Pece a vykurovacie systémy

Do-it-yourself tepelné čerpadlá: urobiť tepelné čerpadlo pre váš domov

Od dávnych čias ľudstvo "zvyklo" používať dostupné prírodné zdroje energie, ktoré sa jednoducho spaľujú na výrobu tepla alebo na premenu na iné druhy energie. Ľudia sa naučili využívať skrytý potenciál vodných tokov - začali z vodných mlynov a dosahovali silné vodné elektrárne. Avšak to, čo sa zdalo úplne stačiť ešte pred sto rokmi, dnes už nemôže uspokojiť potreby rastúceho obyvateľstva Zeme.

Tepelné čerpadlá to robia sami

Po prvé, prírodné „špajze“ ešte nie sú zdola a ťažba energetických zdrojov sa každým rokom stáva ťažšou, pričom sa presúva do vzdialených regiónov alebo dokonca na morské police. Po druhé, spaľovanie prírodných surovín je vždy spojené s emisiami produktov spaľovania do atmosféry, ktoré vzhľadom na súčasné obrovské objemy takýchto emisií už dali planétu na pokraj ekologickej katastrofy. Energia vodných elektrární nestačí a narušenie hydrologickej rovnováhy riek má tiež veľa negatívnych následkov. Jadrová energia, ktorá bola kedysi považovaná za "všeliek", po niekoľkých rezonančných človekom spôsobených katastrofách vyvoláva množstvo otázok av mnohých oblastiach planéty je výstavba jadrových elektrární jednoducho zakázaná zákonom.

Existujú však aj iné, takmer nevyčerpateľné zdroje energie, ktoré sa v poslednom čase začali široko používať. Moderné technológie umožnili veľmi efektívne aplikovať vietor, slnečné svetlo, prílivy oceánov atď. Na výrobu elektriny alebo tepla. Jedným z alternatívnych zdrojov je tepelná energia vnútra Zeme, vodných útvarov, atmosféry. Využívanie takýchto zdrojov je založené na práci tepelných čerpadiel. Takéto vybavenie pre nás je stále zaradené do kategórie „exotických nových výrobkov“ a zároveň veľa ľudí v Európe takto vykuruje svoje domy - napríklad vo Švajčiarsku alebo v škandinávskych krajinách počet domov s podobnými systémami presiahol 50%. Postupne sa tento druh tepla začína praktizovať na ruských otvorených priestranstvách, hoci ceny za získavanie high-tech zariadení zatiaľ vyzerajú veľmi desivo. Ale ako vždy, tam sú majstri nadšenci, ktorí ukazujú svoje tvorivé schopnosti a zbierať tepelné čerpadlá vlastnými rukami.

Cieľom publikácie je zabezpečiť, aby sa čitateľ mohol bližšie pozrieť na princíp prevádzky a základné zariadenie tepelných čerpadiel, aby sa dozvedel o týchto výhodách a nevýhodách. Okrem toho bude povedané o úspešných skúsenostiach s vytváraním existujúcich zariadení samostatne.

Princíp činnosti tepelného čerpadla

Nie každý o tom premýšľal, ale okolo nás je veľa zdrojov tepla, ktoré „pracujú“ po celý rok a nepretržite. Napríklad - aj pri najťažšom chlade zostáva teplota pod ľadom zamrznutej nádrže stále pozitívna. Rovnaký obraz a prehlbovanie do hrúbky pôdy - pod hranicou mrazu, je teplota takmer vždy stabilná a približne rovná priemernej ročnej charakteristike tohto regiónu. Značný tepelný potenciál znáša sám o sebe a vzduch.

Približný graf rozloženia teploty v pôdnom stĺpci

Je možné, že niekto by bol zahanbený zdanlivo nízkymi teplotami vody, pôdy alebo vzduchu. Áno, patria k nízkoenergetickým zdrojom energie, ale ich hlavnou "trumfovou kartou" je stabilita a moderné technológie založené na zákonoch tepelnej fyziky umožňujú premenu aj malého rozdielu na potrebné vykurovanie. A vidíte, keď je v zime mráz 20 stupňov vonku a pôda je o 5 ° 7 stupňov pod úrovňou mrazu, potom je tento rozdiel amplitúdy už celkom slušný.

Práve táto vlastnosť kontinuity vstupu nízkoenergetickej energie je zahrnutá v schéme tepelného čerpadla. V skutočnosti, táto jednotka je zariadenie, ktoré "čerpadlá" a "dáva koncerty" teplo, ktoré je prevzaté z nevyčerpateľného zdroja.

Môžete nakresliť nejakú analógiu so známou chladničkou. Výrobky, ktoré do neho zapadajú na chladenie a skladovanie a vzduch vstupujúci do komory pri otvorení dverí, nemajú príliš vysokú teplotu. Ale ak sa dotknete mriežky na výmenu tepla kondenzora na zadnej strane chladničky, potom je buď veľmi teplá alebo dokonca horúca.

Prototyp tepelného čerpadla je známa chladnička, ktorej kondenzátorový gril sa počas prevádzky zahrieva.

Tak prečo nepoužívať tento princíp na ohrev chladiacej kvapaliny? Samozrejme, že analógia s chladničkou nie je priama - neexistuje žiadny stabilný externý zdroj tepla a pri väčšine elektriny sa spotrebuje. Ale v prípade tepelného čerpadla sa takýto zdroj nachádza (organizovaný) a potom sa ukáže, že je to „chladnička v opačnom smere“ - hlavným cieľom jednotky bude získavanie tepla.

Ako funguje tepelné čerpadlo?

Je to systém troch okruhov s cirkulujúcimi chladivami.

