Toplinska pumpa za grijanje kuće: princip rada, pregled modela, njihove prednosti i mane. Princip rada dizalice topline Toplinska pumpa

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Jedinica kao što je dizalica topline ima sličan princip rada kao i kućanski uređaji - hladnjak i klima uređaj. Otprilike 80% svoje snage posuđuje iz okoliša. Crpka pumpa toplinu s ulice u sobu. Njegov rad je sličan principu rada hladnjaka, samo je smjer prijenosa toplinske energije drugačiji.

Na primjer, da bi ohladili bocu vode, ljudi je stave u hladnjak, a zatim kućanski aparat djelomično "uzima" toplinu iz tog predmeta i sada je, prema zakonu održanja energije, mora osloboditi. Ali gdje? Sve je jednostavno, u tu svrhu hladnjak ima radijator, koji se obično nalazi na stražnjoj stijenci. Zauzvrat, radijator, zagrijavajući, daje toplinu u prostoriju u kojoj stoji. Dakle, hladnjak zagrijava prostoriju. Koliko se zagrijava osjeti se u malim trgovinama u vrućem ljetu, kada je uključeno nekoliko rashladnih uređaja.

A sada malo mašte. Pretpostavimo da se u hladnjak stalno stavljaju topli predmeti, a on zagrijava prostoriju, ili se nalazi u prozorskom otvoru, vrata zamrzivača su otvorena prema van, a radijator je u sobi. Tijekom svog rada, kućanski uređaj će, hladeći vanjski zrak, istovremeno prenositi toplinsku energiju koja postoji vani u zgradu. Upravo to je princip rada dizalice topline.

Odakle crpka dobiva toplinu?

• ambijentalni zrak;
• vodene površine (rijeke, jezera, mora);
• tlo i podzemne arteške i termalne vode.

Sustav grijanja s dizalicom topline

Rashladna tekućina, koja apsorbira toplinu iz okoline, cirkulira duž vanjskog kruga. Ulazi u isparivač crpke i rashladnom sredstvu ispušta otprilike 4 -7 °C, unatoč činjenici da mu je vrelište -10 °C. Kao rezultat, rashladno sredstvo ključa, a zatim prelazi u plinovito stanje. Već ohlađena rashladna tekućina u vanjskom krugu šalje se u sljedeći krug za postavljanje temperature.

Funkcionalni krug dizalice topline sastoji se od:

• isparivač;
• rashladno sredstvo;
• električni kompresor;
• kondenzator;
• kapilara;
• termostatski regulacijski uređaj.

• Nakon vrenja, rashladno sredstvo, krećući se kroz cjevovod, ulazi u kompresor koji radi pomoću električne energije. Ovaj uređaj komprimira plinovito rashladno sredstvo na visoki tlak, uzrokujući porast njegove temperature;
• vrući plin ulazi u drugi izmjenjivač topline (kondenzator), u kojem se toplina rashladnog sredstva prenosi na rashladnu tekućinu koja cirkulira kroz unutarnji krug sustava grijanja ili na zrak u prostoriji;
• hlađenjem, rashladno sredstvo prelazi u tekuće stanje, nakon čega prolazi kroz kapilarni redukcijski ventil, gubi pritisak, a zatim ponovno završava u isparivaču;
• dakle, ciklus je završio i proces je spreman za ponavljanje.

Približan izračun snage grijanja

Q = (T 1 - T 2) x V, gdje je:
V – protok rashladne tekućine po satu (m 3 /sat);
T 1 - T 2 - temperaturna razlika između ulaza i ulaza (°C).

Vrste dizalica topline

• podzemna voda - za njihov rad u sustavu grijanja vode koriste se zatvorene konture tla ili geotermalne sonde smještene na dubini (detaljnije: " ");
• voda-voda - princip rada u ovom slučaju temelji se na korištenju otvorenih bunara za prikupljanje podzemnih voda i njihovo ispuštanje (čitaj: " "). U ovom slučaju, vanjski krug nije petlja, a sustav grijanja u kući je voda;
• voda-zrak - instalirajte vanjske krugove vode i koristite strukture grijanja tipa zraka;
• zrak-zrak - za svoj rad koriste raspršenu toplinu vanjskih zračnih masa plus sustav grijanja zraka u kući.

Prednosti dizalica topline

1. Isplativo i učinkovito. Princip rada dizalica topline prikazanih na fotografiji ne temelji se na proizvodnji toplinske energije, već na njezinom prijenosu. Dakle, učinkovitost dizalice topline mora biti veća od jedinice. Ali kako je to moguće? U odnosu na rad dizalica topline koristi se vrijednost koja se naziva koeficijent pretvorbe topline ili skraćeno CCT. Karakteristike jedinica ove vrste uspoređuju se upravo prema ovom parametru.Fizikalni smisao veličine je odrediti odnos između količine primljene topline i energije utrošene za njezino dobivanje. Na primjer, ako je CPT koeficijent 4,8, to znači da 1 kW električne energije utrošene crpkom proizvodi 4,8 kW topline, besplatno iz prirode.
2. Univerzalna univerzalna primjena. Ako potrošačima nisu dostupni strujni vodovi, kompresor crpke radi pomoću dizel pogona. Budući da je prirodna toplina posvuda, princip rada ovog uređaja omogućuje da se koristi posvuda.
3. Ekološki prihvatljiv. Princip rada dizalice topline temelji se na niskoj potrošnji električne energije i odsutnosti produkata izgaranja. Rashladno sredstvo koje koristi jedinica ne sadrži klorougljike i potpuno je sigurno za ozon.
4. Dvosmjerni način rada. Tijekom sezone grijanja toplinska pumpa je u mogućnosti grijati objekt, a ljeti ga hladiti. Toplina preuzeta iz prostorije može se koristiti za opskrbu kuće toplom vodom, a ako postoji bazen, za zagrijavanje vode u njemu.
5. Siguran rad. U radu dizalica topline nema opasnih procesa - nema otvorene vatre, niti se oslobađaju tvari štetne za ljudsko zdravlje. Rashladna tekućina nema visoku temperaturu, što uređaj čini sigurnim i ujedno korisnim u svakodnevnom životu.
6. Automatska kontrola procesa grijanja prostorije.

