Jak wybrać odpowiednią pompę ciepła? Pompa ciepła do ogrzewania: zasada działania i zalety użytkowania Pompy ciepła dla domu prywatnego.

Dziś cały cywilizowany świat walczy o oszczędzanie zasobów energii. Oczywiście nikomu jeszcze nie udało się stworzyć perpetuum mobile, ale odkryto już niemal stałe źródło zaopatrzenia w ciepło. Oto nasze środowisko:

• atmosfera;
• gleba;
• wody gruntowe;
• naturalne zbiorniki wodne.

Pozostaje tylko pytanie: w jaki sposób można akumulować ciepło ze środowiska zewnętrznego i kierować je na potrzeby wewnętrzne?

Do tych celów wykorzystuje się urządzenie takie jak pompa ciepła. Tak naprawdę wie to już wiele osób z wykształceniem technicznym – jest ono stosowane w każdym nowoczesnym systemie chłodniczym czy klimatyzacyjnym.

Co więcej, to urządzenie działa w najbardziej bezpośredni sposób: w trybie ogrzewania gromadzą zewnętrzne ciepło atmosferyczne, przenosząc je do wewnętrznych urządzeń przekazujących ciepło - wentylowanych grzejników.

Warto od razu zaznaczyć, że zastosowanie takiego urządzenia będzie skuteczne przy ogrzewaniu izolowanych przestrzeni temperatura źródła ciepła przekraczająca jeden stopień Celsjusza.

Zasada działania tego urządzenia jest fundamentalna na prawie Carnota. Opiera się na akumulacja energii cieplnej niskiej jakości przez czynnik chłodniczy, a następnie jej przekazanie konsumentowi.

1. Czynnik chłodniczy o niższej temperaturze jest podgrzewany ze źródeł zewnętrznych– gleba, studnie głębinowe, zbiorniki naturalne, przechodząc w gazowy stan skupienia.
2. On na siłę sprężony przez sprężarkę, nagrzewając się jeszcze bardziej i ponownie przechodzi w stan ciekły, uwalniając całą energię cieplną zgromadzoną w grzejnikach.
3. Cykl się powtarza– ciekły czynnik chłodniczy ponownie dostaje się do obiegu zewnętrznego układu, gdzie po odparowaniu zostaje naładowany energią cieplną pochodzącą z zewnętrznych źródeł ciepła.

W tym przypadku zużywana jest jedynie energia elektryczna niezbędna do sprężania i cyrkulacji czynnika chłodniczego w układzie, czyli ogrzewanie wnętrza odbywa się w najbardziej ekonomiczny sposób.

Rodzaje pomp ciepła

Istnieją trzy główne modyfikacje pomp ciepła:

• • • "woda woda";
    • "wody w glebie";
    • "powietrze woda".

Generatory ciepła typu woda-woda

Obecnie pompy ciepła są szeroko stosowane w wysoko rozwiniętych krajach Europy. Na przykład, w Holandii za pomocą tego urządzenia do wymiany ciepła ogrzewane są całe wspólnoty domków letniskowych, ponieważ istnieje mnóstwo kopalń geotermalnych wypełnionych wodą o stałej temperaturze 32 stopni Celsjusza. A to praktycznie darmowe źródło ciepła.

Podobna odmiana wytwarzania ciepła
sprzęt nazywa się „woda - woda”. Do tej kategorii zaliczają się wszelkiego rodzaju stosowane systemy termiczne media ciekłe jako źródła energii cieplnej.

Zazwyczaj ta zasada działania jest realizowana w następujący sposób:

• ciepła woda ze studni dostarczana jest na zewnątrz, po czym jest odprowadzany do innej studni lub do pobliskiego zbiornika wodnego.
• Grzejnik montowany jest na dnie zbiornika niezamarzającego. Wykonany jest z rury nierdzewnej lub metalowo-plastikowej. Ponadto często stosuje się go, aby zaoszczędzić drogi czynnik chłodniczy - freon pośredni obieg płynu chłodzącego wypełniony środkiem „przeciw zamarzaniu”- płyn niezamarzający lub roztwór glikolu (środek przeciw zamarzaniu).

Koszt jednostek wodno-wodnych jest bardzo zróżnicowany i zależy przede wszystkim od mocy wytwarzania ciepła oraz kraju pochodzenia.

Więc, jednostka najniższej mocy produkcji rosyjskiej, zdolny do wytwarzania ciepła moc około 6 kW, będzie kosztować prawie 2000 dolarów, a przemysłowe urządzenia dwusprężarkowe o mocy ponad 100 kW będą kosztować prawie trzydzieści tysięcy dolarów USA.

Jednostki powietrzno-wodne

Podczas wykorzystywania atmosfery lub światła słonecznego jako źródła energii cieplnej Pompę ciepła zalicza się do klasy powietrze-woda. W takim przypadku na zewnętrznym wymienniku ciepła montowany jest często wentylator obiegowy, który dodatkowo pompuje ciepłe powietrze zewnętrzne.

Koszt 18-kilowatowego urządzenia do ogrzewania powietrza tej klasy wyprodukowanego w Rosji zaczyna się od 5000 dolarów, a za dwunastoma kilowatowy sprzęt japońskiej firmy Fujitsu konsument będzie musiał zapłacić prawie 9000 dolarów.

Sprzęt klasy „gleba – woda”.

Istnieje również odmiana, która wykorzystuje źródło energii cieplnej potencjał zgromadzony w glebie.
Istnieją dwa rodzaje takich konstrukcji: pionowe i poziome.