Schéma práce tepelného čerpadla, ktoré je súčasťou vykurovacieho systému doma

  • V samotnom telese tepelného čerpadla (pol. 1) sú dva výmenníky tepla (pol. 4 a 8), kompresor (pol. 7), okruh chladiva (pol. 5) a nastavovacie a regulačné zariadenia.
  • Prvý okruh (poz. 1) s vlastným cirkulačným čerpadlom (poz. 2) sa umiestni (ponorí) do zdroja tepla s nízkym potenciálom (ich zariadenie bude opísané nižšie). Príjem tepelnej energie z vonkajšieho neprerušeného zdroja (označený širokou ružovou šípkou), ohrievanie len o niekoľko stupňov (zvyčajne pri použití sond alebo kolektorov v zemi alebo vo vode - do 4 ÷ 6 ° C), cirkulujúce chladivo vstupuje do výmenníka tepla - výparníka (poz. . 4). Tu je primárny prenos tepla prijatého zvonku.
  • Chladivo použité vo vnútornom okruhu čerpadla (poz. 5) má extrémne nízku teplotu varu. Zvyčajne sa tu používa jeden z moderných, ekologicky šetrných freónov alebo oxid uhličitý (v skutočnosti - skvapalnený oxid uhličitý). Pri vstupe do výparníka (pol. 6) je vhodný v kvapalnom stave, pri zníženom tlaku - to je zabezpečené nastaviteľnou tlmivkou (poz. 10). Špeciálny tvar vstupu kapilárneho typu a tvar výparníka prispievajú k takmer okamžitému prechodu chladiva do plynného stavu. Podľa zákonov fyziky je odparovanie vždy sprevádzané prudkým ochladzovaním a absorpciou okolitého tepla. Pretože táto časť vnútorného obvodu je umiestnená v jednom výmenníku tepla s prvým okruhom, Freon odoberá tepelnú energiu z chladiaceho média a súčasne ho chladí (široká oranžová šípka). Ochladená chladiaca kvapalina naďalej cirkuluje a získava tepelnú energiu z vonkajšieho zdroja.
  • Chladivo je už v plynnom stave, pričom prenáša odovzdané teplo, vstupuje do kompresora (pol. 7), kde pod vplyvom stlačenia prudko stúpa jeho teplota. Ďalej vstupuje do ďalšieho výmenníka tepla (pol. 8), v ktorom sa nachádza kondenzátor a potrubia tretieho okruhu tepelného čerpadla. (poz. 11).
  • Uskutočňuje sa tu úplne opačný proces - chladivo kondenzuje, mení sa do kvapalného stavu, pričom sa ohrieva na chladivo tretieho okruhu. Ďalej v kvapalnom stave pri vysokom tlaku prechádza cez škrtiacu klapku, kde tlak klesá a cyklus fyzikálnych transformácií agregovaného stavu chladiva sa opakuje znovu a znovu.
  • Teraz prejde na tretí okruh (poz. 11) tepelného čerpadla. Teplo sa prenáša na neho cez výmenník tepla (pol. 8) z chladiva ohriateho kompresiou (široká červená šípka). Tento okruh má vlastné cirkulačné čerpadlo (poz. 12), ktoré zabezpečuje pohyb chladiaceho média cez vykurovacie potrubia. Je však oveľa rozumnejšie použiť akumulačnú, starostlivo izolovanú vyrovnávaciu nádrž (poz. 13), v ktorej sa nahromadené teplo akumuluje. Nahromadená zásoba tepelnej energie sa spotrebuje už pre potreby vykurovania a zásobovania teplou vodou, pričom sa podľa potreby spotrebuje postupne. Takéto opatrenie vám umožňuje zaistiť proti výpadku elektrickej energie alebo použiť lacnejšiu nočnú tarifu za elektrickú energiu potrebnú na prevádzku tepelného čerpadla.

Tepelný akumulátor pomôže zvýšiť hospodárnosť vykurovania

Ak je nainštalovaná akumulačná nádrž, vykurovací okruh (pol. 14) s vlastným cirkulačným čerpadlom (pol. 15) je už dodávaný, čo umožňuje, aby sa chladiaca kvapalina pohybovala potrubím systému (pol. 16). Ako už bolo uvedené, môže existovať druhý okruh, ktorý poskytuje teplú vodu pre domáce potreby.

Tepelné čerpadlo nemôže pracovať bez napájania - je potrebné pre prevádzku kompresora (široká zelená šípka) a obehové čerpadlá vo vonkajších obvodoch spotrebúvajú aj elektrickú energiu. Ako však tvrdia vývojári a výrobcovia tepelných čerpadiel, spotreba elektriny je neporovnateľná s výsledným "objemom" tepelnej energie. Takže pri správnej montáži a optimálnych prevádzkových podmienkach, často hovoria o 300% alebo viac účinnosti, to znamená, že s jedným kilowattom spotrebovanej elektriny môže tepelné čerpadlo vyrobiť 4 kilowatty tepelnej energie.

V skutočnosti je takéto vyhlásenie o efektívnosti trochu nesprávne. Nikto nezrušil zákony fyziky a účinnosť je nad 100% - tá istá utópia ako perpetummobile - stroj neustáleho pohybu. V tomto prípade ide o racionálne využívanie elektriny na účely „čerpania“ a premeny energie z nevyčerpateľného externého zdroja. Tu je vhodnejšie použiť koncept COP (z anglického "koeficientu výkonu"), ktorý sa v ruštine často nazýva "koeficient konverzie tepla". V tomto prípade možno skutočne získať hodnoty prevyšujúce jednu hodnotu:

COP = Qn / akde:

COP - koeficient konverzie tepla;

Qn - množstvo tepelnej energie prijaté spotrebiteľom;

- práce vykonávané kompresorovou jednotkou.

Vzor prúdenia

Je tu ďalšia nuancia, na ktorú ľudia často len zabudnú - určité množstvo energie potrebné na normálne fungovanie čerpadla si vyžaduje nielen kompresor, ale aj obehové čerpadlá v externých okruhoch. Spotreba energie z nich je, samozrejme, oveľa nižšia, ale možno ju tiež vziať do úvahy, čo sa často pre marketingové účely často nerobí.

Celkové množstvo prijatej tepelnej energie môže byť použité:

Na aké účely sa môže použiť energia získaná tepelným čerpadlom?

