Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch: princip, konstrukce, výběr a výpočet

Konstrukce tepelného čerpadla

Princip fungování je již dlouho známý. Existují tři uzavřené hermetické okruhy - vnitřní, kompresorový a vnější.

Hlavními součástmi jsou:

1. Systém vytápění. Optimální je použít podlahové vytápění. Volitelný přívod teplé vody.
2. Kondenzátor. Přenáší energii získanou z chladiva (obvykle freonu) do topného média (vody).
3. Výparník. Odebírá tepelnou energii z teplonosného média (např. etylenglykolu), které cirkuluje ve vnějším okruhu.
4. Kompresor. Čerpá chladivo z výparníku tak, že ho převede z plynného do kapalného stavu, zvýší tlak a ochladí ho v kondenzátoru.
5. Expanzní ventil. Montuje se na výparník. Řídí průtok chladiva.
6. Vnější obvod. Montuje se na dno rybníka nebo se ponoří do studny.
7. Čerpadla pro vnitřní a venkovní okruh.
8. Automatizace. Řídí systém podle požadované hodnoty pro vytápění prostoru a změn venkovní teploty.

Vnější okruh v rybníce v blízkosti budovy vypadá takto.

Rozdělovač je účinný po celý rok. V zimě je v hloubce větší než 3 metry teplota vody dostatečná pro vytápění.

Za výparníkem prochází chladivo kompresorem, kde se zvyšuje jeho tlak a teplota. V kondenzátoru pak odevzdává teplo do topného systému.

Chladivo pak prochází škrticí klapkou, kde tlak v důsledku expanze prudce klesá. Při přechodu do plynného stavu teplota chladiva téměř okamžitě prudce klesá. Tento proces si můžete vyzkoušet v praxi při doplňování paliva do plynového zapalovače z kanystru se zkapalněným plynem. Výrazný teplotní rozdíl přispívá k účinné absorpci tepla chladivem z vnějšího okruhu.

Existuje možnost otevřeného kolektoru. Je to možné, pokud je kvalita vody dobrá. Pak systému a čerpadlu nehrozí zanášení, usazování solí tvrdosti a zrychlená koroze.

Tyto generátory tepla se staly praktickými až po energetické krizi v 70. letech 20. století.

Do té doby byl jejich rozvoj brzděn relativně levnými zdroji energie - ropou, plynem atd. Masovému zavádění inovací navíc brání nedostatečná technologie.

Lze tepelná čerpadla instalovat vlastníma rukama?

Navzdory technické složitosti tepelných čerpadel je lze instalovat svépomocí. Přesněji řečeno, veškerou "špinavou práci" můžete dělat vlastníma rukama: pokládku technického potrubí a napájecích sítí, zavěšení vnitřních a venkovních jednotek. Dokumentace ke každému konkrétnímu typu tepelného čerpadla obsahuje vyčerpávající informace o podmínkách instalace jednotek, sklonu, délce a přípustných ohybech technických tras.

Pak už zbývá jen přivolat odborníka, který zkontroluje správnou instalaci systému a zajistí, aby se systém správné uvedení do provozu. Sami to nezvládnete: potřebujete zařízení na vyčištění a odvzdušnění systému, na doplnění chladiva - obecně je tento proces poměrně technologicky náročný a komplikovaný.

Je třeba zdůraznit, že instalace těchto klimatizačních systémů se neprovádí "z ničeho nic". Vyžaduje podrobný předběžný výpočet, zejména je nutné určit vhodnou třídu zařízení pro konkrétní klimatické podmínky a vypočítat jeho dostatečnou kapacitu. Dálkové vytápění založené na tepelných čerpadlech je samozřejmě ještě složitější na projektování a koordinaci s dodavateli budov.

Základní pravidla instalace

Pro instalaci kvalitního ohřívače s tepelným čerpadlem s přirozenou cirkulací je třeba dodržet následující důležité body:

1. Radiátory umístěte nejlépe pod okna ve stejné výšce.
2. Instalace kotle.
3. Nainstalujte expanzní nádobu.
4. Připojte instalované prvky pomocí trubek.
5. Vložte topné médium do topného systému a zkontrolujte těsnost všech součástí.
6. Spusťte kotel a užívejte si teplo domova.

