Tepelné čerpadlo s vlastním rukama pro vytápění domu

Tepelné čerpadlo (TN) je inovativní, efektivní, ekologické a rozpočtové řešení pro výrobu tepla pro potřeby přípravy teplé vody (TUV) a vytápění. Princip fungování je jednoduchý. Zařízení přijímá teplo z přírodních médií (vzduch, zem, voda) a přivádí do topného systému (OS) a systému horké vody.

Vnitřní chladicí kapalina (čpavek nebo jiné chladivo) přebírá energii z prostředí a dopravuje ji do výparníku. V tom chladivo z kapaliny se převádí na plyn odpařením. V dalším stupni se objem plynné chladicí kapaliny snižuje a v důsledku toho se zvyšuje její teplota.

Teplá chladicí média cirkuluje v kondenzátoru, teplo, ze kterého vstupuje do vytápěcího systému doma. Expanzní ventil umožňuje chlazení znovu chlazení a zahájí nový cyklus ohřevu, který vytváří extrémně účinný systém dodávání tepla.

Schémata připojení zdroje tepla a účinnosti

Účinnost takového čerpadla je určena porovnáním množství energie vyrobené zařízením a množství spotřebované elektřiny pro vlastní potřebu. Zaprvé závisí na teplotě vnějšího vzduchu. V režimu vytápění výkon systému klesá, když klesne venkovní teplota. V chladném klimatu při nejnižších možných teplotách vyžaduje takový systém dodatečné záložní vytápění, když sám nemůže zajistit dostatečné množství tepla k udržení teploty vzduchu v místnosti.

Pro systémy vytápění existují různé zdroje tepla:

• Vzduch;
• Půda;
• Podzemní voda.

Jednoduché výpočty ukazují, že pokud vysoce účinný zemní plyn může pracovat s účinností 93%, vzduch-vzduch je 180% a podzemní voda dosahuje účinnosti až do 400%.

Tepelná čerpadla voda-voda

Čerpadla voda-voda přeměňují energii získanou z přírodních vodních zdrojů na vnitřní topný okruh. Hydrotermální systémy využívají podzemní vody pro potřeby:

• vytápění budovy;
• chlazení budovy;
• TUV pro domácí spotřebu;
• topná voda pro bazény.

Čerpadla využívají teplo z podzemních vod pomocí vrtů, drenážních systémů a dalších vodních systémů. Přiváděná energie přes systém přenosu tepla je dána vodě, která cirkuluje ve vytápěcím systému domu. Chladná voda se vrací do vodonosné vrstvy horizontu přes dumpingové studny. Účinnost hydrotermálních systémů s vodou THs je zajištěna neproměnlivostí teploty podzemní vody v průběhu roku, obvykle na úrovni 8-13 C.

Takové podmínky vytvářejí stabilní vysoce výkonný topný systém a činí ho nezávislým na vnějších povětrnostních podmínkách. Proto jsou čerpadla voda-voda nejúčinnější a mají zaručený konstantní koeficient produktivnosti (COP). Koeficient COP ukazuje poměr tepelné energie (kW) na spotřebovanou elektrickou energii VT (kW) pro vlastní potřeby k zajištění vytápění budovy.

Pokud je teplota v rozmezí 8-13 C a teplota výstupu chladicí kapaliny je 35 C, koeficient COP = 5 ÷ 7. V tomto případě pro každý kilowatt elektrické energie vynaložené na řízení VT získáme volnou energii 5 ÷ 7 kW, dostatečné pro udržení hygienického tepelného režimu v místnosti o ploše přibližně 60 m².

Průmysl vyrábí širokou škálu čerpadel typu voda-voda, které se úspěšně používají v topných a klimatizačních systémech pro rodinné domy a rodinné domy malých podlaží, stejně jako hotely, školy, administrativní budovy a průmyslová zařízení. Omezení při použití tohoto typu TN může být dostupnost povolení k instalaci studny.