1 - optimálnym riešením je systém teplovodných podláh. Tepelné čerpadlá spravidla "zvyšujú" teplotu na úroveň okolo 50 ÷ 60 ° C - to stačí na podlahové vykurovanie.

2 - teplá voda doma. Zvyčajne sa v systémoch TÚV udržiava teplota na takej úrovni približne 45 ° C až 55 ° C.

3 - ale pre konvenčné radiátory takéto vykurovanie zjavne nebude stačiť. Výstup - na zvýšenie počtu sekcií, alebo použitie špeciálnych nízkoteplotných radiátorov. Pomáha riešiť problém a konvekčné ohrievače.

4 - jednou z najdôležitejších výhod tepelných čerpadiel je možnosť ich prepnutia na "opačný" režim prevádzky. V lete takáto jednotka môže plniť funkciu klimatizácie - odvádzanie tepla z priestorov a ich prenos do zeme alebo vody.

Zdroje nízkej potenciálnej energie

Aké zdroje nízkoenergetickej energie môžu tepelné čerpadlá používať? Túto úlohu môžu zohrávať skaly, pôda v rôznych hĺbkach, voda z prírodných vodných útvarov, studne alebo podzemné zvodnené vrstvy, atmosférické alebo teplovzdušné prúdy vypúšťané z budov alebo priemyselných technologických komplexov.

A. Využitie tepelnej energie pôdy

Ako už bolo spomenuté, pod hladinou zamrznutia pôdy, ktorá je typická pre túto oblasť, je teplota pôdy stabilná počas celého roka. Používa sa na prevádzku tepelných čerpadiel podľa schémy "pôda - voda".

Schematický diagram ťažby energie "pôda - voda"

Na vytvorenie takéhoto systému sa pripravujú špeciálne povrchové tepelné polia, v ktorých sa horné vrstvy pôdy odstránia do hĺbky asi 1,2 ÷ 1,5 metra. Sú uložené v obryse, vyrobené z plastových alebo kovových plastových rúr s priemerom zvyčajne 40 mm. Účinnosť odvádzania tepelnej energie závisí od miestnych klimatických podmienok a od celkovej dĺžky vytvoreného obrysu.

Približne v prípade stredného Ruska môžete prevádzkovať tieto pomery:

  • Suché pieskové pôdy - 10 W energie z jedného metra potrubia.
  • Suché ílové pôdy - 20 W / m.
  • Mokré hlinené pôdy - 25 W / m.
  • Hlinená hornina s vysokou polohou podzemnej vody - 35 W / m.

So všetkou zdanlivou jednoduchosťou takejto výmeny tepla nie je metóda v žiadnom prípade vždy optimálnym riešením. Faktom je, že ide o veľmi veľké množstvo zemných prác. To, čo vyzerá na diagrame jednoducho, je v praxi oveľa ťažšie. Posúďte sami - aby ste „odstránili“ dokonca len 10 kW tepelnej energie na ílovitej pôde z podzemného okruhu, bude potrebných asi 400 metrov potrubia. Ak vezmeme do úvahy aj povinné pravidlo, že medzi obrysmi by mal byť interval najmenej 1,2 metra, potom bude na položenie potrebná plocha 4 väzieb (20 × 20 m).

Kladenie poľa pre výber tepla zo zeme - mimoriadne rozsiahle a časovo náročné

Po prvé, nie každý má možnosť prideliť takéto územie. Po druhé, na tomto mieste sú všetky budovy úplne vylúčené, pretože pravdepodobnosť poškodenia kontúr je vysoká. A po tretie, výber tepla zo zeme, najmä so zle vykonanými výpočtami, nemusí prejsť bez stopy. Účinok prechladnutia plochy nie je vylúčený, keď letné teplo nebude schopné úplne obnoviť rovnováhu teploty v hĺbke kontúry. To môže nepriaznivo ovplyvniť biologickú rovnováhu v povrchových vrstvách pôdy, a v dôsledku toho niektoré rastliny jednoducho nebudú rásť v podchladenej oblasti - taký druh lokálneho ľadového efektu.

B. Tepelná energia zo studní

Ani malá veľkosť lokality nebude prekážkou pre organizáciu starostlivosti o tepelnú energiu z vrtu.

Ako zdroj nízkeho tepla - hlboká studňa.

Teplota pôdy s nárastom hĺbky sa stáva stabilnejšou a v hĺbkach nad 15 - 20 metrov stojí pevne pri značke 10 stupňov, pričom sa zvyšuje o dva až tri stupne na každých 100 metrov potápania. Táto hodnota je navyše úplne nezávislá od sezóny alebo rozmarov počasia, vďaka čomu je dobre stabilným a predvídateľným zdrojom tepla.

No so sondou spustenou do neho

Sonda, ktorá je tvorená slučkou v tvare U vyrobenou z plastových (kovovo-plastových) rúrok s cirkulujúcou chladiacou kvapalinou, sa spúšťa do studní. Najčastejšie je niekoľko vrtov zhotovených s hĺbkou 40 - 50 a až 150 metrov, nie bližšie ako 6 metrov od seba, ktoré sú spojené buď postupne alebo s pripojením na spoločný kolektor. Prenos tepla z pôdy s takýmto usporiadaním rúrok je oveľa vyšší:

  • So suchými sedimentárnymi horninami - 20 W / m.
  • Kamenné pôdne vrstvy alebo vodou nasýtené sedimentárne horniny - 50 W / m.
  • Pevné horniny s vysokou tepelnou vodivosťou - 70 W / m.
  • Ak budete mať šťastie, narazíte na podzemnú zvodnenú vrstvu - asi 80 W / m.

V prípade nedostatočného priestoru alebo ťažkostí pri hlbokom vŕtaní kvôli povahe pôdy môže byť niekoľko šikmých vrtov zhotovených s lúčmi z jedného miesta.

