioni hladnjaci gotovo uvijek rade u kratkotrajnom načinu rada, a apsorpcijski hladnjaci obično su uključeni na mnogo duži period ili općenito rade neprekidno. Stoga, čak i ako je nazivna snaga grijača mnogo manja od snage kompresora, omjer prosječne dnevne potrošnje energije može biti sasvim drugačiji.

Vortex toplotne pumpe

Vortex toplotne pumpe koristite Ranque efekat za razdvajanje toplog i hladnog vazduha. Suština efekta leži u činjenici da se plin koji se tangencijalno dovodi u cijev velikom brzinom vrti i odvaja unutar ove cijevi: ohlađeni plin se može uzimati iz centra cijevi, a zagrijani plin može se uzimati s periferije. Isti efekat, iako u mnogo manjoj meri, važi i za tečnosti.

Prednosti vortex toplotnih pumpi

Glavna prednost ovog tipa toplotne pumpe je jednostavnost dizajna i visoke performanse. Vrtložna cijev ne sadrži pokretne dijelove, što joj daje visoku pouzdanost i dug vijek trajanja. Vibracije i položaj u prostoru praktički ne utiču na njegov rad.

Snažan protok vazduha je dobar u sprečavanju smrzavanja, a efikasnost vrtložnih cevi slabo zavisi od temperature ulaznog toka. Također je vrlo važno da ne postoje osnovna temperaturna ograničenja povezana s hipotermijom, pregrijavanjem ili smrzavanjem radnog fluida.

U nekim slučajevima igra ulogu mogućnost postizanja rekordno visoke temperature odvajanja u jednoj fazi: u literaturi su brojke hlađenja date za 200 ° i više. Obično jedan stepen hladi vazduh za 50..80°C.

Nedostaci vorteks toplotnih pumpi

Nažalost, efikasnost ovih uređaja je sada znatno niža od efikasnosti kompresijskih jedinica za isparavanje. Osim toga, za efikasan rad zahtijevaju visoku brzinu dodavanja radnog fluida. Maksimalna efikasnost se uočava pri ulaznom protoku od 40..50% brzine zvuka - takav protok sam po sebi stvara veliku buku, a pored toga zahteva efikasan i moćan kompresor - uređaj je takođe od ne znači tih i prilično hirovit.

Nedostatak općeprihvaćene teorije ovog fenomena, pogodne za praktičnu inženjersku upotrebu, čini dizajn takvih jedinica empirijskom aktivnošću u mnogim aspektima, gdje rezultat u velikoj mjeri ovisi o sreći: "pogodio - nisam pogodio". Manje ili više pouzdan rezultat daje se samo reproduciranjem već kreiranih uspješnih uzoraka, a rezultati pokušaja značajnije promjene određenih parametara nisu uvijek predvidljivi i ponekad izgledaju paradoksalno.

Upotreba vortex toplotnih pumpi

Međutim, upotreba ovakvih uređaja se sada širi. Opravdani su prvenstveno tamo gdje već postoji plin pod pritiskom, kao i u raznim industrijama požara i eksploziva - uostalom, dovođenje struje zraka pod tlakom u opasno područje često je mnogo sigurnije i jeftinije od povlačenja zaštićenih električnih instalacija tamo i postavljanja elektromotori u posebnoj izvedbi...

Granice efikasnosti toplotne pumpe

Zašto se toplotne pumpe još uvijek ne koriste u širokoj upotrebi za grijanje (možda jedina relativno česta klasa takvih uređaja su klima uređaji sa inverterom)? Postoji više razloga za to, a osim subjektivnih koji su povezani s nedostatkom tradicije grijanja ovom tehnikom, postoje i objektivni, od kojih su glavni smrzavanje hladnjaka i relativno uzak temperaturni raspon za efikasan rad.

U vrtložnim (prvenstveno plinskim) instalacijama obično nema problema hipotermije i smrzavanja. Ne koriste promjenu stanja agregacije radnog fluida, a snažan protok zraka obavlja funkcije sistema "No Frost". Međutim, njihova efikasnost je mnogo niža od efikasnosti evaporativnih toplotnih pumpi.

Hipotermija

U evaporativnim toplotnim pumpama visoka efikasnost se osigurava promjenom agregacijskog stanja radnog fluida – prijelazom iz tekućine u plin i obrnuto. Shodno tome, ovaj proces je moguć u relativno uskom temperaturnom rasponu. Pri previsokim temperaturama radni fluid će uvijek ostati u plinovitom stanju, a na preniskim temperaturama će teško ispariti ili se čak smrznuti. Kao rezultat toga, kada temperatura pređe optimalni raspon, energetski najefikasniji fazni prijelaz postaje otežan ili potpuno isključen iz radnog ciklusa, a efikasnost kompresijske jedinice značajno opada, a ako rashladno sredstvo ostane trajno tečno, tada se neće raditi uopšte.

Zamrzavanje

Ekstrakcija toplote iz vazduha

Čak i ako temperature svih jedinica toplotne pumpe ostanu u traženim granicama, tokom rada jedinica za ekstrakciju toplote - isparivač - uvek je prekrivena kapljicama vlage koje kondenzuju iz okolnog vazduha. Ali tekuća voda se iz njega ispušta sama, ne ometajući posebno prijenos topline. Kada temperatura isparivača postane preniska, kapljice kondenzata se smrzavaju, a tek kondenzovana vlaga se odmah pretvara u mraz, koji ostaje na isparivaču, postepeno formirajući debeli snježni "kaput" - upravo to se dešava u zamrzivaču običan frižider. Kao rezultat toga, efikasnost izmjene topline je značajno smanjena, a zatim je potrebno prekinuti rad i odmrznuti isparivač. U pravilu, u isparivaču hladnjaka temperatura pada za 25..50°C, a kod klima uređaja zbog njihove specifičnosti temperaturna razlika je manja - 10..15°C. Znajući to, postaje jasno zašto većina klima uređaja ne može se podesiti na temperaturu nižu +13 .. + 17 °C - ovaj prag su postavili njihovi dizajneri kako bi se izbjeglo zaleđivanje isparivača, jer njegov način odmrzavanja obično nije predviđen. To je jedan od razloga zašto gotovo svi klima uređaji s inverterskim načinom rada ne rade čak ni na ne baš visokim negativnim temperaturama - tek nedavno su se počeli pojavljivati ​​modeli dizajnirani za rad na mrazima do –25 ° C. U većini slučajeva, čak i na –5 ..– 10 ° C, troškovi energije za odmrzavanje postaju usporedivi s količinom topline koja se ispumpava sa ulice, a ispumpavanje topline sa ulice se ispostavlja neefikasnim, posebno ako je vanjska vlaga je blizu 100%, - tada je vanjski kolektor toplote posebno brzo prekriven ledom.

Ekstrakcija toplote iz tla i vode

S tim u vezi, toplota iz dubina zemlje se sve više smatra izvorom "hladne toplote" koji se ne smrzava za toplotne pumpe. U ovom slučaju ne mislimo nikako na zagrijane slojeve zemljine kore, koji se nalaze na dubini od više kilometara, pa čak ni na izvore geotermalne vode (mada, ako imate sreće i oni su u blizini, bilo bi glupo zanemariti takvu dar sudbine). To se odnosi na "normalnu" toplinu slojeva tla koji se nalaze na dubini od 5 do 50 metara. Kao što znate, u srednjoj traci tlo na takvim dubinama ima temperaturu od oko + 5 ° C, koja se vrlo malo mijenja tijekom cijele godine. U južnijim regijama ova temperatura može doseći + 10 ° C i više. Dakle, temperaturna razlika između ugodnih +25°C i tla oko hladnjaka je vrlo stabilna i ne prelazi 20°C bez obzira na mraz izvan prozora (treba napomenuti da je obično temperatura na izlazu toplotne pumpe je +50 .. + 60°C, ali i temperaturna razlika od 50°C je sasvim sposobna za toplotne pumpe, uključujući i moderne kućne frižidere, koji mirno obezbeđuju -18°C u zamrzivaču kada je sobna temperatura iznad +30° C).

