Co je tepelné čerpadlo?

Tepelná čerpadla pro domácnost: technologické vlastnosti, rozsah použití a cena zařízení

Tepelná čerpadla se úspěšně používají v každodenním životě a průmyslu v Evropě a USA již více než 25 let. Jejich zvláštností je přeměna tzv. nekvalitního tepla prostředí: země, voda, vzduch. Tato technologie šetrná k životnímu prostředí se na ruském trhu rozšířila poměrně nedávno.

Experimentální vesnice, které byly vytápěny pomocí tepelných čerpadel, existovaly již v Sovětském svazu. To, co bylo ve dvacátém století odvážným experimentem, se v dvacátém prvním stalo praktickým.

Konstrukce a princip činnosti tepelného čerpadla pro domácnost

Tepelné čerpadlo je systém, který lze použít k přenosu tepla z méně vyhřívaného tělesa do více vyhřívaného, ​​čímž se zvyšuje jeho teplota. Tepelná čerpadla jsou alternativní zdroje energie, které poskytují levné teplo bez poškození životního prostředí.

Princip činnosti tepelného čerpadla pro domácnost je založen na tom, že každé těleso s teplotou nad absolutní nulou má rezervu tepelné energie. Tato rezerva je přímo úměrná hmotnosti a měrné tepelné kapacitě těla. Pokud v této souvislosti věnujeme pozornost například mořím, oceánům a podzemním vodám, které mají obrovskou hmotnost, můžeme dospět k závěru, že jejich obrovské zásoby tepelné energie lze částečně využít k vytápění domů, aniž by došlo k poškození globálního environmentální situaci. Tepelnou energii tělesa můžete „vzít“ jeho ochlazením. Hrubý výpočet uvolněného tepla je v tomto případě možný pomocí vzorce: Q = C*M*(T2 − T1), kde Q je přijaté teplo, C je tepelná kapacita, M je hmotnost, T1 − T2 je teplota, při které bylo tělo ochlazeno. Vzorec ukazuje, že s rostoucí hmotností chladicí kapaliny může být teplotní rozdíl malý. Například ochlazením 1 kg chladicí kapaliny z 1000 na 0 oC můžete získat stejné množství tepla jako ochlazením 1000 kg z 1 na 0 oC.

Typy tepelných čerpadel

Podle typu přenosu energie se tepelná čerpadla dělí na dva typy:

• Komprese. Hlavními prvky instalace jsou kompresor, kondenzátor, expandér a výparník. Používá se cyklus komprese-expanze chladicí kapaliny s uvolňováním tepla. Tento typ tepelného čerpadla je jednoduchý, vysoce účinný a nejoblíbenější.
• Vstřebávání. Jedná se o tepelná čerpadla nové generace, která jako pracovní tekutinu využívají pár absorbent-freon. Použití absorbentu zvyšuje účinnost tepelného čerpadla.

Podle zdroje tepla se tepelná čerpadla rozlišují:

• Geotermální. Tepelná energie se odebírá z půdy nebo vody.
• Anténa. Teplo se odebírá z atmosféry.
• Použití sekundárního tepla. Jako zdroj tepla se používá vzduch, voda a odpadní vody.

Podle typu okruhu vstupu/výstupu nosiče tepla:

• Tepelná čerpadla vzduch-vzduch. Tento typ tepelného čerpadla odebírá teplo chladnějšímu vzduchu, dále snižuje jeho teplotu a uvolňuje ho do vytápěné místnosti.
• Tepelná čerpadla voda-voda. Teplo z podzemní vody se využívá a předává vodě pro vytápění a zásobování teplou vodou.
• Tepelná čerpadla voda-vzduch. Používají se sondy nebo studny pro systém ohřevu vody a vzduchu.
• Tepelná čerpadla vzduch-voda. K ohřevu vody se využívá atmosférické teplo.
• Tepelná čerpadla země-voda. Trubky jsou položeny pod zemí a voda jimi cirkuluje a odebírá teplo ze země.
• Tepelná čerpadla led-voda. K ohřevu vody v systému vytápění a zásobování teplou vodou se využívá tepelná energie, která se uvolňuje při výrobě ledu. Zmrazení 100-200 litrů vody dokáže vytopit průměrný dům na hodinu.

