Princip rada dizalice topline. Kako radi dizalica topline? Shema i tehnologija rada dizalice topline Dizalica topline za vodu

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 kućnog grijanja (cijevi i radijatori). Vanjska kontura nalazi u vodi ili pod zemljom. Uključuje kolektor izmjenjivača topline i cijevi koje spajaju kolektor s crpkom.

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 dovodi se do kolektora. 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 postoji 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 najugodnije 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 temperaturni raspon. 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 korištenjem geotermalnog sustava (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

Danas se cijeli civilizirani svijet bori za uštedu energetskih izvora. Naravno, nitko još nije uspio stvoriti perpetum mobile, ali već je pronađen gotovo stalni izvor opskrbe toplinom. Ovo je naše okruženje:

• atmosfera;
• tlo;
• podzemne vode;
• prirodne vodene površine.

Ostaje samo pitanje: kako toplinu akumulirati iz vanjske okoline i usmjeriti na unutarnje potrebe?

U ove svrhe koristi se jedinica kao što je toplinska pumpa. Zapravo, mnogi tehnički obrazovani ljudi to već znaju - ugrađeno je u svaki moderni rashladni ili klima uređaj.

Štoviše, ova jedinica radi na najizravniji način: u načinu grijanja akumuliraju vanjsku atmosfersku toplinu, prenoseći je na unutarnje uređaje za prijenos topline - ventilirane radijatore.

Treba odmah napomenuti da će korištenje takvog uređaja biti učinkovito za grijanje bilo kojeg izoliranog prostora temperatura izvora topline veća od jednog stupnja Celzijusa.

Princip rada ove jedinice je temeljan na Carnotov zakon. Temelji se na akumulacija niskokvalitetne toplinske energije rashladnim sredstvom s naknadnim prijenosom do potrošača.

1. Rashladno sredstvo, koje ima nižu temperaturu, zagrijava se iz vanjskih izvora– tla, dubokih bunara, prirodnih rezervoara, pri prelasku u plinovito agregatno stanje.
2. On prisilno komprimiran kompresorom, zagrijavajući se još više, i ponovno dobiva tekuće stanje, oslobađajući svu akumuliranu toplinsku energiju u radijatorima grijanja.
3. Ciklus se ponavlja– tekuće rashladno sredstvo ponovno ulazi u vanjski krug sustava, gdje se, isparavajući, puni toplinskom energijom iz vanjskih izvora topline.

U ovom slučaju troši se samo električna energija potrebna za kompresiju i cirkulaciju rashladnog sredstva u sustavu, odnosno zagrijavanje unutrašnjosti provodi se na najekonomičniji način.

Vrste dizalica topline

Postoje tri glavne modifikacije dizalica topline:

• • • "voda - voda";
    • "tlo - voda";
    • "zrak - voda".

Generatori topline voda-voda

Dizalice topline danas imaju široku primjenu u visokorazvijenim europskim zemljama. Na primjer, u Nizozemskoj se cijele zajednice vikendica griju pomoću ovog uređaja za izmjenu topline, budući da postoji obilje geotermalnih rudnika ispunjenih vodom sa konstantnom temperaturom od 32 stupnja Celzijusa. A ovo je praktički besplatan izvor topline.

Slična varijacija stvaranja topline
oprema se naziva "voda - voda". Ova kategorija uključuje sve vrste korištenja toplinskih sustava tekući mediji kao izvori toplinske energije.

Obično se ovo načelo rada provodi na sljedeći način:

• topla voda iz bunara dovodi se u vanjski, nakon čega se ispušta u drugi bunar ili u obližnje vodeno tijelo.
• Radijator je postavljen na dno spremnika bez leda. Izrađen je od nehrđajuće ili metalno-plastične cijevi. Štoviše, često se koristi za uštedu skupog rashladnog sredstva - freona međukrug rashladne tekućine ispunjen "antifrizom"- antifriz ili otopina glikola (antifriz).

Trošak jedinica voda-voda uvelike varira i ovisi prije svega o kapacitetu proizvodnje topline i zemlji podrijetla.

Tako, jedinica najmanje snage ruske proizvodnje, sposoban razviti toplinu snage oko 6 kW, koštat će gotovo 2000 dolara, a industrijska oprema s dva kompresora snage veće od 100 kW koštat će gotovo trideset tisuća dolara SAD.

Jedinice zrak-voda

Pri korištenju atmosfere ili sunčeve svjetlosti kao izvora toplinske energije Dizalica topline se smatra klasom zrak-voda. U tom slučaju često se na vanjski izmjenjivač topline ugrađuje cirkulacijski ventilator koji dodatno pumpa topli vanjski zrak.

Trošak uređaja za grijanje zraka od 18 kilovata ove klase proizveden u Rusiji počinje od 5000 dolara, a za opremu od 12 kilovata japanske tvrtke Fujitsu potrošač će morati platiti gotovo 9000 dolara.

Oprema klase "tlo - voda".

Postoji i varijacija koja koristi izvor toplinske energije potencijal nakupljen u tlu.
Postoje dvije vrste takvih struktura: okomite i vodoravne.