Međutim, ako zakopate jedan kompaktan, ali moćan izmjenjivač topline, teško da ćete moći postići željeni učinak. Zapravo, hladnjak u ovom slučaju djeluje kao isparivač zamrzivača, a ako na mjestu gdje se nalazi nema snažnog priliva topline (geotermalni izvor ili podzemna rijeka), brzo će zamrznuti okolno tlo, što će prekinuti svo toplotno pumpanje. Rješenje može biti izvlačenje topline ne iz jedne tačke, već ravnomjerno iz velikog podzemnog volumena, međutim, cijena izgradnje hladnjaka, koji pokriva hiljade kubnih metara tla na značajnoj dubini, najvjerovatnije će ovo rješenje učiniti apsolutno neisplativim. ekonomski. Jeftinija opcija je bušenje nekoliko bunara u razmacima od nekoliko metara jedan od drugog, kao što je urađeno u eksperimentalnoj "aktivnoj kući" u blizini Moskve, ali ni to nije jeftino - svako ko je napravio bunar kod kuće može samostalno procijeniti troškovi stvaranja geotermalnog polja iz najmanje desetak bušotina od 30 metara. Osim toga, konstantna ekstrakcija topline, iako manje jaka nego u slučaju kompaktnog izmjenjivača topline, ipak će sniziti temperaturu tla oko hladnjaka u odnosu na originalnu. To će dovesti do smanjenja efikasnosti toplotne pumpe tokom njenog dugotrajnog rada, a period stabilizacije temperature na novom nivou može potrajati nekoliko godina, tokom kojih će se uslovi za izvlačenje toplote pogoršati. Međutim, može se pokušati djelomično nadoknaditi zimske toplinske gubitke njegovim pojačanim pumpanjem u dubinu na ljetnim vrućinama. Ali čak i bez uzimanja u obzir dodatnih troškova energije za ovaj postupak, korist od toga neće biti prevelika - toplinski kapacitet zemaljskog akumulatora topline razumne veličine prilično je ograničen i očito nije dovoljan za cijelu rusku zimu , iako je takva opskrba toplinom ipak bolja nego ništa. Osim toga, nivo, volumen i brzina protoka podzemne vode ovdje su od velike važnosti - obilno navlaženo tlo s dovoljno visokim protokom vode neće omogućiti stvaranje "rezerva za zimu" - tekuća voda će sa sobom odnijeti pumpanu toplinu (čak i oskudno pomeranje podzemne vode za 1 metar dnevno u samo nedelju dana odneće uskladištenu toplotu u stranu za 7 metara, i biće izvan radnog prostora izmenjivača toplote). Istina, isti protok podzemne vode će smanjiti stupanj hlađenja tla zimi - novi dijelovi vode će donijeti novu toplinu koju primaju daleko od izmjenjivača topline. Stoga, ako u blizini postoji duboko jezero, veliki ribnjak ili rijeka koja se nikada ne smrzava do dna, onda je bolje ne kopati zemlju, već postaviti relativno kompaktan izmjenjivač topline u rezervoar - za razliku od stacionarnog tla, čak i u stajaćem ribnjaku ili jezeru, konvekcija slobodne vode može osigurati mnogo efikasnije opskrbu toplinom izmjenjivača topline iz značajnog volumena rezervoara. Ali ovdje je potrebno osigurati da se izmjenjivač topline ni u kojem slučaju neće prehlađen do točke smrzavanja vode i neće početi smrzavati led, jer je razlika između konvekcijskog prijenosa topline u vodi i prijenosa topline ledenog omotača je ogromna (istovremeno, toplotna provodljivost smrznutog i nezamrznutog tla često se ne razlikuje toliko jako, a pokušaj da se ogromna toplota kristalizacije vode iskoristi za ekstrakciju toplote tla pod određenim uslovima može se opravdati).

Kako radi geotermalna toplotna pumpa baziran na prikupljanju toplote iz zemlje ili vode, i prenosu na sistem grejanja zgrade. Za prikupljanje topline, tekućina protiv smrzavanja teče kroz cijev koja se nalazi u tlu ili vodenom tijelu u blizini zgrade do toplinske pumpe. Toplotna pumpa, kao i frižider, hladi tečnost (odvodi toplotu), dok se tečnost hladi za oko 5°C. Tečnost ponovo teče kroz cijev u vanjskom tlu ili vodi, povrati svoju temperaturu i ponovo teče do toplinske pumpe. Toplota koju oduzima toplotna pumpa prenosi se u sistem grijanja i/ili za zagrijavanje tople vode.

Moguće je izvlačenje toplote iz podzemne vode - podzemna voda temperature oko 10°C se iz bunara dovodi do toplotne pumpe, koja hladi vodu na +1...+2°C, a vodu vraća pod zemlju. . Bilo koji objekat sa temperaturom višom od minus dvije stotine sedamdeset i tri stepena Celzijusa - takozvana "apsolutna nula", ima toplotnu energiju.

Odnosno, toplotna pumpa može da odvede toplotu iz bilo kog objekta - zemlje, vode, leda, kamena, itd. Ako zgradu, na primjer, ljeti treba rashladiti (kondicionirati), onda se događa suprotan proces - toplina se uzima iz zgrade i ispušta u tlo (rezervoar). Ista toplotna pumpa može raditi zimi za grijanje, a ljeti za hlađenje zgrade. Očigledno, toplotna pumpa može zagrijati vodu za opskrbu potrošnjom toplom vodom, klimatizaciju kroz ventilator konvektore, zagrijati bazen, rashladiti, na primjer klizalište, zagrijati krovove i ledene staze...
Jedna oprema može obavljati sve funkcije grijanja i hlađenja zgrade.

Imajući frižidere i klima uređaje u svom domu, malo ljudi zna da je u njima implementiran princip rada toplotne pumpe.

Oko 80% snage toplinske pumpe dolazi od topline okoline u obliku difuznog sunčevog zračenja. To je njegova pumpa koja jednostavno "pumpa" sa ulice u kuću. Rad toplotne pumpe je sličan principu rada frižidera, samo je drugačiji smer prenosa toplote.

Jednostavno rečeno…

Da biste ohladili bocu mineralne vode, stavite je u frižider. Frižider mora da „odnese“ deo toplotne energije iz boce i da je po zakonu održanja energije negde premesti, oda. Frižider prenosi toplotu na radijator, koji se obično nalazi na zadnjoj strani frižidera. U tom slučaju, radijator se zagrijava, odajući svoju toplinu u prostoriju. U stvari, on grije prostoriju. To je posebno uočljivo u malim minimarketima ljeti, kada je nekoliko frižidera uključeno u prostoriji.

Nudimo da sanjamo. Pretpostavimo da ćemo stalno stavljati tople predmete u frižider, a on će, hlađenjem, zagrevati vazduh u prostoriji. Idemo u "krajnosti"... Frižider postavite u prozorski otvor sa otvorenim vratima "zamrzivača" prema van. Radijator frižidera će biti u prostoriji. Tokom rada, frižider će hladiti spoljašnji vazduh, prenoseći „preuzetu“ toplotu u prostoriju. Tako radi toplotna pumpa koja disperziranu toplinu uzima iz okoline i prenosi je u prostoriju.

Gde pumpa dobija toplotu?

Princip rada toplotne pumpe zasniva se na "eksploataciji" prirodnih niskokvalitetnih izvora toplote iz okoline.

Oni mogu biti:

• samo vanjski zrak;
• toplina akumulacija (jezera, mora, rijeke);
• toplina tla, podzemne vode (termalne i arteške).

Kako toplotna pumpa i sistem grijanja rade s njom?

Toplotna pumpa je integrisana u sistem grejanja koji se sastoji od 2 kruga + treći krug - sistem same pumpe. Rashladno sredstvo protiv smrzavanja cirkulira duž vanjskog kruga, koji uzima toplinu iz okolnog prostora.

Ulazeći u toplotnu pumpu, odnosno njen isparivač, nosač toplote daje rashladnoj tečnosti toplotne pumpe u proseku 4 do 7 °C. A njegova tačka ključanja je -10°C. Kao rezultat toga, rashladno sredstvo ključa s naknadnim prijelazom u plinovito stanje. Rashladna tečnost vanjskog kruga, već ohlađena, ide u sljedeću "petlju" kroz sistem za podešavanje temperature.

Funkcionalni krug toplotne pumpe uključuje:

• isparivač;
• kompresor (električni);
• kapilarni;
• kondenzator;
• rashladno sredstvo;
• termostatski kontrolni uređaj.

Proces izgleda otprilike ovako!

Rashladno sredstvo koje se "zakuhalo" u isparivaču dovodi se do kompresora koji se napaja električnom energijom. Ovaj "vrijedni radnik" komprimira plinovito rashladno sredstvo do visokog tlaka, što, shodno tome, dovodi do povećanja njegove temperature.

Sada vrući plin ulazi u drugi izmjenjivač topline, koji se zove kondenzator. Ovdje se toplina rashladnog sredstva prenosi na sobni zrak ili nosač topline, koji cirkulira duž unutrašnjeg kruga sistema grijanja.

Rashladno sredstvo se hladi dok istovremeno postaje tečnost. Zatim prolazi kroz kapilarni redukcioni ventil gdje "gubi" pritisak i ponovo ulazi u isparivač.

Petlja je zatvorena i spremna za ponavljanje!

Približan izračun kapaciteta grijanja instalacije

U roku od jednog sata kroz pumpu kroz vanjski kolektor prođe do 2,5-3 m 3 rashladne tekućine, koju zemlja može zagrijati za ∆t = 5-7 °C.

Da biste izračunali toplinsku snagu takvog kruga, koristite formulu:

Q = (T_1 - T_2) * V_toplina

V_heat - zapreminski protok nosača toplote po satu (m ^ 3 / sat);

T_1 - T_2 - temperaturna razlika između ulaza i ulaza (°C).

Vrste toplotnih pumpi

Prema vrsti raspršene toplote, toplotne pumpe se razlikuju:

• podzemne vode (koristeći zatvorene zemaljske petlje ili duboke geotermalne sonde i sistem za grijanje vode u prostoriji);
• voda-voda (otvoreni bunari se koriste za unos i ispuštanje podzemnih voda - vanjski krug nije petlja, unutrašnji sistem grijanja je voda);
• voda-vazduh (upotreba vanjskih vodenih krugova i sistema grijanja na zrak);
• (korišćenje raspršene toplote spoljašnjih vazdušnih masa zajedno sa sistemom za grejanje vazduha kod kuće).