Mimochodom, v prípade, že studňa spadne na vodonosnú vrstvu so stabilným debetom, niekedy sa používa otvorený obrys primárnej výmeny tepla. V tomto prípade sa voda čerpá z hĺbky čerpadla, podieľa sa na výmene tepla a potom sa chladí, vypúšťa sa do druhej studne toho istého horizontu, ktorá sa nachádza v určitej vzdialenosti od prvého (to sa počíta pri návrhu systému). Zároveň je možné organizovať a prijímať vodu pre domáce potreby.

Dve studne s priamym prenosom vody cez tepelný výmenník tepelného čerpadla

Hlavnou nevýhodou spôsobu odvádzania tepla pri vysokom výtlaku sú vysoké náklady na vŕtanie, ktoré je veľmi ťažké alebo jednoducho nemožné vykonávať bez vlastného vybavenia. Okrem toho vŕtanie vrtov často vyžaduje povolenia od orgánov kontroly životného prostredia. Mimochodom, použitie priamej výmeny tepla s odvádzaním vody do vrtu môže byť tiež zakázané.

Je možné vŕtať dobre sami?

Samozrejme, je to mimoriadne náročná úloha, ale existujú technológie, ktoré umožňujú vykonávať ich za určitých podmienok nezávisle.

O tom, ako môžete vyvŕtajte otvor - v osobitnej publikácii nášho portálu.

B. Použitie zásobníkov ako zdrojov tepla

Расположенный поблизости от дома водоем достаточной глубины вполне может стать неплохим источником тепловой энергии. Вода даже зимнее время под верхней коркой льда остается в жидком состоянии, и ее температура выше нуля - это и нужно тепловому насосу.

Отличным источником тепла становятся природные водоемы

Približný prenos tepla z okruhu ponoreného do vody - 30 kW / m. Ak chcete dosiahnuť návrat 10 kW, potrebujete obvod asi 350 metrov.

Potrubný systém s kolektorom pripravený na ponor

Takéto obrysy-kolektory sa montujú na zem z plastových rúr. Potom sa presunú do rybníka a drez na dno, do hĺbky najmenej 2 metre, pre ktoré sme viazané náklad vo výške 5 kg na 1 meter meter potrubia.

Rúry musia byť ponorené do hĺbky najmenej 2 metre.

Potom sa do domu položia tepelne izolované potrubia a napojia sa na výmenník tepla tepelného čerpadla.

Nemali by sme si však myslieť, že akýkoľvek vodný útvar je na tieto účely úplne vhodný - opäť budú potrebné veľmi zložité výpočty tepelnej techniky. Napríklad malý a nie dosť hlboký rybník alebo malá tichá rieka nielenže nedokážu zvládnuť úlohu neprerušovaného zásobovania nízkoenergetickou energiou - môžu byť jednoducho zamrznuté vôbec na dno, čím zabijú všetkých obyvateľov nádrže.

Výhody vodných zdrojov tepla - nie je potrebné pre vŕtacie práce, zemné práce sú znížené na minimum - iba kopanie zákopov do domu pre kladenie rúr. A ako nevýhoda, nízka dostupnosť pre väčšinu majiteľov domov možno poznamenať len kvôli nedostatku vodných útvarov v rozumnej blízkosti bývania.

Mimochodom, kanalizačné odtoky sa často používajú na účely výmeny tepla - dokonca aj v zime majú pomerne stabilnú pozitívnu teplotu.

G. Prítok tepla zo vzduchu

Teplo na vykurovanie domu alebo na horúcu vodu je možné doslova odoberať zo vzduchu. Na tomto princípe pracujú tepelné čerpadlá "vzduch - voda" alebo "vzduch - vzduch".

Tepelná energia môže byť doslova odobratá zo vzduchu.

Všeobecne platí, že je to rovnaké klimatizáciu, len prešiel do "zimného" režimu. Účinnosť takéhoto vykurovacieho systému je veľmi závislá od klimatických podmienok v regióne a od rozmarov počasia. Hoci moderné zariadenia sú navrhnuté tak, aby pracovali aj pri veľmi nízkych teplotách (až do -25 ° C a niektoré až do -40 ° C), miera konverzie energie prudko klesá a ziskovosť a účelnosť tohto prístupu okamžite zapríčiňujú množstvo otázok.

Na druhej strane však takéto tepelné čerpadlo nevyžaduje vôbec žiadne práce s vysokým podielom ľudskej práce - najčastejšie je jeho primárna jednotka na výmenu tepla inštalovaná buď na stenu (strechu) budovy alebo v jej bezprostrednej blízkosti. Mimochodom, je prakticky nemožné odlíšiť ho od vonkajšej jednotky klimatizačného systému.

Vzduchový modul je často takmer nerozoznateľný od externej klimatizačnej jednotky.

Takéto tepelné čerpadlá sa často používajú ako doplnkové zdroje tepelnej energie na vykurovanie av letnom období ako generátor tepla na zásobovanie teplou vodou.

Použitie takýchto tepelných čerpadiel je plne opodstatnené na zhodnotenie - použitie sekundárneho tepla, napríklad na vývodoch ventilačných šácht (kanálov). Zariadenie tak získa pomerne stabilný a vysokoteplotný zdroj energie - široko sa používa v priemyselných podnikoch, kde na jeho využitie sú vždy zdroje sekundárneho tepla.

V systémoch vzduch-vzduch a vzduch-voda nie je vôbec žiadna výmena tepla na primárnom okruhu výmeny tepla. Ventilátory vytvárajú prúd vzduchu, ktorý priamo vyfukuje rúrky výparníka s cirkulujúcou chladiacou kvapalinou.

Mimochodom, je tu celá rada tepelných čerpadiel typu DH (z anglickej "priamej výmeny", čo znamená "priama výmena"). V nich tiež v skutočnosti neexistuje primárny okruh. Výmena tepla so zdrojom nízkoteplotného tepla (v studniach alebo v pôdnej vrstve) prebieha okamžite v medených rúrkach naplnených chladivom. Na jednej strane je drahšie a ťažšie sa vykonáva, ale môže výrazne znížiť hĺbku vrtov (jeden 30 m vertikálny alebo niekoľko šikmých až do 15 m) a celkovú plochu horizontálneho poľa výmeny tepla, ak sa nachádza pod vrchnou vrstvou pôdy. V súlade s tým je možné hovoriť o vyššom konverznom faktore a všeobecne o účinnosti tepelného čerpadla. Ale iba medené rúrky na výmenu tepla sú oveľa drahšie ako plasty a ich inštalácia je zložitejšia a náklady na chladivo sú oveľa vyššie ako obvyklá nemrznúca kvapalina.