• Pionowy— układ kolektora odbierającego ciepło jest liniowy. Wszystko system umieszcza się w pionowych rowach, których głębokość wynosi 20...100 metrów.
• Poziomy- układane są zewnętrzne układy rozdzielaczy, najczęściej z metalowo-plastikowych rur skręconych spiralnie Rowy poziome o długości 2…4 metrów. I w tym przypadku Im większa głębokość zewnętrznego radiatora, tym lepiej działa ogrzewanie „od gruntu”..

Cena za jednostki klasy „grunt – woda” jest porównywalna z urządzeniami o tej samej pojemności klasy „woda – woda” i zaczyna się od dwa tysiące dolarów za sześciokilowatową pompę.

Plusy i minusy systemu grzewczego opartego na pompie ciepła

Do pozytywnych właściwości pomp ciepła zalicza się:

Recenzja: W zeszłym roku kupiłem monoblokową pompę ciepła powietrze-woda do ogrzewania wiejskiego domu. Drogie oczywiście, ale mam nadzieję, że zwróci się za 10 lat. Dostawca sam zamontował pompę i podłączył ją do instalacji grzewczej, wszystko działa praktycznie bez mojego udziału. Jestem zadowolony z wyboru.

Wady pompy ciepła obejmują:

• Wysoki koszt instalacji. Do normalnej pracy urządzeń cieplnych konieczne jest podjęcie znacznych wysiłków - kopanie długich rowów, układanie głębokich studni lub często pokonywanie znacznych odległości od najbliższego zbiornika wodnego.
• Konieczność wysokiej jakości wdrożenia systemu. Najmniejszy wyciek czynnika chłodniczego lub pośredniego płynu chłodzącego może zniweczyć wszelkie wysiłki. Dlatego przy układaniu obwodu o dowolnej odmianie należy korzystać z pracy wyłącznie wykwalifikowanych specjalistów, a podczas pracy systemu wyeliminować ryzyko jego rozhermetyzowania.

Pompa ciepła DIY. Montaż i instalacja

Oczywiście początkowa inwestycja w organizację ogrzewania domu przy użyciu tej technologii jest bardzo wysoka. Dlatego wielu zwykłych ludzi, zainteresowanych tym ultraekonomicznym systemem, pragnie choć trochę zaoszczędzić, budując go samodzielnie.

Aby to zrobić, potrzebujesz:

• Kup kompresor. Odpowiednia będzie dowolna jednostka funkcjonalna z domowego systemu klimatyzacji typu split.
• Zbuduj kondensator. W najprostszym przypadku może być normalnie zbiornik ze stali nierdzewnej o pojemności 100 litrów. Jest przecięty na pół i wewnątrz niego zamontowana jest cewka z rurki miedzianej o małej średnicy. Grubość ścianki cewki musi wynosić co najmniej jeden milimetr. Po rozkręceniu cewki należy ponownie zespawać zbiornik w kompletną konstrukcję, zachowując warunki szczelności.
• Zmontuj parownik. Może to być plastikowy pojemnik o pojemności 60–80 litrów z wbudowaną rurką o średnicy ¾ cala.
• Aby zorganizować kontur zewnętrzny znajdujący się w ziemi, lepiej zastosować nowoczesny– są znacznie trwalsze od klasycznych metalowych, a ich montaż jest znacznie pewniejszy i szybszy.

Pozostaje tylko zaprosić technika urządzeń chłodniczych, aby za pomocą specjalistycznego sprzętu jakościowo uszczelnił wszystkie połączenia układu i wypełnił go freonem.

Obejrzyj film na temat instalacji pompy ciepła Daikin Altherma:

Na tym kończy się montaż urządzenia wytwarzającego ciepło. Można skorzystać ze wszystkich jego zalet, z których główną jest niskie zużycie energii – energii elektrycznej o znacznej mocy wytwarzania ciepła.

• Zasada działania pomp ciepła
• Obieg grzewczy
• Zalety i wady pomp ciepła
• Domowe sekrety

Jak to działa

Pompa ciepła lub pompa geotermalna pobiera energię cieplną z otoczenia, przetwarza ją za pomocą czynnika chłodniczego i dostarcza do domowego systemu grzewczego.

Główne elementy urządzenia: sprężarka, wymiennik ciepła, pompa obiegowa, automatyka, obwód zasilający. Pompa może pobierać ciepło z trzech źródeł.

• Powietrze.
• Woda.
• Podkładowy.

Sądząc po wątkach dyskusji, mamy dwie opcje zapotrzebowania - wodę i glebę. Wynika to z ograniczeń temperaturowych – źródło musi być dodatnie. Umiejscowienie obwodu zasilającego może być poziome lub pionowe. W pierwszym przypadku główną linię układa się poniżej poziomu zamarzania - od głębokości 1,5 metra. Lub na dno zbiornika, nawet przy silnych mrozach - do + 4⁰С. Długość obwodu zależy od wymiarów ogrzewanego pomieszczenia i mocy pompy. W drugim wiercone są studnie na sondy, średnia głębokość wynosi 50–70 metrów. Piastrow A.V, jeden z forumowiczów i właściciel pompy ciepła, tak opisał układ pionowy.

Piastrov AV Członek FORUMHOUSE

Ciepło odbierane jest przez sondy geotermalne – rurociąg z pętlą, którym krąży glikol etylenowy. Schodzą do studni o głębokości 50–70 metrów. Jest to obieg zewnętrzny, a liczba studzienek zależy od mocy pompy ciepła. Do domu o powierzchni kwadratowej 100 metrów potrzebne będą dwie sondy - dwie studnie.

