Kutilské tepelné čerpadlo pro vytápění domů

Tepelné čerpadlo je zajímavá věc, ale nákladná. Přibližná cena zařízení + zařízení s externím obvodem je od 300 do 1 000 $ za 1 kW výkonu. Známe-li „šikovnost“ ruského lidu, lze snadno předpokládat, že v rozlehlosti naší obrovské a rozmanité vlasti funguje více než jedno ručně vyrobené tepelné čerpadlo. Nejčastěji existují domácí zařízení, která byla vyrobena „ledničkami“. A to je pochopitelné, protože tepelné čerpadlo i mraznička fungují na stejném principu, jde jen o to, že systém tepláren je zaměřen na sbírání tepla, nikoli na jeho odvádění, a kompresor je používán s vyšším výkonem.

Přečtěte si, jak to funguje zde.

Co může být zdrojem tepla pro tepelné čerpadlo

Teplo pro vytápění místnosti lze odebírat ze vzduchu venku. Zde však nevyhnutelně nastanou potíže v provozu: teplotní výkyvy, i průměrné denně, jsou příliš velké, nemluvě o tom, že tepelné čerpadlo vykazuje normální účinnost při teplotách nad 0 ° C. A kolik regionů máme v zimě takový obrázek ? Na jaře, a dokonce i tehdy ne brzy, a ne na celém území a ne po celou dobu.

Zdrojem tepla pro váš dům vytápěný tepelným čerpadlem může být jakékoli prostředí

Zdroj tepla umístěný ve vodě vypadá mnohem přijatelněji. Pokud je poblíž řeka, jezero nebo rybník slušné hloubky, je to skvělé: potrubí můžete jednoduše utopit. Je jen důležité, aby tam rybáři s donky nelovili.

Další dobrou možností je studna, ale existuje možnost, že hladina vody poklesne a budete muset hledat jiný zdroj. Ale zatím je vše v pořádku, bude to fungovat dobře: průměrná teplota vody v podzemních horizontech je 5-7 oC. To je více než dost pro provoz tepelného čerpadla.

Možná vás překvapí, ale můžete také použít kanalizaci - teploty jsou tam vyšší než ve studnách. Potrubí lze umístit do žumpy nebo studny, ale za podmínky, že je vždy zakryto vodou. A trubka bude muset být chemicky odolná.

Horizontální podzemní kolektor je nesmírně pracný úkol: bude nutné odstranit půdu z několika stovek metrů čtverečních do hloubky pod bodem mrazu. Jedná se o velmi velké objemy, které nelze zvládnout samostatně nebo dokonce s asistentem. A jak ukázala praxe, v našich klimatických podmínkách jsou takové systémy neúčinné: zimy jsou příliš drsné.

S vertikálními kolektory to není o nic lepší - bez vrtacího zařízení se jen těžko obejdete. Počet a hloubka studní závisí na půdě: rozsah možného odvodu tepla z metru studny je velmi velký. Od 25 W / mv suchém drceném kameni a písčité půdě, až 80-85 W / mv mokrém drceném kameni a písčitých půdách nebo v žule. Rozdíl v délce jamek je tedy 3krát a více.

Zde je schéma vytápění domu tepelným čerpadlem. Při použití, jako v popsaném příkladu, dvou studní a při neexistenci uzavřené smyčky musí být vzdálenost mezi těmito dvěma studnami alespoň 20 metrů. A musíte vzít v úvahu směr průtoku, aby studená voda z čerpadla nesnížila teplotu v „dárcovské“ studně

V popsaném příkladu domácího tepelného čerpadla je zdrojem tepla studna s dobrým průtokem vody. Voda přichází tak rychle, že pokrývá spotřebu pro potřeby domácnosti a stačí k přenosu požadovaného množství tepla (byl vypočítán požadovaný průtok vody a podle toho bylo zvoleno čerpadlo).Zdrojem tepla pro tuto modifikaci však může být kterýkoli z výše popsaných, kromě vzduchu. Po rozhodnutí o zdroji tepla bude možné vyrobit tepelné čerpadlo pro vytápění domu.

