Tepelná čerpadla pro vytápění domácností: typy a princip činnosti

Alternativní možnosti vytápění zahrnují rostoucí popularitu tepelných čerpadel. Vysoké náklady na vybavení a instalaci takové konstrukce neumožňují některým majitelům soukromých domů minimalizovat náklady na vytápění. Určitě by měli zvážit výrobu tepelného čerpadla pro kutily.

Zařízení a princip činnosti

Téměř každé médium, které nás obklopuje, má určité množství tepelné energie, pokud jeho teplota přesahuje 1° C.Proč nevyužít část této energie k vytápění vlastního domu? To se provádí pomocí tepelného čerpadla.

Je založen princip činnosti tepelného čerpadla na základě přenosu tepla ze zdroje s nízkým potenciálem tepelné energie na tepelný nosič, který má vyšší teplotu. V praxi to vypadá takto:

1. Chladivo vstupuje do potrubí, umístěného například v zemi, a zahřívá se několik stupňů.
2. Poté chladivo vstupuje do tepelného výměníku (nebo výparníku) a přenáší sebranou tepelnou energii do vnitřního okruhu.
3. Chladivo (látka s nízkým bodem varu, která je pod nízkým tlakem), která je umístěna ve vnějším okruhu, se zahřívá ve výparníku a přeměňuje se na plyn.
4. Potom plynné chladivo vstupuje do kompresoru, kde je stlačeno pod vysokým tlakem. Současně se teplota chladiva ještě zvýší.
5. Horký plyn vstupuje do kondenzátoru, kde přenáší tepelnou energii na chladivo vnitřního topného systému domu.
6. Poté se chladivo, které ztratilo teplo, vrací do systému v kapalném stavu.

Provoz chladicích jednotek je založen na stejném principu, proto některé typy tepelných čerpadel v létě mohou být docela úspěšně použity jako klimatizace, tj. Pro chlazení místnosti.

Tepelné čerpadlo vám umožňuje vytápět dům pomocí nízko-potenciální tepelné energie prostředí

Video: zařízení a provoz tepelných jednotek

Druhy jednotek

Jasnou představou o možnostech navrhování tepelných čerpadel je jejich klasifikace podle typu chladiva na vnějších a vnitřních konturách konstrukce. Zařízení může přijímat energii z:

• půda;
• voda (vodní útvar nebo zdroj);
• vzduch.

Uvnitř domu lze získanou tepelnou energii využít v topném systému i pro ohřev vody nebo pro klimatizaci. Proto existuje několik typů tepelných čerpadel, v závislosti na kombinaci těchto prvků a funkcí.

Systém podzemních vod

Získání tepla ze země je považováno za jeden z nejúčinnějších pro tento typ alternativní vytápěníprotože již asi pět metrů od povrchu zůstává půdní teplota poměrně konstantní, je málo náchylná ke změnám povětrnostních podmínek.

Geotermální tepelné čerpadlo používá speciální teplo vodivé sondy

Jako chladivo na vnějším obvodu se používá speciální kapalina, která se obvykle nazývá solanka. Je to sloučenina šetrná k životnímu prostředí.

Vnější obrys tepelného čerpadla půda-voda je vyroben z plastových trubek. Můžete je umístit do země vodorovně nebo svisle. V prvním případě budete možná muset pracovat na velké ploše od 25 do 50 metrů čtverečních. m na kilowatt výkonu čerpadla. Plochy přidělené horizontálnímu kolektoru nelze použít pro zemědělské účely. Zde je přípustné pouze rozčlenění trávníku nebo výsadba jednoletých kvetoucích rostlin.

Pro stavbu vertikální nádrže bude zapotřebí řada studní s hloubkou 50 - 150 metrů. Protože je teplota půdy v této hloubce vyšší a stabilnější, považuje se takové geotermální tepelné čerpadlo za účinnější. V tomto případě se pro přenos tepla používají speciální hloubkové sondy.

Čerpadlo voda-voda

Teplo může být stejně účinnou volbou. čerpadlo vodní voda, protože ve velké hloubce zůstává teplota vody poměrně vysoká a konstantní. Jako zdroj nízké potenciální tepelné energie lze použít:

• otevřené nádrže (jezera, řeky);
• podzemní voda (studny, studny);
• odpadní voda z průmyslových technologických cyklů (zpětné zásobování vodou).