Prednosti i prednosti toplotnih pumpi

Isplativa efikasnost. Princip rada toplotne pumpe se ne zasniva na proizvodnji, već na prenosu (transportu) toplotne energije, pa se može tvrditi da je njena efikasnost veća od jedinice. Šta je ovo? - kažete.U temi toplotnih pumpi postoji veličina -koeficijent konverzije (transformacije) toplote (CHT). Za ovaj parametar se agregati ovog tipa međusobno uspoređuju. Njegovo fizičko značenje je da pokaže omjer primljene količine topline i količine utrošene za ovu energiju. Na primjer, sa KPT = 4,8, 1 kW električne energije koju pumpa potroši omogućit će joj da dobije 4,8 kW topline besplatno, odnosno dar prirode.

Univerzalna sveprisutnost primjene. Čak i ako nema dostupnih električnih vodova, kompresor u toplotnoj pumpi može biti pogonjen dizelom. A "prirodna" toplota je u svakom kutku planete - toplotna pumpa neće ostati "gladna".

Ekološka prihvatljivost upotrebe. U toplotnoj pumpi nema produkata sagorevanja, a njena niska potrošnja energije manje „eksploatiše“ elektrane, posredno smanjujući štetne emisije iz njih. Rashladno sredstvo koje se koristi u toplotnim pumpama je prihvatljivo za ozon i ne sadrži hlorougljike.

Dvosmjerni način rada. Toplotna pumpa može zagrijati prostoriju zimi i rashladiti je ljeti. "Toplota" koja se uzima iz prostorije može se efikasno iskoristiti, na primjer, za zagrijavanje vode u bazenu ili u sistemu tople vode.

Operativna sigurnost. U principu, rad toplotne pumpe nećete smatrati opasnim procesima. Odsustvo otvorenog plamena i štetnih izlučevina opasnih za ljude, niska temperatura nosača toplote čine toplotnu pumpu "bezopasnim", ali korisnim kućnim aparatom.

Neke nijanse rada

Efikasna upotreba principa rada toplotne pumpe zahteva poštovanje nekoliko uslova:

• prostorija koja se grije mora biti dobro izolirana (gubitak topline do 100 W / m 2) - u suprotnom, uzimajući toplinu sa ulice, grijat ćete ulicu za svoj novac;
• toplotne pumpe su pogodne za niskotemperaturne sisteme grijanja. Pod takvim kriterijumima, sistemi podnog grejanja (35-40°C) su odlični. Koeficijent konverzije topline značajno ovisi o omjeru temperatura ulaznog i izlaznog kruga.

Hajde da sumiramo ono što je rečeno!

Suština principa rada toplinske pumpe nije u proizvodnji, već u prijenosu topline. Ovo vam omogućava da dobijete visok koeficijent (od 3 do 5) konverzije toplotne energije. Jednostavnije rečeno, svaki utrošeni 1 kW električne energije će "prenijeti" 3-5 kW topline u kuću. Ima li još nešto za reći?

Hajde da pokušamo da objasnimo jezikom običnog čoveka na ulici šta je “ TOPLINSKA PUMPA«:

Toplinska pumpa To je poseban uređaj koji kombinuje bojler, dovod tople vode i klima uređaj za hlađenje. Glavna razlika između toplotne pumpe i drugih izvora toplote je mogućnost korišćenja obnovljive energije niskog potencijala preuzete iz okoline (zemlja, vode, vazduha, otpadne vode) za pokrivanje potreba za toplotom tokom grejne sezone, za zagrevanje vode za toplu vodu. vodosnabdijevanje i hlađenje kuće. Dakle, toplotna pumpa obezbeđuje visoko efikasno snabdevanje energijom bez gasa ili drugih ugljovodonika.

Toplinska pumpa To je uređaj koji radi na principu reverznog čilera, prenoseći toplotu iz izvora niske temperature u okruženje sa višom temperaturom, kao što je sistem grejanja vašeg doma.

Svaki sistem toplotne pumpe ima sledeće glavne komponente:

- primarni krug - zatvoreni cirkulacioni sistem, koji služi za prenos toplote od zemlje, vode ili vazduha do toplotne pumpe.
- sekundarni krug - zatvoreni sistem koji služi za prenos toplote sa toplotne pumpe na sistem grejanja, dovod tople vode ili ventilaciju (ulivno grejanje) u kući.

Kako radi toplotna pumpa slično radu običnog frižidera, upravo suprotno. Frižider uklanja toplinu iz hrane i prenosi je prema van (do radijatora koji se nalazi na njegovom stražnjem zidu). Toplotna pumpa, s druge strane, prenosi toplinu pohranjenu u tlu, zemlji, vodi, podzemnoj vodi ili zraku u vaš dom. Kao i frižider, ovaj energetski efikasan generator toplote ima sledeće glavne elemente:

- kondenzator (izmjenjivač topline u kojem se toplina prenosi sa rashladnog sredstva na elemente sistema grijanja prostorija: niskotemperaturne radijatore, ventilator konvektore, podno grijanje, panele za zračenje/hlađenje);
- prigušnica (uređaj koji služi za smanjenje pritiska, temperature i, kao rezultat, zatvaranje ciklusa grijanja u toplotnoj pumpi);
- isparivač (izmjenjivač topline u kojem se toplina odvodi od niskotemperaturnog izvora toplotnoj pumpi);
- kompresor (uređaj u koji se povećava pritisak i temperatura para rashladnog sredstva).

Toplinska pumpa opremljena na takav način da se toplina kreće u različitim smjerovima. Na primjer, kada se kuća grije, toplina se uzima iz nekog hladnog vanjskog izvora (zemlja, rijeka, jezero, vanjski zrak) i prenosi se u kuću. Za hlađenje (klimatizaciju) kuće, toplina se uzima iz toplijeg zraka u kući i prenosi van (odbacuje). U tom pogledu, toplotna pumpa je slična konvencionalnoj hidrauličnoj pumpi, koja pumpa tečnost sa donjeg nivoa na gornji nivo, dok se u normalnim uslovima tečnost uvek kreće sa gornjeg nivoa na donji nivo.

Danas su najčešće parne kompresijske toplotne pumpe. Princip njihovog delovanja zasniva se na dva fenomena: prvo, apsorpcija i oslobađanje toplote od strane tečnosti kada se promeni agregatno stanje - isparavanje, odnosno kondenzacija; drugo, promjena temperature isparavanja (i kondenzacije) kada se pritisak promijeni.

U isparivaču toplotne pumpe radni fluid je - rashladno sredstvo koje ne sadrži hlor - pod niskim je pritiskom i ključa na niskoj temperaturi, apsorbujući toplotu izvora niskog potencijala (na primer, tla). Zatim se radni fluid komprimira u kompresoru, koji pokreće električni ili drugi motor, i ulazi u kondenzator, gdje se pod visokim tlakom kondenzira na višoj temperaturi, odajući toplotu kondenzacije u prijemnik topline (npr. medij za grijanje sistema grijanja). Iz kondenzatora radni fluid kroz prigušnicu ponovo ulazi u isparivač, gdje se njegov tlak smanjuje, a proces ključanja rashladnog sredstva počinje iznova.

Toplinska pumpa sposoban da ukloni toplinu iz različitih izvora, na primjer, zraka, vode, tla. Takođe, može da otpusti toplotu u vazduh, vodu ili zemlju. Toplije okruženje koje apsorbuje toplotu naziva se hladnjak.

Toplinska pumpa X / Y koristi medij X kao izvor toplote, nosač toplote Y. Razlikovati pumpe Vazduh-voda, zemlja-voda, voda-voda, vazduh-vazduh, zemlja-vazduh, voda-vazduh.

Toplotna pumpa "zemlja-voda":

Toplotna pumpa vazduh-voda:

U većini slučajeva, regulacija sistema grijanja pomoću toplinskih pumpi se vrši uključivanjem i isključivanjem prema signalu temperaturnog senzora koji je ugrađen u prijemnik (pri grijanju) ili izvor (pri hlađenju) topline. Toplotna pumpa se obično podešava promjenom poprečnog presjeka leptira za gas (termostatski ekspanzioni ventil).

Kao rashladni uređaj, toplotna pumpa koristi mehaničku (električnu ili drugu) energiju za implementaciju termodinamičkog ciklusa. Ova energija se koristi za pogon kompresora (savremene toplotne pumpe do 100 kW opremljene su visoko efikasnim spiralnim kompresorima).

(omjer transformacije ili efikasnost) toplinske pumpe je omjer količine toplinske energije koju toplinska pumpa proizvodi i količine električne energije koju troši.

COP faktor konverzije zavisi od nivoa temperature u isparivaču i kondenzatoru toplotne pumpe. Ova vrijednost varira za različite sisteme toplotne pumpe u rasponu od 2,5 do 7, odnosno po 1 kW potrošene električne energije, toplotna pumpa proizvodi od 2,5 do 7 kW toplotne energije, što je iznad snage bilo kondenzacionog gasa. bojlera ili bilo kojeg drugog generatora topline.

Stoga se može tvrditi da toplotne pumpe proizvode toplinu koristeći minimalnu skupu električnu energiju.

Ušteda energije i efikasnost toplotne pumpe prvenstveno zavisi od gdje se odlučite crpiti niskotemperaturnu toplinu, u drugom - od načina grijanja vaše kuće (voda ili zrak) .

Činjenica je da toplotna pumpa radi kao „pretovarna baza“ između dva kruga grijanja: jednog grijanja na ulazu (sa strane isparivača) i drugog grijanog na izlazu (kondenzator).