A ako je to klimatizácia, a je možné ju namontovať sami?

Už bolo povedané, že podľa základného princípu prevádzky sú klimatizačné zariadenie a tepelné čerpadlo prakticky „dvojčatá“, ale v „zrkadlovom obraze“.

Viac o zariadení a základných pravidlách Inštalácia klimatizačných zariadení pre domácnosť - v osobitnej publikácii portálu.

Video: užitočné informácie o teórii a praxi využívania tepelných čerpadiel

Všeobecné výhody a nevýhody tepelných čerpadiel

Môžete teda nakresliť určitú čiaru s ohľadom na tepelné čerpadlá so zameraním na ich hlavné, imaginárne a reálne, výhody a nevýhody.

A. Vysoká ziskovosť a celková ziskovosť tohto typu vykurovania.

To už bolo spomenuté vyššie - v dobre navrhnutom a správne namontovanom systéme, za optimálnych prevádzkových podmienok, sa môžete spoľahnúť na získanie 4 kW tepelnej energie namiesto vynaložených 1 kW elektrickej energie.

To všetko bude spravodlivé len v prípade, že bývanie získala najvyššiu kvalitu izolácie. To sa samozrejme týka všetkých vykurovacích systémov, len tieto "magické čísla" o 300% jasnejšie ukazujú dôležitosť spoľahlivej tepelnej izolácie.

Pravidelné výdavky na energiu spotrebovanú tepelnými čerpadlami sú na prvom mieste z hľadiska efektívnosti, čo je o niečo skôr ako lacná plynárenská sieť. Treba tiež pamätať na to, že zásobovanie a skladovanie zásob paliva nie je potrebné - ak hovoríme o vkladoch na tuhé alebo kvapalné palivá.

B. Tepelné čerpadlo môže byť vysoko ekonomickým hlavným zdrojom vykurovania a teplej vody.

Táto otázka bola tiež riešená. Ak sa v dome používa voda-vyhrievané podlahy ako hlavný zdroj vykurovania v areáli, tepelné čerpadlo príslušnej energie by mala ťahať túto záťaž. Pre väčšinu bežných radiátorov bude teplota 50 ÷ 55 stupňov zjavne nedostatočná.

Za zmienku stojí najmä čerpadlá, ktoré odvádzajú teplo zo vzduchu. Sú mimoriadne citlivé na aktuálne poveternostné podmienky. Hoci výrobcovia tvrdia, že môžu pracovať pri -25 ° C a dokonca -40 ° C, účinnosť sa výrazne zníži a asi 300% je vylúčených.

Jedna možnosť bivalentného systému vykurovania

Rozumným riešením je vytvoriť kombinovaný vykurovací systém (bivalentný). Pokiaľ je výkon HP dostatočný, pôsobí ako hlavný zdroj tepla, s nedostatočným výkonom, keď príde reálny chlad, elektrické vykurovanie, kotol na kvapalné alebo tuhé palivo, solárny kolektor atď. Plynové zariadenia v tomto prípade sa neberú do úvahy - ak existuje možnosť využitia sieťového plynu na vykurovanie, potreba tepelného čerpadla vyzerá veľmi pochybne, prinajmenšom na súčasnej úrovni cien energií.

V. Vykurovací systém s tepelným čerpadlom nevyžaduje komín. Funguje to takmer ticho.

Problémy s usporiadaním majiteľov komínov nevzniknú. Pokiaľ ide o ticho práce, potom ako akékoľvek iné domáce spotrebiče s jedným alebo iným pohonom je stále prítomný hluk pozadia - z prevádzky kompresora, cirkulačných čerpadiel. Ďalšou otázkou je, že v moderných modeloch je táto úroveň hluku, s riadnym ladením jednotky, veľmi malá a nepostihuje obyvateľov. Okrem toho pravdepodobne len málo ľudí bude myslieť na inštaláciu takýchto zariadení v obývacích izbách.

G. Úplná ekologickosť systému - do ovzdušia nie sú žiadne emisie, pre nájomcov nehrozí žiadna hrozba.

To je pravda, najmä pokiaľ ide o modely, v ktorých sa ako chladivo používa moderný freón, ktorý je neškodný pre ozónovú vrstvu (napríklad R-410A).

Plavidlo s moderným, environmentálne bezpečným freónom R-410A

Taktiež si môžete okamžite všimnúť bezpečnosť takéhoto systému pri požiari a výbuchu - neexistujú žiadne horľavé alebo horľavé látky, akumulácia ich výbušných koncentrácií je vylúčená.

D. Moderné tepelné čerpadlá sú univerzálne klimatické zariadenia schopné pracovať v lete ako pre vykurovanie, tak pre klimatizáciu.

To je veľmi dôležitá výhoda, ktorá vlastne dáva majiteľom veľa ďalších doplnkov.

E. Prevádzka tepelného čerpadla je plne riadená automatizáciou a nevyžaduje zásah používateľa. Takýto systém na rozdiel od iných nepotrebuje pravidelnú údržbu a prevenciu.

Moderný ovládací panel tepelného čerpadla

Je možné úplne súhlasiť s prvým tvrdením, avšak nezabúdajúc na to, že väčšina moderných vykurovacích alebo elektrických zariadení je tiež plne automatizovaná, to znamená, že túto výhodu majú nielen tepelné čerpadlá.

