Tepelné čerpadlo: princíp činnosti, oblasti použitia

Používa FORUMHOUSE

Teplo získavame spaľovaním dreva, uhlia, ropných produktov a plynu. Ale tieto metódy vykurovania, ktoré sú nám známe, sú v skutočnosti primitívne a nebezpečné: nenávratne plytvajú zemskými zdrojmi a znečisťujú atmosféru. Takto to nemôže pokračovať dlho. Preto sa tradičné metódy nahrádzajú energeticky účinnými technológiami, ktoré môžu generovať teplo zo zeme a vzduchu bez poškodenia prírody.

Čo je to tepelné čerpadlo?

Teplo sa nachádza všade: vo vzduchu, vode a na zemi. Tepelné čerpadlo je stupňovitý tepelný transformátor, zariadenie, ktoré odoberá teplo z okolia a prenáša ho do systému vykurovania a zásobovania teplou vodou. Keď je tepelné čerpadlo v prevádzke, energia sa nevynakladá na priame ohrev chladiacej kvapaliny, ale na čerpanie a premenu tepla z okolia na dom. Týmto sa dosahuje vysoká energetická účinnosť zariadenia: keď sa na prevádzku kompresora spotrebuje 1 kilowatt elektrickej energie, vygeneruje sa 3 - 5 kW tepelnej energie (tepelný koeficient COP je 3 - 5 jednotiek).

Čo sú to za tepelné čerpadlá?

Tepelné čerpadlá sú rozdelené do troch typov:

• Aerotermálny (vzduch), ktorý prijíma tepelnú energiu z atmosféry.
• Geotermálna, získavajúca teplo zo zeme.
• Aquathermal (aquatic) - trieda zariadenia, ktorá využíva teplo vodného prostredia: rieky, jazerá, more, podzemná vodonosná vrstva.

Aerotermálne čerpadlo odoberá teplo cez vzduchový výmenník tepla - vonkajší radiátor. Čerpadlá zemného zdroja prijímajú tepelnú energiu zo zeme prostredníctvom geotermálnych polí - tieto sú uložené vodorovne pod povrchom uzemňovacích potrubí alebo vrtov (sondy), kde sú potrubia inštalované vertikálne. Sondy môžu byť tiež umiestnené pod určitým uhlom, pretože nie všetky oblasti majú schopnosť vŕtať do hĺbky. Zberače aquathermálneho čerpadla sú umiestnené v zásobníku alebo vo vodnej studni.

Tepelné čerpadlá na zemi pracujú efektívnejšie vďaka stabilnej teplote pôdy po celý rok. S aerotermálnymi čerpadlami klesá tepelný koeficient (COP) pri vonkajšej teplote -15 ° C. Vodné tepelné čerpadlá závisia od kvality vody: riasy, vodný kameň, korózia - tieto faktory významne znižujú výkonnosť zariadenia.

Ako funguje tepelné čerpadlo so vzduchovým zdrojom?

Prevádzka ktoréhokoľvek tepelného čerpadla je rozdelená do troch etáp:

• zber tepla z prostredia;
• zvýšenie teploty zhromaždeného tepla;
• prenos tepla do vykurovacieho systému a na dodávku teplej vody.

Rozdiel je iba v spôsobe získavania menej kvalitného tepla z prostredia. Pri tepelnom čerpadle so zdrojom vzduchu sa to deje takto:

• Chladivo cirkuluje cez výparník vzduchového tepelného čerpadla - freón. Je to nemrznúca a vysoko prchavá kvapalina, ktorá sa varí pri nízkych teplotách. Teplota freónu je vždy nižšia ako teplota vzduchu, a preto pod jeho vplyvom chladivo vrie a premieňa sa na paru. Toto sa nazýva tepelný rozdielny prenos tepla.
• Freónová para vstupuje do kompresora, kde je stlačená. Pod vplyvom vysokého tlaku sa para chladiva zahrieva: teplota stlačenej pary freónu môže dosiahnuť 128 ° C. Toto teplo vstupuje do kondenzátora.
• V kondenzátore horúca para freónu prenáša tepelnú energiu do okruhu vykurovania a ohrevu vody. Po uvoľnení tepelnej energie sa para ochladí a opäť sa stane kvapalným skupenstvom, ale zároveň si udržuje vysoký tlak. A tiež teplota chladiva v tomto štádiu je stále nedostatočná pre nový cyklus absorpcie tepla z prostredia. Preto po výmenníku tepla prechádza freón cez škrtiacu klapku, kde klesá tlak a klesá teplota. Potom chladivo opakovane prechádza do externého okruhu.