Sve vrste toplotnih pumpi karakteriše niz karakteristika koje treba imati na umu pri odabiru modela:

Prvo, toplotna pumpa je opravdana samo u dobro izoliranoj kući. Što je kuća toplija, to je veća korist od korištenja ovog uređaja. Kao što razumijete, grijanje ulice toplotnom pumpom, prikupljanje mrvica topline iz nje nije sasvim razumno.

Drugo, što je veća temperaturna razlika između rashladnih tečnosti u ulaznom i izlaznom krugu, to je niži koeficijent konverzije toplote (COP), odnosno manja je ušteda električne energije. Zato isplativije povezivanje toplotne pumpe na niskotemperaturne sisteme grejanja... Prije svega, riječ je o grijanju vodenim podnim grijanjem odn infracrveni vodeni plafon ili zidne ploče. Ali što je toplija voda koju toplinska pumpa priprema za izlazni krug (radijatori ili tuš), to razvija manje energije i troši više električne energije.

Treće, radi postizanja veće koristi, praktikuje se rad toplotne pumpe sa dodatnim generatorom toplote (u takvim slučajevima se govori o korištenju bivalentni krug grijanja ).

<<< к разделу ТЕПЛОВОЙ НАСОС

<<< выбор вентиляционного оборудования

<<< назад к СТАТЬЯМ

Toplotne pumpe za grijanje doma: prednosti i nedostaci

1. Osobine rada toplotnih pumpi
2. Vrste toplotnih pumpi
3. Toplotne pumpe geotermalnog tipa
4. Prednosti i nedostaci toplotnih pumpi

Jedan od najefikasnijih načina grijanja seoske kuće je korištenje toplotnih pumpi.

Princip rada toplotnih pumpi zasniva se na ekstrakciji toplotne energije iz tla, rezervoara, podzemnih voda, vazduha. Toplotne pumpe za grijanje doma nemaju štetan utjecaj na okoliš. Kako izgledaju takvi sistemi grijanja možete vidjeti na fotografiji.

Takva organizacija grijanja i opskrbe toplom vodom moguća je već dugi niz godina, ali se počela širiti nedavno.

Osobine rada toplotnih pumpi

Princip rada takvih uređaja sličan je rashladnoj opremi.

Toplotne pumpe uzimaju toplinu, akumuliraju je i obogaćuju, a zatim je prenose na rashladno sredstvo. Kondenzator se koristi kao uređaj za generiranje topline, a isparivač se koristi za povrat topline s niskim potencijalom.

Konstantno povećanje cijene električne energije i nametanje strogih zahtjeva za zaštitu okoliša pokreće potragu za alternativnim metodama proizvodnje topline za grijanje kuća i grijanje vode.

Jedna od njih je upotreba toplotnih pumpi, jer je količina primljene toplotne energije nekoliko puta veća od utrošene električne energije (za više detalja: „Ekonomično grejanje na struju: prednosti i mane“).

Ako uporedimo grijanje na plin, kruto ili tekuće gorivo, sa toplotnim pumpama, ovo drugo će se pokazati ekonomičnijim. Međutim, sam uređenje sistema grijanja sa takvim jedinicama je mnogo skuplji.

Toplotne pumpe troše energiju potrebnu za rad kompresora. Stoga ova vrsta grijanja zgrade nije prikladna ako u tom području postoje česti problemi s napajanjem.

Grijanje privatne kuće toplinskom pumpom može imati različitu učinkovitost, njen glavni pokazatelj je konverzija topline - razlika između potrošene električne energije i primljene topline.

Uvijek postoji razlika između temperature isparivača i kondenzatora.

Što je veći, to je niža efikasnost uređaja. Iz tog razloga, korištenje toplinske pumpe zahtijeva značajan izvor niske potencijalne topline. Na osnovu ovoga proizilazi da što je veća veličina izmjenjivača topline, to je manja potrošnja energije. Ali u isto vrijeme, uređaji s većim dimenzijama imaju mnogo veću cijenu.

Grijanje toplotnom pumpom postoji u mnogim razvijenim zemljama.

Osim toga, koriste se i za grijanje višestambenih i javnih zgrada - to je mnogo ekonomičnije od sistema grijanja koji je uobičajen u našoj zemlji.

Vrste toplotnih pumpi

Ovi uređaji se mogu koristiti u širokom temperaturnom rasponu. Obično rade normalno na temperaturama od -30 do +35 stepeni.

Najpopularnije su apsorpcione i kompresijske toplotne pumpe.

Potonji od njih koriste mehaničku i električnu energiju za prijenos topline. Apsorpcione pumpe su složenije, ali su u stanju da prenose toplotu koristeći sam izvor, čime značajno smanjuju troškove energije.

Što se tiče izvora topline, ove jedinice su podijeljene u sljedeće vrste:

• zrak;
• geotermalni;
• sekundarna toplota.

Vazdušne toplotne pumpe za grejanje uzimaju toplotu iz okolnog vazduha.

Geotermalna energija koristi toplinsku energiju zemlje, podzemnih i površinskih voda (detaljnije: „Geotermalno grijanje: princip rada na primjerima“). Toplotne pumpe za toplotu koja se može reciklirati uzimaju energiju iz kanalizacije, centralnog grijanja - ovi uređaji se uglavnom koriste za grijanje industrijskih zgrada.

Ovo je posebno korisno ako postoje izvori topline koji se moraju iskoristiti (pročitajte također: “Upotreba topline zemlje za grijanje kuće”).

Toplotne pumpe se takođe klasifikuju prema vrsti nosača toplote, mogu biti vazduh, zemlja, voda, kao i njihove kombinacije.

Geotermalne toplotne pumpe

Sistemi grijanja koji koriste toplotne pumpe dijele se na dvije vrste - otvorene i zatvorene. Otvorene konstrukcije su dizajnirane za zagrijavanje vode koja prolazi kroz toplinsku pumpu. Nakon što rashladna tečnost prođe kroz sistem, ispušta se nazad u zemlju.

Takav sistem idealno funkcionira samo u prisustvu značajne količine čiste vode, s obzirom na činjenicu da njena potrošnja neće štetiti okolišu i neće biti u suprotnosti s važećim zakonodavstvom. Stoga, prije korištenja sustava grijanja koji prima energiju iz podzemnih voda, trebate se konsultovati s relevantnim organizacijama.

Zatvoreni sistemi se dijele na nekoliko tipova:

1. Geotermalni sa horizontalnim rasporedom podrazumijeva polaganje kolektora u rov ispod dubine smrzavanja tla.

   Ovo je oko 1,5 metara. Kolektor se postavlja u prstenove kako bi se površina iskopa svela na minimum i da bi se na malom prostoru obezbijedila dovoljna kontura (čitaj: „Geotermalne toplotne pumpe za grijanje: projektiranje sistema“).

   Ova metoda je prikladna samo ako na web lokaciji ima dovoljno slobodnog prostora.

2. Geotermalne konstrukcije sa vertikalnim rasporedom omogućavaju postavljanje rezervoara u bunar dubine 200 metara. Ova metoda se koristi kada nije moguće locirati izmjenjivač topline na velikoj površini, koja je neophodna za horizontalni bunar.

   Takođe, geotermalni sistemi sa vertikalnim bunarima izrađuju se u slučaju neravnog pejzaža lokacije.

3. Geotermalna voda znači postavljanje kolektora u rezervoar na dubinu ispod nivoa smrzavanja. Polaganje se vrši u prstenovima. Takvi sistemi se ne mogu koristiti ako je rezervoar mali ili nedovoljno dubok.

   Mora se imati na umu da ako se rezervoar zamrzne na nivou na kome se nalazi kolektor, pumpa neće moći da radi.

Toplotna pumpa zrak voda - karakteristike, detalji na videu:

Prednosti i nedostaci toplotnih pumpi

Grijanje seoske kuće toplotnom pumpom ima i pozitivne i negativne strane. Jedna od glavnih prednosti sistema grijanja je ekološka prihvatljivost.

Takođe, toplotne pumpe su ekonomične, za razliku od drugih grejača koji troše električnu energiju. Dakle, količina proizvedene toplotne energije je nekoliko puta veća od utrošene električne energije.

Toplotne pumpe karakterizira povećana sigurnost od požara, mogu se koristiti bez dodatne ventilacije.

Budući da sistem ima zatvorenu petlju, finansijski troškovi tokom rada su minimizirani - morate platiti samo potrošenu električnu energiju.

Upotreba toplotnih pumpi omogućava i hlađenje prostorija ljeti - to je moguće zahvaljujući povezivanju sa kolektorom fan coil i sistemom hladnog plafona.

Ovi uređaji su pouzdani, a kontrola radnih procesa je potpuno automatska. Stoga nisu potrebne posebne vještine za rad sa toplotnim pumpama.

Kompaktna veličina uređaja je takođe od velike važnosti.

Glavni nedostatak toplotnih pumpi:

• visoka cijena i značajni troškovi instalacijskih radova. Malo je vjerovatno da će biti moguće projektirati grijanje s toplinskom pumpom vlastitim rukama bez posebnog znanja. Biće potrebno više od godinu dana da se investicija isplati;
• vijek trajanja uređaja je otprilike 20 godina, nakon čega je velika vjerovatnoća da će biti potrebne velike popravke.

  Ovo će takođe biti skupo;

• cijena toplotnih pumpi je nekoliko puta veća od cijene kotlova koji rade na plin, čvrsta ili tečna goriva. Za bušenje bunara morat će se platiti mnogo novca.

S druge strane, toplotne pumpe ne zahtijevaju redovno održavanje, kao što je to slučaj sa mnogim drugim uređajima za grijanje.