Výpočet účinnosti tepelných čerpadel pro vytápění

Aby bylo tepelné čerpadlo účinné, musí vyrobit více tepelné energie, než spotřebuje elektrické energie. Tento poměr se nazývá konverzní faktor. Převodní faktor se může lišit v závislosti na teplotním rozdílu mezi vstupními a výstupními obvody. Čím chladněji je venku, tím je systém méně účinný. U různých typů tepelných čerpadel se může přepočítací faktor lišit od 1 do 5. Pro objektivní hodnocení tepelného čerpadla je nutný další parametr roční účinnosti.

Účinnost konkrétního tepelného čerpadla bude záviset na mnoha faktorech a její výpočet je poměrně složitý. Je téměř nemožné dát zobecněný vzorec, který by vždy fungoval. Každý konkrétní případ proto vyžaduje kontaktovat odborníky, kteří podle zadání a jeho podmínek vyberou požadovaný typ tepelného čerpadla a objem chladiva.

Oblasti použití a rozsah distribuce

Tepelná čerpadla jsou žádaná především v případech, kdy jsou jiné způsoby organizace topného systému mnohem dražší. Rostoucí prevalence tepelných čerpadel ve výrobě i v domácnostech je spojena s jejich následujícími výhodami:

• Cenově efektivní . Pro přenos 1 kWh tepelné energie do topného systému vyžaduje instalace v průměru pouze 0,2-0,35 kWh elektrické energie.
• Snadné ovládání.
• Zjednodušení požadavků na systémy větrání místností, zvýšení úrovně požární bezpečnosti.
• Možnost přepnutí z režimu zimního vytápění do režimu letní klimatizace.
• Kompaktní a tichý , díky čemuž je tepelné čerpadlo atraktivní pro vytápění soukromého domu.

Podle Evropské asociace tepelných čerpadel se donedávna evropský trh s tímto zařízením soustředil hlavně ve Francii. V posledních několika letech se trhy začaly rozšiřovat v Německu, Velké Británii a východní Evropě. Podle Světového energetického výboru bude v příštích pěti letech podíl vytápění a dodávky teplé vody z tepelných čerpadel ve vyspělých zemích činit minimálně 75 %.

Častou nevýhodou tepelných čerpadel je nepříliš vysoká teplota ohřívané vody. Zpravidla je to 50-60 o C.

Je to legrace!

Poprvé v Moskvě byl v roce 2 uveden do provozu teplovodní systém tepelného čerpadla pro vícepodlažní budovu v mikrodistriktu Nikulino-2002. Projekt byl realizován za účasti Ministerstva obrany Ruské federace.

Náklady na vybavení

Tradičním řešením pro soukromé domy a chaty je plynové vytápění. Mnohem výnosnější a pohodlnější je však varianta tepelného čerpadla. Pro instalaci plynového kotle je zapotřebí speciální komín, větrání a celá sada povolení. Použití tepelných čerpadel vás těchto problémů ušetří a výrazně ušetří vaše peníze. Dodávka plynu do moskevské oblasti bude trvat asi 20 000 $, a to pouze v případě, že je váš dům vzdálen méně než 1 km od plynovodu, jinak se náklady několikrát zvýší! Kromě toho budete muset vzít v úvahu rychlost práce domácích plynařů. Instalace tepelného čerpadla na klíč stojí od 15 000 $ a práce zaberou pouhé 2-3 týdny.

Ze všeho výše uvedeného můžeme vyvodit jednoznačný závěr: použití tepelných čerpadel je efektivní, snadno instalovatelné, ekologické a ekonomické řešení pro organizaci vytápění a zásobování teplou vodou v soukromém domě.

Tepelné čerpadlo pro vytápění venkovského domu

Tepelná čerpadla pro vytápění domácností, která umožňují získávání tepelné energie z půdy a vody, jsou na Západě velmi oblíbená. V Rusku je zná jen velmi málo lidí, ale vzhledem k jejich široké funkčnosti, šetrnosti k životnímu prostředí a účinnosti se stávají žádanými i u nás. Pojďme se na ně podívat podrobněji a zjistit, zda je takové zařízení vhodné pro vybudování spolehlivého topného systému v soukromém domě.

Co je tepelné čerpadlo?

Tepelné čerpadlo pro domácnost je speciální jednotka pro kompresi páry schopná přenášet tepelnou energii ze studených zdrojů na horké. Energie se přenáší kondenzací a vypařováním chladiva cirkulujícího v uzavřeném okruhu.

