Термопомпа за отопление на къща: принцип на работа, преглед на моделите, техните плюсове и минуси. Термопомпи за отопление на дома Видове термопомпи за отопление

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Уред като термопомпата има подобен принцип на работа с домакинските уреди - хладилник и климатик. Той заема приблизително 80% от енергията си от околната среда. Помпата изпомпва топлина от улицата в стаята. Работата му е подобна на принципа на работа на хладилника, само посоката на пренос на топлинна енергия е различна.

Например, за да охладят бутилка вода, хората я поставят в хладилника, след това домакинският уред частично „взема“ топлината от този обект и сега, според закона за запазване на енергията, трябва да я освободи. Но къде? Всичко е просто, за тази цел хладилникът има радиатор, обикновено разположен на задната му стена. На свой ред радиаторът, нагрявайки се, отдава топлина на помещението, в което стои. Така хладилникът затопля помещението. Степента, до която се затопля, се усеща в малките магазини през горещото лято, когато са включени няколко хладилни агрегата.

А сега малко въображение. Да предположим, че в хладилника постоянно се поставят топли предмети и той затопля стаята или е поставен в отвора на прозореца, вратата на фризера е отворена навън и радиаторът е в стаята. По време на работа домакинският уред, охлаждайки външния въздух, едновременно с това ще пренася топлинната енергия, която съществува отвън, в сградата. Точно това е принципът на работа на термопомпата.

Откъде помпата получава топлина?

• околния въздух;
• водни тела (реки, езера, морета);
• почвени и подземни артезиански и термални води.

Отоплителна система с термопомпа

Охлаждащата течност, която абсорбира топлината от околната среда, циркулира по външната верига. Той влиза в изпарителя на помпата и освобождава приблизително 4 -7 °C към хладилния агент, въпреки факта, че точката му на кипене е -10 °C. В резултат на това хладилният агент кипи и след това преминава в газообразно състояние. Вече охладената охлаждаща течност във външната верига се изпраща към следващия завой, за да настрои температурата.

Функционалната верига на термопомпата се състои от:

• изпарител;
• хладилен агент;
• електрически компресор;
• кондензатор;
• капилярна;
• устройство за термостатично управление.

• След кипене хладилният агент, движещ се през тръбопровода, навлиза в компресора, който работи с електричество. Това устройство компресира газообразния хладилен агент до високо налягане, което води до повишаване на температурата му;
• горещият газ влиза в друг топлообменник (кондензатор), в който топлината на хладилния агент се прехвърля към охлаждащата течност, циркулираща през вътрешната верига на отоплителната система, или към въздуха в помещението;
• при охлаждане хладилният агент преминава в течно състояние, след което преминава през капилярния редуцир вентил, губейки налягане и след това отново попада в изпарителя;
• по този начин цикълът е приключил и процесът е готов за повторение.

Приблизително изчисляване на топлинната мощност

Q = (T 1 - T 2) x V, където:
V – дебит на охлаждащата течност на час (m 3 / час);
T 1 - T 2 - температурна разлика между входа и входа (°C).

Видове термопомпи

• подземни води - за работата им във водна отоплителна система се използват затворени земни контури или геотермални сонди, разположени на дълбочина (повече подробности: " ");
• вода-вода - принципът на работа в този случай се основава на използването на открити кладенци за събиране на подземни води и изхвърлянето им (прочетете: " "). В този случай външната верига не е затворена, а отоплителната система в къщата е вода;
• вода-въздух - инсталирайте външни водни вериги и използвайте отоплителни структури от въздушен тип;
• въздух-въздух - за тяхната работа те използват разсеяната топлина на външните въздушни маси плюс въздушната отоплителна система на къщата.