Důležité informace od instalátorů:

1. Kotel by měl být instalován co nejníže.
2. Trubky by měly být položeny se sklonem směrem dozadu.
3. Je vhodné vyhnout se velkému počtu obalů v systému.
4. Používejte trubky s velkým průměrem.

Doufáme, že jsme odhalili všechny nuance topného systému bez čerpadla, který vám pomůže vytápět váš domov.

Informace o instalaci topného systému bez čerpadla najdete v následujícím videu, kde je vysvětlen gravitační okruh:

Strana 3

Oběhová čerpadla jsou nyní k dispozici jako příslušenství pro topné systémy s kapalným topným médiem. Používají se k vytápění všemi palivy.

Ve většině případů instalace přídavného čerpadla v systému přirozené cirkulace výrazně zvyšuje rychlost pohybu a vytápění místnosti. Samotná jednotka není nijak zvlášť složitá a má malé rozměry.

Zvláštní pozornost je třeba věnovat parametrům přídavného čerpadla a systému.

Životnost a údržba systému

Mnoho lidí může odradit skutečnost, že výrobce systému uvádí životnost 7-10 let. V praxi je toto číslo mnohem vyšší, jen proto, že tepelné čerpadlo může časem ztrácet svůj výkon.

Důvodem je především skutečnost, že chladivo postupně uniká do okolí a zanáší se vlhkostí a dalšími nečistotami. V takovém případě existuje poměrně jednoduchý postup údržby, který spočívá v čištění chladicí kapaliny a doplnění její koncentrace.

Opotřebení mechanických součástí, jako je kompresor nebo ventilátor, je nevyhnutelné. Dobré tepelné čerpadlo však umožňuje modulární výměnu součástí. Životnost jednotky je zcela závislá na provozních podmínkách a technické dokonalosti systému. Používání tepelného čerpadla, občasnému namrzání vnější jednotky a dalším poruchám v běžném provozu je třeba od počátku předcházet, aby se vyplatilo a přineslo do domu požadované teplo a pohodlí.

rmnt.ru

Výhody a nevýhody

Výhody použití tepelného čerpadla jsou

1. Možnost použití v odlehlých vesnicích, kde není plynovod.
2. Úsporné využití elektrické energie pouze pro provoz samotného čerpadla. Náklady jsou výrazně nižší než při použití elektrických spotřebičů k vytápění. Tepelné čerpadlo nespotřebovává více energie než domácí chladnička.
3. Možnost využití dieselového generátoru a solárních panelů jako zdroje energie. To znamená, že v případě výpadku proudu se vytápění domu nezastaví.
4. Autonomie systému, který není třeba doplňovat a kontrolovat.
5. Ekologická instalace. Při provozu čerpadla nevznikají žádné plyny a nedochází k emisím do ovzduší.
6. Bezpečný provoz. Systém se nepřehřívá.
7. Univerzálnost. Lze instalovat tepelné čerpadlo pro vytápění a chlazení.
8. Dlouhá životnost a dlouhá životnost. Kompresor vyžaduje výměnu každých 15 až 20 let.
9. Uvolnění místnosti, která byla určena pro kotelnu. Kromě toho není třeba nakupovat a skladovat tuhá paliva.

Nevýhody tepelných čerpadel:

1. Instalace je nákladná, ale vrátí se do pěti let;
2. V severních oblastech bude nutné použít další topné spotřebiče;
3. Zemní tepelné čerpadlo naruší ekosystém pozemku, i když jen nepatrně: plochu nebude možné využít pro zahradu nebo zeleninovou zahrádku a bude prázdná.

Provoz topného systému z takového čerpadla

Princip fungování samotného systému byl popsán výše. Výsledkem je topné médium ve druhém okruhu výměníku tepla, které je pak zdrojem tepla pro vytápění budovy nebo jednotlivých místností.

Klasický způsob rozvodu ohřátého média spočívá v připojení výměníku tepla ve dvou samostatných potrubích k rozdělovači a ohřívači teplé vody. K topné spirále jsou zase připojena topná tělesa, podlahové vytápění a další zařízení. Toto rozdělení je nutné kvůli různým provozním režimům systémů teplé vody a vytápění.

