Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Industrija črpalk ne stoji vedno in nove inženirske rešitve se pojavljajo na podlagi poznanih tehnologij. Tržniki, ki želijo ustvariti dobiček in povečati prodajo, pogosto prikrivajo podatke o določenem izdelku, ki ga oglašujejo kot revolucionarne, neprimerljive. Najbolj očiten primer so toplotne črpalke. Promocijski materiali ne opisujejo načela delovanja takšnih naprav niti stopnje učinkovitosti ogrevanja hiše. Vendar pa je mogoče razumeti, kako to deluje, in kako koristen je lahko ta ali ta sistem iz tega gradiva.

Kakšna je toplotna črpalka, obseg njegove uporabe

Tehnična opredelitev toplotne črpalke je pripomoček za prenos energije iz enega območja v drugega s hkratnim povečanjem učinkovitosti delovanja. Tej mehaniki ni težko ilustrirati. Predstavljajte si vedro hladne vode in kozarec vroče vode. Da jih segrejemo z določene oznake vročine, se porabi enaka količina energije. Vendar pa je učinkovitost njegove uporabe drugačna. Če istočasno zmanjšate temperaturo vedra vode za 1 stopinjo, lahko prejeto toplotno energijo tekočino v steklu skoraj vre.

Za to mehaniko deluje toplotna črpalka, s katero je možno ogrevanje bazena ali popolnoma ogrevanje hiše. Namestitev prenaša toploto iz enega območja na drugega, na splošno, od zunaj sobe navznoter. Obstaja veliko možnosti za uporabo takšne tehnike.

  1. Z določenimi indikatorji moči toplotne črpalke ogrevanje hiše postane poceni in učinkovito.
  2. S toplotno črpalko je mogoče enostavno ogrevati sanitarno vodo z uporabo sekundarnih ogrevalnih kotlov.
  3. Z določenimi napori in pravilnim načrtovanjem je mogoče ustvariti popolnoma samostojni ogrevalni sistem, ki ga napajajo sončne celice.
  4. Večina modelov toplotnih črpalk - sprejemljiva možnost za toplo dno, ki se uporablja kot ogrevalni krog.

Če želite izbrati in pridobiti ustrezen sistem, je najprej potrebno pravilno nastaviti opravilo pred njim. In šele po predložitvi zahtev za zmogljivost in oceno sprejemljivosti posameznih vrst toplotnih kotlov za zadovoljitev vseh potreb.

Splošno načelo dela

Tehnološko deluje toplotna črpalka v skladu z znanim Carnotovim ciklusom, vrsto pretvorb snovi v snovi. Takšne besede so lahko popolnoma tuje za večino uporabnikov. Vendar ima skoraj vsak od njih doma vsaj eno napravo, ki temelji na tem fizičnem procesu.

Z enostavnimi besedami je toplotna črpalka hladilnik . Vsak model gospodinjstva, v katerem so državljani navajeni za shranjevanje mesa in pijač, je grelec z učinkovitostjo več kot 100%. Vse deluje tako:

  • Hladilnik odvzame toploto iz izdelkov, ki so nameščeni v njej, in ga prenese v rešetko hladilnika in posledično na prostor sobe;
  • Hkrati zagreva zrak s kompresorjem.

Kot rezultat, porabi nekaj količine električne energije, uporabnik prejme dva vira toplote, od katerih je ena (energija, vzeta iz izdelkov) popolnoma brezplačna.

To je princip toplotne črpalke. Naprava ima obratno funkcionalno shemo v primerjavi s hladilnikom - v njem je toplotni izmenjevalec, grelnik hladilnika pa je uporaben in odgovoren za končno učinkovitost. Vse deluje tako:

  • Cev za pridobivanje toplote se nahaja izven prostora, obdana s srednjo stabilno temperaturo;
  • med delovanjem toplotne črpalke je temperatura delovne tekočine prisilno zmanjšana z naravnimi fizikalnimi procesi pod okoljskimi parametri;
  • je del delovnega telesa izbor toplote, katere intenziteta je odvisna od oblikovane temperaturne razlike;
  • Delovni medij vstopi v državno konverzijsko zanko in sobni toplotni izmenjevalec;
  • energija se sprošča v zrak ali drug medij;
  • Delovno telo v začetnem stanju se napaja na začetek cikla (vezje za pridobivanje toplote).