Neke značajke rada crpke

• prostorija mora biti dobro izolirana (gubitak topline ne smije biti veći od 100 W/m²);
• Prednost je koristiti dizalicu topline za niskotemperaturne sustave grijanja. Sustav podnog grijanja zadovoljava ovaj kriterij, jer je njegova temperatura 35-40°C. CPT uvelike ovisi o odnosu između temperature ulaznog i izlaznog kruga.

Princip rada dizalica topline je prijenos topline, što vam omogućuje da dobijete koeficijent pretvorbe energije od 3 do 5. Drugim riječima, svaki 1 kW potrošene električne energije donosi 3-5 kW topline u kuću.

Prve izvedbe dizalica topline samo su djelomično mogle zadovoljiti potrebe za toplinskom energijom. Moderne sorte su učinkovitije i mogu se koristiti za sustave grijanja. Zbog toga mnogi vlasnici pokušavaju instalirati toplinsku pumpu vlastitim rukama.

Reći ćemo vam kako odabrati najbolju opciju za dizalicu topline, uzimajući u obzir geopodatke područja na kojem se planira instalirati. Članak predložen za razmatranje detaljno opisuje princip rada sustava „zelene energije“ i navodi razlike. Uz naše savjete, bez sumnje ćete se odlučiti za učinkovitu vrstu.

Za samostalne obrtnike predstavljamo tehnologiju montaže dizalice topline. Informacije predstavljene za razmatranje dopunjene su vizualnim dijagramima, izborom fotografija i detaljnim video uputama u dva dijela.

Pojam dizalica topline odnosi se na skup specifične opreme. Glavna funkcija ove opreme je prikupljanje toplinske energije i njezin transport do potrošača. Izvor takve energije može biti bilo koje tijelo ili okoliš s temperaturom od +1º ili više stupnjeva.

Izvora niskotemperaturne topline u našem okruženju ima više nego dovoljno. To je industrijski otpad iz poduzeća, termo i nuklearnih elektrana, kanalizacija itd. Za rad dizalica topline u grijanju domova potrebna su tri samoregenerirajuća prirodna izvora - zrak, voda i zemlja.

Dizalice topline “crpe” energiju iz procesa koji se redovito odvijaju u okolišu. Tijek procesa nikad ne prestaje, jer su izvori prema ljudskim kriterijima prepoznati kao neiscrpni

Tri navedena potencijalna opskrbljivača energijom izravno su vezana uz energiju sunca koje zagrijavanjem pokreće zrak vjetrom i predaje toplinsku energiju zemlji. Upravo je izbor izvora glavni kriterij prema kojem se klasificiraju sustavi dizalica topline.

Princip rada dizalica topline temelji se na sposobnosti tijela ili medija da predaju toplinsku energiju drugom tijelu ili okolini. Primatelji i dobavljači energije u sustavima dizalica topline obično rade u paru.

Razlikuju se sljedeće vrste dizalica topline:

• Zrak je voda.
• Zemlja je voda.
• Voda je zrak.
• Voda je voda.
• Zemlja je zrak.
• Voda - voda
• Zrak je zrak.

U ovom slučaju prva riječ određuje vrstu medija iz kojeg sustav preuzima niskotemperaturnu toplinu. Drugi označava vrstu nosača na koji se ova toplinska energija prenosi. Dakle, kod dizalica topline voda je voda, toplina se uzima iz vodenog okoliša, a tekućina se koristi kao rashladno sredstvo.

Izgaranje klasičnih goriva (plin, drvo, treset) jedan je od prastarih načina dobivanja topline. Međutim, iscrpljivanje tradicionalnih izvora energije potaknulo je ljude da traže složenije, ali ništa manje učinkovite alternative. Jedan od njih bio je izum toplinske pumpe čiji se rad temelji na školskim zakonima fizike.

Rad toplinske pumpe

Princip rada dizalica topline, koji je na prvi pogled vrlo složen, temelji se na nekoliko jednostavnih zakona termodinamike i svojstava tekućina i plinova:

1. Kada plin prijeđe u tekuće stanje (kondenzacija), oslobađa se toplina
2. Kada tekućina prijeđe u plin (isparavanje), toplina se apsorbira

Većina tekućina može ključati na prilično visokim temperaturama, blizu 100 stupnjeva. Ali postoje i tvari s prilično niskim vrelištem. Za freon je oko 3-4 stupnja. Pretvarajući se u plin, lako se komprimira i temperatura unutar spremnika počinje rasti.

Teoretski, freon se može komprimirati do željenih temperatura, no u praksi je ograničen na 80-90 stupnjeva potrebnih za puni rad klasičnog sustava grijanja.

Svatko se više od jednom dnevno susreće s toplinskom pumpom kada prolazi pored svog hladnjaka. Međutim, u njemu djeluje u suprotnom smjeru, uzimajući toplinu proizvoda i raspršujući je u atmosferu.

Video o tehnologiji rada

Dijagram dizalice topline

Rad većine dizalica topline temelji se na toplini tla, u kojem temperatura praktički ne varira tijekom godine (unutar 7-10 stupnjeva). Toplina se kreće između tri kruga:

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

Klasični princip rada dizalica topline u sustavu grijanja sastoji se od sljedećih elemenata:

1. Izmjenjivač topline koji prenosi toplinu preuzetu iz zemlje u unutarnji krug
2. Uređaj za kompresiju
3. Drugi uređaj za izmjenu topline koji energiju primljenu u unutarnjem krugu prenosi u sustav grijanja
4. Mehanizam za smanjenje tlaka u sustavu (gas)
5. Krug salamure
6. Zemljina sonda
7. Krug grijanja

Cijev, koja služi kao primarni krug, postavlja se u bunar ili zakopava izravno u zemlju. Tekuća rashladna tekućina koja se ne smrzava kreće se duž njega, čija temperatura raste do slične karakteristike zemlje (oko +8 stupnjeva) i ulazi u drugi krug.