Obieg grzewczy

Pompa ciepła w odróżnieniu od kotłów gazowych, węglowych czy elektrycznych podgrzewa czynnik do średnio 40⁰C. Jest to optymalna temperatura, w której zużycie sprzętu i zużycie energii elektrycznej są minimalne. W przypadku konwencjonalnych grzejników takie wskaźniki nie wystarczą. Dlatego w przypadku pompy ciepła zwykle nie używają rur i grzejników, ale podgrzewanych podłóg. Podgrzewanie płynu chłodzącego w ten sposób jest bardziej efektywne. Tylko odstęp między rurami powinien być mniejszy. Warto wziąć pod uwagę, że podgrzewane podłogi stwarzają ograniczenia w wyborze mebli i wysuszają powietrze. Wymagana będzie dodatkowa wilgotność. Latem podłogi mogą służyć do chłodzenia.

Zalety i wady

Główną zaletą pompy ciepła jest jej wysoka wydajność, na każdy kilowat zużytej energii elektrycznej wytwarza się około 5 kW ciepła. Do tego brak wysiłku fizycznego podczas pracy, brak odpadów i tlenku węgla.

Ponadto nie ma zależności od pracowników gazownictwa i nie zwraca się do władz o zgodę. A wymagania dotyczące kotłowni nie są tak rygorystyczne. Po uruchomieniu koszty operacyjne są minimalne. Płacona jest tylko energia elektryczna, przeciętna pompa elektryczna zużywa około 4 kW na godzinę. Nowoczesne modele są pulsacyjne, nie działają w sposób ciągły, ale włączają się w razie potrzeby. Zmniejsza to liczbę godzin pracy w sezonie i koszty energii.

Główną wadą ogrzewania geotermalnego jest cena, nawet jednostka chińska czy krajowa, nie mówiąc już o markach europejskich, kosztuje kilka tysięcy euro. Razem z aranżacją obwodu zewnętrznego i instalacją przyjemność zaowocuje setkami tysięcy rubli. Według obliczeń ekspertów i właścicieli pompa zwraca się po kilku latach. Działa na darmowym źródle, w porównaniu do kosztu tony węgla lub metra sześciennego drewna opałowego, oszczędności są znaczne. Ale nie każdy ma dodatkowe pół miliona na sprzęt i uruchomienie.

Jeśli w pobliżu miejsca znajduje się zbiornik wodny, okazuje się, że jest on znacznie tańszy i nie trzeba wydawać na drogie wiercenia.

Działające odwierty optymalizują również proces, stając się źródłem ciepła. Potwierdza to jeden z użytkowników forum de Maros z Ust-Kamienogorska. Pracuje w firmie produkującej pompy ciepła i świadczącej usługi instalacyjne. Dlatego doskonale rozeznał sytuację i odpowiedział wyczerpująco na pytanie uczestnika wątku, czy potrzebuje sond, jeśli na miejscu są studnie.

det maros Członek FORUMHOUSE

Po co zawracać sobie głowę sondami, jeśli wody jest wystarczająco dużo. Będziesz jechał od jednej studni do drugiej przez HP. Majstrujemy przy sondach, gdy w okolicy nie ma wody lub słup jest mały i nie pokrywa potrzeb. Pompa o mocy 10 kW wymaga objętości 3 metrów sześciennych.

Domowe sekrety

Jednak największe oszczędności uzyskuje się samodzielnie montując pompę ciepła. Jednostka wiodąca, czyli sprężarka, pochodzi z wydajnych klimatyzatorów i systemów typu split, a ich parametry techniczne są podobne. Wymienniki ciepła sprzedawane są w postaci gotowej, ale niektórym rzemieślnikom udaje się je lutować z rur miedzianych. Freon stosowany jest jako czynnik chłodniczy, sprzedawany jest także w butlach. Kontrolery, przekaźniki, stabilizatory, wszystkie elementy osobno będą kosztować o połowę mniej niż w gotowym zestawie.

Najczęściej domowe projekty organizuje się nad stawami lub gdy istnieje już istniejąca studnia. Ze względu na to, że lwia część wydatków przypada na prace wykopaliskowe i na nich są maksymalne oszczędności.

Rzemieślnik aparat2 z Rygi osobiście odebrał sprzęt geotermalny i zamieścił na jego temat fotorelację ze szczegółowym opisem wszystkich operacji.

aparat2 Członek FORUMHOUSE

Zmontowałem HP z dwóch jednofazowych sprężarek o mocy 24 000 BTU każda (7 kWh przy zimnej pogodzie). W rezultacie powstała kaskada o mocy cieplnej 16-18 kilowatów i zużyciu energii elektrycznej około 4,5 kW na godzinę. Wybrałem dwie sprężarki, żeby prądy były mniejsze, nie będę ich uruchamiał jednocześnie. W międzyczasie zamieszkane jest tylko drugie piętro i wystarczy jedna sprężarka. A po eksperymentowaniu na jednym, poprawię drugi projekt.

Również użytkownik forum postanowił nie wydawać pieniędzy na gotowe płytowe wymienniki ciepła. Są wymagające pod względem uzdatniania wody i dużo kosztują. Aby zwiększyć moc, połączył domowy wymiennik z akumulatorem. Rezultatem była działająca instalacja, która była kilkakrotnie tańsza niż zakupiona.

Pompy ciepła stanowią jednak alternatywną opcję w przypadku braku gazu i dużych powierzchni grzewczych. Nawet jeśli zmontujesz system samodzielnie, koszty komponentów są znaczne. Temat można bliżej przestudiować w wątku, jest tam wiele przydatnych porad, użytkownicy forum dzielą się swoimi doświadczeniami i dyskutują o różnych modelach. pomoże ci zrozumieć montaż. Opcje ogrzewania dużego domu bez gazu na filmie są wyraźnym przykładem. Dla właścicieli domów drewnianych - wideo

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

Jednostka taka jak pompa ciepła ma podobną zasadę działania jak urządzenia gospodarstwa domowego - lodówka i klimatyzator. Pożycza około 80% swojej energii ze środowiska. Pompa pompuje ciepło z ulicy do pomieszczenia. Jej działanie przypomina zasadę działania lodówki, różni się jedynie kierunkiem przekazywania energii cieplnej.

