Pompa ciepła powietrze-powietrze: zasada działania, urządzenie, dobór i obliczenia

Urządzenie pompy ciepła

Zasada działania jest znana od dawna. Istnieją trzy zamknięte hermetyczne obwody - wewnętrzny, kompresorowy, zewnętrzny.

Główne składniki:

1. System grzewczy. Najlepiej zastosować ogrzewanie podłogowe. Dodatkową opcją jest dostawa ciepłej wody.
2. Kondensator. Przenosi energię zebraną na zewnątrz z czynnika chłodniczego (zwykle freonu) do nośnika ciepła (wody) w celu ogrzewania.
3. Parownik. Wybiera energię cieplną z chłodziwa (np. glikolu etylenowego) krążącego w obiegu zewnętrznym.
4. Kompresor. Pompuje czynnik chłodniczy z parownika, przekształcając go ze stanu gazowego w ciekły, zwiększając ciśnienie i chłodząc go w skraplaczu.
5. Zawór rozprężny. Zainstalowany z parownikiem. Reguluje przepływ czynnika chłodniczego.
6. Kontur zewnętrzny. Układa się go na dnie zbiornika lub opuszcza do studni.
7. Pompy o obrysie wewnętrznym i zewnętrznym.
8. Automatyzacja.Steruje systemem zgodnie z ustaloną ilością ogrzewania pomieszczenia i zmianami temperatury zewnętrznej.

Tak wygląda kontur zewnętrzny w stawie przy budynku.

Kolekcjoner działa przez cały rok. Zimą na głębokości powyżej 3 metrów temperatura wody wystarcza do ogrzewania.

Za parownikiem czynnik chłodniczy przechodzi przez sprężarkę, gdzie wzrasta jego ciśnienie i temperatura. Następnie w skraplaczu oddaje ciepło do systemu grzewczego.

Następnie czynnik chłodniczy przechodzi przez otwór, w którym ciśnienie gwałtownie spada z powodu rozprężania. Po przejściu w stan gazowy temperatura czynnika chłodniczego spada niemal natychmiast. Proces ten można odczuć w praktyce podczas tankowania zapalniczki gazowej z puszki ze skroplonym gazem. Znaczna różnica temperatur przyczynia się do efektywnego pochłaniania ciepła przez czynnik chłodniczy z obiegu zewnętrznego.

Istnieje również opcja otwartego kolektora. Możliwe przy dobrej jakości wody. Wtedy system i pompa nie są zagrożone zamuleniem, osadzaniem się soli twardości, przyspieszoną korozją.

Takie generatory ciepła znalazły praktyczne zastosowanie dopiero po kryzysach energetycznych lat 70. ubiegłego wieku.

Do tego czasu ich rozwój utrudniała względna taniość źródeł energii – ropa, gaz itp. Ponadto niedoskonałość technologii utrudniała masowe wprowadzanie innowacji.

Czy możliwa jest instalacja DIY?

Pomimo złożoności technicznej pomp ciepła można je instalować niezależnie. Mówiąc dokładniej, możesz samodzielnie wykonać całą „brudną robotę”: układanie rurociągów technicznych i sieci energetycznych, wieszanie jednostek wewnętrznych i zewnętrznych.Dokumentacja paszportowa dla każdego konkretnego typu pompy ciepła zawiera wyczerpujące informacje o warunkach montażu bloków, nachyleniu, długości i dopuszczalnych zakrętach tras technicznych.

Pozostaje tylko zaprosić specjalistę, który sprawdzi poprawność instalacji systemu i upewni się jego prawidłowe uruchomienie. Nie możesz wykonać tej pracy samodzielnie: potrzebujesz sprzętu do czyszczenia i odpowietrzania układu, ładowania czynnika chłodniczego - ogólnie rzecz biorąc, proces ten jest dość technologiczny i złożony.