V konstrukci tepelných čerpadel zemina-voda nebo voda-voda nejsou žádné zásadní rozdíly. Nejnižší náklady budou vyžadovat konstrukci tepelného čerpadla, které využívá energii otevřeného zásobníku: potrubí s chladicí kapalinou musí být zásobováno nákladem a ponořeno do vody. Využití potenciálu podzemní vody bude vyžadovat složitější řešení. Pro vypuštění vody, která prochází výměníkem tepla, může být vyžadována další studna.

Použití tepelného čerpadla voda-voda v otevřeném jezírku může být velmi prospěšné.

Univerzální varianta „vzduch-voda“

Podle účinnosti tepelné čerpadlo vzduch voda horší než ostatní modely, protože v chladném období je jeho výkon výrazně snížen. Pro jeho instalaci však nevyžaduje složité vykopávky nebo výstavbu hlubokých studní. Je nutné pouze vybrat a nainstalovat vhodné vybavení, například přímo na střechu domu.

Tepelné čerpadlo vzduch-voda může být instalováno bez rozsáhlých instalačních prací

Nepochybnou výhodou tohoto návrhu je možnost opětovného využití tepla, které opouští prostory vytápěné tepelným čerpadlem odsávaným vzduchem nebo vodou, stejně jako kouř, plyn atd. Aby se kompenzoval nedostatek energie vzduchového tepelného čerpadla v zimě, měly by se zvážit alternativní možnosti vytápění.

Nejlevnější možností může být tepelné čerpadlo vzduch-vzduch, jehož konstrukce nevyžaduje složité práce pro vytvoření tradičního systému ohřevu vody v místnostech.

Přečtěte si více o tomto typu tepelného čerpadla v našem článku:https://neo.aquatechn.com/cs/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

Výhody a nevýhody systému

Instalace tepelného čerpadla doma a jeho začlenění do topného systému nebo vytvoření plnohodnotné topné stanice vyřeší řadu problémů s lisováním a má následující výhody:

• je to autonomní topný systém, jehož jediným centralizovaným prvkem je připojení k energetické síti;
• tato metoda může výrazně ušetřit drahé energetické nosiče, které se tradičně používají pro vytápění a výrazně snížit náklady na energie.Průměrný koeficient přeměny tepla je 3,5 - 4,5. Od 1 kW elektřiny vyrábí čerpadlo 3 až 7 kW tepla. Jedná se o nejvyšší sazby ze všech typů kotlů na jakékoli palivo;
• systém je bezpečný pro lidské zdraví a pro životní prostředí. Pomáhá šetřit neobnovitelné zdroje energie planety;
• požární bezpečnost a nehořlavost součástí. Tento kotel se nepřehřívá, nevybuchuje, nehoří, nevypouští oxid uhelnatý;
• jedno čerpadlo může produkovat jak teplo, tak chlad, poskytuje v domě nezbytnou mikroklima a ohřívá vodu pro domácí potřeby;
• trvanlivost - podle zkušeností evropských obyvatel je životnost zařízení 20–50 let;
• komfort a tichý provoz. Systém je řízen automatizací;
• instalace čerpadla nevyžaduje schválení, která jsou nezbytná během instalace, například plynového zařízení.

V Norsku a Švédsku je 95% všech domácností vytápěno tepelnými čerpadly.

Výhody takového systému jsou mnohem větší než nevýhody

Mezi nevýhody patří:

• relativně vysoké náklady na instalaci a samotné čerpadlo, návratnost takového systému závisí na intenzitě jeho provozu;
• potřeba přilákat odborníky a používat speciální vrtací a jiná zařízení k vybavení geotermálního čerpadla svislým obvodem, jehož hloubka může dosáhnout 200 m.