• Okomito— raspored kolektora topline je linearan. svi sustav se postavlja u vertikalne rovove, čija je dubina 20...100 metara.
• Horizontalno- vanjski rasporedi razdjelnika, obično metalno-plastične spiralno upredene cijevi, polažu se u Horizontalni rovovi od 2…4 metra. I u ovom slučaju, Što je veća dubina vanjskog hladnjaka, to bolje radi grijanje "iz zemlje"..

Cijena za jedinice klase "tlo - voda" usporediva je s opremom istog kapaciteta klase "voda - voda" i počinje od dvije tisuće američkih dolara za pumpu od šest kilovata.

Prednosti i mane sustava grijanja temeljenog na dizalici topline

Pozitivna svojstva dizalica topline uključuju:

Pregled: Prošle godine sam kupio monoblok dizalicu topline zrak-voda za grijanje seoske kuće. Skupo, naravno, ali nadam se da će se isplatiti za 10 godina. Dobavljač je sam postavio pumpu i spojio je na sustav grijanja, sve radi praktički bez mog sudjelovanja. Zadovoljan sam izborom.

Nedostaci toplinske pumpe su:

• Visoki troškovi instalacije. Za normalan rad toplinske opreme potrebno je uložiti značajne napore - kopati dugačke rovove, postavljati duboke bunare ili često prevladati značajne udaljenosti do najbližeg vodenog tijela.
• Potreba za kvalitetnom implementacijom sustava. Najmanje curenje rashladnog ili međurashladnog sredstva može uništiti sve napore. Stoga, prilikom postavljanja kruga bilo koje varijacije, potrebno je koristiti rad isključivo kvalificiranih stručnjaka i tijekom rada sustava eliminirati rizik od njegovog pada tlaka.

Diy dizalica topline. Montaža i ugradnja

Naravno, početna ulaganja u organiziranje kućnog grijanja pomoću ove tehnologije vrlo su visoka. Stoga mnogi obični ljudi koji su zainteresirani za ovaj ultra-ekonomični sustav imaju želju barem malo uštedjeti tako što će ga sami izgraditi.

Da biste to učinili potrebno vam je:

• Kupi kompresor. Bilo koja funkcionalna jedinica iz kućnog split klimatizacijskog sustava će poslužiti.
• Izgradite kondenzator. U najjednostavnijem slučaju, to može biti uobičajeno spremnik od nehrđajućeg čelika zapremine 100 litara. Prerezan je na pola, a unutar njega je montirana zavojnica bakrene cijevi malog promjera. Debljina stijenke zavojnice mora biti najmanje jedan milimetar. Nakon odvajanja zavojnice, potrebno je zavariti spremnik natrag u cjelovitu strukturu, poštujući uvjete nepropusnosti.
• Sastavite isparivač. To može biti plastični spremnik od 60-80 litara s ugrađenom cijevi od ¾ inča.
• Za organiziranje vanjske konture koja se nalazi u tlu, bolje je koristiti moderne– puno su izdržljiviji od klasičnih metalnih te je njihova ugradnja puno pouzdanija i brža.

Ostaje samo pozvati tehničara rashladne opreme, tako da će pomoću specijalizirane opreme kvalitativno zapečatiti sve spojeve sustava i napuniti ih freonom.

Pogledajte video o instaliranju Daikin Altherma dizalice topline:

Ovo dovršava instalaciju jedinice za proizvodnju topline. Možete iskoristiti sve njegove prednosti, od kojih je glavna niska potrošnja energije - električne energije uz značajan kapacitet proizvodnje topline.

Svjetski energetski odbor sastavio je prognozu korištenja izvora topline za grijanje zgrada za 2020. godinu. Tvrdi da će u razvijenim zemljama 75% domova biti opskrbljeno toplom vodom i grijano geotermalnom energijom planeta.

Danas je 40% svih novih domova u Švicarskoj opremljeno dizalicama topline, au Švedskoj je ta brojka porasla na 90%. Rusija i zemlje ZND-a rjeđe uvode toplinsku pumpu za grijanje doma, iako prvi entuzijasti već koriste ovu metodu, prenoseći svoje iskustvo sljedbenicima.

Principi rada

Za grijanje zgrade, energija iz izvora niskog potencijala (temperatura) prenosi se rashladnom tekućinom do potrošača. U tehnološkom procesu koristi se zakon termodinamike, koji osigurava izjednačavanje toplinske energije dvaju sustava s različitim temperaturama: prijenos snage od toplog izvora do hladnog potrošača.

Korištenjem topline okoline povećava se njegov temperaturni potencijal za grijanje i opskrbu toplom vodom.

Izvor regenerativne topline može biti:

• površina zemlje ili njezin volumen;
• vodeni okoliš (jezero, rijeka);
• zračne mase.

Popularniji modeli su oni koji energiju uzimaju iz zemlje čiju površinu zagrijavaju sunčeve zrake te energija vanjske i unutarnje jezgre planeta. Navedeni su:

1. najbolja kombinacija potrošačkih kvaliteta;
2. učinkovitost;
3. po cijeni.