Należy podkreślić, że montaż takich systemów klimatyzacji nie odbywa się „w locie”. Wymagana jest szczegółowa wstępna kalkulacja, w szczególności określenie klasy sprzętu odpowiedniego do określonych warunków klimatycznych oraz obliczenie jego dostatecznej mocy. Oczywiście ciepłownictwo oparte na pompach ciepła powoduje jeszcze większe trudności w projektowaniu i koordynowaniu prac z wykonawcami robót budowlanych.

Podstawowe zasady instalacji

Aby uzyskać wysokiej jakości instalację grzejnika z naturalnym obiegiem, należy podjąć następujące ważne kroki:

1. Zaleca się umieszczenie grzejników grzejnikowych pod oknami na tej samej wysokości.
2. Zainstaluj kocioł.
3. Zainstaluj zbiornik wyrównawczy.
4. Zamontowane elementy połączyć rurami.
5. Umieść płyn chłodzący w systemie grzewczym i sprawdź wszystkie elementy pod kątem wycieków.
6. Uruchom kocioł i ciesz się ciepłem swojego domu.

Ważne informacje od instalatorów:

1. Kocioł musi być zainstalowany jak najniżej.
2. Rury należy układać ze spadkiem do tyłu.
3. Zaleca się unikanie dużej liczby uzwojeń w układzie.
4. Używaj rur o dużej średnicy.

Mamy nadzieję, że ujawniliśmy wszystkie niuanse systemu grzewczego bez pompy, który pomoże ogrzać Twój dom.

Informacje na temat instalacji systemu grzewczego bez pompy można znaleźć w objaśnieniu obwodu grawitacyjnego w poniższym filmie:

Strona 3

Pompy obiegowe są obecnie dostępne jako opcja w systemach ogrzewania płynami. Służą do podgrzewania wszystkich rodzajów opału.

W większości przypadków zainstalowanie dodatkowej pompy w naturalnym układzie cyrkulacyjnym znacznie zwiększa szybkość ruchu i nagrzewania pomieszczenia. Samo urządzenie nie ma szczególnie skomplikowanej konstrukcji i jest niewielkich rozmiarów.

Szczególną uwagę należy zwrócić na parametry dodatkowej pompy i układu

Trwałość i konserwacja systemu

Wielu może odstraszyć deklarowana przez producenta żywotność systemu wynosząca 7-10 lat. W praktyce liczba ta jest znacznie wyższa, tylko pompa ciepła może z czasem tracić na wydajności.

Wynika to przede wszystkim ze stopniowego wycieku czynnika chłodniczego do środowiska zewnętrznego oraz jego zanieczyszczenia wilgocią i innymi zanieczyszczeniami. W takim przypadku zapewniona jest dość prosta procedura konserwacji, która polega na oczyszczeniu płynu chłodzącego i uzupełnieniu jego stężenia.

Zużycie elementów mechanicznych, takich jak sprężarka lub wentylator, jest nieuniknione. Dobra pompa ciepła daje jednak możliwość modułowej wymiany jej części składowych. Trwałość sprzętu w całości determinują warunki jego eksploatacji oraz doskonałość techniczna systemu.Praca na granicy, okresowe oblodzenie jednostki zewnętrznej i inne naruszenia normalnego trybu pracy - to jest to, co należy wykluczyć od samego początku, aby sprzęt miał czas na pełne zapłatę za siebie i jednocześnie przyniósł pożądane ciepło i komfort od użytkowania do domu.

rmnt.ru

Plusy i minusy

Korzyści z zastosowania pompy ciepła to:

1. Możliwość zastosowania w odległych wsiach, gdzie nie ma gazociągu.
2. Ekonomiczne zużycie energii elektrycznej tylko do pracy samej pompy. Koszty są znacznie niższe niż w przypadku korzystania z urządzeń elektrycznych do ogrzewania pomieszczeń. Pompa ciepła zużywa nie więcej energii niż domowa lodówka.
3. Możliwość wykorzystania generatora diesla i paneli słonecznych jako źródła energii. Oznacza to, że w przypadku awarii zasilania awaryjnego ogrzewanie domu nie zostanie zatrzymane.
4. Autonomia systemu, w której nie trzeba dodawać wody i kontrolować pracy.
5. Przyjazność dla środowiska instalacji. Podczas pracy pompy nie powstają gazy i nie dochodzi do emisji do atmosfery.
6. Bezpieczeństwo pracy. System nie przegrzewa się.
7. Wszechstronność. Możesz zainstalować pompę ciepła do ogrzewania i chłodzenia.
8. Trwałość działania. Sprężarka wymaga wymiany raz na 15 do 20 lat.
9. Wydanie lokalu, który był przeznaczony na kotłownię. Ponadto nie ma potrzeby kupowania i przechowywania paliw stałych.

Wady pomp ciepła:

1. Instalacja jest kosztowna, choć zwraca się w ciągu pięciu lat;
2. W regionach północnych wymagane będzie użycie dodatkowych urządzeń grzewczych;
3. Instalacja glebowa, choć nieznacznie, narusza ekosystem witryny: wykorzystanie terytorium na ogród lub ogród warzywny nie będzie działać, będzie puste.

Działanie układu grzewczego z takiej pompy

Zasada działania samej instalacji została opisana powyżej. W efekcie nośnik ciepła jest podgrzewany w drugim obwodzie wymiennika ciepła, który później posłuży jako źródło ciepła do ogrzewania budynku lub poszczególnych pomieszczeń.

Klasyczną opcją dystrybucji podgrzanego płynu chłodzącego jest podłączenie wymiennika ciepła dwoma oddzielnymi przewodami do rozdzielacza i podgrzewacza wody. Z kolei do grzebienia podłączone są grzejniki, ogrzewanie podłogowe i inne urządzenia. Taka dystrybucja jest konieczna ze względu na różne tryby pracy systemów ciepłej wody i ogrzewania.

Linia pomp ciepła powietrze-woda określa moc instalacji od 2 do 120 kW, co pozwala na dobór urządzeń do ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę budynku mieszkalnego o dowolnej wielkości.

Tryb zimnego powietrza

Konstrukcja pomp ciepła pozwala nie tylko na ogrzanie domu zimą, ale również dostarczanie schłodzonego powietrza w upalne dni latem. Aby to zrobić, cyrkulacja czynnika chłodniczego jest uruchamiana w cyklu odwrotnym. Jednak chłodzenie urządzeń grzewczych nie zapewni pożądanego efektu, ponieważ zimne powietrze schodzące w dół nie będzie w stanie stworzyć komfortowych warunków w całej kubaturze pomieszczenia. Dlatego też, aby wykorzystać jednostkę powietrze-woda do klimatyzacji, wymagany jest konwektor nadmuchany wentylatorem.

Ponadto w obiegu cyrkulacyjnym dodatkowo instalowany jest zawór 4-drogowy, drugi zawór dławiący i 2 przewody rurowe.Po przełączeniu zaworu linia zamyka się w kierunku przepustnicy „zimowej” i otwiera się w kierunku przepustnicy „letniej”, a schłodzony płyn chłodzący jest dostarczany do konwektora. Ogrzewanie ciepłej wody również zostanie wyłączone.

Koszt takiego ulepszenia, biorąc pod uwagę dodatkowy sprzęt, materiały i pracę, może być porównywalny z kosztem klimatyzatora. Dlatego w większości przypadków rozsądnie będzie odmówić pracy w trybie dzielonym, ale po prostu kupić klimatyzator.

Dlaczego nie drewno?

