Ar trebui să folosesc o pompă de căldură pentru încălzirea casei

Industria de pompare nu se oprește și se dezvoltă noi soluții inginerești bazate pe tehnologii familiare. Comercianții interesați să obțină un profit și vânzările în creștere ascund adesea date despre un anumit produs, promovându-l ca fiind revoluționar, fără egal. Exemplul cel mai frapant este pompele de căldură. Materialele promoționale nu descriu principiul funcționării acestor dispozitive, nici nivelul de eficiență pentru încălzirea unei case. Cu toate acestea, este posibil să înțelegem cum funcționează totul și cum acest sistem poate fi util din acest material.

Ce este o pompă de căldură, domeniul său de aplicare

Definiția tehnică a unei pompe de căldură este un dispozitiv pentru transferul energiei dintr-o zonă în alta, cu o creștere simultană a eficienței activității sale. Este ușor de ilustrat un astfel de mecanic. Imaginați-vă o găleată de apă rece și un pahar de fierbinte. Pentru a le încălzi, o anumită cantitate de energie a fost consumată de la un anumit nivel de căldură. Cu toate acestea, eficacitatea aplicării sale este diferită. Dacă reduceți simultan temperatura unei găleți de apă cu 1 grad, energia termică rezultată poate aduce lichidul în sticlă până aproape de fierbere.

Este pentru această mecanică că pompa de căldură funcționează, cu care puteți face piscina încălzită sau de a oferi pe deplin de încălzire pentru o casă de țară. Instalatia transfera caldura dintr-o zona in alta, in general in afara camerei din interior. Există multe aplicații pentru o astfel de tehnică.

1. La anumite viteze ale puterii pompei de căldură încălzirea casei devenind ieftin și eficient.
2. Ușor de făcut ACM cu pompă de căldurăfolosind încălzirea secundară a cazanelor.
3. Cu un efort și un design adecvat, creația este complet disponibilă. sistem autonom de încălzirealimentat de panouri solare.
4. Cele mai multe modele de pompe de căldură sunt acceptabile. pentru podea caldă, utilizat ca circuit de încălzire.

Pentru a selecta și achiziționa un sistem adecvat, în primul rând, este necesar să setați corect sarcina înainte de aceasta. Și numai după ce au prezentat cerințele de putere și au evaluat acceptabilitatea tipurilor individuale de cazane de căldură pentru a răspunde tuturor nevoilor.

Principiul general al muncii

Din punct de vedere tehnologic, pompa de căldură funcționează în conformitate cu cele cunoscute tuturor Carnot ciclu, o serie de transformări ale stărilor materiei. Aceste cuvinte pot fi complet străine celor mai mulți utilizatori. Cu toate acestea, practic fiecare dintre ele are cel puțin un dispozitiv acasă, pe baza acestui proces fizic.

În termeni simpli, o pompă de căldură este un frigider. Orice model de uz casnic unde cetățenii sunt utilizați pentru a depozita carne și băuturi este un încălzitor cu o eficiență mai mare de 100%.Totul funcționează după cum urmează:

• frigiderul scoate căldura de la produsele plasate în ea și o transferă pe grilaj și, prin urmare, în spațiul camerei;
• în același timp, aerul este încălzit de compresor.

Prin urmare, consumând o anumită cantitate de energie electrică, utilizatorul primește două surse de căldură, dintre care unul (energia extrasă din produse) este complet liberă.

Acesta este principiul pompei de căldură. Dispozitivul are o diagramă funcțională inversă în comparație cu un frigider - în acesta schimbătorul de căldură și grila radiatorului sunt utile și sunt responsabile pentru eficiența finală. Totul funcționează după cum urmează:

• circuitul de extragere a căldurii este amplasat în afara camerei, înconjurat de un mediu de temperatură stabil;
• în timpul funcționării pompei de căldură, temperatura fluidului de lucru este redusă forțat prin procese fizice naturale sub indicatorii de mediu;
• căldura este extrasă de fluidul de lucru, a cărui intensitate depinde de diferența de temperatură formată;
• fluidul de lucru intră în circuitul de transformare de stare și în schimbătorul de căldură al încăperii;
• energia este eliberată în aer sau în alt mediu;
• fluidul de lucru în starea inițială este alimentat la începutul ciclului (circuitul de extragere a căldurii).