Aplikace geotermálních systémů pro dodávku tepla

Použití energie z geotermální energie (blízký povrch) je dalším efektivním směrem čerpadel. Pod zemí je položen potrubní systém dlouhý asi 100 metrů, který hromadí teplo půdy. Stav půdy určuje, kolik geotermálních systémů je nutné zajistit domácí vytápění. V případě velkých ploch může být alternativně využíváno teplo z nedalekých podzemních zásobníků z dálkového vytápění nebo z vodovodu.

Okruh tepelného čerpadla funguje perfektně v létě v režimu klimatizace. Po odběru tepla ze země je tato energie odvedena čerpadlem a přiváděna do vnitřního topného systému. Geotermální čerpadla vyžadují více investic do instalace než vzduchová čerpadla, ale poskytují konstantní vytápěcí výkon, protože půda má konstantní teploty po celý rok. Tím je zaručena nepřetržitá výroba energie.

Jak nainstalovat geotermální systém? Instalace geotermálního systému může jít do několika směrů:

1. Trubky výměníku tepla jsou umístěny horizontálně, mají délku stožáru stovek metrů. Takový systém vyžaduje značné množství výkopů a vede k narušení přilehlé krajiny. Kromě toho bude v budoucnu tento pozemek problematický pro použití pro celoroční zelené plantáže.
2. Trubky výměníku tepla jsou umístěny svisle, smyčky až 10 metrů. Nejvíce časově náročná a drahá možnost.
3. Trubky výměníku tepla jsou umístěny pod vodou nádrže, která se nachází v blízkosti domu. Nejlevnější volba.

Výhody:

1. Průběžná modulace kompresoru pro kontrolu řízeného výkonu.
2. Snížená spotřeba energie a náklady v porovnání s konvenčními tepelnými čerpadly.
3. Vysoká energetická účinnost.
4. Dlouhá životnost způsobená procesem "soft startu".
5. Teplota ohřevu do 60 ° C
6. COP > 7.
7. Výrazně nižší provozní náklady díky inteligentnímu cyklu chlazení.

Vedle významných úspor nákladů má geotermální systém další výhody. Teplo se uvolňuje při nižší teplotě než nucený vzduch a funguje nepřetržitě, takže systém je stabilnější, nemá velké teplotní rozdíly.

Geotermální systémy jsou vhodné pro automatizaci s vykládkou topné kapacity. Když pokojová teplota odpovídá parametrům nastaveným spotřebitelem, nadměrné teplo bude přesměrováno na jiné úkoly výměny energie, například pro ohřev teplé vody. Obvyklá doba návratnosti většiny geotermálních systémů je 5-10 let, což je srovnatelné s dobou obnovy sluneční energie.

Vzduchové dělené systémy

Pro tento typ čerpadla je zdrojem energie z vnějšího vzduchu. Hlavní výhodou vzduchu nad hlavou ve srovnání s geotermální a vodou jsou malé náklady na instalaci, protože není nutné provádět zemní práce, instalace a hlubinné práce na pokládce tepelných trubek.

Vzduchové VT jsou vnější a vnitřní instalace, vyráběné monobloky nebo rozdělovací systémy. U monoblokových vzduchových čerpadel je deskový výměník tepla umístěn ve venkovní jednotce a energie je dodávána do vnitřní jednotky přes dobře izolované tepelné trubky. Se samostatným tepelným čerpadlem je výměník tepla umístěn ve vnitřní jednotce, takže energie je přenášena dovnitř chladivem.

Jedno omezení: VT se zdrojem vzduchu ztrácejí účinnost za chladnějšího počasí a přestanou pracovat, když teplota klesne pod -20 stupňů, takže pro oblasti s průměrnou teplotou studeného vzduchu nejvýše -10 ° C jsou takové systémy nejvýhodnější.

Výpočet topného okruhu

První úkolem je vypočítat tepelnou bilanci domu před instalací tepelného čerpadla. To umožní určit požadovaný přenos tepla požadovaná komfortní teplota. Při výpočtu čerpadla je třeba vzít v úvahu následující údaje:

• účel budovy;
• jeho celková plocha;
• počet podlaží, plocha každého z nich;
• výška stropu;
• požadovaná (požadovaná) pokojová teplota;
• stěny (materiál, tloušťka vrstvy);
• typ a celková plocha zasklení;
• Přítomnost ventilačního systému a jeho charakteristiky;
• poptávka po horké vodě, počet bodů;
• ohřívače a jejich typ;
• přítomnost / nepřítomnost půdy / vody v blízkosti;
• přítomnost / nepřítomnost omezení pro elektřinu.