Uprkos svim prednostima toplotnih pumpi, one još uvek nisu u širokoj upotrebi. To je prvenstveno zbog visoke cijene same opreme i njene instalacije. Moći će se uštedjeti samo ako se stvori sistem s horizontalnim izmjenjivačem topline, ako sami kopate rovove, ali to će trajati više od jednog dana. Što se tiče rada, oprema se ispostavlja vrlo profitabilnom.

Toplotne pumpe su ekonomičan i ekološki prihvatljiv način grijanja zgrada.

Ne mogu se široko koristiti zbog njihove visoke cijene, ali to se može promijeniti u budućnosti. U razvijenim zemljama, mnogi vlasnici privatnih kuća koriste toplotne pumpe - tamo vlada potiče brigu o okolišu, a cijena ovog tipa grijanja je niska.

Toplotna pumpa sa zemljom ili zemljom je jedan od energetski najefikasnijih alternativnih energetskih sistema. Njegov rad ne zavisi od doba godine i temperature okoline, kao kod pumpe vazduh-vazduh, nije ograničen prisustvom rezervoara ili bunara sa podzemnom vodom pored kuće, kao voda-voda sistem.

Toplotna pumpa tlo-voda, koja koristi toplinu uzetu iz tla za zagrijavanje nosača topline u sistemu grijanja, ima najveću i konstantnu efikasnost, kao i koeficijent konverzije energije (COP).

Njegova vrijednost je 1: 3,5-5, odnosno svaki kilovat električne energije potrošen za rad pumpe vraća se 3,5-5 kilovata toplinske energije. Dakle, snaga grijanja tlačne pumpe omogućava da se koristi kao jedini izvor topline čak iu kući s velikom površinom, naravno, kada se instalira jedinica odgovarajućeg kapaciteta.

Potopna pumpa bagera zahtijeva krug tla s cirkulirajućim rashladnim sredstvom za izvlačenje topline iz zemlje.

Postoje dvije mogućnosti za njegovo postavljanje: horizontalni rezervoar tla (sistem cijevi na maloj dubini, ali dovoljno velika površina) i vertikalna sonda postavljena u bušotinu dubine od 50 do 200 m.

Efikasnost razmjene topline sa tlom značajno ovisi o tome kakvo tlo leži - tlo ispunjeno vlagom daje mnogo više topline nego, na primjer, pješčano tlo.

Najčešće su pumpe koje rade na principu zemlja-voda, u kojima rashladna tečnost pohranjuje energiju tla i, kao rezultat prolaska kroz kompresor i izmjenjivač topline, prenosi je na vodu kao nosač topline u sustavu grijanja. Cijene ovakvih pumpi za bagere odgovaraju njihovoj visokoj efikasnosti i produktivnosti.

Potopna pumpa za bager

Svaka složena oprema visoke tehnologije, kao što su zemaljske pumpe GrAT, kao i toplotne pumpe za zemlju, zahtijevaju pažnju profesionalaca.

Toplinska pumpa

Nudimo kompletan spektar usluga za implementaciju, montažu i održavanje sistema grijanja i tople vode na bazi toplotnih pumpi.

Danas su evropske zemlje i Kina posebno popularne među zemljama proizvođačima takvih jedinica na tržištu.

Najpoznatiji modeli toplotnih pumpi su: Nibe, Stiebel Eltron, Mitsubishi Zubadan, Waterkotte. Domaća toplotna pumpa iz zemlje je također tražena.

Naša kompanija radije radi samo sa opremom pouzdanih evropskih proizvođača: Viessmann i Nibe.

Toplotna pumpa izvlači uskladištenu energiju iz različitih izvora - podzemne, arteške i termalne vode - vode rijeka, jezera, mora; prečišćene industrijske i kućne otpadne vode; ventilacijske emisije i dimni plinovi; tlo i podzemlje - prenosi i pretvara u energiju viših temperatura.

Toplotna pumpa - visoko ekonomična, ekološki prihvatljiva tehnologija za grijanje i udobnost

Toplotna energija postoji oko nas, problem je kako je izvući bez trošenja značajnih energetskih resursa.

Toplotne pumpe izvlače uskladištenu energiju iz različitih izvora - podzemne, arteške i termalne vode - vode rijeka, jezera, mora; prečišćene industrijske i kućne otpadne vode; ventilacijske emisije i dimni plinovi; tlo i podzemlje - prenosi i pretvara u energiju viših temperatura.

Izbor optimalnog izvora toplote zavisi od mnogih faktora: veličine energetskih potreba vašeg doma, instaliranog sistema grejanja, prirodnih uslova regiona vašeg stanovanja.

Uređaj i princip rada toplotne pumpe

Toplotna pumpa funkcionira kao hladnjak - upravo suprotno.

Frižider prenosi toplinu iznutra prema van.

Toplotna pumpa prenosi toplinu pohranjenu u zraku, tlu, podzemlju ili vodi do vašeg doma.

Toplotna pumpa se sastoji od 4 glavne jedinice:

isparivač,

kondenzator,

Ekspanzioni ventil (ispusni ventil
gas, snižava pritisak),

Kompresor (povećava pritisak).

Ove jedinice su povezane zatvorenim cjevovodom.

Sistem cjevovoda cirkuliše rashladno sredstvo, koje je tečno u jednom dijelu ciklusa, a plin u drugom.

Zemljina unutrašnjost kao duboki izvor toplote

Zemljina unutrašnjost je besplatan izvor topline koji održava istu temperaturu tijekom cijele godine. Korištenje topline unutrašnjosti zemlje je ekološki prihvatljiva, pouzdana i sigurna tehnologija za snabdijevanje toplinom i toplom vodom svih vrsta zgrada, velikih i malih, javnih i privatnih. Nivo ulaganja je prilično visok, ali zauzvrat ćete dobiti siguran u radu, uz minimalne servisne zahtjeve, alternativni sistem grijanja sa najdužim mogućim vijekom trajanja. Faktor konverzije toplote (vidi. str. 6) visoka, dostiže 3. Instalacija ne zahteva puno prostora i može se izvesti na maloj površini zemljišta. Radovi na obnovi nakon bušenja su zanemarljivi, a uticaj izbušene bušotine na životnu sredinu minimalan. Nivo podzemne vode nije pogođen jer se podzemna voda ne troši. Toplotna energija se prenosi u konvekcijski sistem tople vode i koristi za opskrbu toplom vodom.

Toplina tla - energija u blizini

Toplota se akumulira u površinskom sloju zemlje tokom ljeta.

Korištenje ove energije za grijanje preporučljivo je za zgrade s velikom potrošnjom energije. Najveća količina energije se izdvaja iz tla sa visokim sadržajem vlage.

Toplotna pumpa za zemlju

Izvori toplote vode

Sunce zagrijava vodu u morima, jezerima i drugim izvorima vode.

Sunčeva energija se skladišti u vodi i donjem sloju. Retko se temperatura spušta ispod +4°C. Što je bliže površini, temperatura više varira tokom godine, a u dubini je relativno stabilna.

Toplotna pumpa sa vodenim izvorom topline

Crevo za prenos toplote se polaže na dno ili u donji deo zemlje, gde je temperatura čak i nešto viša,
nego temperatura vode.

Važno je da je crijevo opremljeno utegom za sprječavanje
izlazak crijeva na površinu. Što je niže, manji je rizik od oštećenja.

Izvor vode kao izvor toplote je veoma efikasan za zgrade sa relativno visokim zahtevima za toplotnom energijom.

Toplina podzemne vode

Čak se i podzemna voda može koristiti za grijanje zgrada.

Za to je potreban izbušen bunar, odakle se voda upumpava u toplotnu pumpu.

Pri korištenju podzemne vode postavljaju se visoki zahtjevi za njen kvalitet.

Toplotna pumpa sa podzemnom vodom kao izvorom topline

Nakon prolaska kroz toplotnu pumpu, voda se može transportovati u odvojni kanal ili bunar. Takvo rješenje može dovesti do nepoželjnog smanjenja nivoa podzemne vode, kao i smanjiti operativnu pouzdanost instalacije i negativno utjecati na obližnje bunare.

Sada se ova metoda sve manje koristi.

Podzemne vode se također mogu vratiti u tlo djelomičnom ili potpunom infiltracijom.

Tako isplativa toplotna pumpa

Faktor konverzije toplote Što je veća efikasnost toplotne pumpe, to je isplativija. Učinkovitost se određuje takozvanim omjerom konverzije topline ili omjerom konverzije temperature, koji je omjer količine energije koju proizvodi toplotna pumpa i količine energije utrošene u procesu prijenosa topline. Na primjer: omjer termalne transformacije je 3. To znači da toplotna pumpa isporučuje 3 puta više energije nego što troši. Drugim riječima, 2/3 se prima "besplatno" iz izvora topline. Kako napraviti toplinsku pumpu za grijanje kuće vlastitim rukama: princip rada i sheme Što je veća potrošnja energije u vašem domu, to više uštedite novac. Napomena Na vrijednost koeficijenta temperaturne transformacije utiče prisustvo/zanemarivanje u proračunima parametara dodatne opreme (cirkulacijske pumpe), kao i različiti temperaturni uslovi. Što je niža distribucija temperature, to je veći koeficijent temperaturne transformacije; toplotne pumpe su najefikasnije u sistemima grijanja sa niskim temperaturnim karakteristikama.