Sekundarni krug uzima toplinu iz tekućine. Freon koji cirkulira unutra počinje kuhati i pretvara se u plin koji se šalje u kompresor. Klip ga komprimira na 24-28 atm, zbog čega se temperatura povećava na +70-80 stupnjeva.

U ovoj radnoj fazi, energija je koncentrirana u jedan mali ugrušak. Zbog toga se temperatura povećava.

Zagrijani plin ulazi u treći krug, koji je predstavljen sustavima opskrbe toplom vodom ili čak sustavima kućnog grijanja. Pri prijenosu topline mogući su gubici do 10-15 stupnjeva, ali oni nisu značajni.

Kad se freon hladi, tlak se smanjuje i on ponovno prelazi u tekuće stanje. Na temperaturi od 2-3 stupnja teče natrag u drugi krug. Ciklus se uvijek iznova ponavlja.

Glavne vrste

Princip rada dizalica topline osmišljen je tako da mogu jednostavno i bez prekida raditi u širokom temperaturnom rasponu - od -30 do +40 stupnjeva. Najpopularnije su sljedeće dvije vrste modela:

• Vrsta apsorpcije
• Vrsta kompresije

Modeli apsorpcijskog tipa imaju prilično složenu strukturu. Prenose primljenu toplinsku energiju izravno pomoću izvora. Njihov rad značajno smanjuje materijalne troškove za utrošenu električnu energiju i gorivo. Modeli kompresijskog tipa troše energiju (mehaničku i električnu) za prijenos topline.

Ovisno o korištenom izvoru topline, crpke se dijele na sljedeće vrste:

1. Recikliranje otpadne topline- najskuplji modeli koji su stekli popularnost za grijanje industrijskih objekata, u kojima se troši sekundarna toplina proizvedena iz drugih izvora.
2. Zrak– preuzimanje topline iz okolnog zraka
3. Geotermalna– odaberite toplinu iz vode ili zemlje

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

Geotermalne dizalice topline

Popularni su modeli geotermalnih crpki, koji su podijeljeni u dvije vrste: zatvoreni ili otvoreni tip.

Jednostavan dizajn otvorenih sustava omogućuje zagrijavanje vode koja prolazi unutra, koja nakon toga ponovno ulazi u tlo. Idealno radi u prisutnosti neograničene količine čiste rashladne tekućine, koja nakon potrošnje ne šteti okolišu.

Zatvoreni sustavi geotermalnih dizalica topline dijele se na sljedeće vrste:

• Voda – nalazi se u rezervoaru na nezamrznutoj dubini
• S vertikalnim rasporedom - kolektor se postavlja u bunar do dubine do 200 m i primjenjiv je u područjima s neravnim terenom
• S vodoravnim rasporedom - kolektor se postavlja u zemlju do dubine od 0,5-1 m, vrlo je važno osigurati veliku konturu na ograničenom području

Pumpa zrak-voda

Jedna od najsvestranijih opcija je model zrak-voda. U toplim razdobljima godine vrlo je učinkovit, ali zimi produktivnost može značajno pasti.

Prednost sustava je njegova jednostavna instalacija. Prikladna oprema može se montirati na bilo kojem prikladnom mjestu, na primjer, na krovu. Toplina koja se odvodi iz prostorije u obliku plina ili dima može se ponovno iskoristiti.

Tip voda-voda

Dizalica topline voda-voda jedna je od najučinkovitijih. Ali njegova upotreba može biti ograničena prisutnošću obližnjeg rezervoara ili nedovoljne dubine, na kojoj se zimi ne opaža značajan pad temperature.

Energija niskog potencijala može se odabrati iz sljedećih izvora:

• Podzemne vode
• Otvoreni rezervoari
• Industrijske otpadne vode

Najjednostavniji princip rada dizalica topline je za modele koji izvlače toplinu iz spremnika. Ako se donese odluka o korištenju podzemne vode, možda će biti potrebno izbušiti bunar.

Tip tlo-voda

Toplina se može dobiti iz tla tijekom cijele godine, jer na dubini od 1 m temperatura ostaje gotovo nepromijenjena. Kao nosač topline koristi se "slanica" - tekućina koja cirkulira bez smrzavanja.

Jedan od nedostataka sustava zemlja-voda je potreba za velikom površinom za postizanje željene učinkovitosti. Pokušavaju ga izravnati polaganjem cijevi u prstenovima.

Kolektor se može postaviti u vertikalnom položaju, ali će biti potreban bunar do 150 m dubine. Kišobrani se postavljaju na dno za prikupljanje topline iz zemlje.

Prednosti i mane sustava grijanja s toplinskom pumpom

Dizalice topline naširoko se koriste u sustavima grijanja privatnih stambenih ili industrijskih područja. Zbog svoje pouzdanosti i učinkovitosti postupno zamjenjuju klasičnije izvore energije.

Među mnogim prednostima koje pruža rad dizalice topline su:

• Ušteda materijalnih resursa na održavanju sustava i rashladne tekućine
• Crpke rade potpuno autonomno
• U okoliš se ne ispuštaju štetni produkti izgaranja ili druge otrovne tvari
• Protupožarna sigurnost montirane opreme
• Sposobnost jednostavnog preokreta rada sustava

Unatoč brojnim prednostima, potrebno je uzeti u obzir negativne aspekte korištenja dizalice topline:

• Velika početna ulaganja za ugradnju sustava grijanja - od 3 do 10 tisuća dolara
• Tijekom hladnih razdoblja, kada temperature padnu ispod -15 stupnjeva, morate razmišljati o alternativnim mogućnostima grijanja
• Grijanje temeljeno na radu dizalice topline najučinkovitije je samo u sustavima s rashladnom tekućinom niske temperature

Još jedan shematski video:

Sažmimo to

Nakon što ste naučili i savladali princip rada dizalice topline, možete razmišljati i odlučiti o svrhovitosti njezine ugradnje i korištenja. Početni troškovi, koji se mogu činiti jako velikim, ubrzo će se isplatiti i početi donositi svojevrsnu zaradu u vidu uštede na klasičnom gorivu.