Na przykład, aby schłodzić butelkę wody, ludzie wkładają ją do lodówki, a następnie urządzenie gospodarstwa domowego częściowo „pobiera” ciepło z tego przedmiotu i teraz, zgodnie z prawem zachowania energii, musi je oddać. Ale gdzie? Wszystko jest proste, w tym celu lodówka ma grzejnik, zwykle umieszczony na tylnej ścianie. Z kolei grzejnik nagrzewając się oddaje ciepło do pomieszczenia w którym stoi. W ten sposób lodówka ogrzewa pomieszczenie. Stopień nagrzania można odczuć w małych sklepach podczas upalnego lata, gdy włączonych jest kilka agregatów chłodniczych.

A teraz trochę wyobraźni. Załóżmy, że w lodówce stale umieszczane są ciepłe przedmioty, które ogrzewają pomieszczenie, lub umieszcza się je w otworze okiennym, drzwi zamrażarki otwierają się na zewnątrz, a grzejnik znajduje się w pomieszczeniu. Urządzenie gospodarstwa domowego w trakcie swojej pracy schładzając powietrze na zewnątrz, będzie jednocześnie przekazywało energię cieplną istniejącą na zewnątrz do budynku. Taka jest właśnie zasada działania pompy ciepła.

Skąd pompa czerpie ciepło?

• powietrze otoczenia;
• zbiorniki wodne (rzeki, jeziora, morza);
• gleby i gruntowe wody artezyjskie i termalne.

Instalacja grzewcza z pompą ciepła

Czynnik chłodzący, który pochłania ciepło z otoczenia, krąży po obwodzie zewnętrznym. Dostaje się do parownika pompy i uwalnia do czynnika chłodniczego około 4 -7°C, mimo że jego temperatura wrzenia wynosi -10°C. W rezultacie czynnik chłodniczy wrze, a następnie przechodzi w stan gazowy. Już schłodzony płyn chłodzący w obwodzie zewnętrznym jest wysyłany do następnego obrotu w celu ustawienia temperatury.

Obwód funkcjonalny pompy ciepła składa się z:

• parownik;
• chłodziwo;
• sprężarka elektryczna;
• kondensator;
• kapilarny;
• termostatyczne urządzenie sterujące.

• Po zagotowaniu czynnik chłodniczy, przemieszczając się rurociągiem, dostaje się do sprężarki, która działa na zasadzie energii elektrycznej. Urządzenie to spręża gazowy czynnik chłodniczy do wysokiego ciśnienia, powodując wzrost jego temperatury;
• gorący gaz dostaje się do innego wymiennika ciepła (skraplacza), w którym ciepło czynnika chłodniczego przekazywane jest do czynnika chłodzącego krążącego w obwodzie wewnętrznym systemu grzewczego lub do powietrza w pomieszczeniu;
• podczas chłodzenia czynnik chłodniczy przechodzi w stan ciekły, po czym przechodzi przez zawór redukcyjny ciśnienia kapilarnego, tracąc ciśnienie, a następnie ponownie trafia do parownika;
• w ten sposób cykl się zakończył i proces można powtórzyć.

Przybliżone obliczenia mocy grzewczej

Q = (T 1 - T 2) x V, gdzie:
V – przepływ chłodziwa na godzinę (m 3 /godz.);
T 1 - T 2 - różnica temperatur pomiędzy wlotem a wlotem (°C).

Rodzaje pomp ciepła

• wody gruntowe - do ich pracy w systemie podgrzewania wody stosuje się zamknięte kontury gruntu lub sondy geotermalne zlokalizowane na głębokości (więcej szczegółów: „ ”);
• woda-woda - zasada działania w tym przypadku opiera się na wykorzystaniu studni otwartych do gromadzenia i odprowadzania wód gruntowych (czytaj: „”). W tym przypadku obwód zewnętrzny nie jest zapętlony, a systemem grzewczym w domu jest woda;
• woda-powietrze - instaluj zewnętrzne obiegi wodne i korzystaj z powietrznych konstrukcji grzewczych;
• powietrze-powietrze - do swojej pracy wykorzystują ciepło rozproszone z zewnętrznych mas powietrza oraz system ogrzewania powietrznego domu.

Zalety pomp ciepła

1. Ekonomiczne i wydajne. Zasada działania pokazanych na zdjęciu pomp ciepła opiera się nie na wytwarzaniu energii cieplnej, ale na jej przekazywaniu. Zatem sprawność pompy ciepła musi być większa od jedności. Ale jak to możliwe? W odniesieniu do pracy pomp ciepła stosuje się wielkość zwaną współczynnikiem konwersji ciepła, w skrócie CCT. Charakterystyki jednostek tego typu są porównywane właśnie według tego parametru.Fizyczne znaczenie wielkości polega na określeniu zależności pomiędzy ilością otrzymanego ciepła a energią wydatkowaną na jego uzyskanie. Przykładowo, jeśli współczynnik CPT wynosi 4,8, oznacza to, że 1 kW energii elektrycznej wydanej przez pompę wytwarza 4,8 kW ciepła, bezpłatnie pochodzącego z natury.
2. Uniwersalne uniwersalne zastosowanie. Jeżeli odbiorcy nie mają dostępu do linii energetycznych, sprężarka pompy napędzana jest silnikiem wysokoprężnym. Ponieważ naturalne ciepło jest wszędzie, zasada działania tego urządzenia pozwala na jego zastosowanie wszędzie.
3. Przyjazność dla środowiska. Zasada działania pompy ciepła opiera się na niskim zużyciu energii elektrycznej i braku produktów spalania. Czynnik chłodniczy zastosowany w urządzeniu nie zawiera chlorowęglowodorów i jest całkowicie bezpieczny dla warstwy ozonowej.
4. Dwukierunkowy tryb pracy. W sezonie grzewczym pompa ciepła jest w stanie ogrzać budynek, a latem go ochłodzić. Ciepło pobrane z pomieszczenia można wykorzystać do zaopatrzenia domu w ciepłą wodę, a jeśli jest basen, do podgrzania w nim wody.
5. Bezpieczna operacja. Podczas pracy pomp ciepła nie zachodzą żadne niebezpieczne procesy - nie ma otwartego ognia, a także nie wydzielają się substancje szkodliwe dla zdrowia człowieka. Płyn chłodzący nie posiada wysokiej temperatury, co sprawia, że ​​urządzenie jest bezpieczne, a jednocześnie przydatne w życiu codziennym.
6. Automatyczna kontrola procesu ogrzewania pomieszczenia.