Sheme cirkulacije rashladne tekućine

Pri radu dizalice topline (TK) koriste se tri zatvorena kruga kroz koje cirkuliraju različite tekućine/plinovi - rashladne tekućine. Svaki od njih obavlja svoje funkcije.

Krug za preuzimanje potencijala energije izvora

Kod preuzimanja topline iz zraka koristi se umjetno propuhivanje kućišta isparivača strujanjem zraka iz ventilatora.

Zatvoreni ciklus tekućeg rashladnog sredstva za prijenos topline iz vodenog okoliša ili zemlje provodi se kroz cjevovode koji povezuju zavojnicu isparivača s kolektorom udubljenim u dno spremnika ili ukopanim u zemlju na udaljenosti većoj od smrzavanja tla. na velikoj hladnoći.

Kao rashladna sredstva koriste se tekućine koje se ne smrzavaju na bazi razrijeđenih vodenih otopina alkohola. Obično se nazivaju "antifriz" ili "salamura". Pod utjecajem više temperature (≥+3ºS) dižu se do isparivača, predaju mu toplinu, a nakon hlađenja (≈-3ºS) gravitacijom se vraćaju natrag u izvor energije, osiguravajući kontinuiranu cirkulaciju.

Unutarnji krug

Kroz njega cirkulira rashladno sredstvo na bazi freona, "podižući" toplinu na višu razinu. Pod utjecajem temperature sukcesivno prelazi u plinovito i tekuće stanje.

Unutarnji krug uključuje:

• isparivač koji uzima energiju iz slanih otopina i prenosi je na freon, koji vrije i postaje razrijeđeni plin;
• kompresor koji komprimira plin na visoki tlak. Istodobno se temperatura freona naglo povećava;
• kondenzator u kojem vrući plin predaje svoju energiju rashladnoj tekućini izlaznog kruga, a sam se hladi, pretvarajući se u tekuće stanje;
• prigušnica (ekspanzijski ventil), smanjujući freon zbog razlike tlaka u stanje zasićene pare za ulazak u isparivač. Kada rashladno sredstvo prolazi kroz uski otvor, tlak rashladnog sredstva pada na početnu vrijednost.

Izlazni krug

Ovdje cirkulira voda. Zagrijava se u kondenzatorskoj zavojnici za korištenje u konvencionalnom hidroničkom sustavu grijanja. Ovom metodom njegova temperatura doseže oko 35ºS, što određuje njegovu upotrebu u sustavu "Topli pod" s dugim vodovima koji omogućuju ravnomjeran prijenos generirane energije na cijeli volumen prostorije.

Korištenje samo radijatora za grijanje, koji stvaraju manje količine toplinske izmjene s prostorom prostorija, nije tako učinkovito.

Oblikovati

Industrija proizvodi modele s različitim karakteristikama performansi, ali oni uključuju opremu koja obavlja standardne zadatke opisane gore.

Kao opcija dizajna, slika prikazuje toplinsku pumpu za grijanje kuće.

Ovdje se toplina iz geotermalnih izvora prima preko ulaznih cjevovoda, a vikendom se prenosi u sustav kućnog grijanja.

Rad dizalice topline osiguravaju:

• Sustav za nadzor parametara kruga i upravljanje, uključujući daljinske metode putem Interneta;
• dodatna oprema (jedinice za pranje i punjenje, ekspanzijski spremnici, sigurnosne grupe, crpne stanice).

Prizemne konstrukcije

Oni koriste tri dizajna izmjenjivača topline za uzimanje energije iz izvora:

1. površno mjesto;
2. ugradnja vertikalnih sondi tla;
3. produbljivanje horizontalnih konstrukcija.

Prva metoda je najmanje učinkovita. Stoga se rijetko koristi za grijanje kuće.

Ugradnja sondi u bušotine

Ova metoda je najučinkovitija. Omogućuje stvaranje bušotina do dubine od oko 50÷150 metara ili više za smještaj cjevovoda u obliku slova U od plastičnih materijala promjera od 25 do 40 mm.

Povećanje površine poprečnog presjeka cijevi, kao i produbljivanje bunara, stvara poboljšano uklanjanje topline, ali povećava cijenu strukture.

Horizontalni kolektori

Bušenje rupa za sonde je skupo. Stoga se ova metoda često bira jer je jeftinija. Omogućuje vam da se snađete s kopanjem rovova ispod dubine smrzavanja tla.

Pri projektiranju vodoravnog kolektora treba voditi računa o sljedećem:

1. toplinska vodljivost tla;
2. prosječna vlažnost tla;
3. geometrija mjesta.

Oni utječu na dimenzije i konfiguraciju kolektora. Cijevi se mogu polagati:

• petlje;
• cik-cak;
• zmija;
• ravni geometrijski oblici;
• spiralne spirale.

Važno je razumjeti da površina mjesta dodijeljena za takav kolektor obično premašuje dimenzije temelja kuće za 2-3 puta. Ovo je glavni nedostatak ove metode.