Řada tepelných čerpadel vzduch-voda nabízí výkony od 2 do 120 kW, takže si můžete vybrat vhodné zařízení pro vytápění a ohřev teplé vody v libovolně velkém domě.

Režim přívodu studeného vzduchu

Tepelná čerpadla jsou určena nejen k vytápění domu v zimě, ale také k dodávání chladného vzduchu v horkých letních dnech. Za tímto účelem se spustí zpětný oběh chladiva. Chlazení radiátorů však nebude mít požadovaný účinek, protože studený vzduch proudící dolů nevytvoří příjemné podmínky v celé místnosti. Proto je pro klimatizaci vzduch-voda nutné použít konvektor s ventilátorem.

Kromě toho se do cirkulačního okruhu přidává čtyřcestný ventil, druhá šoupátková klapka a 2 potrubní vedení. Přepnutím ventilu se uzavře potrubí v "zimním" směru a otevře v "letním" směru a do konvektoru se přivádí ochlazené topné médium. Vypne se také ohřev teplé vody.

Náklady na takovou modernizaci, včetně dodatečného vybavení, materiálu a práce, mohou být zcela srovnatelné s náklady na klimatizační jednotku. Proto bude ve většině případů rozumné upustit od provozu v režimu split a jednoduše zakoupit klimatizační jednotku.

Proč ne dřevo?

Naši sousedé topí převážně dřevem, ale tato možnost se mi od začátku nelíbila. Každý rok musíme vytvářet zásoby paliva, čistit kotel a kontrolovat jeho spalování. S elektřinou je vše mnohem jednodušší - stačí stisknout kolébkový vypínač a teplo se zapne. Jedinou nevýhodou tohoto způsobu jsou vysoké náklady na elektřinu. V době spuštění systému vytápění stála kilowatthodina v Moskevské oblasti 5,29 rublu.

Samozřejmě jsme chtěli tak cenný zdroj využívat co nejhospodárněji, a tak jsme se rozhodli pro tepelné čerpadlo vzduch-vzduch. Jedná se o nejlevnější verzi, která funguje téměř jako klimatizace.

Vytápěcí systém založený na tepelném čerpadle

Tepelnou energii vyrobenou tepelným čerpadlem lze využít mnoha způsoby. Takové zařízení se zpravidla používá k ohřevu vody, která se dále ohřívá (v kuchyni, koupelně, vaně) a k vytápění.

Zkušenosti ukazují, že je lepší používat podlahové vytápění než radiátorové. Kromě toho, že se jedná o mírné teplo, které nevyžaduje zahřívání na vysokou teplotu, je zde ještě třetí, a v neposlední řadě z ekonomického hlediska důležitý faktor.

Čím nižší je teplota ohřívané vody, tím vyšší je účinnost tepelného čerpadla. V případě radiátorů by se voda měla ohřát na 50-55 stupňů, u teplých podlah na 30-35 stupňů. I když je teplota vstupní vody o 1-2 stupně vyšší, rozdíl v účinnosti bude asi 30 %.

Nezřídka se k vytápění prostor používá vzduch. To je zvláště účinné v oblastech, kde teploty neklesají pod nulu, a při použití tepelného čerpadla jako doplňkového zdroje tepla.

Nejpohodlnějším způsobem jsou fancoily, které by však musely být instalovány do podhledu nebo by musely být obětovány estetickému vzhledu. Pokud je k dispozici přiváděný vzduch, lze jej použít i k přívodu teplého vzduchu.

Tepelná čerpadla nejsou v současné době v SNS tak rozšířená jako v jiných zemích. Konvenční zdroje tepla, jako je uhlí, plyn a dřevo, jsou zde stále levné. Situace se však neustále mění a tepelná čerpadla se stále častěji používají k vytápění domácností a nebytových budov.

V tomto článku jsme se pokusili podrobně popsat výhody a nevýhody tepelných čerpadel různých typů. Doufáme, že pro vás byla užitečná. Nezapomeňte tuto publikaci sdílet s přáteli!

Výhody nebo nevýhody?

Vzhledem k tomu, že se tato zařízení v Rusku objevila relativně nedávno, mnoho Rusů se na ně stále dívá s velkou nedůvěrou. V USA, Evropě a Japonsku se úspěšně používají již dlouhou dobu. Nelze však říci, že by takové zařízení bylo pro naši zemi naprostou záhadou, "terra incognita".