Предимства на термопомпите

1. Рентабилен и ефикасен. Принципът на действие на показаните на снимката термопомпи се основава не на производството на топлинна енергия, а на нейния пренос. Следователно ефективността на термопомпата трябва да бъде по-голяма от единица. Но как е възможно това? Във връзка с работата на термопомпите се използва стойност, която се нарича коефициент на преобразуване на топлина или съкратено CCT. Характеристиките на единици от този тип се сравняват точно по този параметър.Физическият смисъл на количеството е да се определи връзката между количеството получена топлина и енергията, изразходвана за нейното получаване. Например, ако CPT коефициентът е 4,8, това означава, че 1 kW електроенергия, изразходвана от помпата, произвежда 4,8 kW топлина, безплатно от природата.
2. Универсално универсално приложение. Ако няма електропроводи, достъпни за потребителите, компресорът на помпата работи с дизелово задвижване. Тъй като естествената топлина е навсякъде, принципът на работа на това устройство позволява да се използва навсякъде.
3. Екологичност. Принципът на работа на термопомпата се основава на ниска консумация на електроенергия и липса на продукти от горенето. Хладилният агент, използван от модула, не съдържа хлоровъглероди и е напълно безопасен за озон.
4. Двупосочен режим на работа. През отоплителния сезон термопомпата е в състояние да отоплява сградата и да я охлажда през лятото. Топлината, взета от помещението, може да се използва за осигуряване на топла вода в къщата и, ако има басейн, за загряване на водата в него.
5. Безопасна работа. При работата на термопомпите няма опасни процеси – няма открит огън и не се отделят вредни за човешкото здраве вещества. Охлаждащата течност няма висока температура, което прави устройството безопасно и в същото време полезно в ежедневието.
6. Автоматично управление на процеса на отопление на помещението.

Някои характеристики на работата на помпата

• помещението трябва да е добре изолирано (топлинните загуби не трябва да надвишават 100 W/m²);
• Изгодно е използването на термопомпа за нискотемпературни отоплителни системи. Подовото отопление отговаря на този критерий, тъй като температурата му е 35-40°C. CPT до голяма степен зависи от връзката между температурата на входната верига и изходната верига.

Принципът на работа на термопомпите е да пренасят топлина, което ви позволява да получите коефициент на преобразуване на енергия от 3 до 5. С други думи, всеки 1 kW използвана електроенергия носи 3-5 kW топлина в къщата.

Първите версии на термопомпи можеха само частично да задоволят нуждите от топлинна енергия. Съвременните сортове са по-ефективни и могат да се използват за отоплителни системи. Ето защо много собственици се опитват да инсталират термопомпа със собствените си ръце.

Ще ви кажем как да изберете най-добрия вариант за термопомпа, като вземете предвид геоданните на района, където се планира да бъде инсталирана. Статията, предложена за разглеждане, описва подробно принципа на работа на системите за „зелена енергия“ и изброява разликите. С нашия съвет несъмнено ще се спрете на ефективен вид.

За независими занаятчии представяме технологията за сглобяване на термопомпа. Представената за разглеждане информация е допълнена от визуални диаграми, селекция от снимки и подробна видео инструкция в две части.

Терминът термопомпа се отнася до набор от специфично оборудване. Основната функция на това оборудване е да събира топлинна енергия и да я транспортира до потребителя. Източник на такава енергия може да бъде всяко тяло или среда с температура от +1º или повече градуса.

В нашата среда има повече от достатъчно източници на нискотемпературна топлина. Това са промишлени отпадъци от предприятия, ТЕЦ и АЕЦ, канализация и др. За да работят термопомпи в отоплението на дома са необходими три самовъзстановяващи се естествени източника - въздух, вода и земя.

Термопомпите „черпят“ енергия от процеси, които редовно се случват в околната среда. Потокът от процеси никога не спира, защото източниците се признават за неизчерпаеми според човешките критерии

Трите изброени потенциални енергийни доставчици са пряко свързани с енергията на слънцето, което чрез нагряване движи въздуха с вятъра и предава топлинна енергия на земята. Именно изборът на източник е основният критерий, според който се класифицират термопомпените системи.

Принципът на работа на термопомпите се основава на способността на телата или средата да пренасят топлинна енергия към друго тяло или среда. Получателите и доставчиците на енергия в термопомпените системи обикновено работят по двойки.

Разграничават се следните видове термопомпи:

• Въздухът е вода.
• Земята е вода.
• Водата е въздух.
• Водата си е вода.
• Земята е въздух.
• Вода - вода
• Въздухът си е въздух.

В този случай първата дума определя вида на средата, от която системата взема нискотемпературна топлина. Вторият показва вида на носителя, към който се пренася тази топлинна енергия. Така при термопомпите водата е вода, топлината се взема от водната среда и течността се използва като охлаждаща течност.