Niektóre cechy działania pompy

• pomieszczenie musi być dobrze izolowane (strata ciepła nie może przekraczać 100 W/m²);
• W przypadku niskotemperaturowych systemów grzewczych korzystne jest stosowanie pompy ciepła. Kryterium to spełnia system ogrzewania podłogowego, którego temperatura wynosi 35-40°C. CPT w dużej mierze zależy od zależności pomiędzy temperaturą obwodu wejściowego i obwodu wyjściowego.

Zasada działania pomp ciepła polega na przekazywaniu ciepła, co pozwala uzyskać współczynnik konwersji energii od 3 do 5. Inaczej mówiąc, każdy 1 kW zużytej energii elektrycznej wnosi do domu 3-5 kW ciepła.

2. Pozwólcie, że krótko przypomnę tło. Cztery lata temu kupiłem od spółki ogrodniczej 6-hektarową działkę, na której własnymi rękami, bez zatrudniania najemnej siły roboczej, zbudowałem nowoczesny, energooszczędny dom wiejski. Przeznaczeniem domu jest drugie mieszkanie położone na łonie natury. Praca całoroczna, ale nie stała. Wymagana była maksymalna autonomia w połączeniu z prostą inżynierią. W okolicy lokalizacji SNT nie ma głównego gazu i nie należy na niego liczyć. Pozostaje importowane paliwo stałe lub płynne, ale wszystkie te systemy wymagają skomplikowanej infrastruktury, której koszt budowy i utrzymania jest porównywalny z bezpośrednim ogrzewaniem energią elektryczną. Zatem wybór był już częściowo przesądzony - ogrzewanie elektryczne. Ale tutaj pojawia się drugi, nie mniej ważny punkt: ograniczenie mocy elektrycznej w partnerstwie ogrodniczym, a także dość wysokie taryfy za energię elektryczną (wówczas - nie taryfa „wiejska”). Faktycznie na plac budowy przydzielono 5 kW energii elektrycznej. Jedynym wyjściem w tej sytuacji jest zastosowanie pompy ciepła, która pozwoli zaoszczędzić około 2,5-3 razy na ogrzewaniu w porównaniu do bezpośredniej konwersji energii elektrycznej na ciepło.

Przejdźmy zatem do pomp ciepła. Różnią się one tym, skąd pobierają ciepło i gdzie je oddają. Ważna kwestia, znana z praw termodynamiki (8 klasa liceum) – pompa ciepła nie wytwarza ciepła, ona je przekazuje. Dlatego też jej ECO (współczynnik konwersji energii) jest zawsze większa od 1 (czyli pompa ciepła zawsze oddaje więcej ciepła, niż pobiera z sieci).

Klasyfikacja pomp ciepła jest następująca: „woda – woda”, „woda – powietrze”, „powietrze – powietrze”, „powietrze – woda”. „Woda” wskazana we wzorze po lewej stronie oznacza pobranie ciepła z krążącego w obiegu płynu chłodzącego, przepływającego rurami umieszczonymi w ziemi lub zbiorniku. Efektywność takich systemów jest praktycznie niezależna od pory roku i temperatury otoczenia, wymagają one jednak kosztownych i pracochłonnych prac ziemnych oraz zapewnienia wystarczającej wolnej przestrzeni do ułożenia gruntowego wymiennika ciepła (na którym następnie latem będzie trudno cokolwiek urosnąć z powodu zamarznięcia gleby). „Woda” wskazana we wzorze po prawej stronie odnosi się do obiegu grzewczego zlokalizowanego wewnątrz budynku. Może to być system grzejnikowy lub podłoga podgrzewana cieczą. Taki system również będzie wymagał skomplikowanych prac inżynieryjnych wewnątrz budynku, ale ma też swoje zalety – za pomocą takiej pompy ciepła można uzyskać także ciepłą wodę w domu.

Ale najciekawszą kategorią jest kategoria pomp ciepła powietrze-powietrze. W rzeczywistości są to najpopularniejsze klimatyzatory. Pracując na ogrzewanie, pobierają ciepło z powietrza ulicznego i przekazują je do powietrznego wymiennika ciepła znajdującego się wewnątrz domu. Pomimo pewnych wad (modele produkcyjne nie mogą pracować w temperaturze otoczenia poniżej -30 stopni Celsjusza), mają ogromną zaletę: taka pompa ciepła jest bardzo łatwa w montażu, a jej koszt jest porównywalny z konwencjonalnym ogrzewaniem elektrycznym za pomocą konwektorów lub bojlera elektrycznego.

3. Na podstawie tych rozważań wybrano półprzemysłowy klimatyzator kanałowy Mitsubishi Heavy, model FDUM71VNX. Od jesieni 2013 roku zestaw składający się z dwóch bloków (zewnętrznego i wewnętrznego) kosztował 120 tysięcy rubli.