Typy tepelných čerpadel

Abyste jasně pochopili, co to tepelné čerpadlo je, musíte vědět, jaký je jeho tepelný nosič na obrysech jeho struktury venku a uvnitř domu. Tyto chladicí kapaliny klasifikují toto zařízení.

Typy tepelných čerpadel

Zařízení přijímá energii pro svůj provoz z následujících zdrojů:

• voda. Zdrojem může být vodní útvar, centralizovaný přívod vody nebo studna atd .;
• priming;
• vzduch.

V interiéru se energie získaná pomocí takového zařízení používá nejen k vytápění, ale také k klimatizaci a ohřevu vody. Kombinace různých funkcí a použitých prvků umožňuje rozdělit tepelná čerpadla na několik typů, mezi něž patří:

• voda-voda;
• vzduch-voda;
• půda-voda.

Voda-vzduch

Nejúčinnějšími systémy pro vytápění jsou systémy voda-voda. Tato účinnost je způsobena skutečností, že teplota použité vody umístěné ve velkých hloubkách je konstantní a má poměrně vysoké ukazatele. K získání energie z tohoto typu zdroje mohou použít:

• studny a studny, pomocí kterých se čerpá podzemní voda;
• otevřené vodní útvary, které zahrnují řeky a jezera;
• odpadní voda, která se používá v průmyslu pro technologie.

Tepelné čerpadlo, které využívá energii získanou z otevřeného zásobníku, bude vyžadovat nejnižší náklady. V tomto případě budete muset naplnit potrubí chladicí kapalinou a spustit je do vody. V případě podzemní vody se používá nákladnější konstrukce, protože její realizace je již obtížnější. Chcete-li vypustit vodu, musíte si postavit studnu. Tato voda bude procházet výměníkem tepla.

Obvod vzduch-voda nebo vzduch

Tepelné čerpadlo vzduch-voda kombinuje klady a zápory. Mezi výhody patří zbytečnost při vývoji studní s velkou hloubkou a práce spojené s čištěním půdy. Nevýhodou těchto zařízení je nízký výkon v chladném období, který ovlivňuje jeho nejnižší účinnost mezi ostatními modely. Abyste mohli toto zařízení používat, musíte na střechu domu namontovat odpovídající vybavení.

Vzduchové tepelné čerpadlo

Výhodu této konstrukce lze připsat její schopnosti opětovně využívat odcházející teplo z prostor, které ohřívá tepelné čerpadlo ve formě kouře, vody nebo vzduchu. V zimě bude nutné alternativní vytápění, aby se odstranil nedostatek tepla.

Podzemní voda

Tepelné čerpadlo tohoto typu je také velmi účinným zdrojem energie pro vytápění. To je způsobeno skutečností, že teplo, které se získává ze země hluboké 5 metrů, má konstantní hodnoty teploty a není ovlivňováno změnami povětrnostních podmínek na povrchu Země. Na vnějším okruhu je chladicí kapalinou speciální bezpečné složení zvané solanka, které je bezpečné z hlediska životního prostředí.

Externí obvod používaný pro tento typ tepelného čerpadla může být horizontální nebo vertikální.

Trubky použité pro tento systém musí být plastové. Horizontální provedení vyžaduje velkou plochu půdy. Poté, co jsou trubky položeny pod zemí, nelze tento pozemek použít pro zemědělské potřeby.

Je povoleno pěstovat trávník nebo rostliny stejného věku. Pro vertikální provedení bude nutné vyvinout několik vrtů, jejichž hloubka se pohybuje od 50 do 150 metrů, protože v takové hloubce má půda stabilní a vysokou teplotu. Takové zařízení se nazývá geotermální čerpadlo.K přenosu energie z těchto hloubek se používají speciální sondy.