Днес темата за отоплението на така наречения частен сектор е изключително актуална. Както показва практиката, там не винаги има газопровод, така че хората са принудени да търсят алтернативни източници на топлина. Нека да поговорим в тази статия за това какво е наземна геотермална термопомпа или, както се нарича в ежедневието, термопомпа. Принципът на работа на това устройство не е известен на всички, както и неговият дизайн. Ще се опитаме да подредим тези неща.

Какво трябва да знаете?

Можете да кажете, че след като термопомпите са толкова ефективни, защо са толкова малко разпространени. Целият въпрос е високата цена на оборудването и инсталацията. Поради тази проста причина мнозина се отказват от това решение и избират, да речем, електрически или въглищни котли. Въпреки това, тази опция не трябва да се изхвърля поради много причини, за които определено ще говорим в тази статия. Веднъж инсталирани, термопомпите стават много икономични, защото използват земна енергия. Геотермалната помпа е помпа 3 в 1. Тя комбинира не само отоплителен котел и система за топла вода, но и климатик. Нека разгледаме по-отблизо това оборудване и да разгледаме всичките му силни и слаби страни.

Принцип на работа на уреда

Принципът на работа на термопомпата за отопление е да използва потенциалната разлика на топлинната енергия. Ето защо такова оборудване може да се използва във всяка среда. Основното е, че температурата му е най-малко 1 градус по Целзий.

Имаме охлаждаща течност, която се движи през тръбопровод, където всъщност се загрява с 2-5 градуса. След това охлаждащата течност навлиза в топлообменника (вътрешна верига), където освобождава събраната енергия. По това време във външната верига има хладилен агент, който има ниска точка на кипене. Съответно се превръща в газ. Влизайки в компресора, газът се компресира, което води до още по-висока температура. След това газът отива в кондензатора, където губи топлината си, връщайки я обратно на отоплителната система. Хладилният агент става течен и се връща обратно във външната верига.

Накратко за видовете термопомпи

Днес има няколко популярни дизайна на геотермални помпи. Но във всеки случай техният принцип на работа може да се сравни с работата на хладилното оборудване. Ето защо, независимо от вида, помпата може да се използва като климатик през лятото. И така, термопомпите се класифицират според това откъде могат да извличат топлина:

• От земята;
• От резервоар;
• От въздуха.

Първият тип е най-предпочитан в студените райони. Факт е, че температурата на въздуха често пада до -20 и по-ниска (използвайки примера на Руската федерация), но дълбочината на замръзване на почвата обикновено е незначителна. Що се отнася до резервоарите, те не се предлагат навсякъде и не е много препоръчително да се използват. Във всеки случай е по-добре да изберете земна термопомпа за отопление на вашия дом. Разгледахме малко принципа на работа на устройството, така че продължаваме.

„Подземни води“: как най-добре да го поставим?

Получаването на топлина от земята се счита за най-подходящо и рационално. Това се дължи на факта, че на дълбочина от 5 метра практически няма температурни колебания. Като охлаждаща течност се използва специална течност. Обикновено се нарича саламура. Той е напълно екологичен.

Що се отнася до метода на поставяне, има хоризонтални и вертикални. Първият тип се характеризира с това, че върху площта хоризонтално се полагат пластмасови тръби, представляващи външния контур. Това е много проблематично, тъй като работата по полагане трябва да се извършва на площ от 25-50 квадратни метра. При вертикално разположение се пробиват вертикални кладенци с дълбочина 50-150 метра. Колкото по-дълбоко са поставени сондите, толкова по-ефективна ще работи геотермалната термопомпа. Вече обсъдихме принципа на работа, а сега ще говорим за по-важни подробности.

Термопомпа вода-вода: принцип на работа

Освен това не отхвърляйте веднага възможността за използване на кинетичната енергия на водата. Факт е, че на големи дълбочини температурата остава доста висока и варира в малки диапазони, ако изобщо се появи. Можете да отидете по няколко начина и да използвате:

• Открити водни тела като реки и езера.
• Подземни води (сондаж, кладенец).
• Отпадъчни води от промишлени цикли (обратно водоснабдяване).