Situacija je takva da je trenutno najpopularniji način grijanja doma korištenje kotlova za grijanje - plina, krutog goriva, dizela i mnogo rjeđe - električne. Ali tako jednostavni i istovremeno visokotehnološki sustavi kao što su dizalice topline nisu postali široko rasprostranjeni, i to s dobrim razlogom. Za one koji vole i znaju sve izračunati unaprijed, njihove su prednosti očite. Dizalice topline za grijanje ne sagorijevaju nezamjenjive rezerve prirodnih resursa, što je izuzetno važno ne samo sa stajališta zaštite okoliša, već vam omogućuje i uštedu energije, jer one svake godine postaju sve skuplje. Osim toga, uz pomoć toplinskih pumpi možete ne samo grijati prostor, već i grijati toplu vodu za potrebe kućanstva, te klimatizirati prostor u ljetnim vrućinama.

Princip rada dizalice topline

Pogledajmo pobliže princip rada dizalice topline. Prisjetite se kako radi hladnjak. Toplina proizvoda smještenih u njemu ispumpava se i baca na radijator koji se nalazi na stražnjoj stijenci. To možete lako provjeriti dodirom. Princip kućnih klima uređaja je približno isti: oni pumpaju toplinu iz prostorije i bacaju je na radijator koji se nalazi na vanjskom zidu zgrade.

Rad dizalice topline, hladnjaka i klima uređaja temelji se na Carnotovom ciklusu.

1. Rashladna tekućina, koja se kreće duž izvora niskotemperaturne topline, na primjer, tla, zagrijava se za nekoliko stupnjeva.
2. Zatim ulazi u izmjenjivač topline koji se naziva isparivač. U isparivaču rashladno sredstvo predaje akumuliranu toplinu rashladnom sredstvu. Rashladno sredstvo je posebna tekućina koja se na niskim temperaturama pretvara u paru.
3. Preuzimajući temperaturu rashladnog sredstva, zagrijano rashladno sredstvo pretvara se u paru i ulazi u kompresor. Kompresor komprimira rashladno sredstvo, tj. porast njegovog tlaka, zbog čega raste i njegova temperatura.
4. Vruće, komprimirano rashladno sredstvo ulazi u drugi izmjenjivač topline koji se naziva kondenzator. Ovdje rashladno sredstvo prenosi svoju toplinu na drugu rashladnu tekućinu, koja se nalazi u sustavu grijanja kuće (voda, antifriz, zrak). Ovo hladi rashladno sredstvo i pretvara ga natrag u tekućinu.
5. Zatim rashladno sredstvo ulazi u isparivač, gdje se zagrijava novim dijelom zagrijane rashladne tekućine, a ciklus se ponavlja.

Dizalica topline za rad zahtijeva električnu energiju. Ali još uvijek je mnogo isplativije nego koristiti samo električni grijač. Budući da električni kotao ili električna grijalica troši točno onoliko električne energije koliko proizvodi topline. Na primjer, ako grijač ima nazivnu snagu od 2 kW, tada troši 2 kW na sat i proizvodi 2 kW topline. Dizalica topline proizvodi 3 do 7 puta više topline nego što troši električne energije. Na primjer, za rad kompresora i pumpe troši se 5,5 kW/sat, a proizvedena toplina je 17 kW/sat. Upravo je ta visoka učinkovitost glavna prednost dizalice topline.

Prednosti i nedostaci sustava grijanja toplinskom pumpom

Oko dizalica topline kruže mnoge legende i zablude, unatoč činjenici da one nisu tako inovativan ili visokotehnološki izum. Uz pomoć dizalica topline griju se sve “tople” države u SAD-u, gotovo cijela Europa i Japan, gdje je tehnologija odavno razrađena gotovo do savršenstva. Usput, ne biste trebali misliti da je takva oprema čisto strana tehnologija i da nam je došla nedavno. Uostalom, još u SSSR-u takve su jedinice korištene u eksperimentalnim postrojenjima. Primjer za to je sanatorij Družba u gradu Jalti. Osim po futurističkoj arhitekturi, koja podsjeća na "kolibu na kokošjim nogama", ovo lječilište poznato je i po tome što se od 80-ih godina 20. stoljeća za grijanje koristi industrijskim dizalicama topline. Izvor topline je obližnje more, a sama crpna stanica ne samo da grije sve prostore lječilišta, već i osigurava toplu vodu, zagrijava vodu u bazenu i hladi je tijekom vruće sezone. Pa pokušajmo razriješiti mitove i utvrditi ima li smisla grijati svoj dom na ovaj način.

Prednosti sustava grijanja s dizalicom topline:

• Ušteda energije. U vezi s rastućim cijenama plina i dizelskog goriva, ovo je vrlo važna prednost. U stupcu “mjesečni troškovi” pojavit će se samo električna energija, za koju je, kako smo već napisali, potrebno puno manje nego što je stvarno proizvedena toplinska energija. Kada kupujete jedinicu, morate obratiti pozornost na takav parametar kao što je koeficijent transformacije topline "ϕ" (može se također nazvati koeficijent transformacije topline, koeficijent transformacije snage ili temperature). Prikazuje omjer količine topline i utrošene energije. Na primjer, ako je ϕ=4, tada ćemo pri potrošnji od 1 kW/sat dobiti 4 kW/sat toplinske energije.
• Ušteda na održavanju. Dizalica topline ne zahtijeva nikakav poseban tretman. Troškovi njegovog održavanja su minimalni.
• Može se instalirati na bilo kojem mjestu. Izvori niskotemperaturne topline za rad dizalice topline mogu biti tlo, voda ili zrak. Gdje god gradite kuću, čak iu stjenovitom području, uvijek će postojati prilika da pronađete "hranu" za jedinicu. U područjima udaljenim od plinovoda, ovo je jedan od najoptimalnijih sustava grijanja. Čak iu regijama bez dalekovoda, možete ugraditi benzinski ili dizelski motor kako biste osigurali rad kompresora.
• Nije potrebno nadzirati rad pumpe, dodajte gorivo, kao što je slučaj s kotlom na kruta goriva ili dizel. Cjelokupni sustav grijanja s dizalicom topline je automatiziran.
• Možete otići na duže vrijeme i ne bojati se da će se sustav zamrznuti. Istovremeno možete uštedjeti novac ugradnjom pumpe kako biste osigurali temperaturu od +10 °C u dnevnoj sobi.
• Sigurno za okoliš. Za usporedbu, pri korištenju tradicionalnih kotlova koji sagorijevaju gorivo, uvijek se stvaraju različiti oksidi CO, CO2, NOx, SO2, PbO2, kao rezultat toga, fosforna, dušična, sumporna kiselina i benzojevi spojevi talože se oko kuće na tlu. Kada dizalica topline radi, ništa se ne emitira. A rashladna sredstva koja se koriste u sustavu su apsolutno sigurna.
• Ovdje se također može primijetiti očuvanje nezamjenjivih prirodnih resursa planeta.
• Sigurnost za ljude i imovinu. Ništa se u dizalici topline ne zagrijava dovoljno da izazove pregrijavanje ili eksploziju. Osim toga, u njemu jednostavno nema što eksplodirati. Stoga se može klasificirati kao potpuno vatrootporna jedinica.
• Dizalice topline uspješno rade i pri temperaturi okoline od -15 °C. Dakle, ako netko misli da takav sustav može grijati kuću samo u regijama s toplim zimama do +5 °C, onda se vara.
• Reverzibilnost toplinske pumpe. Neosporna prednost je svestranost instalacije, s kojom možete grijati zimi i hladiti ljeti. Za vrućih dana dizalica topline uzima toplinu iz prostorije i šalje je u tlo u pohranu, odakle će je zimi ponovno uzeti. Imajte na umu da nemaju sve dizalice topline obrnutu mogućnost, već samo neki modeli.
• Izdržljivost. Uz pravilnu njegu dizalice topline u sustavu grijanja mogu trajati od 25 do 50 godina bez većih popravaka, a samo jednom u 15 do 20 godina potrebno je zamijeniti kompresor.

Nedostaci sustava grijanja s toplinskom pumpom:

• Velika početna ulaganja. Uz činjenicu da su cijene dizalica topline za grijanje prilično visoke (od 3.000 do 10.000 USD), također ćete morati potrošiti ništa manje na instalaciju geotermalnog sustava nego na samu pumpu. Izuzetak je dizalica topline zračni izvor, koja ne zahtijeva dodatne radove. Toplinska pumpa se neće uskoro isplatiti (za 5 - 10 godina). Dakle, odgovor na pitanje koristiti li toplinsku pumpu za grijanje prije svega ovisi o preferencijama vlasnika, njegovim financijskim mogućnostima i uvjetima gradnje. Na primjer, u regiji gdje opskrba plinovoda i spajanje na njega košta isto kao i dizalica topline, ima smisla dati prednost potonjem.

• U regijama gdje zimske temperature padaju ispod -15 °C, mora se koristiti dodatni izvor topline. To se zove bivalentni sustav grijanja, u kojem dizalica topline daje toplinu dok je ulica do -20 ° C, a kada se ne može nositi, na primjer, električna grijalica ili plinski kotao, ili generator topline priključen je.

• Toplinsku pumpu preporučljivo je koristiti u sustavima s niskotemperaturnim rashladnim sredstvom, kao što je sustav "toplog poda".(+35 °C) i ventilokonvektorske jedinice(+35 - +45 °C). Ventilokonvektori Oni su ventilatorski konvektor u kojem se toplina/hladnoća prenosi iz vode u zrak. Za ugradnju takvog sustava u staru kuću bit će potrebna potpuna pregradnja i rekonstrukcija, što će podrazumijevati dodatne troškove. Ovo nije nedostatak kada se gradi novi dom.
• Ekološka prihvatljivost dizalica topline, uzimajući toplinu iz vode i tla, donekle relativno.Činjenica je da se tijekom rada prostor oko cijevi rashladne tekućine hladi, a to remeti uspostavljeni ekosustav. Uostalom, čak iu dubinama tla žive anaerobni mikroorganizmi, osiguravajući vitalne funkcije složenijih sustava. S druge strane, u usporedbi s proizvodnjom plina ili nafte, šteta od dizalice topline je minimalna.

Izvori topline za rad dizalice topline

Dizalice topline preuzimaju toplinu iz onih prirodnih izvora koji akumuliraju sunčevo zračenje tijekom toplog razdoblja. Dizalice topline razlikuju se ovisno o izvoru topline.

Temeljni premaz

Tlo je najstabilniji izvor topline koja se akumulira tijekom sezone. Na dubini od 5 - 7 m temperatura tla je gotovo uvijek konstantna i iznosi približno +5 - +8 °C, a na dubini od 10 m uvijek je konstantna +10 °C. Postoje dva načina prikupljanja topline iz zemlje.

Horizontalni zemljani kolektor To je vodoravno položena cijev kroz koju cirkulira rashladna tekućina. Dubina horizontalnog kolektora izračunava se individualno ovisno o uvjetima, ponekad je 1,5 - 1,7 m - dubina smrzavanja tla, ponekad niža - 2 - 3 m radi veće temperaturne stabilnosti i manje razlike, a ponekad samo 1 - 1,2. m - ovdje se tlo počinje brže zagrijavati u proljeće. Postoje slučajevi kada se postavlja dvoslojni vodoravni kolektor.