Jak funguje tepelné čerpadlo

Prostředí kolem nás má při teplotách nad jeden stupeň určité množství energie. Tuto energii lze využít pomocí tepelného čerpadla. Jeho princip činnosti je založen na přenosu tepla ze zdroje s nízkým potenciálem s tepelnou energií do nosiče tepla, jehož teplota je mnohem vyšší.

Jak funguje tepelné čerpadlo

To je implementováno následovně:

1. Chladicí kapalina vstupuje do potrubí umístěného v zemi. Zahřívá se o několik stupňů.
2. Poté chladivo, které prošlo do výparníku, přenáší do vnitřního obvodu energii, která byla shromážděna ve výparníku.
3. Chladivo je umístěno ve vnějším okruhu, které se po zahřátí ve výměníku tepla změní na plyn.
4. Za účelem zvýšení teploty tohoto chladiva vstupuje kompresor pod vysokým tlakem do kompresoru.
5. Již zahřátý chladicí plyn vstupuje do kondenzátoru, který zase vydává teplo chladicí kapalině v topném systému místnosti.
6. Po skončení cyklu se chladivo, které ztratilo teplo, změní na kapalné a vrátí se do své původní polohy.

Chladicí jednotky fungují na podobném principu. Proto tepelná čerpadla lze použít ke kondenzaci vzduchu v horkém počasí let (dělené systémy), od chladničky.

Z provozních zkušeností tepelného čerpadla pro kutily

Jak ukázala praxe, výkon představené možnosti je nízký: 2,6 - 2,8 kW. O vysoké účinnosti tohoto tepelného čerpadla není třeba hovořit: na ploše 60 m2 při venkovní teplotě -5 oC si sám udržuje + 17oC. Systém však byl zvážen a nainstalován pod kotel - radiátory při vstupní teplotě + 45 ° C prostě nemohou vydávat více. Systém v domě fungoval starý a počet radiátorů se nezvýšil, ale zatím byly v chladu zahřívány kamny.

Pokud se ke konstrukci přidá regenerativní výměník tepla, zvýší se účinnost o 10–15%. Vzhledem k tomu, že náklady jsou nízké, můžete to udělat. Budete potřebovat dvě měděné trubky po 1,5 metru. Jeden o průměru 22 mm, druhý - 10 mm. Na tenčí se navine čtyřžilový vodič (délka 3–4 metry, průměr 4 mm), aby se zvětšila plocha pro výměnu tepla, jeho konce jsou připájeny k trubce, aby se nerozvinuli. Trubka s drátěným vinutím se jemně zasune do trubky s větším průměrem. Musí být instalován mezi kompresorem a výparníkem. Zdokonalení je nevýznamné, ale výrazně zvyšuje účinnost. Je pravda, že za určitých podmínek je to nebezpečné: teplý freon se může dostat do kompresoru, což povede k jeho selhání.

Vylepšení okruhu: můžete přidat regenerativní výměník tepla, který zvýší produktivitu přibližně o 15-20%

Druhou možností pro zvýšení účinnosti, bezpečnější a neméně efektivní, je zabudování dalšího tepelného výměníku pro ohřev vody nebo glykolu.

Co hledat, pokud se rozhodnete pro vlastní tepelné čerpadlo. Existuje několik věcí, které se lze naučit pouze ze zkušeností:

• Počáteční proudy této konkrétní instalace byly velmi slušné. Ke spuštění instalace nebyl vždy dostatek síťových prostředků. Pokud tedy provedete seriózní instalaci, je lepší vzít si třífázový kompresor a dodat třífázový vstup. Ano, ne levné, ale pro stabilní spuštění jednofázového kompresoru je vyžadován elektronický stabilizátor slušného výkonu, který také nelze nazvat levným.
• Tepelné čerpadlo na hotovém radiátorovém systému nedosáhne normální pokojové teploty. Jsou určeny pro různé teploty chladicí kapaliny, které jsou tyto instalace, zejména domácí, extrémně vzácné.Proto buď upgradujte systém (přidáním alespoň stejného počtu sekcí radiátorů), nebo instalujte vodní podlahy.
• Pokud jsou ve studni tři vodní kruhy, neznamená to, že má velký debet. Musíte vědět, kolik vody je schopen dát při neustálém výběru.