Takšen sistem ogrevanja ima številne prednosti in slabosti. Vendar pa toplotna črpalka pri optimalnih pogojih kaže znatne prihranke . Za ogrevanje hiše bo potrebno 70-80% manj stroškov v primerjavi s klasičnimi sistemi plinskih in trdnih kotlov.

Končna učinkovitost toplotne črpalke je odvisna od številnih dejavnikov. Nekatere tehnološke rešitve lahko rešijo le omejeno število nalog. Drugi prevzamejo zapleteno namestitev toplotne črpalke.

Danes obstaja več gospodinjskih aparatov, katerih lastniki ne celo sumijo, da uporabljajo inovativne, revolucionarne ideje za izbiro toplote okolja. In to se lahko zgodi tudi pri negativni temperaturi zraka zunaj okna. Ta klimatska naprava s funkcijo ogrevanja, ki je dejansko zgrajena na mehaniki toplotne črpalke. Načela delovanja takšnih naprav zrak-zrak bodo obravnavane pozneje.

Shema ogrevanja zasebne hiše z uporabo toplotne črpalke

Optimalna shema za uporabo toplotne črpalke za hišno ogrevanje vključuje rezervoar za shranjevanje . Preprosteje je videti tako:

Tukaj sta bloki 1 in 2 zaporni ventili, ki rešujejo problem uravnavanja vhodnih toplotnih tokov. Ročno jih je mogoče izklopiti ali pa avtomatsko toplotno glavo. Blok 3 - skupni termostat ali sistem senzorjev.

Ogrevanje deluje po naslednjem načelu:

  • Toplotna črpalka izbere toploto okolja in ogreva vodo;
  • tekočina vstopi bodisi v toplotni izmenjevalnik sekundarnega segrevanja posode za shranjevanje ali kroži v enem samem vezju;
  • Ogrevalni sistem je zgrajen po klasičnem principu, vodni tok v njem pa zagotavlja krožna črpalka.

Diagram, prikazan na sliki, je minimalna oprema hiše. Lahko ga enostavno dopolnimo. Zlasti nihče ne posega v namestitev dveh rezervoarjev in načela sekundarnega segrevanja tekočine. Eden od njih - kotel s toplotno črpalko (nameščen neposredno na izhodu slednje) - se uporablja za dovod tople vode. Več volumni rezervoar rešuje problem oskrbe hladilnega sistema z ogrevalnim sistemom.

Odlična delovna možnost ogrevanja hiše s toplotno črpalko, zmogljivostjo za shranjevanje in sistemom talnega ogrevanja . V tem primeru ni potrebno segrevati tekočine na visoko temperaturo. Optimalni indikator za toplo tla je od 30 do 40 stopinj. Ogrevalni krog je podoben že omenjenemu, vendar namesto radiatorjev voda vstopi v zbiralno enoto s svojo regulacijo pretoka.

Klasifikacija toplotnih črpalk po lastnostih medijev

Razvrstitev toplotnih črpalk je precej velika. Naprave so razdeljene glede na vrsto delovnega medija, načelo spreminjanja njegovega fizičnega stanja, uporabo pretvornikov, naravo energetskega nosilca, potrebnega za delovanje. Če menimo, da so modeli na trgu z različnimi kombinacijami klasifikacijskih kriterijev predstavljeni na trgu, postane jasno, da je vse težko navesti. Vendar pa lahko preučimo osnovna načela delitve skupine.

Od parametrov vira toplote in okolja prejemnika sta odvisna namestitev, projektiranje, kot tudi končne značilnosti toplotne črpalke. Danes predlagamo več vrst inženirskih rešitev.

Air-to-Air

Toplotne črpalke zrak-zrak so najpogostejše naprave . So kompaktne in precej preproste. Na mehaniki te vrste delujeta klimatska naprava z ogrevanjem. Načelo delovanja je preprosto:

  • Ulični toplotni izmenjevalnik se ohladi pod temperaturo zraka in odstrani toploto;
  • po tem, ko je dohodni Freon stisnjen v radiator, njegova temperatura močno narašča;
  • Ventilator v sobi, ki piha toplotni izmenjevalec, segreje prostor.