Prilikom odabira toplotne pumpe za vaš sistem grijanja, neisplativo je orijentirati se indikatori snage toplotne pumpe za maksimalnu potrebu za snagom (za pokrivanje troškova energije u krugu grijanja na najhladniji dan u godini). Iskustvo pokazuje da toplotna pumpa treba da generiše oko 50-70% ovog maksimuma, toplotna pumpa treba da pokrije 70-90% (u zavisnosti od izvora toplote) ukupne godišnje energetske potrebe za grejanje i snabdevanje toplom vodom. Pri niskim spoljnim temperaturama toplotna pumpa se koristi sa raspoloživom kotlovskom opremom ili vršnim zatvaračem koji se isporučuje sa toplotnom pumpom.

Poređenje troškova ugradnje sistema grijanja za individualnu kuću na bazi toplinske pumpe i kotla na lož ulje.

Za analizu, uzmimo kuću površine 150-200 m2.

Najčešća verzija moderne seoske kuće za trajnu upotrebu danas.
Upotreba savremenih građevinskih materijala i tehnologija osigurava vrijednost toplotnog gubitka zgrade na nivou od 55 W/m2 poda.
Za pokrivanje ukupnih potreba za toplotnom energijom koja se troši za grijanje i opskrbu toplom vodom takve kuće potrebno je ugraditi toplinsku pumpu ili bojler toplotnog kapaciteta oko 12 kW/h.
Trošak same toplotne pumpe ili kotla na dizel gorivo je samo delić troškova koji se moraju podići da bi se sistem grejanja puštao u rad u celini.

Ispod je daleko od potpune liste glavnih povezanih troškova za ugradnju sistema grijanja po principu ključ u ruke na bazi kotla na tekuće gorivo, koji nedostaju u slučaju toplinske pumpe:

zračni filter, fixpacket, sigurnosna grupa, gorionik, kotlovski cjevovodni sistem, centrala sa automatizacijom zavisnom od vremenskih prilika, hitni električni kotao, rezervoar za gorivo, dimnjak, bojler.

Sve to iznosi najmanje 8000-9000 eura. Uzimajući u obzir potrebu za ugradnjom same kotlarnice, čija cijena, uzimajući u obzir sve zahtjeve nadzornih organa, iznosi nekoliko hiljada eura, dolazimo do naizgled paradoksalnog zaključka, odnosno praktične uporedivosti početni kapitalni troškovi prilikom ugradnje sistema grijanja „ključ u ruke“ na bazi toplotne pumpe i kotla na tečno gorivo.

U oba slučaja trošak je blizu 15 hiljada eura.

Uzimajući u obzir sljedeće neosporne prednosti toplinske pumpe, kao što su:
Profitabilnost. Po cijeni od 1 kW električne energije, 1 rublje 40 kopejki, 1 kW toplotne snage koštat će nas ne više od 30-45 kopejki, dok će 1 kW toplotne energije iz kotla koštati 1 rublja 70 kopejki (sa dizel gorivom cijena od 17 rubalja / l);
Ekologija. Ekološki prihvatljiv način grijanja i za okoliš i za ljude u prostoriji;
Sigurnost. Nema otvorenog plamena, nema izduvnih gasova, nema čađi, nema mirisa dizela, nema curenja gasa, prosipanja lož ulja.

Nema požarno opasnih skladišta za ugalj, ogrevno drvo, lož ulje ili dizel gorivo;

Pouzdanost. Minimum pokretnih dijelova sa dugim vijekom trajanja. Nezavisnost od nabavke gorivnog materijala i njegovog kvaliteta. Gotovo bez održavanja. Vek trajanja toplotne pumpe je 15 - 25 godina;
Udobnost. Toplotna pumpa radi nečujno (ne glasnije od frižidera);
Fleksibilnost. Toplotna pumpa je kompatibilna sa bilo kojim cirkulacijskim sustavom grijanja, a moderan dizajn omogućava ugradnju u bilo koju prostoriju;

Sve veći broj vlasnika individualnih kuća bira toplotnu pumpu za grijanje kako u novogradnji tako i pri modernizaciji postojećeg sistema grijanja.

Uređaj toplotne pumpe

Pripovršinska tehnologija korišćenja toplotne energije niskog kvaliteta pomoću toplotne pumpe može se smatrati nekom tehničko-ekonomskom pojavom ili pravom revolucijom u sistemu snabdevanja toplotom.

Uređaj toplotne pumpe. Glavni elementi toplotne pumpe su isparivač, kompresor, kondenzator i regulator protoka - prigušnica, ekspander ili vrtložna cev, povezani cevovodom (Sl. 16).

Šematski, toplotna pumpa se može predstaviti kao sistem od tri zatvorena kruga: u prvom, spoljašnjem, cirkuliše izmenjivač toplote (nosač toplote koji sakuplja toplotu iz okoline), u drugom - rashladno sredstvo (tvar koja isparava, oduzima toplotu hladnjaka, i kondenzuje, odajući toplotu prijemniku toplote), u trećem - prijemnik toplote (voda u sistemima za grejanje i toplu vodu u zgradi).

16. Uređaj toplotne pumpe

Vanjski krug (kolektor) je cjevovod položen u zemlju ili vodu, u kojem cirkulira tekućina protiv smrzavanja. Treba napomenuti da je i prirodnog porijekla (vanjski zrak; toplina tla, arteških i termalnih voda; vode rijeka, jezera, mora i drugih prirodnih akumulacija bez smrzavanja) i tehnogenog porijekla (industrijska ispuštanja, postrojenja za prečišćavanje, toplota iz energetskih transformatora). i svaka druga otpadna toplota).

Temperatura potrebna za rad pumpe je obično 5-15.

U drugom krugu, gdje cirkulira rashladno sredstvo, ugrađeni su izmjenjivači topline - isparivač i kondenzator, kao i uređaji koji mijenjaju tlak rashladnog sredstva - prigušnica koja ga raspršuje u tečnu fazu (uska kalibrirana rupa) i kompresor koji ga istiskuje već u gasovitom stanju.

Radni ciklus. Tečno rashladno sredstvo se potiskuje kroz prigušnicu, pritisak mu pada i ulazi u isparivač, gdje ključa, oduzimajući toplinu koju dovodi kolektor iz okoline.

Nadalje, plin, koji se pretvorio u rashladno sredstvo, usisava se u kompresor, komprimira i zagrijava, gura u kondenzator. Kondenzator je jedinica za prijenos topline toplinske pumpe: ovdje toplinu preuzima voda u sistemu kruga grijanja. U tom slučaju, plin se hladi i kondenzira kako bi se podvrgao pražnjenju u ekspanzionom ventilu i vratio u isparivač. Nakon toga, radni ciklus se ponavlja.

Da bi kompresor radio (održavao visok pritisak i cirkulaciju), mora biti priključen na struju.

Ali za svaki potrošen kilovat-sat električne energije, toplotna pumpa proizvodi 2,5-5 kilovat-sati toplotne energije.

Toplotna pumpa za grijanje: princip rada i prednosti upotrebe

Ovaj omjer se naziva omjer transformacije (ili omjer konverzije toplote) i služi kao pokazatelj efikasnosti toplotne pumpe.

Vrijednost ove vrijednosti ovisi o razlici između nivoa temperature u isparivaču i kondenzatoru: što je razlika veća, to je manja. Iz tog razloga, toplotna pumpa treba da koristi što je više moguće niskokvalitetni izvor toplote, ne pokušavajući da ga previše ohladi.

Vrste toplotnih pumpi.

Toplotne pumpe su dvije glavne vrste - zatvoreni krug i otvoreni krug.

Pumpe otvorenog kruga Kao izvor toplote koristi se podzemna voda – pumpa se kroz bušotinu u toplotnu pumpu, gde se vrši razmena toplote, a ohlađena voda se vraća nazad u podvodni horizont kroz drugi bunar.

Ova vrsta pumpe je korisna jer podzemna voda održava stabilnu i dovoljno visoku temperaturu tokom cijele godine.

Pumpe zatvorene petlje su nekoliko vrsta: vertikalno i r horizontalno(Sl. 17).

Pumpe s horizontalnim izmjenjivačem topline imaju zatvoreni vanjski krug, čiji je glavni dio ukopan vodoravno u zemlju, ili ide po dnu obližnjeg jezera ili ribnjaka.

Dubina polaganja cijevi ispod zemlje u takvim instalacijama je do metar. Ovaj način dobijanja geotermalne energije je najjeftiniji, ali je za njegovu upotrebu potreban niz tehničkih uslova, koji nisu uvijek dostupni u razvijenom području.

Glavni je da cijevi treba postaviti tako da ne ometaju rast drveća, poljoprivredne radove, tako da je mala vjerovatnoća oštećenja podvodnih cijevi tokom poljoprivrednih ili drugih aktivnosti.

Rice. 17. Površinski geotermalni sistem za prenos toplote

Vertikalne pumpe izmjenjivača topline uključuju spoljnu konturu ukopanu duboko u zemlju - 50-200 m.

To je najefikasniji tip pumpe i proizvodi najjeftiniju toplinu, ali je mnogo skuplji za ugradnju od prethodnih tipova. Korist u ovom slučaju je zbog činjenice da je na dubini većoj od 20 metara temperatura zemlje stabilna tijekom cijele godine i iznosi 15-20 stepeni, a sa povećanjem dubine samo raste.