От икономическа и техническа гледна точка е най-лесно да се настрои работата на геотермална помпа в открит резервоар. В същото време няма значителни конструктивни разлики между помпите земя-вода и вода-вода. В последния случай тръбите, потопени в открит резервоар, се захранват с товар. Що се отнася до използването на подземни води, проектирането и монтажът са по-сложни. Необходимо е да се отдели отделен кладенец за изпускане на вода.

Принцип на работа на термопомпа въздух-вода

Този тип помпа се счита за една от най-малко ефективните поради редица причини. Първо, през студения сезон температурата на въздушните маси пада значително. Това в крайна сметка води до намаляване на мощността на помпата. Може да не успее да се справи с отоплението на голяма къща. Второ, дизайнът е по-сложен и по-малко надежден. Разходите за монтаж и поддръжка обаче са значително намалени. Това се дължи на факта, че не се нуждаете от резервоар, кладенец и също така не е необходимо да копаете окопи за тръби във вашата лятна вила.

Системата се поставя на покрива на сграда или на друго подходящо място. Струва си да се отбележи, че този дизайн има едно значително предимство. Тя се крие във възможността за използване на отработените газове и въздуха, който напуска помещението отново. Това може да компенсира недостатъчната мощност на оборудването през зимата.

Помпи въздух-въздух и още нещо

Такива инсталации са дори по-рядко срещани от „Въздух-вода“, за което има редица причини. Както може би се досещате, в нашия случай като охлаждаща течност се използва въздух, който се нагрява от по-топла въздушна маса от околната среда. Има голям брой недостатъци на такава система, вариращи от ниска производителност до висока цена Термопомпа въздух-въздух, чийто принцип на работа знаете, не е лоша само в топлите райони.

Тук също има силни страни. Първо, ниската цена на охлаждащата течност. Най-вероятно няма да срещнете проблем с изтичане на въздуховод. Второ, ефективността на такова решение е изключително висока през пролетно-есенния период. През зимата не е препоръчително да използвате въздушна термопомпа, чийто принцип на работа разгледахме.

Самоделна термопомпа

Проучванията показват, че периодът на изплащане на оборудването зависи пряко от отопляемата площ. Ако говорим за къща от 400 квадратни метра, тогава това е приблизително 2-2,5 години. Но за тези, които имат по-малко жилище, е напълно възможно да използват домашни помпи. Може да изглежда, че производството на такова оборудване е трудно, но всъщност не е така. Достатъчно е да закупите необходимите компоненти и можете да започнете инсталацията.

Първата стъпка е закупуването на компресор. Можеш да вземеш този на климатика. Монтирайте го по същия начин на стената на сградата. Освен това е необходим кондензатор. Можете да го изградите сами или да го купите. Ако изберете първия метод, ще ви е необходима медна намотка с дебелина най-малко 1 mm, тя се поставя в корпуса. Това може да е резервоар с подходящи размери. След монтажа резервоарът се заварява и се правят необходимите резбови съединения.

Последната част от работата

Във всеки случай на последния етап ще трябва да наемете специалист. Това е опитен човек, който трябва да извърши запояване на медни тръби, изпомпване на фреон, както и първото стартиране на компресора. След сглобяването на цялата конструкция тя се свързва към вътрешната отоплителна система. Външният контур се монтира последен, като характеристиките му зависят от вида на използваната термопомпа.

Не изпускайте от поглед такъв важен момент като подмяната на остарели или повредени кабели в къщата. Специалистите препоръчват да се инсталира измервателен уред с мощност поне 40 ампера, което трябва да е напълно достатъчно за работа на термопомпата. Струва си да се отбележи, че в някои случаи такова оборудване не оправдава очакванията. Това се дължи по-специално на неточни термодинамични изчисления. За да не харчите много пари за отопление и да не се налага да инсталирате котел на въглища през зимата, свържете се с надеждни организации с положителни отзиви.