Izbiro energije v okolju ne izvaja nujno zunanji toplotni izmenjevalec. V ta namen se lahko zrak črpalka v enoto, ki se nahaja v prostoru. Tako delujejo nekateri kanalni sistemi.

Če klimatska naprava stisne in širi freon, se v vrtinčnih toplotnih črpalkah uporablja preprost zrak . Mehanika dela je podobna: pred vstopom v notranji toplotni izmenjevalec se stisne plin in po odustanosti z energijo utrjuje intenziven pretok v komoro za odvajanje toplote.

Vortex toplotna črpalka je velika, množična instalacija, ki deluje učinkovito le v razmerah visoke temperature okolja. Zato so takšni sistemi nameščeni v industrijskih obratih, pri čemer uporabljajo vžigalne hlape peči ali vroč zrak iz glavnega klimatskega sistema kot vir toplote.

Voda-voda

Vodna / vodna toplotna črpalka deluje na enak način kot druge enote. Samo medij za prenos energije se razlikuje. Oprema je opremljena s potopnimi sondami, tako da lahko tudi v razmerah trde zime dosežete vodno mizo s pozitivno temperaturo.

Odvisno od potreb po ogrevanju so lahko sistemi za vodo-vodo toplotne črpalke popolnoma drugačni. Na primer, začenši z več vdolbinic okoli zasebne hiše, ki se konča z velikimi izmenjevalci toplote, ki se nahajajo neposredno v vodonosniku, ki se položijo med fazo gradnje stavbe.

Toplotne črpalke voda-voda označujejo večja učinkovitost in učinkovita izhodna moč . Razlog je povečana toplotna kapaciteta tekočine. Vodni sloj, v katerem je nameščena sonda ali toplotni izmenjevalec, hitro daje energijo in zaradi velike količine rahlo zmanjša njegove lastnosti, kar prispeva k stabilnemu delovanju sistema. Tudi oprema za vodo in vodo je značilna za večjo učinkovitost.

Nasvet! Pod določenimi pogoji lahko sistem vodo-voda naredi brez vmesnih vozlišč v obliki rezervoarjev ogrevalnega omrežja. Pri pravilni oceni obstoječih podnebnih pogojev in izbire zmogljivosti naprave je v hiši nameščen grelnik vode s toplotno črpalko in organiziran je učinkovit sistem toplote.

Voda-zrak, zrak-voda

Posebno skrbno je treba izbrati kombinirane sisteme. Obenem se skrbno ocenjujejo obstoječi podnebni pogoji. Na primer, cikel toplotne črpalke voda-zrak ima dobro učinkovitost za ogrevanje v regijah s hudimi zmrzali . Sistem za dovod zraka v povezavi s toplim podom in grelnikom ogrevanja sekundarnega ogrevanja lahko prikaže največje prihranke na območjih, kjer temperatura zraka le redko pade pod -5 … -10 stopinj.

Taliti (slanica)-voda

Toplotna črpalka tega razreda je neke vrste univerzalna. Uporablja se lahko dobesedno povsod . Indikatorji njegove uporabne toplotne moči so konstantni in stabilni. Načelo naprave za slanico temelji na izbiri toplote, predvsem iz tal, ki ima običajne vlage ali močvirne parametre.

Sistem je enostaven za namestitev: postaviti zunanje izmenjevalnike toplote, dovolj jih je zakopati na določeno globino. Izberete lahko tudi eno od možnosti za opremo s plinasto ali tekočo delovno tekočino.

Izračun toplotne črpalke raztopine slanice se izvede glede na raven porabe energije za ogrevanje. Obsežna je metodologija njegovega kvantitativnega določanja. Naredite lahko najbolj natančen izračun, upoštevajoč material sten hiše, oblikovanje oken, naravo tal, povprečno temperaturo zraka in še veliko več.

Proizvajalci sistemov za slano vodo ponujajo različne različice modelov, ki se razlikujejo glede porabe energije enote za pretvorbo, načrtovanja in dimenzij zunanjih toplotnih izmenjevalnikov ter parametrov izhodnega vezja. Izbira optimalne toplotne črpalke glede na zahtevani seznam zahtev ni težavna.

