Топлинни помпи за отопление на дома: принцип на работа,

Какво е това? - тепловой насос? Как он работает? Откуда эти устройства могут извлекать тепло? Наконец, насколько они выгодны и практичны на фоне прочих источников тепловой энергии? Давайте разбираться.

Какво е това?

Принципът на термопомпата е напълно идентичен с този на обикновения хладилник.

• Компресорът компресира летлив хладилен агент, В този случай се отделя значително количество топлина, което се дава на топлообменника. Тази топлина може да се използва за загряване на въздуха, издухан през топлообменника, от вентилатор или охладител.
• Охладеният хладилен агент преминава през разширителния клапан и се увеличава драстично по обем, В същото време, в пълно съответствие със законите на физиката, тя се охлажда рязко и преминава през втория топлообменник, загрява от околната среда.

Забележка: Колкото по-голяма е степента на разширяване на охлаждащия агент, толкова по-ниска е общата му температура. Съответно при определени условия то е напълно способно да поглъща топлина от среда, която се охлажда значително под точката на замръзване на водата.

Если холодильник способен работать лишь одним способом - на охлаждение внутреннего пространства, то любой тепловой насос для отопления дома способен инвертировать направление движения хладагента. С практической стороны это означает, что владелец такого устройства получает в свое распоряжение полноценный климатизатор: зимой он обогревает помещение, летом же используется для охлаждения коттеджа до комфортной температуры.

Накрая, отоплението с термопомпи също има друга много хубава характеристика. Тъй като електрическата енергия се изразходва само за работата на компресора и външната среда се използва като източник на топлина, помпата изплаща от 3 до 5 киловата топлоенергия на киловат от потребената електрическа енергия.

Източници на топлинна енергия

Какво може да служи като източник на ниска потенциална топлина?

приземен

Както е известно, през зимния студ почвата замръзва до доста незначителна дълбочина. Само на метър под нивото на замръзване, температурата на почвата е стабилна и е 8-12 градуса по всяко време на годината.

приземеновые тепловые насосы используют геотермальное тепло.

Има два вида топлообменници:

1. Вертикал представлява дълги гъвкави тръби, потопени във вертикални кладенци до дълбочина от 60-100 метра, Като се има предвид факта, че цената на сондаж на текущата метър на кладенец е 2-3 хиляди рубли, инсталирането на топлообменници е много скъпо; но вертикалният топлообменник не заема място на площадката.

1. Хоризонталната, напротив, се вписва в незначителна дълбочина, Прорезите под него могат да бъдат изкопани сами, без да се използват машини; съответно, инсталацията ще бъде забележимо по-евтина. Въпреки това цялата площ на почвата над колектора (около три пъти по-голяма от отопляемата площ на къщата) ще бъде неподходяща за засаждане: повечето от растенията няма да претърпят прегряване на корените през лятото.

Ориентировочная стоимость геотермального теплового насоса с тепловой мощностью 20 КВт - около полумиллиона рублей. Монтаж в зависимости от условий (количество и глубина скважин, наличие или отсутствие грунтовых вод и т.д.) заставит покупателя потратить еще 100 - 400 тысяч.

Вода

Если ваш дом стоит на берегу незамерзающего водоема - вам повезло: в этом случае отопление с помощью тепловых насосов можно реализовать с минимальными затратами на монтаж. Теплообменник притапливается грузами и отбирает тепло у воды.

Несколько сложнее устроены насосы, использующие в качестве источников тепла грунтовые воды. В этом случае на участке бурятся две скважины, одна из которых становится источником воды, а вторая используется для ее сброса после прохождения теплообменника. Ориентировочный дебит скважины, обеспечивающей работу устройства с тепловой мощностью 16 КВт - 0,8 м3/час.

въздух

И накрая, най-евтините термопомпи, които използват околния въздух като източник на топлина. Простотата на дизайна ги прави относително евтини; инсталирането също е повече от просто.

В продажба можете да намерите устройства, които работят в две схеми.

1. Насосы "воздух-воздух" используются только для нагрева или охлаждения воздуха в помещении.
2. Схема "воздух-вода" позволяет, помимо отопления, обеспечить дом горячей водой.

Като пример представяме текущите цени на дребно за няколко устройства, работещи по втората схема.

А что с насосами "воздух-воздух"? О, здесь картина куда более привлекательна. Простейший тепловой насос этого типа - обыкновенный оконный кондиционер - можно купить за 4-5 тысяч рублей; более осмысленная покупка - инверторная сплит-система - обойдется в 20-40 тысяч.