Sakupljači vode

Ovo je najekonomičnija metoda, ali zahtijeva postavljanje dubokog rezervoara u blizini zgrade. Sastavljeni cjevovodi se postavljaju i učvršćuju utezima na njegovom dnu. Za učinkovit rad dizalice topline potrebno je izračunati minimalnu dubinu kolektora i volumen spremnika koji može osigurati odvođenje topline.

Dimenzije takve strukture određene su toplinskim proračunima i mogu doseći duljinu veću od 300 metara.

Slika ispod prikazuje pripremu linija za montažu na ledu proljetnog jezera. Omogućuje vam vizualnu procjenu opsega posla koji je pred vama.

Zračna metoda

Vanjski ili ugrađeni ventilator puše zrak s ulice izravno na isparivač s freonom, kao u klima uređaju. U ovom slučaju, nema potrebe stvarati glomazne strukture od cijevi i postavljati ih u zemlju ili rezervoar.

Toplinska pumpa za grijanje kuće koja radi na ovom principu je jeftinija, ali preporuča se koristiti u relativno toploj klimi: mrazni zrak neće dopustiti da sustav radi.

Takvi uređaji imaju široku primjenu za zagrijavanje vode u bazenima ili prostorijama smještenim uz industrijske uređaje koji su stalno uključeni u tehnološki proces i snažnim rashladnim sustavima ispuštaju toplinu u atmosferu. Primjeri uključuju energetske autotransformatore, dizel stanice i kotlovnice.

Glavne karakteristike

Prilikom odabira modela VT trebali biste razmotriti:

• toplinska izlazna snaga;
• omjer transformacije toplinske pumpe;
• uvjetna učinkovitost;
• godišnja učinkovitost i troškovi.

izlazna snaga

Prilikom izrade novog dizajna kuće uzimaju se u obzir njegove potrebe za toplinom, uzimajući u obzir značajke dizajna materijala koji stvaraju gubitak topline kroz zidove, prozore, vrata, stropove i podove prostorija različitih veličina. Izračun uzima u obzir stvaranje udobnosti pri najnižim mrazima u određenom području.

Potrošnja toplinske energije zgrade izražava se u kW. Ona mora biti pokrivena energijom koju stvara dizalica topline. Međutim, u izračunima se često radi pojednostavljenje koje omogućuje uštedu: trajanje najhladnijih dana u godini ne prelazi nekoliko tjedana. Tijekom tog razdoblja priključen je dodatni izvor topline, na primjer, grijaći elementi koji zagrijavaju vodu u kotlu.
Rade samo u kritičnim situacijama tijekom mraza, a ostatak vremena su isključeni. To omogućuje korištenje VT-a s nižim snagama.

Mogućnosti dizajna

Za referencu. Modeli s izlaznom snagom od 6÷11 kW krugova "slanica-voda" mogu grijati vodu iz ugrađenih spremnika u relativno malim zgradama. Snaga od 17 kW dovoljna je za održavanje temperature vode od 65ºC u bojleru zapremine 230÷440 litara.
Toplinske potrebe zgrada srednje veličine pokrivaju snagu od 22÷60 kW.

Koeficijent transformacije dizalica topline Ktr

Određuje učinkovitost strukture pomoću bezdimenzionalne formule:

Ktr=(Tout-Tout)/Tout

Vrijednost "T" označava temperaturu rashladne tekućine na izlazu i ulazu u strukturu.

Koeficijent pretvorbe energije (ͼ)

Izračunava se kako bi se odredio udio korisne izlazne topline u odnosu na energiju primijenjenu na kompresor.

ͼ=0,5T/(T-To)=0,5(ΔT+To)/ΔT

Za ovu formulu, temperatura potrošača "T" i izvora "To" određena je u stupnjevima Kelvina.

Vrijednost ͼ može se odrediti količinom energije utrošenom na rad kompresora “Rel” i rezultirajućim korisnim toplinskim učinkom “Rn”. U ovom slučaju naziva se "COP", skraćeno od engleskog izraza "Coefficient of performance".

Koeficijent ͼ je promjenjiva vrijednost koja ovisi o razlici temperature između izvora i potrošača. Označava se brojevima od 1 do 7.

Uvjetna učinkovitost

Ovo je lažna izjava: faktor učinkovitosti uzima u obzir gubitke snage tijekom rada krajnjeg uređaja.
Za njezino određivanje potrebno je izlaznu toplinsku snagu podijeliti s primijenjenom, uzimajući u obzir energiju geotermalnih izvora. S ovim izračunom, perpetuum mobile neće raditi.

Godišnja učinkovitost i troškovi

COP koeficijent ocjenjuje rad dizalice topline u određenom vremenskom trenutku pod određenim radnim uvjetima. Za analizu performansi HP-a uveden je godišnji pokazatelj učinkovitosti sustava (β).

Ovdje simbol Qwp označava količinu proizvedene toplinske energije godišnje, a Wel je vrijednost električne energije koju postrojenje potroši za isto vrijeme.

Pokazatelj troška Eq

Ova karakteristika je suprotna pokazatelju učinkovitosti.