Na druhú otázku však môžete začať diskusiu. Pravdepodobne žiadny z priemyselných alebo domácich vykurovacích telies nemôže robiť bez pravidelných kontrol a údržbárskych prác. Aj keď je spravodlivé predpokladať, že by ste nemali vniknúť do vnútorného okruhu s chladivom a samotnou automatizáciou, externé okruhy s nemrznúcou zmesou alebo iným chladivom budú ešte vyžadovať určitú účasť. Tu a pravidelné čistenie filtrov (najmä vo vzduchových systémoch) a kontrola zloženia a úrovne chladiacej kvapaliny a revízia cirkulačných čerpadiel a kontrola stavu potrubí z hľadiska integrity a netesností na armatúrach a oveľa viac - jedným slovom, bez ktorého žiadne vykurovacie zariadenie. Jedným slovom, vyhlásenie o úplnej zbytočnosti služby vyzerá prinajmenšom neopodstatnené.

J. Rýchla návratnosť vykurovacieho systému s tepelným čerpadlom.

Táto otázka je taká nejednoznačná, že by sa mala zdôrazniť.

Niektoré spoločnosti zaoberajúce sa implementáciou takýchto zariadení sľubujú svojim potenciálnym zákazníkom veľmi rýchlu návratnosť svojich investícií do projektu. Dávajú v tabuľkách výpočty, na ktorých si skutočne môžete vytvoriť názor, že tepelné čerpadlo je jediným prijateľným riešením, ak nie je možné natiahnuť plynové potrubie do domu.

Tu je jeden z týchto vzoriek:

Typy palivaZemný plyn (metán)Palivové drevo je rozdrvená brezaE. energieDieselové palivoTepelné čerpadlo (nočná sadzba)
U zásobovanie palivomm ³3 m³kW × hlkW × h
Náklady na palivo s dodávkou, trieť5.9560003.6136.750.98
Kalorické palivo38.240501361
U meranie kalóriíMJ / m³kW × hkW × hMJ / literkW × h
Účinnosť kotla,% alebo COP92659985450
Cena paliva, rubľov / MJ0.170.411.011.190,06
Cena paliva, rubľov / kWh0.611.483.654.290.22
Náklady na palivo, trenie / Gcal708172242384989253
Náklady na palivo za rok, rubľov24350592571458591717218711
Životnosť zariadení, roky1010101015
Orientačné náklady na vybavenie, ruble500007000040000100000320000
Náklady na inštaláciu, trieť7000030000300003000080000
Náklady na pripojenie k sieti (technické podmienky, vybavenie a inštalácia), trenie120000065000
Počiatočná investícia, ruble (približne)24000010000070650130000400000
Prevádzkové náklady, ruble / rok10001000050000
Typy údržbárskych prácúdržba, čistenie fotoaparátukomorové čistenie, komínVýmena vykurovacích teliesčistenie fotoaparátu, vstrekovačov, výmena filtražiadny
Celkové náklady za celé obdobie prevádzky (s nákladmi na palivo), rubľov49350270257215292361897201530667
Celkové relatívne náklady na 1 rok prevádzky (palivo, odpisy, údržba atď.)493507025715292418972035378

Áno, posledná línia je naozaj impozantná, ale je všetko "hladké"?

Prvá vec, ktorá upúta pozornosť pozorného čitateľa, je to, že tarifa za elektrinu pre elektrické vykurovanie sa považuje za spoločnú a tepelné čerpadlo z nejakého dôvodu preferuje nočný. Zdá sa, že aby sa konečný rozdiel zviditeľnil.

Next. Náklady na zariadenie tepelného čerpadla nie sú celkom správne. Ak sa bližšie pozriete na ponuky na internete, potom ceny za inštalácie s kapacitou približne 7 ÷ 10 kW, ktoré sa dajú použiť na vykurovanie, začínajú na 300 - 350 tisíc rubľov (vzduchové tepelné čerpadlá a nízkoenergetické inštalácie používané len na zásobovanie teplou vodou o niečo menej) ).

Zdá sa, že všetko je správne, ale "diabol je v detailoch." Toto sú len náklady na samotnú hardvérovú jednotku, ktorá je bez periférií, obvodov, sond atď. - k ničomu. Cena len jedného kolektora (bez rúrok) dá aspoň ďalších 12 ÷ 15 tisíc, sonda na dno stojí o nič menej. A ak pridáte náklady na potrubia, armatúry, ventily a armatúry, dostatočne veľké množstvo chladiacej kvapaliny - celkové množstvo rýchlo rastie.

Rúry, rozvody, ventily a armatúry sú tiež celkom „vážnou“ položkou celkových nákladov

Ale to nie je všetko. Už bolo spomenuté, že vykurovací systém založený na tepelnom čerpadle, ako pravdepodobne žiadne iné, potrebuje zložité špecializované výpočty. Pri projektovaní sa berie do úvahy množstvo faktorov: celková plocha a objem samotnej budovy, stupeň jej izolácie a výpočet tepelných strát, dostupnosť dostatočného zdroja elektrického napájania, dostupnosť potrebného priestoru (v blízkosti vody) na prispôsobenie horizontálnych kontúr výmenníka tepla alebo vrtných vrtov, typu pôdy a stavu pôdy. , umiestnenie vodonosných vrstiev a mnoho ďalšieho. Samozrejme, prieskumné a projekčné práce budú tiež vyžadovať čas a primeranú odmenu pre špecialistov.

Inštalácia zariadenia „náhodne“, bez riadneho dizajnu, je plná prudkého zníženia efektívnosti systému a niekedy aj lokálnych „environmentálnych katastrof“ vo forme neprijateľného prechladenia pôdy, studní alebo vrtov, nádrží.

Nasleduje inštalácia zariadení a vytvorenie teplární alebo studní. Už sa spomína rozsah výkopu, hĺbka vŕtania. Na naplnenie studní po nainštalovaní sond je potrebný špeciálny betónový roztok s vysokým stupňom tepelnej vodivosti. Navyše k tomu - spínacie okruhy, kladenie diaľnic do domu atď. - to všetko je ďalšia značná „vrstva“ nákladov na materiál. Patrí sem aj obstaranie a inštalácia zásobníka s potrebným automatickým ovládaním, zmena vykurovacieho systému pre podlahové vykurovanie alebo inštalácia špeciálnych výmenníkov tepla.