Klima uređaj sa toplinskim pumpama. Jedna od važnih osobina toplotnih pumpi je mogućnost prelaska sa grijanja zimi na klimatizaciju ljeti: umjesto radijatora koriste se samo ventilokonvektori.

Ventilatorska jedinica je unutrašnja jedinica koja se napaja toplotom ili rashladnom tečnošću i vazduhom pokreće ventilator, koji se, u zavisnosti od temperature vode, ili greje ili hladi.

Uključuje: izmjenjivač topline, ventilator, filter zraka i kontrolnu ploču.

Budući da ventilator konvektori mogu raditi i za grijanje i za hlađenje, moguće je nekoliko opcija cjevovoda:
- S2 - cijev - kada ulogu topline i rashladnog sredstva igra voda i dopušteno je njihovo miješanje (i, kao opcija, uređaj sa električnim grijačem i izmjenjivačem topline koji radi samo za hlađenje);
- S4 - cijev - kada se rashladno sredstvo (na primjer, etilen glikol) ne može pomiješati sa rashladnim sredstvom (vodom).

Snaga ventilatorskih konvektora za hladne uvjete kreće se od 0,5 do 8,5 kW, a za toplinu - od 1,0 do 20,5 kW.

Opremljeni su niskošumnim (od 12 do 45 dB) ventilatorima sa do 7 brzina rotacije.

Perspektive.Široku upotrebu toplotnih pumpi ometa nedostatak svijesti stanovništva. Potencijalni kupci su uplašeni prilično visokim početnim troškovima: troškovi pumpe i instalacije sistema su 300-1200 dolara po 1 kW potrebne snage grijanja. Ali kompetentna kalkulacija uvjerljivo dokazuje ekonomsku isplativost korištenja ovih instalacija: kapitalna ulaganja se isplaćuju, prema grubim procjenama, za 4-9 godina, a toplinske pumpe služe 15-20 godina prije velikih popravaka.

Svake godine sve je teže plaćati opskrbu električnom energijom i toplinom. Prilikom izgradnje ili kupovine novog doma, problem efikasnog snabdijevanja energijom postaje posebno akutan. Zbog periodično ponavljajućih energetskih kriza, isplativije je povećati početne troškove visokotehnološke opreme, kako bi potom desetljećima dobivali toplinu po najnižoj cijeni.

Najisplativija opcija u nekim slučajevima je toplotna pumpa za grijanje kuće, princip rada ovog uređaja je prilično jednostavan. Nemoguće je pumpati toplinu u doslovnom smislu riječi. Ali zakon održanja energije omogućava tehničkim uređajima da snize temperaturu tvari u jednom volumenu, dok istovremeno zagrijavaju nešto na drugom mjestu.

Šta je toplotna pumpa (HP)

Uzmimo za primjer tipičan kućni frižider. Unutar zamrzivača voda se brzo pretvara u led. Vani se nalazi rešetka koja je vruća na dodir. Iz njega se toplina prikupljena unutar zamrzivača prenosi na zrak u prostoriji.

Istu stvar, ali obrnutim redoslijedom, radi TH. Rešetka radijatora koja se nalazi izvan zgrade je mnogo veća kako bi prikupila dovoljno topline iz okoline za zagrijavanje doma. Medij za grijanje unutar radijatora ili kolektorskih cijevi predaje energiju sistemu grijanja unutar kuće, a zatim se ponovo zagrijava izvan kuće.

Uređaj

Osiguravanje kuće toplinom teži je tehnički zadatak od hlađenja malog volumena hladnjaka, gdje je ugrađen kompresor s krugovima za zamrzavanje i radijator. Vazdušni HP je skoro isto tako jednostavan kao što prima toplotu iz atmosfere i zagreva unutrašnji vazduh. Samo ventilatori se dodaju da izduvaju strujne krugove.

Teško je postići veliki ekonomski efekat ugradnjom sistema vazduh-vazduh zbog niske specifične težine atmosferskih gasova. Jedan kubni metar vazduha teži samo 1,2 kg. Voda je oko 800 puta teža, tako da i kalorijska vrijednost ima višestruku razliku. Od 1 kW električne energije koju troši uređaj vazduh-vazduh može se dobiti samo 2 kW toplote, a toplotna pumpa voda-voda daje 5-6 kW. HP može garantovati tako visok koeficijent performansi (COP).

Sastav komponenti pumpe:

1. Sistem grijanja kuće, za koji je bolje primijeniti podno grijanje.
2. Bojler za toplu vodu.
3. Kondenzator koji prenosi energiju prikupljenu spolja na medij za grijanje sistema grijanja zgrade.
4. Isparivač koji uzima energiju od nosača topline, koji kruži u vanjskom krugu.
5. Kompresor koji pumpa rashladno sredstvo iz isparivača, pretvarajući ga iz plinovitog u tekuće stanje, povećavajući tlak i hladeći ga u kondenzatoru.
6. Ekspanzioni ventil instaliran uzvodno od isparivača za regulaciju protoka rashladnog sredstva.
7. Vanjska kontura se polaže na dno rezervoara, zakopava se u rovove ili spušta u bunare. Za toplotne pumpe tipa vazduh-vazduh, spoljna rešetka radijatora, koju izduvava ventilator, služi kao strujni krug.
8. Pumpe pumpaju rashladnu tečnost kroz cijevi izvan i unutar kuće.
9. Automatizacija za regulaciju prema zadatom programu grijanja prostora koji zavisi od promjene temperature vanjskog zraka.

Unutar isparivača, rashladna tečnost vanjskog cijevnog registra se hladi, odajući toplinu rashladnom sredstvu kruga kompresora, a zatim pumpom pumpa kroz cijevi na dnu rezervoara. Tu se zagrijava i ciklus se ponovo ponavlja. U kondenzatoru se toplota prenosi na sistem grijanja vikendice.

Cijene za različite modele toplotnih pumpi

Toplinska pumpa

Princip rada

Termodinamički princip prenosa toplote, koji je početkom 19. veka otkrio francuski naučnik Karno, kasnije je detaljno opisao Lord Kelvin. Ali praktična upotreba njihovih radova posvećenih rješavanju problema grijanja stambenih objekata iz alternativnih izvora pojavila se tek u posljednjih pedesetak godina.

Početkom sedamdesetih godina prošlog vijeka dogodila se prva globalna energetska kriza. Potraga za ekonomičnim metodama grijanja dovela je do stvaranja uređaja sposobnih da prikupljaju energiju iz okoline, da je koncentrišu i usmjeravaju na grijanje kuće.

Kao rezultat toga, HP dizajn je razvijen s nekoliko međusobno povezanih termodinamičkih procesa:

1. Kada rashladno sredstvo u krugu kompresora uđe u isparivač, tlak i temperatura freona padaju gotovo trenutno. Rezultirajuća temperaturna razlika doprinosi odabiru toplinske energije iz rashladnog sredstva vanjskog kolektora. Ova faza se naziva izotermna ekspanzija.
2. Tada dolazi do adijabatske kompresije - kompresor povećava pritisak rashladnog sredstva. Istovremeno, njegova temperatura raste na + 70 ° C.
3. Prolazeći kroz kondenzator, freon postaje tečnost, jer pri povišenom pritisku odaje toplotu u krug unutrašnjeg grejanja. Ova faza se naziva izotermna kompresija.
4. Kada freon prođe gas, pritisak i temperatura naglo padaju. Dolazi do adijabatskog širenja.

Zagrijavanje unutrašnjeg volumena prostorije prema TH principu moguće je samo uz korištenje visokotehnološke opreme opremljene automatizacijom za kontrolu svih gore navedenih procesa. Osim toga, programabilni kontroleri prilagođavaju stopu proizvodnje topline prema promjenljivoj vanjskoj temperaturi.

Alternativno gorivo za pumpe

Za rad HP-a uopće nije potrebno koristiti ugljenično gorivo u obliku drva za ogrjev, uglja, plina. Izvor energije je toplina planete raspršena u okolnom prostoru, unutar kojeg se nalazi nuklearni reaktor koji stalno radi.

Čvrsta školjka kontinentalnih ploča lebdi na površini vruće tečne magme. Ponekad izbije tokom vulkanskih erupcija. U blizini vulkana nalaze se geotermalni izvori, gdje se možete kupati i sunčati čak i zimi. Toplotna pumpa je sposobna sakupljati energiju gotovo svuda.

Postoji nekoliko vrsta VT-ova za rad s različitim izvorima raspršene topline:

1. Vazduh-vazduh. Izvlači energiju iz atmosfere i zagrijava zračne mase unutar prostorije.
2. "Voda-vazduh". Toplota se sakuplja eksternim krugom sa dna rezervoara za naknadnu upotrebu u ventilacionim sistemima.
3. "Podzemne vode". Cevi za sakupljanje toplote se nalaze horizontalno ispod zemlje ispod nivoa smrzavanja kako bi čak iu najjačim mrazevima primale energiju za zagrevanje rashladne tečnosti u sistemu grejanja zgrade.
4. "Voda-voda". Kolektor je položen uz dno rezervoara na dubini od tri metra, a prikupljena toplota zagrijava vodu koja cirkulira u toplim podovima unutar kuće.

Postoji opcija sa otvorenim vanjskim kolektorom, kada možete proći sa dva bunara: jednim za unos podzemnih voda, a drugim za dreniranje natrag u vodonosnik. Ova opcija je moguća samo ako je kvalitet tečnosti dobar, jer se filteri brzo začepe ako rashladno sredstvo sadrži previše soli tvrdoće ili suspendovanih mikročestica. Prije ugradnje obavezno je napraviti analizu vode.