Zařízení je napájeno ze sítě a elektřina se spotřebovává pouze na nucený oběh chladiva, takže jeho spotřeba není příliš vysoká.

Princip činnosti takového zařízení je založen na Carnotově cyklu, používaném v domácích ledničkách, které jsou v podstatě také tepelnými čerpadly. Když je do chladničky umístěn produkt, jehož teplota je vyšší než teplota uvnitř chladničky, jeho teplo je odváděno přes mřížku chladiče a ohřívá vzduch v místnosti. Čím větší počet produktů současně umístěných v chladničce, tím vyšší je přenos tepla díky jejich chlazení a tím více se místnost prohřeje.

Princip činnosti

Tepelné čerpadlo pro venkovský dům funguje díky schopnosti chladiva odebírat a uvolňovat tepelnou energii v procesu změny svého stavu agregace.

Schematicky může být takové zařízení reprezentováno jako tříokruhový systém:

• Chladivo, které přenáší energii ze zdroje.
• Chladivo, které cirkuluje okruhem, odebírá teplo z prvního okruhu a přenáší ho do třetího.
• Chladič, což je voda, která transportuje tepelnou energii do topného systému domu.

Podívejme se na celý princip fungování zařízení:

• kapalný freon vstupuje do výparníku, kde se pomocí energie přijaté ze zdroje z primárního okruhu mění na plyn;
• zahřátý freon na teplotu 6-10 stupňů ve formě plynu prochází do kompresoru, kde je stlačen;
• jak se tlak zvyšuje, plynný freon se velmi zahřívá na teplotu asi 60 stupňů;
• ohřátý plyn odevzdává své teplo topnému systému a po ochlazení přechází opět do kapalného stavu;
• tlak je snížen ventilem;
• cyklus začíná znovu.

Hlavním rozdílem mezi tepelným čerpadlem a lednicí je jeho účel. Pokud se druhý používá k vytváření chladu, pak první umožňuje ohřát chladicí kapalinu v topném systému. Z tohoto důvodu se čerpadlo často nazývá „reverzní chladnička“.

Typy tepelných čerpadel

Existují 3 typy tepelných čerpadel pro vytápění domu podle zdroje energie:

Zvažme každý z nich podrobněji.

Půda

Zdrojem tepla pro taková zařízení je půda na pozemku. Země může poskytnout dostatek tepelné energie k zahřátí freonu a zahřátí topné sítě. Čerpadlo lze používat po celý rok, protože když je přijímač pohřben několik metrů, teplota půdy bude přibližně stejná.

Potrubí lze instalovat dvěma různými způsoby:

• Horizontálně. Zahrnuje použití kontury vleže..
• Vertikální. Používají se vertikální, vzájemně propojené chladiče.

Požadovaná hloubka se určuje v závislosti na typu čerpadla. Geotermální zařízení s horizontálním kolektorem lze instalovat v hloubce 1,5 – 2 metry. Přesná úroveň hloubky se volí individuálně a závisí na hloubce zamrznutí půdy v zimě.

Rozdělovač čerpadla by měl být umístěn pod sezónní úrovní zamrzání půdy.

Voda

Jediný rozdíl mezi vodními a pozemními zařízeními je ten, že první využívají podzemní vodu jako zdroj tepelné energie.

Mohou být použity pouze v oblastech, kde se podzemní voda nachází pod sezónním bodem mrazu půdy. Současně, pokud je možné použít vodní zařízení, odborníci jej doporučují používat, protože zaručuje tepelnou stabilitu a spolehlivý provoz topného systému kdykoli během roku.

Před nákupem zařízení je nutný geologický průzkum, který by měl ukázat hloubku podzemní vody a její chemické složení.

Analýza chemického složení je zaměřena na identifikaci přítomnosti solí železa a dalších nečistot ve vodě. Pokud je nečistot málo nebo téměř žádné, je možné použít geotermální sondu, jinak je pro vytápění venkovského domu potřeba použít tepelné čerpadlo země.

Anténa

Vzduchová tepelná čerpadla se vyznačují snadnou instalací a spolehlivostí. Jsou schopny získávat tepelnou energii přímo ze vzduchu a nevyžadují geologický průzkum ani nákladné výkopové práce.

Všechny komponenty vzduchového tepelného čerpadla jsou umístěny na povrchu, což značně snižuje náklady na stavbu topného systému.