Stručne povedané, náklady sú veľmi pôsobivé, a pravdepodobne to je to, čo udržiava vykurovacie systémy z tepelných čerpadiel v kategórii „exotických“, neprístupných drvivej väčšine súkromných vlastníkov domov.

Ale čo ich najväčšia popularita a masové využitie v iných krajinách? Faktom je, že existujú vládne programy, ktoré povzbudzujú obyvateľstvo k využívaniu alternatívnych zdrojov energie. Spotrebitelia, ktorí chcú prejsť na takéto typy vykurovania, majú nárok na štátne dotácie, v mnohých ohľadoch pokrývajú počiatočné náklady na projektovanie a inštaláciu zariadení. A úroveň príjmov pracujúcich občanov, aby som bol úprimný, je o niečo vyšší ako v našej oblasti.

Pre európske mestá je to pomerne známy obrázok - tepelný výmenník tepla v blízkosti domu.

Zhrnutie - s tvrdeniami o rýchlej návratnosti takéhoto projektu by sa malo zaobchádzať s určitou opatrnosťou. Predtým, ako sa začne s takýmto rozsiahlym a zodpovedným súborom opatrení, je potrebné starostlivo vypočítať a zvážiť všetky „účtovníctvo“ do najmenšieho detailu, posúdiť stupeň rizika, ich finančné možnosti, plánovanú ziskovosť atď. Možno budú existovať racionálnejšie, prijateľnejšie možnosti - kladenie plynu, inštalácia moderných kotlov na tuhé palivá pre dlhé horenie, s využitím nového vývoja v oblasti elektrického vykurovania atď.

Na adrese tepelných čerpadiel by sa nemalo brať ako napísané ako "záporné". Určite je to veľmi progresívny smer a má veľké vyhliadky. Jediným bodom je, že v takýchto záležitostiach by sa nemalo myslieť na bezmyšlienkovosť - rozhodnutia by mali byť založené na starostlivo premyslených a komplexne vykonaných výpočtoch.

Je možné tepelné čerpadlo zostaviť vlastnými rukami?

Celkové vyhliadky na využívanie „voľných“ zdrojov tepelnej energie, spolu s pretrvávajúcou vysokou cenou zariadení, by viedli mnohých domácich remeselníkov k tomu, aby si sami vytvorili také vykurovacie zariadenia. Je možné urobiť tepelné čerpadlo na vlastnú päsť?

Samozrejme je celkom možné zostaviť taký tepelný motor s použitím niektorých hotových jednotiek a potrebných materiálov. Na internete nájdete videá a články s úspešnými príkladmi. Je pravda, že je nepravdepodobné, že bude možné nájsť presné výkresy, všetko je zvyčajne obmedzené na odporúčania týkajúce sa možnosti výroby určitých častí a zostáv. Existuje však racionálne "zrno" v tomto: ako už bolo spomenuté, tepelné čerpadlo je taký individuálny systém, ktorý vyžaduje výpočty pre špecifické podmienky, ktoré sotva kopírujú vývoj iných ľudí.

Avšak tí, ktorí sa stále rozhodnú vytvoriť si vlastné, by mali dodržiavať niektoré technologické odporúčania.

Takže, "vezmeme pre zátvorky" vytvorenie vonkajších obvodov - vykurovanie a primárnu výmenu tepla. Основной задачей в таком случае становится изготовление двух теплообменников, испарителя и конденсатора, связанных контуром из медной трубки с циркулирующим по нему хладагентом. Этот контур, как видно из принципиальной схемы, подключен к компрессору.

Je ľahké nájsť kompresor - nový alebo zo zariadenia rozobratého na diely

Samotný kompresor nie je tak ťažké dostať - môžete si ho kúpiť nový - v špecializovanom obchode. Môžete vyhľadávať na obchodnom trhu - často predávajú jednotky zo starých chladničiek alebo klimatizačných zariadení rozobratých na diely. Je možné, že kompresor sa nachádza vo vlastných rezervách - mnohí horliví majitelia, aj keď si kupujú nové domáce spotrebiče, nevyhadzujú veci.

Teraz - otázka výmenníkov tepla. Existuje niekoľko rôznych možností:

A. Ak si môžete kúpiť hotové doskové výmenníky tepla, zapečatené v hermetickom prípade, potom to okamžite vyrieši veľa problémov. Takéto zariadenia majú vynikajúcu účinnosť prenosu tepla z jedného okruhu do druhého - nie je to nič pre to, že sa používajú vo vykurovacích systémoch, keď pripájajú autonómne elektroinštalácie do centrálnych sieťových potrubí.

Prefabrikované výmenníky tepla

Pohodlie je tiež v tom, že tieto výmenníky tepla sú kompaktné, majú hotové trysky, armatúry alebo závitové spoje na pripojenie k obom obvodom.

Video: výroba tepelného čerpadla pomocou hotových výmenníkov tepla

B. Verzia tepelného čerpadla s výmenníkmi tepla z medených rúr a uzavretých kontajnerov.

Obidva tepelné výmenníky sú v zásade podobné, ale nádrže pre ne sa môžu používať rôzne.

Pre kondenzátor je vhodná valcová nádrž z nehrdzavejúcej ocele s objemom približne 100 litrov. Je potrebné do nej umiestniť medenú cievku, ktorá odstráni jej konce zhora a zospodu von a hermeticky utesní priechodné body na konci zostavy. Prívod by mal byť umiestnený v spodnej časti, resp. Výpust v hornej časti výmenníka tepla.

Samotná cievka je navinutá z medenej rúrky, ktorú je možné zakúpiť v sklade u merača (hrúbka steny je najmenej 1 mm). Ako šablónu si môžete vziať rúrku s veľkým priemerom. Cievky cievky by mali byť od seba navzájom oddelené, napríklad k hliníkovému perforovanému profilu.