Ako se izbušeni bunar brzo zamulji ili voda sadrži puno soli tvrdoće, tada se stabilan rad HP osigurava bušenjem više rupa u zemlji. U njih se spuštaju petlje zatvorenog vanjskog kola. Zatim se bunari začepe začepljenjem od mješavine gline i pijeska.

Korištenje bager pumpi

Dodatnu korist možete ostvariti na površinama koje zauzimaju travnjaci ili cvjetnjaci uz pomoć TH tipa "podzemne vode". Da biste to učinili, morate položiti cijevi u rovove do dubine ispod razine smrzavanja kako biste prikupili podzemnu toplinu. Udaljenost između paralelnih rovova je najmanje 1,5 m.

Na jugu Rusije, čak i u ekstremno hladnim zimama, zemlja se smrzava do najviše 0,5 m, pa je lakše ukloniti cijeli sloj zemlje na mjestu postavljanja grejderom, položiti kolektor, a zatim napuniti jamu sa bagerom. Na ovom mjestu ne treba saditi grmlje i drveće čije korijenje može oštetiti vanjsku konturu.

Količina topline primljena iz svakog metra cijevi ovisi o vrsti tla:

• suvi pijesak, glina - 10–20 W / m;
• mokra glina - 25 W / m;
• mokri pijesak i šljunak - 35 W / m.

Površina zemljišta uz kuću možda neće biti dovoljna za smještaj vanjskog registra cijevi. Suva peskovita tla ne obezbeđuju dovoljan protok toplote. Zatim koriste bušenje bunara do 50 metara dubine kako bi došli do vodonosnog sloja. U bunare se spuštaju petlje rezervoara u obliku slova U.

Što je dublja dubina, veća je toplinska efikasnost sondi unutar bunara. Temperatura unutrašnjosti zemlje raste za 3 stepena na svakih 100 m. Efikasnost ekstrakcije energije iz bušotinskog rezervoara može dostići 50 W/m.

Instalacija i puštanje u rad HP sistema je tehnološki složen skup radova koji mogu izvesti samo iskusni stručnjaci. Ukupni trošak opreme i komponentnih materijala je mnogo veći u poređenju sa konvencionalnom opremom za grijanje na plin. Stoga se period povrata početnih troškova proteže godinama. Ali kuća se gradi decenijama, a geotermalne toplotne pumpe su najisplativiji način grijanja seoskih vikendica.

Godišnja ušteda u odnosu na:

• plinski kotao - 70%;
• grijanje na struju - 350%;
• kotao na čvrsto gorivo - 50%.

Prilikom izračunavanja perioda povrata toplinske pumpe, vrijedi uzeti u obzir operativne troškove za cijeli vijek trajanja opreme - najmanje 30 godina, tada će uštede višestruko premašiti početne troškove.

Pumpe voda-voda

Gotovo svako može postaviti polietilenske kolektorske cijevi na dno obližnjeg rezervoara. To ne zahtijeva veliko stručno znanje, vještine, alate. Dovoljno je ravnomjerno rasporediti zavoje zavojnice po površini vode. Između zavoja treba biti razmak od najmanje 30 cm, a dubina plavljenja najmanje 3 m. Zatim se utezi moraju vezati za cijevi tako da idu do dna. Ovdje je sasvim prikladna cigla ili prirodni kamen ispod standarda.

Instalacija HP ​​kolektora tipa voda-voda zahtijevat će znatno manje vremena i novca nego kopanje rovova ili bušenje bunara. Troškovi nabavke cijevi također će biti minimalni, jer odvođenje topline tijekom konvektivne izmjene topline u vodenom mediju doseže 80 W / m. Očigledna prednost korištenja HP-a je da ne morate sagorijevati ugljično gorivo za stvaranje topline.

Alternativni način grijanja kuće postaje sve popularniji, jer ima još nekoliko prednosti:

1. Ekološki prihvatljivo.
2. Koristi obnovljivi izvor energije.
3. Nakon završetka puštanja u rad nema redovnih troškova potrošnog materijala.
4. Automatski reguliše grijanje unutar kuće prema vanjskoj temperaturi.
5. Period povrata početnih troškova je 5-10 godina.
6. Na vikendicu možete priključiti bojler za toplu vodu.
7. Ljeti radi kao klima uređaj, hladeći dovodni zrak.
8. Vijek trajanja opreme je preko 30 godina.
9. Minimalna potrošnja energije - proizvodi do 6 kW toplote koristeći 1 kW električne energije.
10. Potpuna neovisnost grijanja i klimatizacije vikendice uz prisustvo električnog generatora bilo koje vrste.
11. Adaptacija na sistem “pametne kuće” za daljinsko upravljanje, moguća dodatna ušteda energije.

Za rad toplotne pumpe voda-voda potrebna su tri nezavisna sistema: eksterni, interni i kompresorski krug. Kombinirani su u jedan krug pomoću izmjenjivača topline u kojima kruže različiti nosači topline.

Prilikom projektovanja sistema napajanja, treba imati na umu da se električna energija troši za pumpanje rashladne tečnosti kroz spoljni krug. Što je dužina cijevi, krivina, savijanja duža, toplinska pumpa je manje isplativa. Optimalna udaljenost od kuće do obale je 100 m. Može se produžiti za 25% povećanjem promjera cijevi kolektora sa 32 na 40 mm.

Air - split i mono

Isplativije je koristiti zračne toplinske pumpe u južnim regijama, gdje temperatura rijetko pada ispod 0 ° C, ali moderna oprema može raditi i na -25 ° C. Najčešće se ugrađuju split sistemi koji se sastoje od unutrašnje i vanjske jedinice. Vanjski set se sastoji od ventilatora koji duva preko rešetke hladnjaka, unutrašnji se sastoji od kondenzatorskog izmjenjivača topline i kompresora.

Dizajn split sistema omogućava reverzibilno prebacivanje režima rada pomoću ventila. Zimi je vanjska jedinica generator topline, a ljeti je, naprotiv, predaje vanjskom zraku, radeći kao klima uređaj. Air VT se odlikuju izuzetno jednostavnom ugradnjom vanjske jedinice.

Ostale pogodnosti:

1. Visoka efikasnost vanjske jedinice osigurana je velikom površinom razmjene topline rešetke hladnjaka isparivača.
2. Neprekidni rad moguć je pri temperaturama okoline do -25°C.
3. Ventilator se nalazi izvan prostorije, tako da je nivo buke u prihvatljivim granicama.
4. Ljeti split sistem radi kao klima uređaj.
5. Podešena unutrašnja temperatura se automatski održava.

Prilikom projektovanja grijanja zgrada koje se nalaze u regijama sa dugim i mraznim zimama, potrebno je uzeti u obzir nisku efikasnost zračnih toplotnih pumpi na negativnim temperaturama. 1 kW potrošene električne energije čini 1,5-2 kW topline. Stoga je potrebno osigurati dodatne izvore opskrbe toplinom.

Najjednostavnija VT instalacija je moguća u slučaju korištenja monoblok sistema. U prostoriju ulaze samo cijevi s rashladnom tekućinom, a svi ostali mehanizmi nalaze se izvana u istom kućištu. Ovaj dizajn značajno povećava pouzdanost opreme, a također smanjuje buku na manje od 35 dB - to je na nivou normalnog razgovora između dvoje ljudi.

Kada je ugradnja pumpe neisplativa

U gradu je praktično nemoguće pronaći slobodne parcele za lokaciju vanjske konture toplotne pumpe tipa „podzemna voda“. Lakše je ugraditi vazdušnu toplotnu pumpu na spoljni zid zgrade, što je posebno korisno u južnim krajevima. Za hladnija područja sa dugotrajnim mrazevima postoji mogućnost zaleđivanja na vanjskoj rešetki split sistema.

Visoka efikasnost toplotne pumpe je obezbeđena kada su ispunjeni sledeći uslovi:

1. Zagrijana prostorija mora imati izolovane vanjske ogradne konstrukcije. Maksimalna vrijednost toplinskih gubitaka ne može biti veća od 100 W / m 2.
2. TN može efikasno raditi samo sa inercijskim niskotemperaturnim sistemom "topli pod".
3. U sjevernim regijama, HP treba koristiti zajedno s dodatnim izvorima topline.

Kada vanjska temperatura zraka naglo padne, inercijski krug "toplog poda" jednostavno nema vremena za zagrijavanje prostorije. To je čest slučaj zimi. Popodne je prigrijalo sunce, na termometru -5°C. Noću temperatura može brzo pasti do -15°C, a ako dune jak vjetar, mraz će biti još jači.

Zatim morate postaviti konvencionalne baterije ispod prozora i duž vanjskih zidova. Ali temperatura rashladne tekućine u njima trebala bi biti dvostruko viša nego u krugu "toplog poda". Dodatnu energiju u seoskoj vikendici može pružiti kamin s vodenim krugom i električni bojler u gradskom stanu.

Ostaje samo odrediti hoće li HP biti glavni ili dodatni izvor topline. U prvom slučaju mora nadoknaditi 70% ukupnih toplinskih gubitaka prostorije, au drugom 30%.

Video

Video daje vizuelno poređenje prednosti i mana različitih tipova toplotnih pumpi, detaljno objašnjava strukturu sistema "vazduh-voda".

Evgeny AfanasievGlavni urednik

Autor publikacije 05.02.2019

Povratak