Топлинни помпи за отопление принцип на работа, предимства на употреба, практика на приложение

Топлинна помпа за отопление

Термопомпата е добра алтернатива на традиционното отопление на частна къща. Устройството, използвано в западните страни в продължение на 30 години, все още е новост в Русия. Препятствията пред широкото му използване са два фактора: високи разходи и липса на информация за топлинните помпи, техните предимства и принципи на работа. Индикаторът за практичност на геотермалната отоплителна система е нейната популярност на Запад. По този начин около 95% от жилищата се отопляват с термопомпи в Швеция и Норвегия. Предлагаме ви да прочетете повече за устройството и принципите на работа на това топлинно оборудване, извън което, разбира се, бъдещето.

Какво представлява термопомпата?

Термопомпата е устройство, което поглъща ниска потенциална топлинна енергия от околната среда (вода, земя, въздух) и я предава на системи за отопление с по-висока температура.

Природата около нас е наситена с енергия. Дори слана има топлина. Енергията не може да бъде извлечена от околната среда само при температура от -273 ° С. Ето защо, дори и в най-суровата зима, селската къща може да бъде загрята за сметка на енергията, получена от природата.

В зависимост от енергийния източник (вода, земя, въздух) термопомпите се модифицират. Най-практичната и доказана обаче е геотермалната термопомпа, която използва наземна енергия. Той е идеален за руските условия.

Геотермалното отопление работи в една от следните три посоки:

1. Чрез специална тръба, инсталирана в кладенеца, подземните води се извличат към повърхността на земята. Те имат определена температура. Преминавайки през топлообменника, водата прехвърля топлината си, поради което къщата се затопля. Тогава водата се връща на земята, надолу по течението.
2. Резервоар с антифриз се спуска в кладенец с дълбочина 75-100 метра. чиято температура може да се издигне от заобикалящата ги почва. Топлинната помпа ускорява антифриза и преминава през топлообменника. Поради това се отделя топлина.
3. В този случай не се предвижда пробиване на кладенеца, но къщата трябва да бъде разположена до голямо езеро. Специална магистрала под формата на сонди се полага по дъното на резервоара. По този начин водата се изпомпва и от нея се отделя топлина. Важен нюанс е достатъчната дълбочина на резервоара, който дори през зимата под дебелината на леда ще позволи да се съхраняват до 150 сантиметра свободна вода.

Използването на геотермално отопление, подобно на всяка топлоснабдителна система, не само ще затопля къщата, но и ще осигури топла вода, ще отоплява паркинга или оранжерията, ще отоплява водата в басейна

Предимства при използването на термопомпа

• Икономиката. Благодарение на високата ефективност на системата, се постига ниска консумация на енергия. От 1 кВт отработена електроенергия се получава 3 до 7 кВт топлинна енергия. Това е повече от всички котли, използващи гориво.
• Autonomy. Работата на помпата не изисква доставка на органично гориво, така че няма нужда от изграждане на термични комуникации.
• Универсалност. В едно устройство се комбинират едновременно системи за отопление, отопление и охлаждане.
• Security. За разлика от котлите, които могат да се запалят или експлодират, термопомпата е абсолютно безопасна. Той не съдържа части, чиято температура може да доведе до пожар. Не отделя въглероден окис газ. Спирането на работата няма да доведе до счупване или замръзване на течността.
• Надеждност. Помпата работи автоматично. Услугата не изисква специално обучение.
• Дълготрайност. Устройството може да продължи от 20 до 50 години. Това е порядък по-голям от този на стандартните отоплителни системи.
• Comfort. Работата на помпата не е придружена от колебания в температурата и влажността. Работи почти тихо.
• Минималната площ е необходима за кладенеца. Тъй като сондата е под земята, е невъзможно да се повреди.
• Екологична съвместимост. Околната среда не е замърсена от вредните емисии.
• Липса на бюрокрация. По време на монтажа няма нужда от координация, например при инсталиране на газово отопление.

Принцип на работа на термопомпата

Работата на термопомпата може да бъде сравнена с работата на конвенционален хладилник. Само апаратът произвежда топлина вместо студено. Вещество, което пренася енергия, е фреон газ или течност с ниска точка на кипене. Когато се изпарява, той поглъща топлината и когато се кондензира, тя го отвежда.

Топлинната помпа е основният елемент на системата. Размерите му не надвишават размерите на средната перална машина. което улеснява инсталирането на устройството. Самата помпа е включена в две схеми: вътрешна и външна.

Вътрешната схема се състои от топлоснабдителната система на къщата (тръби и радиатори), външният контур е във водата или под земята. Тя включва колектор-топлообменник и тръби, свързващи колектора към помпата.