Această schemă de încălzire are mai multe avantaje și dezavantaje. Cu toate acestea, în condiții optime, pompa de căldură arată economii semnificative. Încălzirea unei case va necesita costuri cu 70-80% mai puțin comparativ cu cazanele clasice cu gaz și cu cazan solid.

Eficiența maximă a unei pompe de căldură depinde de mulți factori. Unele soluții tehnologice sunt capabile să rezolve doar un număr limitat de sarcini. Alții sugerează instalarea complexă a pompei de căldură

Astăzi, există o serie de aparate de uz casnic ale căror proprietari nici măcar nu suspectează că folosesc idei inovatoare și revoluționare pentru selectarea căldurii mediului. Mai mult, acest lucru se poate întâmpla chiar și la temperaturi negative ale aerului în afara ferestrei. Este aer condiționat cu funcție de încălzire, care, de fapt, este construit pe mecanica pompei de căldură. Principiile de funcționare a acestor dispozitive aer-aer vor fi discutate mai târziu.

Schema de încălzire a unei case private cu ajutorul unei pompe de căldură

Schema optimă de utilizare a unei pompe de căldură pentru încălzirea locuinței include rezervor de stocare. Simplificată, arată astfel:

Aici, blocurile 1 și 2 sunt vane, care rezolvă problema reglării fluxurilor de căldură care intră. Ele pot fi suprapuneri manuale ale fluxului sau constituie capete termice automate. Blocul 3 este un termostat comun sau un sistem de senzori.

Încălzirea funcționează în conformitate cu următorul principiu:

• pompa de căldură captează căldura din mediul înconjurător și încălzește apa;
• lichidul intră fie în schimbătorul de căldură al încălzirii secundare a rezervorului de stocare, fie circulă într-un singur circuit;
• Sistemul de încălzire este construit pe principiul clasic, debitul de apă al acestuia fiind asigurat de o pompă circulară.

Schema prezentată în figură - echipamentul minim al casei. Poate fi ușor adăugat. În special, nimeni nu deranjează instalați două tancuri și să folosească principiul fluidului secundar de încălzire. Unul dintre ele - un cazan cu pompă de căldură (instalat direct la ieșirea acestuia din urmă) - este utilizat pentru alimentarea cu apă caldă. Un tanc mai volumetric rezolvă problema furnizării agentului de răcire la sistemul de încălzire.

Excelentă opțiune lucrări încălzirea locuinței cu pompă de căldură, capacitatea acumulatoare și sistemul de podea termoizolată.În acest caz, nu este necesar să încălziți lichidul la o temperatură ridicată. Rata optimă pentru încălzirea în pardoseală - de la 30 la 40 de grade. Schema de încălzire este similară celei deja menționate, dar în locul radiatoarelor, apa curge către unitatea de colectare cu propriul control al debitului.

Clasificarea pompelor de căldură prin caracteristicile media

Clasificarea pompelor de căldură este destul de voluminoasă. Dispozitivele sunt împărțite în funcție de tipul de fluid de lucru, de principiul modificării stării sale fizice, de utilizarea dispozitivelor de conversie, de natura transportatorului de energie necesar funcționării. Dacă luăm în considerare faptul că modelele cu diferite combinații de criterii de clasificare sunt prezentate pe piață, devine clar că este destul de dificil să enumerăm totul. Cu toate acestea, puteți lua în considerare principiile de bază ale divizării de grupuri.

Instalarea, proiectarea și caracteristicile finale ale pompei de căldură depind de parametrii sursei de căldură și de mediul destinatarului. Astăzi există mai multe tipuri de soluții inginerești.

În aer-aer

Pompe de căldură aer-aer - cele mai frecvente dispozitive. Ele sunt compacte și destul de simple.Cu privire la mecanica acestui tip de aparate de aer condiționat, funcționează cu modul de încălzire. Principiul de funcționare este simplu:

• schimbătorul de căldură de stradă este răcit sub temperatura aerului și căldura;
• după compresia freonului care intră în radiator, temperatura acestuia crește foarte mult;
• ventilatorul din interiorul camerei, suflat schimbătorul de căldură, încălzește camera.