Za određivanje karakteristika HP-a koriste se specijalizirani softver i tvorničke klupe.

Izrazite značajke

Prednosti

Grijanje kuće toplinskom pumpom u odnosu na druge sustave ima:

1. dobri ekološki parametri;
2. dug radni vijek opreme bez održavanja;
3. mogućnost jednostavnog prebacivanja načina grijanja zimi na klimatizaciju ljeti;
4. visoka godišnja učinkovitost.

Mane

U fazi projekta i tijekom rada potrebno je uzeti u obzir:

1. poteškoće u izvođenju točnih tehničkih izračuna;
2. visoka cijena opreme i instalacijskih radova;
3. mogućnost stvaranja "zračnih zastoja" zbog kršenja tehnologije polaganja cjevovoda;
4. ograničena temperatura vode koja izlazi iz sustava (≤+65ºS);
5. stroga individualnost svakog dizajna za bilo koju zgradu;
6. potreba za velikim površinama za kolektore s izuzetkom izgradnje objekata na njima.

Kratak popis proizvođača

Moderne dizalice topline za grijanje doma proizvode tvrtke kao što su:

• Bosch - Njemačka;
• Waterkotte - Njemačka;
• WTT Group OY - Finska;
• ClimateMaster - SAD;
• ECONAR - SAD;
• Dimplex - Irska;
• FHP Manufacturing - SAD;
• Gustrowr - Njemačka;
• Heliotherm - Austrija;
• IVT - Švedska;
• LEBERG - Norveška.

Sve više korisnika interneta zainteresirano je za alternativne načine grijanja: toplinske pumpe.

Za većinu je to potpuno nova i nepoznata tehnologija, pa se postavljaju pitanja poput: “Što je to?”, “Kako izgleda dizalica topline?”, “Kako radi pumpa topline?” itd.

Ovdje ćemo pokušati dati jednostavne i pristupačne odgovore na sva ova i mnoga druga pitanja vezana uz dizalice topline.

Što je toplinska pumpa?

Toplinska pumpa- uređaj (drugim riječima, “toplinski kotao”) koji uklanja raspršenu toplinu iz okoline (tla, vode ili zraka) i prenosi je u krug grijanja vašeg doma.

Zahvaljujući sunčevim zrakama, koje neprekidno ulaze u atmosferu i na površinu zemlje, dolazi do stalnog oslobađanja topline. Tako površina zemlje dobiva toplinsku energiju tijekom cijele godine.

Zrak djelomično apsorbira toplinu iz energije sunčevih zraka. Preostalu sunčevu toplinsku energiju Zemlja gotovo u potpunosti apsorbira.

Osim toga, geotermalna toplina iz utrobe zemlje stalno osigurava temperaturu tla od +8°C (počevši od dubine od 1,5-2 metra i niže). Čak iu hladnoj zimi, temperatura na dubinama akumulacija ostaje u rasponu od +4-6°C.

To je niska toplina tla, vode i zraka koju dizalica topline prenosi iz okoline u krug grijanja privatne kuće, nakon što je prethodno povećala razinu temperature rashladnog sredstva na potrebnih +35-80°C.

VIDEO: Kako radi dizalica topline zemlja-voda?

Što radi toplinska pumpa?

Dizalice topline- toplinski strojevi koji su dizajnirani za proizvodnju topline korištenjem obrnutog termodinamičkog ciklusa. prijenos toplinske energije iz izvora niske temperature u sustav grijanja više temperature. Tijekom rada dizalice topline nastaju troškovi energije koji ne prelaze količinu proizvedene energije.

Rad dizalice topline temelji se na obrnutom termodinamičkom ciklusu (obrnuti Carnotov ciklus), koji se sastoji od dvije izoterme i dvije adijabate, no za razliku od izravnog termodinamičkog ciklusa (izravni Carnotov ciklus), proces se odvija u suprotnom smjeru: suprotno od kazaljke na satu.

U obrnutom Carnotovom ciklusu okolina djeluje kao hladni izvor topline. Pri radu dizalice topline toplina iz vanjske okoline se zbog obavljenog rada predaje potrošaču, ali na višoj temperaturi.

Toplinu od hladnog tijela (tla, vode, zraka) moguće je prenijeti samo utroškom rada (kod dizalice topline utroškom električne energije za rad kompresora, cirkulacijskih pumpi i dr.) ili drugi postupak kompenzacije.

Toplinska pumpa se može nazvati i “hladnjakom u obrnutom smjeru”, jer je toplinska pumpa isti rashladni stroj, samo za razliku od hladnjaka, toplinska pumpa uzima toplinu izvana i predaje je u prostoriju, odnosno zagrijava prostoriju (hladnjak se hladi tako što uzima toplinu iz rashladne komore i izbacuje je kroz kondenzator).

Kako radi toplinska pumpa?

Sada razgovarajte o tome kako radi toplinska pumpa. Da bismo razumjeli princip rada dizalice topline moramo razumjeti nekoliko stvari.