4. Jednostkę zewnętrzną montuje się na elewacji po północnej stronie domu, gdzie jest najmniej wiatru (to ważne).

5. Jednostka wewnętrzna montowana jest w przedpokoju pod stropem, skąd za pomocą elastycznych, wyciszonych kanałów powietrznych dostarczane jest gorące powietrze do wszystkich pomieszczeń mieszkalnych w domu.

6. Ponieważ Nawiew powietrza znajduje się pod sufitem (w domu z kamienia absolutnie nie da się zorganizować nawiewu ciepłego powietrza blisko podłogi), wtedy oczywiste jest, że powietrze należy nawiewać z podłogi. W tym celu za pomocą specjalnego kanału czerpnia została obniżona do podłogi w korytarzu (wszystkie drzwi wewnętrzne posiadają dodatkowo zamontowane w dolnej części kratki przepływowe). Tryb pracy to 900 metrów sześciennych powietrza na godzinę, dzięki stałej i stabilnej cyrkulacji, w żadnej części domu nie ma absolutnie żadnej różnicy w temperaturze powietrza pomiędzy podłogą a sufitem. Dla ścisłości różnica wynosi 1 stopień Celsjusza, czyli nawet mniej niż w przypadku zastosowania konwektorów ściennych pod oknami (przy nich różnica temperatur między podłogą a sufitem może sięgać 5 stopni).

7. Oprócz tego, że jednostka wewnętrzna klimatyzatora, dzięki mocnemu wirnikowi, jest w stanie cyrkulować duże ilości powietrza w całym domu w trybie recyrkulacji, nie możemy zapominać, że ludzie potrzebują świeżego powietrza w domu. Dlatego system grzewczy służy również jako system wentylacyjny. Oddzielnym kanałem powietrznym do domu dostarczane jest świeże powietrze z ulicy, które w razie potrzeby jest podgrzewane (w zimnych porach roku) za pomocą automatyki i elementu grzejnego kanałowego.

8. Ciepłe powietrze rozprowadzane jest poprzez tego typu kratki umieszczone w pomieszczeniach mieszkalnych. Warto również zwrócić uwagę na fakt, że w domu nie ma ani jednej żarówki i używane są tylko diody LED (pamiętaj o tym punkcie, to ważne).

9. Wywiewane „brudne” powietrze z domu usuwane jest poprzez okap w łazience i kuchni. Ciepła woda jest przygotowywana w konwencjonalnym podgrzewaczu wody. Generalnie jest to dość duża pozycja wydatkowa, bo... Woda w studni jest bardzo zimna (od +4 do +10 stopni Celsjusza w zależności od pory roku) i ktoś może zasadnie zauważyć, że kolektory słoneczne można wykorzystać do podgrzewania wody. Można, ale koszt inwestycji w infrastrukturę jest taki, że za te pieniądze można podgrzewać wodę bezpośrednio prądem przez 10 lat.

10. A to jest „TsUP”. Główny i główny panel sterowania powietrznej pompy ciepła. Ma różne timery i prostą automatykę, ale używamy tylko dwóch trybów: wentylacji (w ciepłym sezonie) i ogrzewania (w zimnych porach roku). Wybudowany dom okazał się na tyle energooszczędny, że znajdujący się w nim klimatyzator nigdy nie był używany zgodnie z jego przeznaczeniem - do chłodzenia domu w czasie upału. Dużą rolę odegrało w tym oświetlenie LED (od którego przenikanie ciepła dąży do zera) i bardzo wysokiej jakości izolacja (to nie żart, po założeniu trawnika na dachu musieliśmy nawet użyć pompy ciepła do ogrzania domu to lato – w dni, gdy średnia dobowa temperatura spadła poniżej +17 stopni Celsjusza). Temperatura w domu utrzymywana jest przez cały rok na poziomie co najmniej +16 stopni Celsjusza, niezależnie od obecności w nim ludzi (jeśli w domu są ludzie, temperatura jest ustawiona na +22 stopnie Celsjusza), a wentylacja nawiewna nigdy nie jest wyłączana. wyłączone (ponieważ jestem leniwy).

11. Jesienią 2013 roku zainstalowano techniczny licznik energii elektrycznej. To jest dokładnie 3 lata temu. Łatwo policzyć, że średnioroczne zużycie energii elektrycznej wynosi 7000 kWh (w rzeczywistości obecnie jest to nieco mniej, ponieważ w pierwszym roku zużycie było wysokie ze względu na stosowanie osuszaczy podczas prac wykończeniowych).

12. W konfiguracji fabrycznej klimatyzator może grzać w temperaturze otoczenia co najmniej -20 stopni Celsjusza. Aby pracować w niższych temperaturach, wymagana jest modyfikacja (właściwie ma to znaczenie przy pracy nawet w temperaturze -10, jeśli na zewnątrz jest duża wilgotność) - zainstalowanie przewodu grzejnego w tacy ociekowej. Jest to konieczne, aby po cyklu rozmrażania jednostki zewnętrznej woda w stanie ciekłym miała czas opuścić tacę ociekową. Jeśli nie będzie miała na to czasu, to na patelni zamarznie lód, co następnie wyciśnie ramkę z wentylatorem, co prawdopodobnie doprowadzi do połamania się na niej ostrzy (można obejrzeć zdjęcia połamanych ostrzy w Internecie sam prawie się z tym spotkałem, bo nie włożyłem od razu kabla grzejnego).