Cievka výmenníka tepla navinutá z medenej rúrky

Vodný okruh vykurovania môže byť pripojený cez bežné vodovodné potrubia (zvárané, utesnené alebo priskrutkované k tesneniu) na protiľahlých okrajoch výmenníka tepla. Na cirkuláciu vody sa používa vnútorný priestor výmenníka tepla. V dôsledku toho by ste mali niečo podobné:

Montáž výmenníka tepla a kondenzátora

Pre výparník nie sú takéto ťažkosti potrebné - neexistujú vysoké teploty ani nadmerný tlak, takže bude existovať pomerne veľká plastová nádoba. Cievkové cievky sa otáčajú rovnakým spôsobom, jeho konce sú vyvedené. Pre cirkuláciu vody z primárneho okruhu sú tiež pomerne bežné sanitárne prípojky.

Vo výparníku bude dostatok plastovej nádoby s výmenníkom tepla

Výparník je tiež namontovaný na konzolách vedľa kondenzátora a okolo nich sa pripravuje plošina na montáž kompresora a jeho pripojenie k okruhu.

Odporúčania pre páskovanie kompresora, montáž škrtiacej klapky, priemer a dĺžka kapilárnej rúrky, potreba regeneratívneho výmenníka tepla atď. Nebudú poskytnuté - mali by byť vypočítané a inštalované len odborníkom na chladenie.

Pre konečnú montáž čerpadla bude potrebné pozvať špecialistu

Je potrebné pripomenúť, že sú potrebné vysoké zručnosti hermetického spájkovania medených potrubí, schopnosť správne vykonávať vstrekovanie chladiva-freónu, vykonávať inšpekciu a vykonávať skúšobný chod. Okrem toho je táto práca veľmi nebezpečná a vyžaduje dodržiavanie veľmi špecifických bezpečnostných opatrení.

. Tepelné čerpadlo s rúrkovými výmenníkmi tepla

Ďalšia verzia výroby výmenníkov tepla. K tomu potrebujete kovové a medené rúrky.

Detaily budúceho tepelného čerpadla

Medené rúrky sú vybrané v dvoch priemeroch - asi 8 mm pre kondenzátor a asi 5 ÷ 6 pre výparník. Ich dĺžka je 12 a 10 metrov.

Rúry z kovu a plastu sú určené na cirkuláciu vody z primárnych výmenníkov tepla a vykurovacích okruhov a medené rúrky vnútorného okruhu tepelného čerpadla budú umiestnené v ich dutinách. Podľa toho môže byť priemer rúrky odoberaný 20 a 16 mm.

Kovovo-plastové rúrky sú napnuté na dĺžku, takže môžu bez námahy vstúpiť do medi, ktorá by mala vyčnievať z každej strany asi o 200 mm.

Na každom konci rúrky sa odpal a odpája odbočka, takže medená rúrka cez ňu prechádza priamo. Priestor medzi ňou a telesom T je pevne utesnený tepelne odolným tesniacim prostriedkom.

Dva kompozitné výmenníky tepla vyrobené z kovových a medených rúr

Montované rúry navinuté do špirál. Uistite sa, že okamžite zabezpečiť ich tepelnú izoláciu, nosiť penové izolačné "košele". Výsledkom sú dva hotové výmenníky tepla.

Rám s prvým výmenníkom tepla a kompresorom

Môžete ich umiestniť nad seba v prípade improvizovaného typu rámu. Platforma pre inštaláciu kompresora je tiež umiestnená na rovnakom ráme. A aby sa znížil prenos vibrácií z neho na celkovú konštrukciu, je možné namontovať kompresor, napríklad cez automobilové tiché bloky.

Oba výmenníky tepla sú inštalované a pripojené k kompresoru.

Aby ste mohli viazať kompresor a naplniť výsledný okruh freónom, musíte pozvať špecialistu na chladenie.

Toto tepelné čerpadlo môžete inštalovať na určené miesto a pripojte odbočky na výmenníky tepla, každý do vlastného okruhu. Zostáva len zapnúť a spustiť jednotku.

V dôsledku toho môže tepelné čerpadlo vyzerať takto.

Všetky považované za domáce tepelné čerpadlá sú celkom funkčné návrhy. Nemali by sme však predpokladať, že je tak jednoduché úplne vyriešiť problém lacného vykurovania domu. Hovoríme tu skôr o vytváraní pracovných modelov, ktoré si vyžadujú ďalšie zdokonaľovanie a modernizáciu. Dokonca aj skúsení majstri v tomto podniku, ktorí urobili viac ako jeden takýto prístroj, neustále hľadajú spôsoby, ako zlepšiť, vytvárať nové „verzie“.

Video: ako majster vylepšuje svoje vlastné tepelné čerpadlo

Okrem toho sa uvažovalo len so samotným tepelným čerpadlom a pre normálnu prevádzku je potrebné ovládacie, monitorovacie a nastavovacie zariadenie spojené s vykurovacím systémom doma. Tu nemôžete robiť bez určitých znalostí v oblasti elektrotechniky a elektroniky.

Opäť je možné vrátiť sa k problémom výpočtov - bude domáce tepelné čerpadlo „ťahať“ vykurovacie zariadenie, aby sa stalo skutočnou alternatívou k iným zdrojom tepla? Často sa v týchto záležitostiach musia domáci remeselníci „vydať na dotyk“. Ak je však základný princíp naučený a prvý model úspešne zarobil - toto je už veľké víťazstvo. Svoju skúšobnú vzorku môžete dočasne upraviť tak, aby poskytovala teplú vodu pre domáce účely doma, a sami si osvojte dizajn pokročilejšej jednotky, pričom zohľadníte skúsenosti, ktoré ste už získali, a opravte chyby, ktoré ste už urobili.

Zásobovanie teplou vodou - zo slnečnej energie!

Veľmi praktickým riešením by bolo využiť energiu Slnka na poskytovanie teplej vody pre váš domov. Tento zdroj alternatívnej energie je oveľa jednoduchší a lacnejší ako tepelné čerpadlo. Ako to urobiť Solárny kolektor si to urobte sami - v osobitnej publikácii nášho portálu.

Загрузка...