Razdelitev po vrsti delovne tekočine

Sodobne toplotne črpalke lahko kot toplotni transporter uporabljajo plinasto ali kemično tekočo raztopino amoniaka. Primernost določene sheme se ocenjuje glede na več dejavnikov, značilnosti sistemov.

  1. Instalacije, ki uporabljajo freon, imajo cikel toplotne črpalke, ki temelji na stiskanju in širjenju plina. Nekako so zgrajene na kompresorski shemi. Oprema ima privlačne kazalnike učinkovitosti, vendar ima tudi pomanjkljivosti. Čeprav je tehtana povprečna poraba sistema v času obratovalnega cikla stabilna, je ožičenje močno naloženo. Poleg tega toplotne črpalke s plinastim toplotnim transporterjem ne bodo uporabne v regijah, kjer ni centraliziranega električnega omrežja ali vira energije z zadostno nosilnostjo.
  2. Naprave tipa uparjanja z uporabo raztopine amoniaka imajo delovni cikel, ki temelji na postopku izhlapevanja snovi pri vročih točkah. Utekočinjanje po prehodu zunanjega izmenjevalca toplote poteka pod vplivom vira energije. To je toplotni gorilnik. Uporablja se lahko za skoraj vsako gorivo: trdno, bencin, dizel, plin, kerozin, v nekaterih primerih - metil alkohol. Zato so izhlapne toplotne črpalke privlačne na mestih, kjer ni električne energije. Poleg tega lahko izbiro takšne opreme povzroči cenovno ugodnost določene vrste goriva v regiji.

Narava delovnega medija, ki se uporablja v sistemu, lahko veliko pove o učinkovitosti namestitve in izhodne moči. Torej, freon črpalke črpalke kompresor črpalke lahko oster kreten, hitro segrevanje prostora. Modeli izparevanja amoniaka za takšne podvige niso zmožni. Njihov prednostni način delovanja je stabilno, stalno delovanje z nominalno toplotno močjo.

Prednosti toplotnih črpalk in primernost njihove namestitve

Kot je navedeno v oglasu, je glavna prednost toplotnih črpalk gospodarstvo ogrevanja . V določeni meri vse deluje takole. Če ima toplotna črpalka okolje za izbiro energije, ki zagotavlja optimalno temperaturo, deluje učinkovito, stroški ogrevanja se zmanjšajo za približno 70-80%. Vendar pa vedno obstajajo primeri, ko je lahko toplotna črpalka iracionalna naložba sredstev.

Učinkovitost toplotne črpalke določajo naslednje tehnološke značilnosti:

  • parameter mejne meje znižanja temperature s strani delovnega telesa;
  • minimalna razlika v temperaturi zunanjega izmenjevalca in okolja, pri kateri je ekstrakcija toplote izredno majhna;
  • raven porabe energije in vrnitev uporabne toplotne moči.

Uporabnost toplotne črpalke je odvisna od več dejavnikov.

  1. Ozemlja, kjer taka oprema ne kaže dobrih rezultatov - regij z ledenimi zimami in nizkimi povprečnimi dnevnimi temperaturami . V tem primeru toplotna črpalka preprosto ne more vzeti dovolj toplote iz okolja, ki prihaja zelo blizu območja z ničelno učinkovitostjo. Najprej se nanaša na sisteme zrak-zrak.
  2. S povečanjem prostornine ogrevanega prostora se tehnološki parametri toplotne črpalke povečujejo skoraj v geometrijskem napredovanju. Večji toplotni izmenjevalci postajajo vedno večji, velikost in število sondirnih sond na vodi ali tleh naraščata. V določeni točki so stroški toplotne črpalke za ogrevanje, potrebni stroški za njegovo namestitev in vzdrževanje ter plačilo porabljene energije preprosto iracionalne naložbe. Za ogrevanje s klasičnim ogrevalnim sistemom s kotelom je veliko ceneje.
  3. Bolj zapleten sistem, dražji in problematičen je njegovo popravilo v primeru zloma . To je negativen dodatek k velikosti ogrevane površine in značilnostih podnebnega območja.
Nasvet! Na splošno je uporaba toplotne črpalke kot edinega vira toplote za dom mogoče obravnavati le v omejenem številu situacij. Vedno je smiselno uporabiti integrirani varnostni sistem. Tu je število možnih kombinacij omejeno le z razpoložljivimi viri energije in finančnimi zmožnostmi lastnika.