Selectarea energiei de mediu nu este neapărat efectuată de un schimbător de căldură extern. În acest scop, aerul poate fi forțat într-un bloc situat în cameră. Acesta este modul în care unii muncesc canale.

Dacă freonul este comprimat și expandat într-un aparat de aer condiționat, atunci în pompe de căldură vortex se folosește un aer simplu. Mecanica lucrului este similară: înainte ca gazul să pătrundă în schimbătorul de căldură intern, gazul este comprimat și, după ce renunță la energie, este suflat printr-un curent intens în camera de extracție a căldurii.

O pompă de căldură cu turbionare este o instalație mare, masivă, care funcționează eficient numai atunci când temperatura ambiantă este ridicată. Prin urmare, astfel de sisteme sunt instalate în ateliere industriale, folosesc gazele de evacuare ale cuptoarelor sau aerul cald al sistemului de aer condiționat ca sursă de căldură.

Apă-apă

O pompă de căldură apă-apă funcționează pe același principiu ca și alte instalații. Numai mediile de transfer de energie sunt diferite. Echipamentul este echipat sonde de imersiune, astfel încât, chiar și în condiții de iarnă dificilă, să ajungă la orizontul apelor subterane cu o temperatură pozitivă.

În funcție de necesitățile de încălzire, sistemele de pompare a căldurii apă-apă pot fi complet diferite. De exemplu, plecând de la mai multe puțuri perforate în jurul unei case particulare, terminându-se cu schimbătoare de căldură cu suprafață mare situate direct în acvifer care sunt puse în timpul fazei de construcție a clădirii.

Pompele de căldură de la apă la apă se disting prin productivitate mai mare și putere de ieșire eficientă.. Motivul este capacitatea crescută de căldură a lichidului. Stratul de apă în care este localizat sonda sau schimbătorul de căldură eliberează rapid energia și, datorită volumului imens, reduce ușor caracteristicile sale, contribuind la funcționarea stabilă a sistemului. De asemenea, echipamentul apă-apă este diferit. eficiență sporită.

Apa-aer, aer-apă

Sistemele combinate trebuie alese cu atenție. În același timp, condițiile climatice existente sunt evaluate cu atenție. De exemplu, un ciclu de pompare de căldură apă-aer are o bună eficiență pentru încălzire. în regiunile cu înghețuri severe. Sistemul aer-apă împreună cu o podea caldă și un cazan de încălzire secundară cumulată pot să arate economii maxime în teritorii, unde temperatura aerului scade rar sub -5 ... -10 grade.

Se toarnă în apă (saramură)

Pompa de căldură din această clasă este un fel de vagon. El poate aplicată literalmente peste tot. Indicatorii puterii sale nete de căldură sunt constanți și stabili. Principiul de funcționare a dispozitivului de apă brută se bazează pe alegerea căldurii, în primul rând din sol, care are indicatori normali de umiditate sau mlaștină.

Sistemul este ușor de instalat: pentru a găzdui schimbătoarele de căldură externe, este suficient să le îngropați la o anumită adâncime.De asemenea, puteți alege una dintre opțiunile echipamentului cu un fluid de lucru gazos sau lichid.

Se efectuează calcularea clasei de pompă de căldură cu apă brută în ceea ce privește cererea de energie pentru încălzire. Metodele pentru determinarea sa cantitativă abundă. Puteți face calculul cel mai precis, luând în considerare materialele pereților casei, designul ferestrelor, natura solului, temperatura medie ponderată a aerului și multe altele.

Producătorii de sisteme de apă brută oferă diferite versiuni ale modelelor care diferă în ceea ce privește consumul de energie al unității de conversie, designul și dimensiunile schimbătoarelor de căldură externe și parametrii circuitului de ieșire. Selectarea optimă a pompei de căldură pe o listă de cerințe pre-formate este ușoară.

Diviziune după tipul corpului

Pompele de căldură moderne pot utiliza un corp gazos sau o soluție chimică lichidă de amoniac ca transportor de căldură. Aptitudinea unei anumite scheme este evaluată pe mai mulți factori, caracteristicile sistemelor.