Horizontalne kolektorske cijevi mogu imati različite promjere: 25 mm, 32 mm i 40 mm. Oblik njihovog rasporeda također može biti različit - zmija, petlja, cik-cak, razne spirale. Razmak između cijevi u zmiji mora biti najmanje 0,6 m, a obično je 0,8 - 1 m.

Specifično odvođenje topline po dužnom metru cijevi ovisi o strukturi tla:

• Suhi pijesak - 10 W / m;
• Suha glina - 20 W / m;
• Glina je vlažnija - 25 W / m;
• Glina s vrlo visokim sadržajem vode - 35 W/m.

Za grijanje kuće površine 100 m2, pod uvjetom da je tlo vlažna glina, trebat će vam 400 m2 površine zemljišta za kolektor. Ovo je dosta - 4 - 5 hektara. A uzimajući u obzir činjenicu da na ovom mjestu ne bi trebalo biti zgrada i dopušteni su samo travnjak i cvjetnjaci s godišnjim cvijećem, ne može si svatko priuštiti opremanje horizontalnog kolektora.

Posebna tekućina teče kroz kolektorske cijevi, također se naziva "salamura" ili antifriz, na primjer, 30% otopina etilen glikola ili propilen glikola. "Slamurica" ​​prikuplja toplinu iz tla i šalje se u dizalicu topline, gdje je prenosi na rashladno sredstvo. Ohlađena "salamura" ponovno teče u zemljani kolektor.

Vertikalna sonda tla je sustav cijevi ukopanih do 50 - 150 m. To može biti samo jedna cijev u obliku slova U, spuštena na veću dubinu od 80 - 100 m i ispunjena betonskim mortom. Ili možda sustav cijevi u obliku slova U spuštenih 20 m za prikupljanje energije s veće površine. Izvođenje radova bušenja do dubine od 100 - 150 m nije samo skupo, već zahtijeva i dobivanje posebne dozvole, zbog čega se često pribjegavaju lukavosti i opremaju nekoliko sondi male dubine. Razmak između ovakvih sondi je 5 - 7 m.

Specifično odvođenje topline od vertikalnog kolektora također ovisi o stijeni:

• Suhe sedimentne stijene - 20 W/m;
• Sedimentne stijene zasićene vodom i kamenito tlo - 50 W/m;
• Stjenovita tla s visokim koeficijentom toplinske vodljivosti - 70 W / m;
• Podzemna (podzemna) voda - 80 W/m.

Površina potrebna za vertikalni kolektor je vrlo mala, ali je cijena njihove ugradnje viša nego kod horizontalnog kolektora. Prednost vertikalnog kolektora je i stabilnija temperatura i veći odvod topline.

Voda

Voda se kao izvor topline može koristiti na različite načine.

Sakupljač na dnu otvorenog rezervoara koji se ne smrzava- rijeke, jezera, mora - predstavljaju cijevi sa "salamurom", potopljene uz pomoć utega. Zbog visoke temperature rashladne tekućine, ova metoda je najprofitabilnija i najekonomičnija. Samo oni od kojih se rezervoar nalazi ne dalje od 50 m mogu instalirati kolektor vode, inače se gubi učinkovitost instalacije. Kao što razumijete, nemaju svi takve uvjete. Ali ne koristiti dizalice topline za priobalje jednostavno je kratkovidno i glupo.

Kolektor u kanalizacijskim odvodima ili otpadne vode iz tehničkih instalacija mogu se koristiti za grijanje kuća pa čak i visokih zgrada i industrijskih poduzeća unutar grada, kao i za pripremu tople vode. Što se uspješno radi u nekim gradovima naše domovine.

Bunar ili podzemna voda koristi se rjeđe od ostalih kolektora. Takav sustav podrazumijeva izgradnju dva bunara, iz jednog se uzima voda koja svoju toplinu predaje rashladnom sredstvu u dizalici topline, a u drugi se ispušta ohlađena voda. Umjesto bunara može postojati filtracijski bunar. U svakom slučaju, ispusni bunar treba biti smješten na udaljenosti od 15 - 20 m od prvog, pa čak i nizvodno (podzemna voda također ima svoj tok). Ovaj sustav je prilično težak za rukovanje, jer se mora pratiti kvaliteta ulazne vode - filtrirati, zaštititi od korozije i kontaminacije dijelova toplinske pumpe (isparivač).

Zrak

Najjednostavniji dizajn je sustav grijanja s toplinskom pumpom izvora zraka. Nije potreban dodatni kolektor. Zrak iz okoline izravno ulazi u isparivač, gdje svoju toplinu predaje rashladnom sredstvu, koje zauzvrat prenosi toplinu rashladnom sredstvu unutar kuće. To može biti zrak za ventilokonvektore ili voda za podno grijanje i radijatore.

Troškovi instalacije dizalice topline zrak su minimalni, ali izvedba instalacije uvelike ovisi o temperaturi zraka. U regijama s toplim zimama (do +5 - 0 °C) ovo je jedan od najekonomičnijih izvora topline. Ali ako temperatura zraka padne ispod -15 °C, performanse padaju toliko da nema smisla koristiti crpku, a isplativije je uključiti konvencionalni električni grijač ili bojler.

Recenzije toplinskih crpki za grijanje s izvorom zraka vrlo su kontradiktorne. Sve ovisi o regiji njihove upotrebe. Povoljno ih je koristiti u regijama s toplim zimama, na primjer, u Sočiju, gdje nema potrebe za rezervnim izvorom topline u slučaju jakih mrazova. Također je moguće instalirati toplinske pumpe zrak u područjima gdje je zrak relativno suh, a temperatura zimi pada do -15 °C. Ali u vlažnoj i hladnoj klimi takve instalacije pate od zaleđivanja i smrzavanja. Ledenice koje se lijepe za ventilator sprječavaju ispravan rad cijelog sustava.