Classics - toplotna črpalka in kotlov na plin / trdo gorivo, ki delata v povezavi. Ideja je preprosta: produkti izgorevanja goriva se sproščajo skozi široko cev. V njem je izmenjevalec toplotne črpalke. V sistemu ogrevanja in tople vode so nameščeni rezervoarji za shranjevanje in indirektni kotel za ogrevanje. Oprema (kotel in črpalka) se aktivira hkrati, ko temperatura tekočine v distribucijskem omrežju pade. Delajo v parih, skoraj v celoti izkoriščajo energijo gorivnega goriva, kar kaže blizu maksimalnih kazalcev učinkovitosti.

Sistem s prilagoditvijo na značilnosti okolja je zgrajen na toplotni črpalki, ventilatorski enoti, toplotni pištoli katerega koli razreda . Pri dovolj visoki temperaturi zraka na ulici (do -5 … -10 stopinj Celzija) toplotna črpalka deluje v nominalnem načinu in zagotavlja zadostno toplotno moč za ogrevanje. Posebnost zasnove sistema je lokacija njenega zunanjega toplotnega izmenjevalca v ločenem prezračevalnem kanalu. Če temperatura na ulici pade pod optimalno oznako, se dovodni zrak segreva s toplotno pištolo (dizel, električni ali plinski).

Še posebno opazno: večina programov, ki omogočajo prilagajanje temperature zraka ali stabilizirajočim parametrom za delovanje toplotne črpalke, se uporabljajo za naprave zrak-zrak in zrak-voda. Drugi sistemi zaradi zunanjih toplotnih izmenjevalnikov, izoliranih v tleh ali vodi, ne dovoljujejo ustvarjanja takšnih obratovalnih pogojev v "toplogrednih plinih".

Основные характеристики и расчет мощности теплового насоса

Общая рациональность установки теплонасоса для отопления дома оцениваются, прежде всего, по финансовым тратам . Сюда входят:

  • цена покупки оборудования;
  • стоимость монтажа, которая может включать земельные работы;
  • траты на периодическое обслуживание;
  • примерная стоимость ликвидации частых неполадок.

Выбор модели по мощности, как было сказано выше, базируется на общей потребности в теплообеспечении. Примерный расчет для одноэтажного дома 10х10 метров (300 кубометров объема) выглядит примерно так:

  • учитывается максимальная отрицательная зимняя температура (-20);
  • определяется разница между комнатой и окружающей средой (20 - -20 = 40);
  • высчитываются теплопотери стен, по справочным данным их материала (для кирпича табличное значение 1, теплопотери - 1х300х40 - 12000 килокалорий в час или 13, 5 кВт).

Полученная цифра - показатель минимальной мощности теплового насоса, которого хватит для отопления дома. Для выбора оптимальной модели характеристику нужно увеличить минимум на 50%. Это делается из-за того, что теплонасосу зимой придется работать в неоптимальных условиях, близко к нижней точке нулевой эффективности по температуре окружающей среды. Полученная цифра для рассматриваемого примера - около 20 кВт.

Вторая часть расчета - выбор емкости накопительного бака . Данную часть системы рекомендуется устанавливать, чтобы теплонасос мог работать ограниченное число циклов в сутки. В документации к оборудованию приводятся рекомендации по объему теплоаккумулятора для определенного показателя цикличности. Среднестатистическая цифра - 30 литров на киловатт при 3 запусках, 20 литров - при 5 запусках. Таким образом, для дома в рассматриваемом примере понадобится бак накопителя минимум в 400 литров для пяти циклов работы теплонасоса в сутки.

Zaključek

Если в результате анализа климата, доступных источников энергии, характера почв принято решение купить теплонасос для отопления - рекомендуется доверить проектирование системы профессионалам. Оптимальный выбор модели основывается не только на особенностях оборудования и механике его работы. Специалисты учтут теплоотдачу почв, выберут комбинированную схему с хорошей эффективностью, рассчитают лучший вариант проведения земельных работ. Поэтому разработанная профессионалами система отопления с тепловым насосом не заставит столкнуться с неожиданностями и пожалеть о своем выборе.

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija:

Gospodinjski aparati