1. Instalații care utilizează freon, au un ciclu al pompei de căldură bazat pe procesele de comprimare și extindere a gazului. Ele sunt cumva construite pe un circuit compresor.Echipamentul are indicatori de performanță atrăgători, dar are și dezavantaje. Deși consumul mediu ponderat al sistemului la momentul ciclului de funcționare este stabil, cablajul este încărcat foarte mult. În plus, pompele de căldură cu un transportor de căldură gazos nu vor fi utile în regiunile în care nu există rețele de electricitate centralizate sau o sursă de alimentare cu o capacitate de încărcare suficientă.
   
2. Instalații de tip evaporator cu soluție de amoniac, au un ciclu de funcționare bazat pe procesul de evaporare a unei substanțe la puncte de fierbere scăzute. Lichidarea după trecerea unui schimbător de căldură extern se produce sub acțiunea unei surse de energie. Acesta este un arzător de căldură. Aproape orice combustibil poate fi folosit pentru el: solid, benzină, diesel, gaz, kerosen, în unele cazuri - alcool metilic. Prin urmare, pompele de căldură prin evaporare sunt atractive în locuri unde nu există energie electrică. În plus, alegerea unui astfel de echipament poate împinge combustibilul ieftin de un anumit tip în regiune.
   

Natura mediului de lucru utilizat în sistem poate spune multe despre performanța și puterea instalației.Deci, pompele de căldură ale compresoarelor freon sunt capabile de un tiran ascuțit, încălzind rapid camera. Modelele de evaporare amoniac pentru astfel de fapte nu sunt capabile. Modul preferat de utilizare al acestora este o funcționare stabilă, constantă, cu transfer nominal de căldură.

Avantajele pompelor de căldură și fezabilitatea instalării acestora

După cum se precizează în publicitate, principalul avantaj al pompelor de căldură este eficiență de încălzire. Într-o oarecare măsură, funcționează astfel. Dacă pompa de căldură are un mediu de preluare a energiei care oferă citiri optime de temperatură, instalația funcționează eficient, costurile de încălzire sunt reduse cu aproximativ 70-80%. Cu toate acestea, există întotdeauna cazuri în care pompa de căldură poate fi o investiție irațională.

Eficiența pompei de căldură este determinată de următoarele caracteristici tehnologice:

• parametrul limitei limită de scădere a temperaturii de către fluidul de lucru;
• diferența minimă de temperatură a schimbătorului exterior și a mediului în care extracția de căldură este extrem de mică;
• nivelul consumului de energie și reculul energiei termice utile.

Fezabilitatea utilizării unei pompe de căldură depinde de mai mulți factori.

1. Teritoriile în care astfel de echipamente nu prezintă rezultate bune - regiuni cu ierni înghețate și temperaturi medii zilnice scăzute. În acest caz, pompa de căldură nu este capabilă să extragă suficientă căldură din mediul înconjurător, apropiindu-se îndeaproape de zona de eficiență zero. În primul rând, se referă la sisteme aer-aer.
2. Cu o creștere a volumului de spațiu încălzit, parametrii tehnologici ai pompei de căldură cresc aproape exponențial. Schimbătoarele de căldură devin mai mari, mărimea și numărul de sonde de imersie în apă sau în sol crește. La un anumit punct, costul pompei de căldură pentru încălzire este necesar cheltuieli pentru instalarea și întreținerea acestuia, precum și plata consumului de energie sunt pur și simplu investiții iraționale. Este mult mai ieftin să creați o schemă clasică de încălzire pe gaz cu un cazan.
3. Cu cât este mai complex sistemul, cu atât mai scump și mai costisitor este mai dificil să se repare în caz de spargere. Aceasta este o adăugare negativă a dimensiunii zonei încălzite și a caracteristicilor zonei climatice.

Este clasic pompa de căldură și cazanul cu gaz / combustibil solidcare lucrează într-un pachet. Ideea este simplă: produsele de combustie a combustibilului sunt afișate pe o țeavă largă. Este amplasat schimbătorul de căldură. În sistemul de încălzire și rezervoarele de alimentare cu apă caldă și un cazan indirect de încălzire sunt instalate. Echipamentul (boiler și pompă) este activat simultan atunci când temperatura fluidului din rețeaua de distribuție scade. Lucrând în perechi, ele utilizează aproape complet energia combustibilului ars, indicând indicatori de eficiență aproape de maxim.