1. Dizalica topline može izvlačiti toplinu čak i na temperaturama ispod ništice.

Većina budućih vlasnika kuća ne može razumjeti princip rada (u principu, bilo koje toplinske pumpe na zrak), jer ne razumiju kako se toplina može izvući iz zraka na temperaturama ispod nule zimi. Vratimo se osnovama termodinamike i prisjetimo se definicije topline.

Toplina- oblik kretanja materije, koji je nasumično kretanje čestica koje tvore tijelo (atoma, molekula, elektrona itd.).

Čak i na 0˚C (nula stupnjeva Celzijusa), kada se voda smrzne, u zraku još uvijek ima topline. To je znatno manje nego, na primjer, na temperaturi od +36˚S, ali ipak, i na nuli i na negativnim temperaturama, dolazi do kretanja atoma, pa se stoga oslobađa toplina.

Kretanje molekula i atoma potpuno prestaje na temperaturi od -273˚C (minus dvjesto sedamdeset tri Celzijeva stupnja), što odgovara apsolutnoj nultoj temperaturi (nula stupnjeva Kelvinove ljestvice). Odnosno, čak i zimi, na temperaturama ispod nule, u zraku postoji niska toplina koja se može izvući i prenijeti u kuću.

2. Radni fluid kod dizalica topline je rashladno sredstvo (freon).

Što je rashladno sredstvo? Rashladno sredstvo- radna tvar u dizalici topline koja oduzima toplinu hlađenom objektu tijekom isparavanja i predaje toplinu radnom mediju (npr. vodi ili zraku) tijekom kondenzacije.

Osobitost rashladnih sredstava je da mogu ključati i na negativnim i na relativno niskim temperaturama. Osim toga, rashladna sredstva mogu prijeći iz tekućeg u plinovito stanje i obrnuto. Upravo pri prijelazu iz tekućeg u plinovito stanje (isparavanje) dolazi do apsorpcije topline, a pri prijelazu iz plinovitog u tekuće (kondenzacija) dolazi do prijenosa topline (oslobađanje topline).

3. Rad dizalice topline omogućuju četiri ključne komponente.

Da bismo razumjeli princip rada dizalice topline, njezin se uređaj može podijeliti u 4 glavna elementa:

1. Kompresor, koji komprimira rashladno sredstvo kako bi mu se povećao tlak i temperatura.
2. Ekspanzijski ventil- termostatski ventil koji naglo smanjuje tlak rashladnog sredstva.
3. Isparivač- izmjenjivač topline u kojem rashladno sredstvo niske temperature apsorbira toplinu iz okoline.
4. Kondenzator- izmjenjivač topline u kojem već vruće rashladno sredstvo nakon kompresije predaje toplinu radnoj okolini kruga grijanja.

Upravo te četiri komponente omogućuju rashladnim strojevima da proizvode hladnoću, a toplinskim pumpama da proizvode toplinu. Kako biste razumjeli kako svaka komponenta dizalice topline radi i zašto je potrebna, predlažemo da pogledate video o principu rada dizalice topline zemlja.

VIDEO: Princip rada dizalice topline zemlja-voda

Princip rada dizalice topline

Sada ćemo pokušati detaljno opisati svaku fazu rada dizalice topline. Kao što je ranije spomenuto, rad dizalica topline temelji se na termodinamičkom ciklusu. To znači da se rad dizalice topline sastoji od nekoliko ciklusa koji se uvijek iznova ponavljaju određenim slijedom.

Radni ciklus dizalice topline može se podijeliti u sljedeća četiri stupnja:

1. Apsorpcija topline iz okoline (vrenje rashladnog sredstva).

Isparivač (izmjenjivač topline) prima rashladno sredstvo, koje je u tekućem stanju i ima niski tlak. Kao što već znamo, na niskim temperaturama rashladno sredstvo može prokuhati i ispariti. Proces isparavanja je neophodan da bi tvar apsorbirala toplinu.

Prema drugom zakonu termodinamike toplina se prenosi s tijela s visokom temperaturom na tijelo s nižom temperaturom. Upravo u ovoj fazi rada dizalice topline rashladno sredstvo niske temperature, prolazeći kroz izmjenjivač topline, oduzima toplinu iz rashladne tekućine (slana otopina), koja se prethodno uzdigla iz bunara, gdje je oduzimala nisku toplinu tlo (u slučaju zemljanih dizalica topline zemlja-voda).

Činjenica je da je temperatura tla pod zemljom u bilo koje doba godine + 7-8 ° C. Kada se koriste, postavljaju se okomite sonde kroz koje cirkulira slana otopina (rashladna tekućina). Zadatak rashladne tekućine je zagrijavanje do najveće moguće temperature dok cirkulira kroz duboke sonde.

Kada je rashladno sredstvo preuzelo toplinu od tla, ono ulazi u izmjenjivač topline toplinske pumpe (isparivač) gdje se "susreće" s rashladnim sredstvom koje ima nižu temperaturu. A prema drugom zakonu termodinamike dolazi do izmjene topline: toplina iz jače zagrijane slane vode prenosi se na manje zagrijano rashladno sredstvo.