13. Jak wspomniałem powyżej, w całym domu stosowane jest wyłącznie oświetlenie LED. Jest to ważne, jeśli chodzi o klimatyzację pomieszczenia. Weźmy standardowy pokój, w którym znajdują się 2 lampy, po 4 lampy w każdej. Jeśli są to żarówki żarowe o mocy 50 W, to zużyją łącznie 400 W, podczas gdy żarówki LED zużyją mniej niż 40 W. A cała energia, jak wiemy z kursu fizyki, ostatecznie i tak zamienia się w ciepło. Oznacza to, że oświetlenie żarowe jest tak dobrym grzejnikiem średniej mocy.

14. Porozmawiajmy teraz o działaniu pompy ciepła. Jedyne, co robi, to przesyłanie energii cieplnej z jednego miejsca do drugiego. Jest to dokładnie ta sama zasada, na której działają lodówki. Przenoszą ciepło z komory chłodziarki do pomieszczenia.

Jest taka dobra zagadka: Jak zmieni się temperatura w pomieszczeniu, jeśli zostawimy lodówkę podłączoną do prądu, a drzwiczki będą otwarte? Prawidłowa odpowiedź brzmi: temperatura w pomieszczeniu wzrośnie. Aby było łatwiej to zrozumieć, można to wyjaśnić w ten sposób: pokój jest obwodem zamkniętym, prąd płynie do niego przewodami. Jak wiemy, energia ostatecznie zamienia się w ciepło. Dlatego temperatura w pomieszczeniu wzrośnie, ponieważ prąd dostaje się do obwodu zamkniętego z zewnątrz i pozostaje w nim.

Trochę teorii. Ciepło jest formą energii przenoszoną pomiędzy dwoma systemami na skutek różnic temperatur. W tym przypadku energia cieplna przemieszcza się z miejsca o wysokiej temperaturze do miejsca o niższej temperaturze. To jest naturalny proces. Przenikanie ciepła może odbywać się poprzez przewodzenie, promieniowanie cieplne lub konwekcję.

Wyróżnia się trzy klasyczne stany skupienia materii, pomiędzy którymi przemiana następuje w wyniku zmian temperatury lub ciśnienia: stały, ciekły, gazowy.

Aby zmienić stan skupienia, ciało musi albo otrzymać, albo oddać energię cieplną.

Podczas topienia (przejścia ze stanu stałego w ciecz) energia cieplna jest absorbowana.
Podczas parowania (przejścia ze stanu ciekłego w gazowy) energia cieplna jest absorbowana.
Podczas kondensacji (przejścia ze stanu gazowego w ciekły) uwalniana jest energia cieplna.
Podczas krystalizacji (przejścia ze stanu ciekłego w stały) uwalniana jest energia cieplna.

Pompa ciepła wykorzystuje dwa tryby przejścia: parowanie i kondensację, to znaczy pracuje z substancją znajdującą się w stanie ciekłym lub gazowym.

15. Jako płyn roboczy w obiegu pompy ciepła stosowany jest czynnik chłodniczy R410a. Jest to fluorowęglowodór, który wrze (przechodzi z cieczy w gaz) w bardzo niskiej temperaturze. Mianowicie w temperaturze 48,5 stopnia Celsjusza. Oznacza to, że jeśli zwykła woda pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym wrze w temperaturze +100 stopni Celsjusza, wówczas freon R410a wrze w temperaturze prawie 150 stopni niższej. Co więcej, w bardzo ujemnych temperaturach.

Jest to właściwość czynnika chłodniczego stosowanego w pompie ciepła. Dzięki specjalnemu pomiarowi ciśnienia i temperatury można nadać mu wymagane właściwości. Będzie to albo parowanie w temperaturze otoczenia, pochłaniające ciepło, albo skraplanie w temperaturze otoczenia, uwalniające ciepło.

16. Tak wygląda obwód pompy ciepła. Jego głównymi elementami są: sprężarka, parownik, zawór rozprężny i skraplacz. Czynnik chłodniczy krąży w obiegu zamkniętym pompy ciepła i naprzemiennie zmienia swój stan skupienia z ciekłego na gazowy i odwrotnie. Jest to czynnik chłodniczy, który przenosi i przenosi ciepło. Ciśnienie w obwodzie jest zawsze nadmierne w porównaniu z ciśnieniem atmosferycznym.

Jak to działa?
Sprężarka zasysa zimny, pod niskim ciśnieniem gaz chłodniczy pochodzący z parownika. Sprężarka spręża go pod wysokim ciśnieniem. Temperatura wzrasta (do czynnika chłodniczego dodawane jest również ciepło ze sprężarki). Na tym etapie uzyskujemy gaz chłodniczy pod wysokim ciśnieniem i o wysokiej temperaturze.
W tej postaci dostaje się do skraplacza, przedmuchany chłodniejszym powietrzem. Przegrzany czynnik chłodniczy oddaje ciepło do powietrza i skrapla się. Na tym etapie czynnik chłodniczy znajduje się w stanie ciekłym, pod wysokim ciśnieniem i ma średnią temperaturę.
Następnie czynnik chłodniczy dostaje się do zaworu rozprężnego. Następuje gwałtowny spadek ciśnienia w wyniku zwiększenia objętości zajmowanej przez czynnik chłodniczy. Spadek ciśnienia powoduje częściowe odparowanie czynnika chłodniczego, co z kolei powoduje obniżenie temperatury czynnika chłodniczego poniżej temperatury otoczenia.
W parowniku ciśnienie czynnika chłodniczego w dalszym ciągu spada, paruje jeszcze bardziej, a ciepło niezbędne do tego procesu pobierane jest z cieplejszego powietrza zewnętrznego, które jest schładzane.
Całkowicie gazowy czynnik chłodniczy jest zawracany do sprężarki i cykl zostaje zakończony.