Безопасността и екологичността са на първо място

Отоплението с помпите, описани в тази статия, е един от най-екологичните методи. Това до голяма степен се дължи на намаляването на емисиите на въглероден диоксид в атмосферата, както и на опазването на невъзобновяемите енергийни ресурси. Между другото, в нашия случай използваме възобновяеми ресурси, така че няма нужда да се страхувате, че топлината внезапно ще свърши. Благодарение на използването на вещество, което кипи при ниски температури, стана възможно да се приложи обратен термодинамичен цикъл и при по-ниски енергийни разходи да се получи достатъчно количество топлина в къщата. Що се отнася до пожарната безопасност, тук всичко е ясно. Няма вероятност от изтичане на газ или мазут, експлозия, няма опасни места за съхранение на запалими материали и много други. В това отношение термопомпите са много добри.

Заключение

Вече сте напълно запознати с това какво е термопомпа и какво може да бъде (принцип на работа). Възможно е да направите такъв агрегат със собствените си ръце, а в някои случаи дори е необходимо. В този случай можете да спестите около 30% от закупуването на оборудване. Но отново, за предпочитане е монтажните работи да се извършват от специалист и същото важи и за извършваните изчисления.

Каквото и да се каже, днес това все още е доста скъп вид отопление с дълъг период на изплащане. В повечето случаи е много по-лесно да инсталирате газ или отопление с въглища или дърва. Въпреки това, за големи селски къщи това е много обещаващ вид отопление. Ако говорим за ефективността на оборудването, се оказва, че за 1 kW изразходвана енергия получаваме около 5-7 kW топлина. По отношение на охлаждането това е 2-2,5 kW мощност, което също е много добре. Също така си струва да се отбележи, че помпата работи безшумно. Това по принцип е всичко, което може да се каже по тази тема.

Ние ще ви изпратим материала по имейл

Извличането на топлина от почвата и водоизточниците не е чак такава иновация. Западният свят отдавна използва геотермална енергия за отопление на дома. Тази тема става все по-актуална с нарастването на цените на комуналните услуги. Термопомпа за отопление на дом дава възможност за затопляне на радиаторите по екологичен, безопасен и безплатен начин.

Термопомпата отоплява къщата с естествена топлина

Термопомпа за отопление на къща: принцип на работа, предимства и недостатъци

Пример за устройство, подобно на термопомпа, се намира във всеки дом - това е хладилник. Той произвежда не само студ, но и топлина - това се забелязва от температурата на задната стена на устройството. Подобен принцип е присъщ и на термопомпата – тя събира топлинна енергия от водата, земята и въздуха.

Принцип на действие и устройство

Операционната система на устройството е както следва:

• водата от кладенец или резервоар преминава през изпарителя, където температурата й пада с пет градуса;
• след охлаждане течността влиза в компресора;
• компресорът компресира водата, повишавайки нейната температура;
• нагрятата течност се движи в топлообменната камера, където предава топлината си на отоплителната система;
• охладената вода се връща в началото на цикъла.

Отоплителните системи, базирани на термопомпени агрегати, имат три компонента:

• Сондата е намотка, разположена във вода или земя. Той събира топлина и я предава на устройството.
• Термопомпата е устройство, което извлича топлинна енергия.
• Самата отоплителна система, включително топлообменна камера.

Плюсове и минуси на устройството

Първо, за положителните аспекти на такова отопление:

• Сравнително ниска консумация на енергия. За отопление се изразходва само електричество, което ще изисква много по-малко, отколкото например отоплението с електрически уреди. Термопомпите имат коефициент на преобразуване, който показва изхода на топлинна енергия спрямо изразходваната електрическа енергия. Например, ако стойността на “ϕ” е 5, тогава за 1 киловат на час потребление на електроенергия ще има 5 киловата топлинна енергия.

• Универсалност. Тази отоплителна система може да се монтира на всяко място. Това важи особено за отдалечени райони, където няма газопроводи. Ако няма възможност за свързване на електричество, помпата може да работи с дизелов или бензинов двигател.
• Пълна автоматизация. Няма нужда да добавяте вода към системата или да наблюдавате нейната работа.
• Екологичност и безопасност. Термопомпената система не произвежда никакви отпадъци или газове. Устройството не може случайно да прегрее.
• Такова устройство може не само да отоплява къща през зимата при температури на въздуха до минус петнадесет градуса, но и да я охлажда през лятото. Такива функции са налични в обратни модели.

• Дълъг период на експлоатация - до половин век. Компресорът може да се нуждае от смяна приблизително на всеки двадесет години.