Jak si vyrobit tepelné čerpadlo sami

Použití tepelných čerpadel pro vytápění vašeho domu je výhodné a pohodlné. Zkušenost ukazuje, že v soukromých domech s obytnou plochou více než 400 metrů čtverečních. m, takový návrh se vyplatí během několika let provozu, i přes vysoké náklady. Majitelé domů s menšími rozměry úspěšně vyvíjejí a instalují tepelná čerpadla vlastní konstrukce. Zde je několik pokynů pro vytváření těchto užitečných zařízení:

• Nejprve je třeba se postarat o koupi kompresoru, například určený pro klimatizaci. Obvykle je připevněna ke zdi.
• další důležitou část návrhu - kondenzátor - lze provést samostatně. K tomu je třeba vytvořit cívku z měděné trubky (nejméně 1 mm silné), která je umístěna v kovovém nebo plastovém pouzdře. Nádoba vhodné velikosti je vhodná jako kryt. Po instalaci cívky jsou poloviny nádrže svařeny, čímž se upevní potřebné závitové spoje. Výparník je také obvykle připevněn ke zdi. Chcete-li vytvořit vysoce kvalitní cívku, můžete ovinout měděné vodovodní potrubí kolem předmětu vhodného průměru, plynová láhev je docela vhodná. Pro zajištění stejné vzdálenosti mezi zatáčkami použijte perforovaný hliníkový roh, na kterém jsou upevněny cívky cívky.
• finální instalace tohoto zařízení: pájení měděné trubky, vstřikování freonu atd., by měl provádět pouze kvalifikovaný odborník. Neoprávněné činnosti mohou zařízení poškodit, navíc jsou spojeny s vysokou pravděpodobností zranění osob.
• poté je projekt napojen na vnitřní topný systém domu.
• poté je nainstalován a zapojen externí obvod, vlastnosti tohoto procesu závisí na typu tepelného čerpadla.

Před spuštěním tepelného čerpadla nebude zraňovat diagnostiku stavu elektrického zapojení a měřiče. Staré a zastaralé vybavení musí být vyměněno. Přípustný měřič výkonu je nejméně 40 ampér.

Bohužel ne každé tepelné čerpadlo pro vytápění domácností splňuje očekávání majitelů. Nejčastěji je to kvůli nedostatku správných termodynamických výpočtů. Výsledkem je systém s nedostatečným výkonem nebo náklady na nadměrně výkonné zařízení nepřiměřeně rostou. Při výběru systému s vhodnou kapacitou je nutné vzít v úvahu tepelné ztráty budovy a mnoho dalších charakteristik. Tyto výpočty by měly být svěřeny projektantovi.

Nákladová efektivnost a proveditelnost používání tepelných čerpadel

Za účelem dosažení významných úspor v rozpočtu na vytápění po mnoho let je nutné utratit značné prostředky ve fázi návrhu a instalace. Návratnost takového topného systému je časově zpožděna, záleží na provozních podmínkách.

Energie odebraná z prostředí nevyžaduje platbu a nekončí tam.

Pokud jsou podlaha a stěny v domě správně izolovány, pak tepelné čerpadlo bude pracovat co nejefektivněji. Tepelná ztráta by neměla přesáhnout 100 wattů na 1 čtvereční. Metr.

Následuje srovnání nákladů na vytápění při použití různých zdrojů energie.

Abyste ušetřili na vytápění, musíte na instalaci tepelného čerpadla utratit značné množství

Je velmi výhodné zahrnout čerpadlo do systému podlahového vytápění nebo stěn, kde je provozní teplota přibližně 40 stupňů. Ukazatel úspor lze považovat za nepřítomnost přehřátí topného okruhu a zamrznutí chladicí kapaliny při vypnutém čerpadle, což zvyšuje spolehlivost systému a snižuje riziko nehody a četnost preventivních a opravných prací.

Náklady na instalaci takového systému závisí na několika faktorech:

• plocha vytápěných prostor domu;
• různé provedení čerpadla;
• topné systémy a potrubí položené v domě;
• ukazatele tepelných ztrát.

Pro malý dům 130 metrů čtverečních. m při instalaci čerpadla s přívodem tepla v půdě budou náklady na zařízení 450 000 p. a instalace vytáhne 300 000 p.

Čerpadlo vzduch-voda bude stát 300 00 r., Instalace bude 80 000 r. Toto je nejlevnější varianta.

Náklady na instalaci začínají od 450 tisíc rublů.

Maximální náklady budou vyžadovány pro hluboké vrtání s nízkým bodem mrazu a pro velkou plochu domu, například 400 metrů čtverečních. m. Zařízení bude stát 800 000 s. a instalace - 360 000 s. Náklady zahrnují veškeré projektování a výkop, zemní práce a všechny prvky čerpadla a topného systému.

Materiál aktualizován 03.03.2018