Ovdje je vrlo važna točka: moguća je apsorpcija topline tijekom isparavanja tvari i obrnuto, prijenos topline događa se tijekom kondenzacije. Kada se rashladno sredstvo zagrijava od rashladne tekućine, ono mijenja svoje fazno stanje: rashladno sredstvo prelazi iz tekućeg stanja u plinovito (rashladno sredstvo ključa i isparava).

Nakon prolaska kroz isparivač rashladno sredstvo je u plinovitoj fazi. Ovo više nije tekućina, već plin koji je uzeo toplinu iz rashladne tekućine (slana otopina).

2. Kompresija rashladnog sredstva pomoću kompresora.

U sljedećem koraku rashladno sredstvo ulazi u kompresor u plinovitom stanju. Ovdje kompresor komprimira freon, koji se zbog naglog povećanja tlaka zagrijava do određene temperature.

Kompresor običnog kućnog hladnjaka radi na sličan način. Jedina značajna razlika između kompresora hladnjaka i kompresora toplinske pumpe je znatno niža učinkovitost.

VIDEO: Kako radi hladnjak s kompresorom

3. Prijenos topline u sustav grijanja (kondenzacija).

Nakon kompresije u kompresoru, rashladno sredstvo, koje ima visoku temperaturu, ulazi u kondenzator. U ovom slučaju, kondenzator je također izmjenjivač topline u kojem se tijekom kondenzacije toplina prenosi s rashladnog sredstva na radni medij kruga grijanja (na primjer, voda u sustavu grijanog poda ili radijatori grijanja).

U kondenzatoru rashladno sredstvo ponovno prelazi iz plinovite u tekuću fazu. Ovaj proces je popraćen oslobađanjem topline, koja se koristi za sustav grijanja u kući i opskrbu toplom vodom (PTV).

4. Smanjenje tlaka rashladnog sredstva (ekspanzija).

Sada se tekuće rashladno sredstvo mora pripremiti za ponavljanje radnog ciklusa. Da biste to učinili, rashladno sredstvo prolazi kroz uski otvor ekspanzijskog ventila (ekspanzijski ventil). Nakon “guranja” kroz uski otvor prigušnice, rashladno sredstvo se širi, zbog čega pada njegova temperatura i tlak.

Taj se postupak može usporediti s raspršivanjem aerosola iz spreja. Nakon prskanja limenka se nakratko ohladi. Odnosno, došlo je do oštrog pada tlaka aerosola zbog pritiskanja prema van, a temperatura također pada u skladu s tim.

Sada je rashladno sredstvo ponovno pod takvim pritiskom da može prokuhati i ispariti, što nam je potrebno za apsorbiranje topline iz rashladnog sredstva.

Zadatak ekspanzijskog ventila (termostatskog ekspanzionog ventila) je smanjiti tlak freona širenjem na izlazu iz uskog otvora. Sada je freon spreman za ponovno kuhanje i apsorbiranje topline.

Ciklus se ponovno ponavlja sve dok sustav grijanja i potrošne tople vode ne dobije potrebnu količinu topline iz dizalice topline.

• Princip rada dizalica topline
• Krug grijanja
• Prednosti i nedostaci dizalica topline
• Domaće tajne

Kako radi

Toplinska ili geotermalna pumpa prikuplja toplinsku energiju iz okoline, pretvara je pomoću rashladnog sredstva i opskrbljuje sustavom kućnog grijanja.

Glavne komponente jedinice: kompresor, izmjenjivač topline, cirkulacijska pumpa, automatizacija, opskrbni krug. Crpka može crpiti toplinu iz tri izvora.

• Zrak.
• Voda.
• Temeljni premaz.

Sudeći po temama rasprava, imamo dvije tražene opcije - vodu i tlo. To je zbog ograničenja temperature - izvor mora biti pozitivan. Položaj kruga hranjenja može biti vodoravan ili okomit. U prvom slučaju, glavna linija je postavljena ispod razine smrzavanja - od 1,5 metara dubine. Ili na dno rezervoara, tamo čak iu teškim mrazima - do + 4⁰S. Duljina kruga ovisi o dimenzijama grijane prostorije i snazi ​​crpke. U drugom se buše bušotine za sonde, prosječna dubina je 50–70 metara. Piastrov A V, jedan od forumaša i vlasnik dizalice topline ovako je opisao vertikalni sustav.

Piastrov A V Član FORUMHOUSE-a

Toplinu prikupljaju geotermalne sonde – cjevovod s petljom kroz koji cirkulira etilen glikol. Spuštaju se u bunare duboke 50-70 metara. Ovo je vanjski krug, a broj bunara ovisi o snazi ​​dizalice topline. Za kuću s kvadratnom površinom od 100 metara trebat će vam dvije sonde - dva bunara.