Přes všechny výhody však nebude možné takové zařízení používat ve většině regionů Ruska. Čerpadlo zaručuje spolehlivý provoz topné sítě pouze v případě, že teplota vzduchu není nižší než 15 stupňů.

Bohužel u nás může být v zimě mnohem chladněji a málokdo by chtěl zůstat v krutých mrazech bez topení.

Jak dobře se dům vytápí?

Než přistoupíte k výběru tepelného čerpadla pro vytápění vašeho domova, doporučujeme zhodnotit možnou účinnost zařízení a zda funkčnost odpovídá individuálním požadavkům.

Abyste mohli posoudit, jak dobře vám bude zařízení vytápět chatu, je třeba věnovat pozornost přepočítacímu faktoru m, který se rovná poměru energie přenesené zařízením k energii spotřebované kompresorem.

Moderní tepelná čerpadla mají hodnotu m 3 a více. Efektivita použití systémů přímo závisí na tom, jaké vytápění bude v domě navrženo. Nejjednodušší a nejpohodlnější způsob, jak vybudovat vytápění, je „teplá podlaha“. V tomto případě bude stačit ohřát chladicí kapalinu na 30-35 stupňů.

Pokud potřebujete vybudovat vytápění tradičními radiátory, které bude nutné ohřát na teplotu 70 stupňů a více, musíte zvolit čerpadla s hodnotou m minimálně 4,5.

V každém případě použití tepelného čerpadla umožňuje zajistit příjemnou teplotu v domě.

Jak vybrat tepelné čerpadlo pro venkovský dům

Chcete-li si vybrat tepelné čerpadlo pro vytápění vašeho domova, musíte prostudovat trh a seznámit se s technickými vlastnostmi různých zařízení. V tomto případě je nutné věnovat pozornost 2 nejdůležitějším parametrům zařízení:

• Koeficient přeměny energie. O tomto parametru jsme již mluvili, ale zopakujeme ho znovu, protože to je to, co do značné míry určuje schopnost zařízení poskytovat pohodlnou teplotu v domě pro trvalý pobyt. Pro ruské regiony se obvykle doporučuje volit čerpadla s m = 4,2-5,2.
• Typ ovladače. Nejfunkčnější je mikroprocesorový regulátor, schopný zajistit zcela autonomní provoz topného systému.

Další důležité vlastnosti:

• úroveň výkonu;
• jmenovitý výkon zařízení;
• druh chladiva a jeho bod varu;
• přítomnost ovládání frekvence.

Mnoho moderních výrobců nabízí kupujícím možnost vyplnit dotazník, který zaznamenává vlastnosti domu a osobní přání uživatelů. Na základě odpovědí vám pomohou vybrat tepelné čerpadlo pro vytápění vašeho domova.

Instalace a montáž

Teoreticky si může majitel lokality nainstalovat tepelné čerpadlo sám, ale doporučujeme svěřit tuto práci profesionálům. Díky rozsáhlým zkušenostem a odborným znalostem budou schopni nainstalovat systém rychle a bez chyb.

V každém případě instalace tepelného čerpadla zahrnuje stejné kroky:

• příprava – označení a rozčlenění místa;
• výkopové práce – vrtání studny, naložení geotermální sondy, odvoz zeminy apod.;
• uspořádání potrubí;
• doplňování chladicí kapaliny;
• potrubí tepelného čerpadla;
• instalace topné sítě;
• spuštění a uvedení do provozu.

Sečteno a podtrženo: vyplatí se instalovat tepelné čerpadlo v soukromém domě?

Proveditelnost pořízení a instalace tepelného čerpadla závisí na mnoha faktorech, především na možnosti připojení k hlavní plynárenské síti a potřebě autonomie vytápění.

Pokud se nelze připojit k plynovodu nebo se nachází daleko a budete muset utratit několik set tisíc rublů, je lepší zvolit tepelné čerpadlo – umožní vám vybudovat funkční a spolehlivý systém zásobování teplem, který funguje nezávisle na veřejných službách.

Pokud je možné připojit levný plyn, vybere si jej mnoho majitelů domů, protože cena jednoho tepelného čerpadla bez instalace je asi 200 tisíc rublů. Na druhou stranu jeho provoz vyžaduje přibližně stejné náklady, ale funguje zcela autonomně.

Vyberte si podle svých možností a přání. A pokud teprve plánujete stavbu venkovského domu, obraťte se na společnost Render House. Stavíme chaty na klíč a připojujeme veškeré komunikace.