Princip činnosti tepelného čerpadla

Zvláštností tepelných čerpadel je, že pracují z přírodních zdrojů energie. K uvolnění tepelné energie čerpadlo nepotřebuje naftu, elektřinu ani tuhá paliva.
Zdrojem energie je voda, atmosféra a půda. Čerpadla negenerují teplo, ale jednoduše jej přenášejí do budovy. To spotřebovává malé množství elektřiny.

K zajištění tepla v domě potřebujete pouze tepelné čerpadlo a zdroj tepla. Princip fungování systému se podobá principu běžné chladničky, právě naopak. V tomto případě se teplo odebírá zvenčí a předává se do domu.

Důležitý bod: hlavním prvkem alternativního topného systému je právě tepelné čerpadlo, proto je nutné k jeho konstrukci přistupovat velmi opatrně.
Čerpadlo se skládá z následujících prvků:

Vlastnosti tepelného čerpadla vzduch-vzduch:

• kompresor, který je mezilehlým prvkem systému;
• výparník. Probíhá v něm přenos energie s nízkým potenciálem;
• škrticí ventil, kterým se chladivo (freon) vrací do výparníku;
• kondenzátor, kde se freon ochladí a uvolní se tepelná energie.

Čerpadlo pracuje na určitém principu. Vypadá to asi takto:

Princip činnosti tepelného čerpadla. (Klikni pro zvětšení)

1. Nízkohodnotné teplo, které se uvolňuje z externích zdrojů energie, se přenáší potrubím do výparníku - na první prvek v konstrukci čerpadla. Teplo se přenáší tepelnými nosiči, které jsou schopné odolat nízkým teplotám a zároveň nezamrzat.
2. Zde se teplo přenáší na chladivo, které cirkuluje v uzavřené smyčce systému. Freon se často používá jako chladivo.
3. V kompresoru působí na freon vysoký tlak, který výrazně zvyšuje jeho teplotu.
4. V další fázi vstupuje chladivo do kondenzátoru, kde se teplo přenáší do okruhu topného systému. Výsledkem je, že teplo jde do místnosti a freon se po ochlazení vrátí do kapalného stavu.
5. Prostřednictvím redukčního ventilu se freon vrací zpět do výparníku, kde se proces opakuje.

Na základě principu provozu čerpadla je elektřina vynakládána pouze na provoz kompresoru. Díky tomu je tepelné čerpadlo nejhospodárnějším způsobem přenosu tepla.

Mohl by vás zajímat článek o vlastnostech tepelných čerpadel pro vytápění domů. V tomto článku si můžete prostudovat podrobnou klasifikaci tepelných čerpadel.

Výsledky

Cena tepelného čerpadla z klimatizačního zařízení je nepochybně několikanásobně nižší než u hotových továrních doplňků, a to i v Číně. Existuje však spousta nuancí: musíte se postarat o zdroj a množství dodaného tepla, správně vypočítat délku tepelných výměníků (spirál), nainstalovat automatizaci, zajistit zaručený výkon atd. Pokud jste však schopni tyto problémy vyřešit, pak je to nepochybně prospěšné. Dovolte nám, abychom vám poradili: v prvním roce je velmi žádoucí mít záložní topení a testovací a zkušební provoz, je lepší provést v létě, aby byl čas na revizi jednotky před startem topné sezóny.

Výhody a nevýhody tepelných čerpadel

K plusům využití topných systémů založených na použití tepelných čerpadel lze připsat následující:

• Ziskovost během provozu;
• Environmentální bezpečnost zařízení;
• Požární bezpečnost zařízení;
• Provozní spolehlivost;
• Autonomie práce.

Mezi nevýhody patří:

• Vysoká cena;
• Složitost celého komplexu prací;
• Potřeba zásadních oprav po vypršení životnosti spojená s významnými materiálovými investicemi.