Krug grijanja

Dizalica topline, za razliku od kotlova na plin, ugljen ili struju, zagrijava medij prosječno na 40⁰C. Ovo je optimalna temperatura pri kojoj su trošenje opreme i potrošnja električne energije minimalni. Za konvencionalne radijatore takvi pokazatelji nisu dovoljni. Stoga, s toplinskom pumpom, obično ne koriste cijevi i radijatore, već grijane podove. Učinkovitije je kada se rashladna tekućina zagrijava na ovaj način. Samo bi razmak između cijevi trebao biti manji. Vrijedno je uzeti u obzir da grijani podovi stvaraju ograničenja u izboru namještaja i isušuju zrak. Bit će potrebna dodatna vlaga. Ljeti, podovi mogu raditi za hlađenje.

Prednosti i nedostatci

Glavna prednost dizalice topline je njezina visoka učinkovitost; za svaki kilovat potrošene električne energije proizvede oko 5 kW topline. Plus bez fizičkog napora tijekom rada, bez otpada i ugljičnog monoksida.

Osim toga, nema ovisnosti o plinskim radnicima i nema odlaska vlastima za odobrenje. A zahtjevi za kotlovnicu nisu tako strogi. Nakon pokretanja operativni troškovi su minimalni. Plaća se samo struja, prosječna snaga pumpe troši oko 4 kW na sat. Moderni modeli su pulsirajući, ne rade kontinuirano, ali se uključuju kada je potrebno. Time se smanjuje broj radnih sati po sezoni i troškovi energije.

Glavni nedostatak geotermalnog grijanja je cijena, čak i kineski ili domaći uređaj, a o europskim markama da i ne govorimo, košta nekoliko tisuća eura. Zajedno s uređenjem vanjskog kruga i instalacijom, zadovoljstvo će rezultirati stotinama tisuća rubalja. Prema izračunima stručnjaka i vlasnika, pumpa se isplati za nekoliko godina. Radi na besplatnom izvoru, u usporedbi s cijenom tone ugljena ili kubnog metra drva za ogrjev, uštede su značajne. Ali nema svatko dodatnih pola milijuna za opremu i puštanje u pogon.

Ako postoji vodeno tijelo u blizini mjesta, ispada da je mnogo jeftinije i nema potrebe trošiti na skupo bušenje.

Radni bunari također optimiziraju proces tako što postaju izvor topline. To potvrđuje i forumaš det maros iz Ust-Kamenogorska. Radi u tvrtki koja proizvodi dizalice topline i pruža usluge montaže. Dakle, on dobro razumije situaciju i na pitanje sudionika teme trebaju li mu sonde ako na lokalitetu postoje bušotine, odgovorio je iscrpno.

det maros Član FORUMHOUSE-a

Zašto se mučiti sa sondama ako ima dovoljno vode. Vozit ćete se od jednog bunara do drugog kroz HP. Sonde petljamo kada nema vode u okolici ili je stup mali i ne pokriva potrebe. Pumpa od 10 kW zahtijeva volumen od 3 kubna metra.

Domaće tajne

Ali najveće uštede postižu se kada sami sastavite dizalicu topline. Vodeća jedinica, kompresor, preuzeta je iz snažnih klima uređaja i split sustava, njihovi tehnički parametri su slični. Izmjenjivači topline prodaju se gotovi, ali neki ih majstori uspijevaju lemiti iz bakrenih cijevi. Freon se koristi kao rashladno sredstvo, također se prodaje u cilindrima. Kontroleri, releji, stabilizatori, svi elementi pojedinačno koštat će upola manje nego u gotovom kompletu.

Najčešće se domaći projekti organiziraju preko ribnjaka ili kada već postoji bunar. Zbog činjenice da lavovski dio troškova otpada na radove iskopavanja, na njima su maksimalne uštede.

Zanatlija aparat2, iz Rige, sam je prikupio geotermalnu opremu i o tome objavio fotoreportažu s detaljnim opisom svih operacija.

aparat2 Član FORUMHOUSE-a

Sastavio sam HP od dva jednofazna kompresora od po 24.000 BTU (7 kWh po hladnom vremenu). Rezultat je bila kaskada toplinske snage 16-18 kilovata, uz potrošnju električne energije od oko 4,5 kW na sat. Izabrao sam dva kompresora kako bi struje bile manje, neću ih pokretati u isto vrijeme. U međuvremenu je naseljen samo drugi kat i dovoljan je jedan kompresor. I, nakon eksperimentiranja na jednom, poboljšat ću drugi dizajn.

Također, član foruma odlučio je ne trošiti novac na gotove pločaste izmjenjivače topline. Zahtjevni su u pogledu obrade vode, a i skupi su. Kombinirao je domaći izmjenjivač s baterijom kako bi povećao učinak. Rezultat je bila ispravna instalacija koja je bila nekoliko puta jeftinija od kupljene.

Ipak, dizalice topline su alternativa kada nema plina i velikih grijaćih površina. Čak i ako sami sastavite sustav, troškovi komponenti su znatni. Temu možete pobliže proučiti u temi, tamo ima puno korisnih savjeta, korisnici foruma dijele svoja iskustva i raspravljaju o različitim modelima. pomoći će vam razumjeti sklop. A mogućnosti grijanja velike kuće bez plina u videu jasan su primjer. Za vlasnike drvenih kuća - video