Sistemul cu adaptare la caracteristicile de mediu este construit pompă de căldură, unitate de ventilator, pistol de căldură de orice clasă. Cu o temperatură suficient de ridicată a aerului pe stradă (până la -5 ... -10 grade Celsius), pompa de căldură funcționează în modul normal, asigurând o putere suficientă pentru încălzire. Caracteristica de proiectare a sistemului este amplasarea schimbătorului de căldură extern într-o conductă de ventilație separată.Când temperatura pe stradă este sub marcajul optim, aerul furnizat este încălzit de un pistol de căldură (diesel, electric sau gaz).

Este de remarcat faptul că majoritatea schemelor de adaptare la temperatura aerului sau parametrii de stabilizare a funcționării pompei de căldură sunt aplicați dispozitivelor aer-aer și aer-apă. Alte sisteme, datorate schimbătoarelor de căldură externe izolate în sol sau în apă, nu permit crearea unor astfel de condiții de lucru pentru "sere".

Caracteristici principale și calculul puterii pompei de căldură

Ratiunea generală a instalării unei pompe de căldură pentru încălzirea unei case este estimată, mai presus de toate, privind cheltuielile financiare. Acestea includ:

• prețul de achiziție al echipamentului;
• costurile de instalare, care pot include lucrări funciare;
• cheltuieli pentru întreținerea periodică;
• costul aproximativ al eliminării problemelor frecvente.

Alegerea modelului de putere, așa cum sa menționat mai sus, se bazează pe necesitatea generală de aprovizionare cu căldură. Un calcul aproximativ pentru o casă cu o suprafață de 10x10 metri (300 de metri cubi de volum) arată astfel:

• ia în considerare temperatura maximă de iarnă negativă (-20);
• se determină diferența dintre cameră și mediu (20 - 20 = 40);
• se calculează pierderile de căldură ale pereților, conform datelor de referință ale materialului (pentru cărămidă, valoarea tabelară este 1, pierderea de căldură este de 1x300x40 - 12000 kilocalorii pe oră sau 13,5 kW).

Cifra rezultată este un indicator al puterii minime a pompei de căldură, care este suficientă pentru încălzirea casei. Pentru a selecta modelul optim, caracteristica trebuie mărită cu cel puțin 50%. Acest lucru se datorează faptului că pompa de căldură în timpul iernii va trebui să funcționeze în condiții ne-optime, aproape de punctul cel mai scăzut al eficienței zero la temperatura ambiantă. Cifra rezultată pentru exemplul considerat este de aproximativ 20 kW.

A doua parte a calculului este alegerea capacității rezervorului de stocare. Se recomandă instalarea acestei părți a sistemului astfel încât pompa de căldură să funcționeze pentru un număr limitat de cicluri pe zi. Documentația pentru echipament furnizează recomandări privind volumul acumulatorului de căldură pentru un indicator specific al ciclicității. Cifra medie este de 30 litri pe kilowatt cu 3 lansări, 20 de litri cu 5 lansări. Astfel, pentru casa din acest exemplu, aveți nevoie de un rezervor de stocare de cel puțin 400 litri pentru cinci cicluri de funcționare a pompei de căldură pe zi.

concluzie

Dacă, ca urmare a analizei climatului, a surselor de energie disponibile, a naturii solului, sa decis cumpărarea unei pompe de căldură pentru încălzire, se recomandă încredințați proiectarea sistemului profesioniștilor. Alegerea optimă a modelului se bazează nu numai pe caracteristicile echipamentului și pe mecanica muncii sale. Specialiștii vor lua în considerare transferul de căldură al solului, vor alege o schemă combinată cu eficiență bună, vor calcula cea mai bună opțiune pentru efectuarea lucrărilor funciare. Prin urmare, sistemul de încălzire cu o pompă de căldură, dezvoltat de profesioniști, nu vă va face să întâlniți surprize și să regretați alegerea dvs.