Топлинните помпи са оборудвани с различни допълнителни устройства. Тя може да бъде:

• комуникационно устройство за управление на системата чрез персонален компютър или мобилен телефон;
• охлаждащо устройство за локална или централна охладителна система;
• за подово отопление може да се изисква допълнителна помпа;
• за циркулацията на топла вода е необходима циркулационна помпа;

Процесът на помпата се състои от няколко етапа:

1. Не замразяващата смес се подава в колектора. Топлинната енергия се поглъща и се транспортира до помпата.
2. В изпарителя енергията се прехвърля на Freon, където се нагрява до 8 ° С. кипи и се превръща в пара.
3. Когато налягането в компресора се повиши, температурата се повишава. Тя може да достигне 70 ° С.
4. Вътрешната отоплителна система получава топлинна енергия през кондензатора. Фреон незабавно се охлажда и преминава в течно състояние, като дава останалата топлина. След това се връща към колектора. Така че цикълът свършва.
5. След това работата се повтаря по същия принцип.

Топлинната помпа е най-ефективна, когато има топла подове в къщата. Топлината се разпределя равномерно в пода. Няма зони за прегряване. Отоплителната среда в системата рядко се нагрява над 35 ° C, а отоплението чрез подгряване на подовете се счита за най-удобно при 33 ° С. Това е по-малко с 2 ° C, отколкото при отоплението на радиаторите. Следователно спестявания до 18% годишно за целия бюджет за отопление. Освен това се смята, че отоплението на нивото на пода е най-удобно за обитаване на хората.

Отоплителната система може да бъде моновалентна и бивалентна. Моновалентните системи имат един източник на топлина. Тя напълно отговаря на целогодишната нужда от топлина. В бивалент, съответно, има два източника.

Отоплителни къщи през зимата

На територията с по-тежки климатични условия е важно да се използва двувалентна отоплителна система. Благодарение на втория източник на топлина температурният диапазон се разширява. Работата на една термопомпа е достатъчна само до температура -20 ° С. Ако е спусната, електрическият нагревател е свързан. камина, нефтен или газов котел. В същото време мощността на термопомпата е ограничена от максималното зимно търсене до 70-80%. Липсващите 20 - 30% дават допълнителен източник на топлина. Това намалява общата ефективност на системата. Намаляването обаче е незначително.

С пълния преход към отопление на сградата чрез геотермална система (в случай че не се планира инсталирането на допълнителен котел или електрически уред), термопомпата се използва заедно с вътрешен модул, съдържащ малък вграден електрически нагревател. Той ще поддържа устройството, когато температурата на околната среда е под -20 ° С.

В кои случаи е оправдано използването на термопомпата?

Отоплението на селска къща включва няколко варианта:

• Газ. Ако до къщата няма газопровод, това става невъзможно. В някои региони можете да купувате газ само в бутилки.
• Въглища или дърва. С тях отоплението става отнемащо време и неефективно.
• Котел с течно гориво изисква големи разходи за гориво и специално помещение. Специално съхранение е необходимо и самата гориво, което е неудобно в малка къща.
• Отоплението на ток е много скъпо.

В този случай геотермалната отоплителна система идва на помощ. Използва се дори когато има газ. Монтажът на термопомпа е по-скъп от инсталирането на оборудване за нагряване на газ. Въпреки това, газът ще трябва да се плаща непрекъснато, за разлика от енергията, извлечена от околната среда.

Възвръщаемостта на термопомпата е трудна за изразяване при средна цифрова стойност. Всичко зависи от първоначалната му цена. Същността на инсталирането на подобно отопление се свежда до перспектива. Въпреки че количеството консумирана електроенергия е 3 до 5 пъти по-ниско. отколкото за останалите системи за отопление, все още е необходимо да се изчислят в парично изражение всички разходи за енергия за годината и да се сравнят с разходите за системата, нейното инсталиране и функциониране.

За постигане на максимална ефективност на термопомпата могат да бъдат изпълнени две важни условия:

• Отопляемата сграда трябва да бъде изолирана. и топлинните загуби не трябва да надвишават 100 W / m2. Има пряка връзка между начина, по който къщата е изолирана и колко изгодно е инсталирането на термопомпата.
• Свързване на термопомпата с нискотемпературни източници на топлина (конвектори, топла под), чийто температурен режим варира между 30 - 40 ° C.

Така че, термопомпата се превръща в добра алтернатива на традиционните методи за отопление. Устройството гарантира икономичност и пълна безопасност. Собственикът, след инсталирането на геотермалната отоплителна система, няма да зависи от различни външни фактори, като прекъсване на доставките на газ или повикване до сервиза. Енергията, взета от околната среда, не изисква плащане и не е изчерпана.

Според прогнозите на Световния комитет по енергетика през 2020 г. геотермалните помпи ще представляват около три четвърти от всички отоплителни съоръжения.

Практиката за използване на термопомпи: видео