Sąsiedzi najczęściej używają pieców opalanych drewnem, ale ta opcja początkowo im się nie podobała. Każdego roku należy wykonać zapasy paliwa, wyczyścić kocioł, monitorować jego spalanie. Z prądem wszystko jest o wiele prostsze - wcisnąłeś przełącznik, zrobiło się ciepło. Jedyną wadą tej metody jest wysoki koszt energii elektrycznej. W momencie uruchomienia systemu grzewczego kilowatogodzina w obwodzie moskiewskim kosztowała 5,29 rubli.

Oczywiście chcieliśmy wykorzystać tak cenny surowiec jak najbardziej ekonomicznie, dlatego zdecydowaliśmy się na pompę ciepła powietrze-powietrze. Jest to najtańsza wersja, działa prawie jak klimatyzator.

System ogrzewania oparty na pompie ciepła

Wytwarzaną przez pompę ciepła energię cieplną można wykorzystać w dowolny sposób. Z reguły taki sprzęt służy do podgrzewania wody, która jest następnie wykorzystywana do zaopatrzenia w ciepłą wodę (kuchnia, łazienka, wanna) i do ogrzewania.

Praktyka pokazuje, że lepiej zastosować ogrzewanie podłogowe niż grzejnikowe. Oprócz tego, że jest to miękkie ciepło i nie wymaga podgrzewania wody do wysokiej temperatury, jest jeszcze trzeci, ważny z ekonomicznego punktu widzenia.

Im niższa temperatura wody do podgrzania, tym wyższa wydajność każdej pompy ciepła.Jeśli w przypadku grzejników woda powinna być podgrzana do 50-55 stopni, to w przypadku ciepłych podłóg - 30-35 stopni. Nawet jeśli temperatura wody na wlocie wynosi 1-2 stopnie, różnica w wydajności wyniesie około 30%.

Powietrze jest często wykorzystywane do ogrzewania pomieszczeń. Jest to szczególnie skuteczne w regionach, w których temperatury nie spadają poniżej 0, a także gdy pompa ciepła jest wykorzystywana jako dodatkowe źródło energii cieplnej.

Najwygodniej jest użyć do tego klimakonwektorów, ale do ich instalacji będziesz musiał albo zbudować sufit podwieszany, albo poświęcić estetykę. Jeśli istnieje wymuszona wentylacja, możesz ją wykorzystać do dostarczania ciepłego powietrza.

Teraz pompy ciepła nie są tak rozpowszechnione w WNP, jak w innych krajach. Wciąż mamy tanie tradycyjne źródła ciepła takie jak węgiel, gaz i drewno. Ale sytuacja ciągle się zmienia i pompy ciepła są coraz częściej wykorzystywane do ogrzewania domów i budynków niemieszkalnych.

W tym artykule staraliśmy się szczegółowo opisać zalety i wady różnych typów pomp ciepła. Mamy nadzieję, że było to dla Ciebie pomocne. Nie zapomnij podzielić się wpisem ze znajomymi!

Zalety czy wady?

Ponieważ urządzenia te pojawiły się u nas stosunkowo niedawno, wielu Rosjan nadal traktuje je z dużą nieufnością. W USA, Europie i Japonii są używane od dawna iz powodzeniem. Nie można jednak powiedzieć, że taki sprzęt jest absolutną tajemnicą dla naszego kraju, „terra incognita”.

W ZSRR prowadzono również eksperymenty dotyczące takich alternatywnych źródeł energii. Jednak ta technologia nie została powszechnie przyjęta.

Dlatego ważne jest, aby zrozumieć, dlaczego i czy ma sens zastępowanie znanych systemów eko-nowością? Przedrostek „eko” w tym przypadku może oznaczać zarówno ekologię, jak i ekonomię.

Zalety

Pierwszą i niewątpliwą zaletą pomp ciepła jest znaczna oszczędność energii. Tak, w przeciwieństwie do kolektorów słonecznych tego potrzebują, ale w znacznie mniejszych ilościach. Na przykład kocioł elektryczny (lub grzejnik) pobiera tyle energii, ile wytwarza ciepło. Natomiast pompa ciepła zużywa minimum energii elektrycznej i wytwarza od trzech do siedmiu razy więcej ciepła. Sprzęt może zużywać 5 kWh, ale generuje co najmniej 17 kWh ciepła. Wysoka sprawność to najbardziej atrakcyjna jakość kotłów termicznych.