Grijanje toplinskom pumpom: cijena sustava i pogonski troškovi

Snaga dizalice topline odabire se ovisno o funkcijama koje će joj biti dodijeljene. Ako je samo grijanje, tada se izračuni mogu napraviti u posebnom kalkulatoru koji uzima u obzir toplinske gubitke zgrade. Inače, najbolji učinak toplinske pumpe je kada toplinski gubitak zgrade nije veći od 80 - 100 W/m2. Radi jednostavnosti, pretpostavimo da je za grijanje kuće od 100 m2 sa stropovima visokim 3 m i gubitkom topline od 60 W/m2 potrebna pumpa snage 10 kW. Za zagrijavanje vode morat ćete uzeti jedinicu s rezervom snage - 12 ili 16 kW.

Cijena toplinske pumpe ovisi ne samo o snazi, već io pouzdanosti i zahtjevima proizvođača. Na primjer, jedinica ruske proizvodnje od 16 kW koštat će 7000 dolara, a strana pumpa RFM 17 snage 17 kW košta oko 13 200 dolara. sa svom pripadajućom opremom osim razdjelnika.

Sljedeća linija troškova bit će raspored rezervoara. Ovisi i o snazi ​​instalacije. Na primjer, za kuću od 100 m2, u kojoj su posvuda postavljeni podni grijani (100 m2) ili radijatori za grijanje od 80 m2, kao i za zagrijavanje vode na +40 °C s volumenom od 150 l/sat. treba bušiti bunare za kolektore. Takav vertikalni kolektor koštat će 13.000 USD.

Kolektor na dnu rezervoara koštat će nešto manje. Pod istim uvjetima koštat će 11.000 USD. Ali bolje je provjeriti troškove instaliranja geotermalnog sustava kod specijaliziranih tvrtki; oni mogu uvelike varirati. Na primjer, ugradnja horizontalnog kolektora za pumpu od 17 kW koštat će samo 2500 USD. A za dizalicu topline zrak, kolektor uopće nije potreban.

Ukupno, cijena toplinske pumpe je 8000 USD. U prosjeku, izgradnja kolektora je 6000 USD. prosjek.

Mjesečni trošak grijanja toplinskom pumpom uključuje samo troškovi električne energije. Mogu se izračunati na sljedeći način: potrošnja energije mora biti naznačena na crpki. Na primjer, za gore spomenutu pumpu od 17 kW, potrošnja energije je 5,5 kW/h. Ukupno sustav grijanja radi 225 dana u godini, tj. 5400 sati. S obzirom na to da dizalica topline i kompresor u njoj rade ciklički, potrošnja energije mora biti prepolovljena. Tijekom sezone grijanja potrošit će se 5400h*5,5kW/h/2=14850 kW.

Množimo broj potrošenih kW s cijenom energije u vašoj regiji. Na primjer, 0,05 USD za 1 kW/sat. Ukupno će se godišnje potrošiti 742,5 USD. Za svaki mjesec u kojem je dizalica topline radila za grijanje košta 100 USD. troškovi električne energije. Ako troškove podijelite na 12 mjeseci, tada dobijete 60 USD mjesečno.

Imajte na umu da što je niža potrošnja energije dizalice topline, to su niži mjesečni troškovi. Na primjer, postoje pumpe od 17 kW koje troše samo 10 000 kW godišnje (košta 500 cu). Također je važno da je učinak dizalice topline to veći što je manja temperaturna razlika između izvora topline i rashladnog sredstva u sustavu grijanja. Zato kažu da je isplativije postaviti tople podove i ventilokonvektore. Iako se mogu ugraditi i standardni radijatori grijanja s visokotemperaturnim rashladnim sredstvom (+65 - +95 °C), ali s dodatnim akumulatorom topline, na primjer, kotao za neizravno grijanje. Za dodatno zagrijavanje tople vode koristi se i bojler.

Dizalice topline imaju prednost kada se koriste u bivalentnim sustavima. Osim pumpe možete ugraditi solarni kolektor, koji može u potpunosti opskrbiti pumpu električnom energijom ljeti, kada radi za hlađenje. Za zimsko osiguranje možete dodati generator topline koji će grijati vodu za opskrbu toplom vodom i visokotemperaturne radijatore.

Dizalica topline dobra je alternativa tradicionalnom grijanju privatne kuće. Uređaj koji se u zapadnim zemljama koristi već 30 godina, u Rusiji je još uvijek nov proizvod. Prepreka njegovoj širokoj upotrebi su dva čimbenika: visoka cijena i nedostatak informacija o dizalicama topline, njihovim prednostima i principima rada. Pokazatelj praktičnosti geotermalnog sustava grijanja je njegova popularnost na Zapadu. Tako se oko 95% kuća grije toplinskim pumpama u Švedskoj i Norveškoj. Pozivamo vas da se detaljnije upoznate s dizajnom i principima rada ove toplinske opreme koja je zasigurno budućnost.

Što je dizalica topline?

Dizalica topline je uređaj koji apsorbira toplinsku energiju niskog potencijala iz okoline (voda, zemlja, zrak) i predaje je toplinskim sustavima s višom temperaturom.

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

Ovisno o izvoru energije (voda, zemlja, zrak), javlja se modifikacija toplinskih pumpi. Ipak, najpraktičnija i provjerena je geotermalna dizalica topline koja koristi energiju zemlje. Idealan je za ruske uvjete.

Geotermalno grijanje radi na jedan od tri načina:

Korištenje geotermalnog grijanja, kao i svaki drugi sustav grijanja, ne samo da će zagrijati kuću, već i osigurati toplu vodu, zagrijati parkiralište ili staklenik ili zagrijati vodu u bazenu

Prednosti korištenja dizalice topline

Princip rada dizalice topline

Rad dizalice topline može se usporediti s radom klasičnog hladnjaka. Samo umjesto hladnoće, uređaj proizvodi toplinu. Tvar koja prenosi energiju je freon- plin ili tekućina s niskim vrelištem. Kada isparava, apsorbira toplinu, a kada se kondenzira, oslobađa je.