Experimenty s těmito alternativními zdroji energie se prováděly i v SSSR. Tato technologie však není rozšířená

Proto je důležité pochopit, proč a zda vůbec má smysl nahrazovat obvyklé systémy ekologickými novinkami? V tomto případě může předpona "eko" znamenat jak ekologii, tak ekonomii.

Výhody

První a nespornou výhodou tepelných čerpadel je značná úspora energie. Ano, na rozdíl od solárních kolektorů ji potřebují, ale v mnohem menším množství. Například elektrický kotel (nebo topení) spotřebuje tolik energie, kolik tepla vyrobí. Naproti tomu tepelné čerpadlo spotřebuje minimum elektřiny a vyrobí třikrát až sedmkrát více tepla. Zařízení může spotřebovat 5 kWh, ale vyrobí nejméně 17 kWh tepla. Vysoká účinnost je nejatraktivnější vlastností tepelných kotlů.

1. Výrazné úspory energetických zdrojů. Ceny všech paliv neúprosně rostou a tepelné čerpadlo vám umožní získat více tepla při nižších nákladech na energii.
2. Možnost instalace v jakékoli oblasti, protože zdrojem tepla může být vzduch voda nebo země. Zařízení je vhodné zejména pro místa vzdálená od plynovodní sítě.
3. Oboustrannost instalace. Tepelná čerpadla jsou univerzální. V zimě zajišťují teplo, v horkém létě umožňují ochlazení místnosti. Ne všechny modely jsou však touto funkcí vybaveny.
4. Odolnost. Zařízení, o které je správně pečováno, je schopno fungovat 25-50 let bez přerušení. Kompresor může být nutné vyměnit každých 10 až 15 (maximálně 20) let.
5. Lze je použít v jakémkoli prostředí: tam, kde není k dispozici elektřina, se instaluje benzinový nebo naftový motor.
6. Úspora nákladů na údržbu. Vybavení si nevyžádá velké výdaje.
7. Bezproblémový provoz při teplotě -15°.
8. Plná automatizace tepelného čerpadla.
9. Bezpečnost pro životní prostředí.
10. Volný zdroj tepla.

Kromě kladných stránek mají systémy i slabiny.

Nevýhody .

Patří mezi ně:

1. Cena tepelných čerpadel a náklady na uspořádání geotermálního systému. A vybavení se nevyplatí okamžitě. Majitelé budou muset počkat nejméně 5 let. Výjimkou jsou vzduchem chlazené jednotky, které nevyžadují žádné další investice.
2. Potřeba přidat další zdroj tepla v oblastech, kde teploty často klesají pod -20°. Tento systém se nazývá bivalentní. Pokud tepelné čerpadlo selže, je připojen generátor tepla (plynový kotel, elektrické topení).
3. Šetrnost k životnímu prostředí je však sporná. Pro člověka neexistuje žádná hrozba, ale pro ekosystém ano. V zemi žijí například mikroorganismy - anaeroby. Pokud se prostor v blízkosti potrubí příliš ochladí, hrozí jim bezprostřední smrt.
4. Téměř nutností je zajistit v domě třífázovou elektrickou síť. Aby tepelné čerpadlo správně fungovalo, musí být kolísání napětí, které může způsobit poruchu zařízení, omezeno na minimum.

Optimální použití těchto zařízení je v systémech, kde je teplonosné médium nízkoteplotní, např. podlahové vytápění.

Aby majitelé pochopili, zda se jim nákup a instalace tepelného čerpadla vyplatí, musí posoudit výhody a nevýhody. Hlavními "odpůrci" jsou úspory energie (paliva) a vysoké pořizovací a instalační náklady. Hlavní nevýhodou je nízká účinnost v chladných ročních obdobích, ale existují modely, které mohou vyrábět teplo i při -35°. Za ně však budete muset zaplatit ještě více.

Vyplatí se utrácet peníze za nákup a instalaci VT? Záleží na každém. Jednorázová investice vám umožní navždy zapomenout na vysoké účty za vytápění. Kromě toho je toto zařízení bezpečné pro cestující a téměř zcela šetrné k životnímu prostředí.