Ako funguje geotermálne a aquathermálne tepelné čerpadlo?

Princíp činnosti týchto tepelných čerpadiel sa líši iba pri získavaní tepla z okolitého prostredia. Tu funguje ako výmenník tepla okruh potrubí uložený pod zemou alebo ponorený vo vode. Nejde o chladivo, ktoré cirkuluje potrubím, ako vo vzduchových čerpadlách, ale o sprostredkovateľa - propylénglykol, alkohol alebo zmes voda-glykol. Sú to tieto kvapaliny, ktoré akumulujú teplo získané z vody alebo pôdy a prenášajú ho do výparníka zariadenia.

Chladiaca kvapalina vstupuje do výparníka, ohrieva freón a premieňa ho na paru. Freónová para prechádza kompresorom, kde sa stláča a zahrieva. Potom tiež vstupuje do kondenzátora, kde odovzdáva teplo kúreniu a dodávke teplej vody. Cyklus končí, keď chladivo prechádza škrtiacou klapkou, kde prebieha proces odtlakovania a chladenia. Ochladený freón opäť vstupuje do výparníka.

Zjednodušene povedané: teplo vzduchu, vody alebo zeme je potrebné iba na to, aby sa freón uvaril a zmenil na paru. Ďalej sa v kompresore para zahrieva pod tlakom na vysoké teploty, ktorých energia sa používa na ohrev vody vo vykurovacom systéme a na prívod teplej vody. Takto sa málo kvalitné teplo vonkajšieho prostredia prevádza na vysoké teploty vykurovacieho média vykurovacieho okruhu.

Ako zlepšiť účinnosť tepelného čerpadla?

Vykurovací systém hrá dôležitú úlohu pri výkone tepelného čerpadla. Zariadenie pracuje najefektívnejšie s nízkoteplotnými vykurovacími systémami: podlahové kúrenie; jednotky fan coil (ventilátorové výmenníky tepla). Faktom je, že tepelné čerpadlo pracuje čo najefektívnejšie pri teplote 35 - 40 ° C na výstupe, a to zodpovedá optimálnej teplote vykurovacieho média vo vodnom podlahovom kúrení alebo ohreve vzduchu.

Môže tepelné čerpadlo chladiť?

Tepelné čerpadlá môžu nielen vykurovať, ale aj chladiť - používajú sa na klimatizáciu. To znamená, že zariadenie môže odoberať teplo z miestnosti a odvádzať ho von podľa rovnakého princípu, ale iba v opačnom poradí. Chladnička je tiež tepelné čerpadlo. Tento domáci spotrebič neprodukuje chlad, iba odvádza všetko teplo z utesnenej tepelnoizolačnej komory.

V ktorých oblastiach sa používajú tepelné čerpadlá?

Tepelné čerpadlá sa používajú na vykurovanie a klimatizáciu priemyselných zariadení, obecných budov, viacpodlažných a súkromných bytových budov. Táto technológia je schopná nahradiť všetky tradičné spôsoby vykurovania. Príkladom toho je Švédsko, kde sa viac ako 90% budov na rôzne účely vykuruje pomocou tepelných čerpadiel. Geotermálne a aerotermálne čerpadlá sú rozšírené v Európe, USA a Japonsku.

Pre koho je tento typ vykurovania vhodný?