1. Poważne oszczędności energii. Ceny wszystkich rodzajów paliw nieubłaganie rosną, a pompa ciepła pozwoli uzyskać więcej ciepła przy obniżonych kosztach energii.
2. Możliwość instalacji w dowolnym miejscu, ponieważ źródłem ciepła może być powietrze, woda lub gleba. Szczególnie istotne wyposażenie dla obiektów położonych daleko od gazociągu.
3. Odwracalność instalacji. Pompy ciepła są uniwersalne. Zimą zapewniają ciepło, w upalne lato dają możliwość ochłodzenia pomieszczenia. Jednak nie wszystkie modele mają tę funkcję.
4. Trwałość. Odpowiednio pielęgnowany sprzęt może bezproblemowo działać przez 25-50 lat. Wymiana sprężarki może być wymagana co 10-15 (maksymalnie 20) lat.
5. Możliwość zastosowania w każdych warunkach: tam, gdzie nie ma prądu, montowany jest silnik benzynowy lub wysokoprężny.
6. Oszczędności na konserwacji. Sprzęt nie wymaga na to dużych nakładów.
7. Nieprzerwana praca przy -15°.
8. Pełna automatyzacja pompy ciepła.
9. Bezpieczeństwo dla środowiska.
10. Darmowe źródło ciepła.

Oprócz zalet systemy mają również wady.

Wady

Obejmują one:

1. Cena pomp ciepła i koszt aranżacji systemu geotermalnego. Co więcej, sprzęt nie zwróci się od razu. Właściciele będą musieli poczekać co najmniej 5 lat. Wyjątkiem są urządzenia powietrzne, które nie wymagają dodatkowych inwestycji.
2. Konieczność dodania dodatkowego źródła ciepła w regionach, w których temperatura często spada poniżej -20 °. Taki system nazywa się biwalentnym. W przypadku awarii pompy ciepła podłączony jest generator ciepła (kocioł gazowy, grzałka elektryczna).
3. Przyjazność dla środowiska jest wciąż pod znakiem zapytania. Nie ma zagrożenia dla ludzi, ale istnieje dla ekosystemu. Na przykład w glebie żyją mikroorganizmy - beztlenowce. Przy silnym ochłodzeniu przestrzeni w pobliżu rur grozi im nieuchronna śmierć.
4. Prawie konieczność zapewnienia w domu trójfazowej sieci elektrycznej. Dla prawidłowej pracy pompy ciepła konieczne jest zminimalizowanie spadków napięcia, które mogą spowodować awarię instalacji.

Zastosowanie takiego sprzętu jest optymalne w systemach, w których stosuje się chłodziwo o niskiej temperaturze, na przykład „ciepłą podłogę”.

Aby zrozumieć, czy wskazane jest zakupienie i zainstalowanie pompy ciepła, właściciele będą musieli ocenić wszystkie zalety i wady. Głównymi „przeciwnikami” są oszczędności energii (paliwa) oraz poważne koszty zakupu i instalacji. Do istotnych wad HP należy niska wydajność w zimnych porach roku, jednak istnieją modele, które potrafią generować ciepło nawet przy -35 °. Ale będziesz musiał za nie zapłacić jeszcze więcej.

Czy warto wydać pieniądze na zakup i montaż pompy ciepła? Każdy sam decyduje. Jednorazowa inwestycja pozwoli Ci na zawsze zapomnieć o dużych rachunkach za ogrzewanie. Dodatkowo na korzyść sprzętu świadczy jego pełne bezpieczeństwo dla mieszkańców, a prawie całkowite bezpieczeństwo dla środowiska.