Dizalica topline je glavni element sustava. Njegove dimenzije ne prelazite dimenzije prosječne perilice rublja, što olakšava instalaciju uređaja. Sama pumpa je spojena na dva kruga: unutarnji i vanjski.

Unutarnji krug sastoji se od sustava grijanja kuće (cijevi i radijatori). Vanjska kontura nalazi u vodi ili pod zemljom. Uključuje kolektor izmjenjivača topline i cijevi koje spajaju kolektor s pumpom.

Dizalice topline opremljene su raznim dodatnim uređajima. To može biti:

• komunikacijski uređaj upravljanje sustavom putem osobnog računala ili mobilnog telefona;
• rashladna jedinica za lokalni ili centralni sustav hlađenja;
• dodatna pumpna jedinica može biti potrebno za podno grijanje;
• cirkulacijska pumpa potrebno za cirkulaciju tople vode;

Proces rada crpke sastoji se od nekoliko faza:

1. Mješavina protiv smrzavanja isporučuje se kolektoru. Toplinska energija se apsorbira i prenosi do pumpe.
2. U isparivaču se energija prenosi na freon, gdje se zagrijava do 8 °C, vrije i pretvara se u paru.
3. Kako se tlak u kompresoru povećava, temperatura se povećava. Može doseći 70 °C.
4. Sustav grijanja u kući dobiva toplinsku energiju kondenzator. Freon se trenutno hladi i prelazi u tekuće stanje, odajući preostalu toplinu. Zatim se vraća u kolektor. Time je ciklus završen.
5. Zatim se rad ponavlja prema istom principu.

Dizalica topline radi najučinkovitije ako u kući postoje podno grijanje. Toplina se ravnomjerno raspoređuje po cijeloj površini poda. Nema zona pregrijavanja. Rashladna tekućina u sustavu rijetko se zagrijava iznad 35 °C, a grijanje podnim grijanjem smatra se najudobnijim na 33 °C. To je 2 °C manje nego kod grijanja radijatorima. Stoga nastaje uštede do 18% godišnje iz cjelokupnog proračuna za grijanje. Osim toga, vjeruje se da je grijanje na razini poda najudobnije za ljudsko stanovanje.

Sustav grijanja može biti monovalentan i bivalentan. Monovalentni sustavi imaju jedan izvor grijanja. U potpunosti zadovoljava cjelogodišnje potrebe za toplinom. Bivalentni, prema tome, imaju dva izvora.

Grijanje kuće zimi

U područjima s težim klimatskim uvjetima važno je koristiti bivalentni sustav grijanja. Zbog drugog izvora topline širi se raspon temperature. Rad jedne dizalice topline dovoljan je samo do temperaturne razine od -20 °C. Kad se dodatno spusti, spaja se električna grijalica, kamin, kotao na tekuće gorivo ili plin. U tom je slučaju snaga dizalice topline ograničena s maksimalne zimske potrebe na 70 - 80%. Nedostajućih 20 - 30% osigurava dodatni izvor topline. Ovaj smanjuje ukupnu učinkovitost sustava. Međutim, smanjenje je beznačajno.

Pri potpunom prelasku na grijanje objekta geotermalnim sustavom (u slučaju kada se ne planira ugradnja dodatnog kotla ili električnog uređaja), dizalica topline se koristi u kombinaciji s internim modulom koji sadrži mali ugrađeni električni grijač. Podržat će uređaj kada je temperatura okoline ispod -20 °C.

U kojim slučajevima je opravdana primjena dizalice topline?

Pitanje grijanja seoske kuće uključuje razmatranje nekoliko opcija:

• Plin. Ako u blizini kuće nema plinovoda, to postaje nemoguće. U nekim regijama možete kupiti samo plin u bocama.
• Ugljen ili ogrjevno drvo. S njima se grijanje pretvara u radno intenzivan i neučinkovit proces.
• Kotao na tekuće gorivo zahtijeva visoke troškove goriva i posebne prostorije. Samo gorivo također zahtijeva posebno skladištenje, što je nezgodno u maloj kući.
• Grijanje na struju je vrlo skupo.

U ovom slučaju dolazi u pomoć geotermalni sustav grijanja. Koristi se čak i tamo gdje je plin dostupan. Ugradnja dizalice topline skuplja je od ugradnje plinske opreme za grijanje. No, plin će se ubuduće morati plaćati kontinuirano, za razliku od energije koja se uzima iz okoliša.

Povrat toplinske pumpe teško je izraziti prosječnom brojčanom vrijednošću. Sve ovisi o njegovoj početnoj cijeni. Bit ugradnje takvog grijanja svodi se na perspektivu. Iako utrošena količina električne energije - 3−5 puta manje od drugih sustava grijanja, još uvijek je potrebno izračunati u novčanom smislu sve troškove energije za godinu i usporediti ih s troškovima sustava, njegove instalacije i rada.

Maksimalna učinkovitost korištenja dizalice topline može se postići slijedećim dva važna uvjeta:

• Grijana zgrada mora biti izoliran, a brzina gubitka topline ne smije biti veća od 100 W/m2. Postoji izravna veza između toga kako je kuća izolirana i koliko će biti korisno ugraditi dizalicu topline.
• Spajanje dizalice topline na niskotemperaturni izvori grijanja(konvektori, podno grijanje), čiji temperaturni raspon varira između 30 - 40 °C.

Dakle, dizalica topline bit će dobra alternativa tradicionalnim metodama grijanja. Uređaj jamči ekonomičan i potpuno siguran. Vlasnik, nakon ugradnje geotermalnog sustava grijanja, neće morati ovisiti o raznim vanjskim čimbenicima, kao što su prekidi u opskrbi plinom ili pozivi servisa. Energija preuzeta iz okoliša ne zahtijeva plaćanje i ne iscrpljuje se.

Geotermalne crpke činit će tri četvrtine cjelokupne opreme za grijanje 2020. godine, prema predviđanjima Svjetskog energetskog odbora.

Praksa korištenja dizalica topline: video