Můžete rychle vypočítat energetické potřeby domu podle vzorce:

P = V x C x T,

kde V je objem skříně vm 3;

C je stavební faktor C = 0,75, pokud je dům velmi dobře izolován (RT2005) C od 0,9 do 1,3, pokud je dům špatně izolovaný C = 1,6;

T je rozdíl mezi požadovanou teplotou v domě a nejnižší venkovní teplotou v chladném období roku pro geografickou oblast budovy.

Příklad: Dům o rozloze 200 m², výška 2, 5 m, umístěný v oblasti Moskvy, pokojová teplota 20 C, venkovní teplota 16 C. P = 200 × 2, 5 × 0, 9 x (20 - (-16) ) = 16200 W

Pro tento dům, který vyžaduje 16 kW, potřebujeme tepelné čerpadlo o kapacitě 16 kW až 20 kW .

Výroba tepelných čerpadel pro potřeby domácnosti

Tepelné čerpadlo pro vytápění domu vlastními rukama je výhodné a výhodné. Statistiky to říkají TH pro dům s rozlohou 200 m² se vyplatí v prvních třech letech, a to není limit, vzhledem k rostoucím nákladům na pohonné hmoty a elektřinu. Tyto náklady můžete snížit, pokud v domě jsou řemeslníci, kteří mohou sestavit čerpadlo z improvizovaných materiálů. K tomu budete potřebovat:

1. Výkonný kompresor, například určený pro klimatizaci. Pokud dům není tak, můžete vyzvednout v dílnách pro opravu chladniček a klimatizačních jednotek. Pro něj musíte nejprve připravit horu na vhodném místě (obvykle na stěně domu).
2. Kondenzátor, může to udělat sám. Vytvořte cívku z měděné trubky o tloušťce stěny nejméně 1 mm, která je umístěna ve vhodném kovovém svařovaném tělese. Namontujte potřebné kohouty a spoje. Je umístěn také na stěně vedle kompresoru. Aby se cívka mohla vyrábět kvalitativně, měďová trubka je navinutá například na plynovém válci a odbočná vzdálenost je fixována rohem hliníku. Konečná instalace kondenzátoru (spárování měděného potrubí, vstřikování freonu apod.) Je nejlépe svěřena odborníkovi, aby nedošlo k poškození VT a při montáži a provozu se nezranil.
3. Odpařovák - kontejner pro přeměnu kapalného chladiva do stavu par. Výsledná pára vstupuje do kompresoru, který ho tlačí pod tlakem do kondenzátoru.
4. Klapka škrtící klapky. Nutno zakoupit, s přihlédnutím k parametrům čerpadla.
5. Připojovací prvky potrubí závisí na zvoleném typu instalace.
6. Zkontrolujte hydraulickou hustotu potrubních systémů stisknutím (vzduch nebo voda).
7. Zkontrolujte spolehlivost elektrického zařízení doma.

Výhody a nevýhody zdroje tepla

Výhody tepelných čerpadel:

• Dokonalé elektrické vytápění: generuje 4 kW tepla při spotřebě 1 kW pro vlastní potřeby zařízení.
• Nezávislost na drahém palivu (plyn, uhlí, topný olej).
• Efektivní energetická bilance doplněná ohřívači podlah nebo stěn.
• Omezte malý prostor v domě nebo suterénu.
• Nízké náklady na údržbu.
• Integruje se do systému "inteligentního domu".

Nevýhody:

• Ekonomická účinnost po praktických zkouškách ve starých domech neodpovídá vždy zařízením deklarovaným výrobcem.
• Vysoké požadavky na topný systém.
• Dostupnost akumulátoru v okruhu.
• Teplota zdroje tepla je konstantní pouze u podzemní vody.
• Mnoho modelů obsahuje chladivo, které ničí klima.