Тази система има и своите недостатъци, които не могат да бъдат пренебрегнати:

• цени. Термопомпата за отопление на дома не е евтино удоволствие. Тази система ще се изплати не по-рано от пет години.
• В райони, където зимните температури падат под петнадесет градуса под нулата, за работата на устройството ще са необходими допълнителни източници на топлина (електричество или газ).
• Система, която взема топлинна енергия от земята, нарушава екосистемата на обекта. Щетите не са значителни, но това трябва да се има предвид.

Експертна гледна точка

Андрей Старповски

„Ако желаете, можете да направите термопомпа за отопление на вашия дом от хладилник със собствените си ръце. Но това ще изисква определени технически познания.

Коя помпа да изберете

Инсталациите се различават по източника на топлинна енергия и метода на нейното предаване. Има пет основни вида:

• Вода-въздух.
• Подпочвени води.
• Въздух-въздух.
• Вода-вода.
• Въздух-вода.

Разследване на място

Преди да инсталирате отоплителна система, е важно да проучите характеристиките на обекта. Това проучване ще помогне да се определи кой източник на топлинна енергия ще бъде най-добрият вариант. Най-лесният начин е, ако в близост до къщата има езерце. Този факт ще ви освободи от необходимостта да извършвате изкопни работи. Друго практично решение е да използвате място, където постоянно духа вятър. Ако няма нито едното, нито другото, ще трябва да спрете на земни работи.

Отоплителната система може да има две опции за монтаж:

• използване на сонди;
• с монтиране на подземен колектор.

Помпа за подземни води и опции за монтаж

Геотермалните сонди обикновено се инсталират в малка площ, която не позволява инсталирането на голям тръбопровод. За да инсталирате тази система, ще ви е необходимо сондажно оборудване, тъй като дълбочината на кладенците трябва да бъде най-малко сто метра, а диаметърът трябва да бъде двадесет сантиметра. В такива кладенци се спускат сонди. Броят на кладенците влияе върху работата на отоплителната система.

Ако площта на обекта е достатъчно голяма, можете да направите без пробиване и да инсталирате хоризонтална система. За тази цел бобината е заровена на дълбочина един и половина метра. Тази версия на системата се счита за най-стабилна и безпроблемна.

Помпа вода-вода: лесен монтаж

Термопомпа вода-вода за отопление на къща е подходяща за райони с езера. За тръбопровода можете да използвате обикновени полиетиленови тръби. Сглобеният колектор се премества в езерото и там се спуска на дъното. Това е една от най-евтините опции за инсталиране, която можете да направите сами.

Термопомпа въздух-въздух: разходи за монтаж

В район, където постоянно има ветрове, е подходяща система, която използва въздушна топлинна енергия. Инсталирането в този случай също няма да изисква специални разходи, можете да го направите сами. Просто трябва да инсталирате помпата на не повече от двадесет метра от къщата на най-проветриво място.

Термопомпа за отопление на дома: цени и производители

Термопомпените агрегати на руския пазар са представени от продукти на следните компании: Vaillant (Германия), Nibe (Швеция), Danfoss (Дания), Mitsubishi Electric (Япония), Mammoth (САЩ), Viessmann (Германия). Руските производители SunDue и Henk не са по-ниски от тях по качество.

За отопление на къща с площ от сто квадратни метра ще е необходима инсталация от десет киловата.

Таблица 1. Средна цена на различни видове помпи от 10 киловата

Изображение	Тип помпа	Цената на оборудването, rub	Разходи за монтажни работи, търкайте
	Подпочвени води Вносни производители	От 500 000	От 80 000
	Подземни води местни производители	От 360 000	От 70 000
	Въздух-вода Вносни производители	От 270 000	От 50 000
	Въздух-вода Местни производители	От 210 000	От 40 000
	Вода-вода вносни производители	От 230 000	От 50 000
	Вода-вода местни производители	От 220 хил	От 40 000

Цената на термопомпата до ключ е средно около 300-350 хиляди рубли. Най-бюджетният вариант е системата въздух-вода, тъй като не изисква скъпи изкопни работи.

Експертна гледна точка

Андрей Старповски

Ръководител група Отопление, вентилация и климатизация, GRAST LLC