Защо, при това съотношение на цените, устройствата, които извличат топлината от водата и почвата остават популярни? Отговорът е прост: въздушните помпи поддържат работната мощност само при относително високи температури на външния въздух (до -25 ° С); Междувременно, в по-голямата част от страната в пика на зимните студове, колоната на термометъра пада значително по-ниска.

Освен това: колкото по-ниска е температурата на улицата, толкова по-печеливша е отоплението на къщата с термопомпа от този тип. Съществува такова нещо като COP (коефициент на изпълнение), което означава съотношението на произведената топлина към разходите за електроенергия. Така че тази основна характеристика на термопомпите за много популярния Mitsubishi Zubadan е 4.0 при +5 С и 2.0 при -25.

Вывод очевиден. Отопление загородного дома тепловым насосом, работающим по схеме "воздух-воздух", оправдано лишь в теплой климатической зоне. В Якутии или Хабаровском крае стоит предпочесть геотермальные устройства.

Икономическа ефективност

Отоплението на частна къща с електрически отоплителни конвектори, вентилаторни нагреватели и други отоплителни уреди е най-скъпата от всички съществуващи схеми. Съдия за себе си:

Однако если использовать не прямой нагрев, а тепловой насос - отопление станет заметно более дешевым. Насколько - зависит от уже упомянутого нами COP. Для большинства моделей устройств разных типов этот параметр укладывается в диапазон 3-4; лучшие образцы имеют COP, равный 6.

Струва си да се вземат предвид още няколко нюанси.

• Както вече беше споменато, енергийната ефективност намалява с въздушните помпи, когато температурата е по-студена навън, така че средната стойност за сезона (COP за средната зимна температура) ще бъде правилна за оценка.
• COP зависи не само от температурата на източника на топлина с нисък потенциал, но и от температурата на обекта, към който се пренася тази топлина. Термопомпата е важна за термопомпата. Например, една геотермална помпа, която загрява топлата под + 30 ° C, ще бъде много по-икономична, отколкото да даде една и съща топлина на радиатори с температура +60.

Практическое следствие: если вы собираетесь подключать к отопительному контуру с радиаторами тепловые насосы для отопления своими руками, учтите, что количество секций лучше увеличить, а температуру теплоносителя снизить до +40 - +45 С.

С всички многобройни резерви средната стойност на COP може безопасно да се приеме, че е 3.0. В този случай, тъй като е лесно да се изчисли, цената на киловатчаса топлина ще бъде 1,2 рубли, което е само малко по-скъпо от основния газ, дърва за огрев и по-евтино от всички други източници на топлина.

При выборе отопления стоит учитывать не только текущее положение дел, но и перспективы. А они таковы: благодаря наметившемуся развитию "зеленой" энергетики (использованию возобновляемых источников) стоимость электричества будет расти куда медленнее, чем стоимость газа, угля и продуктов переработки нефти.

В частности, сделанный в 2010 году прогноз роста цен предвещает к 2032 году увеличение стоимости кубометра газа на 1000 %, а электроэнергии - всего на 130.

От автора

Возможно, читателю покажется интересным собственный опыт автора. Он использует для отопления дома пару насосов, работающих по схеме "воздух - воздух".

Така че, тя се дава:

• Место действия - Севастополь, Крым. Средняя температура января - +3. Нынешняя зима была необычно холодной: в течение пары дней держался мороз в -20 градусов.
• Площадь отапливаемой мансарды - 60 квадратных метров. Фронтоны представляют собой сплошное остекление с энергосберегающими однокамерными стеклопакетами. Теплоизоляция стен и крыши - по 5 сантиметров минеральной ваты и пенопласта.
• В роли источника тепла выступает Cooper&Hunter CH-S12 FTXN. Тепловая мощность при работе на обогрев - 4,12 КВт, COP равен 4,2, заявленная нижняя граница рабочей температуры - -25С; стоимость на момент покупки - 24000 рублей.

резултати:

• През цялата зима на тавана се поддържаше доста удобно +20 градуса.
• Приблизителната консумация на енергия за подгряване на тавана беше 400 kWh. Разходите могат лесно да бъдат превърнати в паричен еквивалент, като се вземат предвид местните тарифи.

Единственная проблема, которую выявило отопление тепловым насосом при низких температурах - намерзание льда в дренажной трубке. Для ее устранения планируется просто-напросто уложить в дренаж секцию саморегулирующегося греющего кабеля.

Заключение

Стоит ли вкладывать деньги в пока еще непривычную систему отопления тепловыми насосами? С точки зрения автора - да. Она выглядит весьма привлекательно даже на фоне магистрального газа - уже потому, что абсолютно безопасна и не требует отвода продуктов сгорания.

Нека обаче читателят да направи своя избор сам. Както винаги, в приложеното видео можете да намерите допълнителна тематична информация. Успех!