Tepelné čerpadlo potrebuje na svoju činnosť iba elektrinu. Tento typ vykurovania je vhodný pre súkromné ​​domy umiestnené ďaleko od plynovodu alebo tam, kde je pripojenie na plyn neprimerane nákladné. Tepelné čerpadlo je ideálne pre neplyňované sídla, kde nie je dostatok energie na inštaláciu elektrického kotla. Tento typ vykurovania je obľúbený u tých, ktorí nechcú žiť na „sude na prach“, to znamená, že je vhodný pre ľudí, ktorí sa pri úniku plynu obávajú udusenia alebo výbuchu. Tepelné čerpadlo je možné použiť v komerčných budovách ako energeticky efektívne vykurovanie.

Aké sú nebezpečenstvá tepelného čerpadla?

Tepelné čerpadlo nespaľuje palivo; neprodukuje škodlivé emisie do atmosféry a odpad do životného prostredia. Je to zariadenie odolné voči požiaru / výbuchu a šetrné k životnému prostrediu. Chladivo cirkuluje v uzavretom okruhu a nepredstavuje nebezpečenstvo pre prírodu a ľudí.

Čo treba venovať pozornosť pri výbere tepelného čerpadla?

Ako sme už spomenuli, tepelné čerpadlá sú rozdelené do troch typov: aerotermálne, aquathermálne a geotermálne. Prvé fungujú z atmosférického tepla a majú dve významné nevýhody: poklesy teploty a pravidelné znečistenie radiátora. Pri silných mrazoch klesá tepelný koeficient (COP) na 1, namiesto deklarovaných 3 - 5. A tiež neustále znečisťovanie vonkajších radiátorov znižuje účinnosť aerotermálnych čerpadiel. Tieto inštalácie sú vhodnejšie pre mierne podnebie s miernymi zimami.

Čerpadlá Aquathermal sú náročné na kvalitu vody a ich účinnosť klesá, keď je okruh chladiacej kvapaliny znečistený alebo pokrytý usadeninami.

Pre naše podmienky je najlepšia voľba geotermálne tepelné čerpadlá. Systém „pôda - voda“ je najpohodlnejší, najspoľahlivejší a najefektívnejší na vykurovanie a zásobovanie teplou vodou doma. Je to spôsobené takmer konštantnou teplotou pôdy počas celého roka. Geotermálne pole je položené pod bodom mrazu pôdy, čo umožňuje stabilné fungovanie zariadenia a produkciu vysokého tepelného koeficientu. Napríklad COP geotermálnych tepelných čerpadiel série FH (ФХ-401, FH-405, FH-415) až 5 jednotiek!

Pri výbere zariadenia je dôležité, aby nielen banálne ohrieval vodu, ale aby mal aj pokročilé vlastnosti, ktoré zodpovedajú požiadavkám moderného tepelného čerpadla. Vezmime si napr geotermálne tepelné čerpadlo IQ (invertor) ФХ-415. Inštalácia je vybavená: zariadením na diaľkový prístup; automatický reštart v prípade výpadku energie; ochrana obehových čerpadiel; ochrana proti fázovej nerovnováhe; režim klimatizácie pre teplotu vzduchu; týždenný rozvrh práce; režim závislý od počasia; ovládanie vykurovacieho telesa zásobníka teplej vody; energeticky nezávislá pamäť; odhlučnené puzdro. To zaručuje spoľahlivosť, trvanlivosť a vysokú energetickú účinnosť zariadenia.

Čo si myslíte o takýchto vykurovacích systémoch? Napíš do komentárov.

Priatelia, je nás už viac ako 85 tisíc! Páči sa mi, prihláste sa na odber kanála, zdieľajte publikáciu - pracujemeaby ste dostali užitočné a relevantné informácie!

Prečítajte si tiež:

• Žiadny prach a hluk: ako rezať vlnovú bridlicu nechtom.
• Čo sú stromy odvodňovače pôdy a čo je lepšie vysádzať v blízkosti žumpy.

Pozri si video - Matné alebo lesklé? Ako si vybrať farbu pre svoj domov.