17. Spróbuję wyjaśnić to prościej. Czynnik chłodniczy wrze już w temperaturze -48,5 stopnia Celsjusza. Oznacza to, mówiąc relatywnie, przy każdej wyższej temperaturze otoczenia będzie miał nadciśnienie i w procesie parowania będzie pobierał ciepło z otoczenia (czyli powietrza ulicznego). Istnieją czynniki chłodnicze stosowane w lodówkach niskotemperaturowych, ich temperatura wrzenia jest jeszcze niższa, do -100 stopni Celsjusza, ale nie można ich używać do obsługi pompy ciepła do chłodzenia pomieszczenia w upale ze względu na bardzo wysokie ciśnienie w wysokiej temperaturze otoczenia temperatury. Czynnik chłodniczy R410a zapewnia równowagę pomiędzy zdolnością klimatyzatora do pracy zarówno w trybie ogrzewania, jak i chłodzenia.

Nawiasem mówiąc, oto dobry film dokumentalny nakręcony w ZSRR i opowiadający o działaniu pompy ciepła. Polecam.

18. Czy do ogrzewania można wykorzystać dowolny klimatyzator? Nie, nie byle kogo. Chociaż prawie wszystkie nowoczesne klimatyzatory działają na freonie R410a, inne cechy są nie mniej ważne. Po pierwsze, klimatyzator musi mieć zawór czterodrogowy, który umożliwia, że ​​tak powiem, przełączenie na „rewers”, czyli zamianę skraplacza i parownika. Po drugie, należy pamiętać, że sprężarka (umieszczona w prawym dolnym rogu) znajduje się w izolowanej termicznie obudowie i ma elektrycznie podgrzewaną skrzynię korbową. Jest to konieczne, aby zawsze utrzymywać dodatnią temperaturę oleju w sprężarce. Tak naprawdę przy temperaturach otoczenia poniżej +5 stopni Celsjusza, nawet wyłączony klimatyzator zużywa 70 watów energii elektrycznej. Drugim, najważniejszym punktem jest to, że klimatyzator musi być inwerterowy. Oznacza to, że zarówno sprężarka, jak i silnik elektryczny wirnika muszą mieć możliwość zmiany wydajności podczas pracy. Dzięki temu pompa ciepła może wydajnie pracować przy temperaturach zewnętrznych poniżej -5 stopni Celsjusza.

19. Jak wiemy, na wymienniku ciepła jednostki zewnętrznej, jakim jest parownik podczas pracy w trybie grzania, następuje intensywne parowanie czynnika chłodniczego wraz z absorpcją ciepła z otoczenia. Jednak w powietrzu ulicznym znajdują się pary wodne w stanie gazowym, które skraplają się lub nawet krystalizują na parowniku z powodu gwałtownego spadku temperatury (powietrze uliczne oddaje ciepło czynnikowi chłodniczemu). Intensywne zamrożenie wymiennika ciepła doprowadzi do zmniejszenia wydajności usuwania ciepła. Oznacza to, że wraz ze spadkiem temperatury otoczenia konieczne jest „spowolnienie” zarówno sprężarki, jak i wirnika, aby zapewnić najbardziej efektywne odprowadzanie ciepła z powierzchni parownika.

Idealna pompa ciepła przeznaczona wyłącznie do ogrzewania powinna mieć powierzchnię zewnętrznego wymiennika ciepła (parownika) kilkukrotnie większą niż powierzchnia wewnętrznego wymiennika ciepła (skraplacza). W praktyce wracamy do tej samej równowagi, że pompa ciepła musi być w stanie pracować zarówno w trybie ogrzewania, jak i chłodzenia.

20. Po lewej stronie widać, że zewnętrzny wymiennik ciepła jest prawie całkowicie pokryty szronem, z wyjątkiem dwóch sekcji. W górnej, niezamarzniętej części freon ma jeszcze dość wysokie ciśnienie, co nie pozwala mu skutecznie odparować, pobierając ciepło z otoczenia, natomiast w dolnej części jest już przegrzany i nie może już pobierać ciepła z zewnątrz . A zdjęcie po prawej odpowiada na pytanie, dlaczego zewnętrzny klimatyzator został zainstalowany na elewacji, a nie ukryty na płaskim dachu. Dzieje się tak właśnie z powodu konieczności spuszczania wody z miski spustowej w zimnych porach roku. Znacznie trudniej byłoby odprowadzić tę wodę z dachu niż ze ślepej przestrzeni.

Jak już pisałem podczas ogrzewania przy ujemnych temperaturach na zewnątrz parownik jednostki zewnętrznej zamarza i krystalizuje się na nim woda z powietrza ulicznego. Wydajność zamarzniętego parownika jest zauważalnie zmniejszona, ale elektronika klimatyzatora automatycznie monitoruje skuteczność usuwania ciepła i okresowo przełącza pompę ciepła w tryb odszraniania. Zasadniczo tryb odszraniania jest trybem bezpośredniej klimatyzacji. Oznacza to, że ciepło jest pobierane z pomieszczenia i przekazywane do zewnętrznego, zamrożonego wymiennika ciepła w celu stopienia znajdującego się na nim lodu. W tym momencie wentylator jednostki wewnętrznej pracuje z minimalną prędkością, a chłodne powietrze wypływa z kanałów wentylacyjnych wewnątrz domu. Cykl odszraniania trwa zwykle 5 minut i następuje co 45-50 minut. Ze względu na dużą bezwładność cieplną domu podczas rozmrażania nie odczuwa się żadnego dyskomfortu.

21. Oto tabela wydajności grzewczej tego modelu pompy ciepła. Przypomnę, że nominalny pobór energii to nieco ponad 2 kW (prąd 10A), a przenikanie ciepła waha się od 4 kW przy -20 stopniach na zewnątrz, do 8 kW przy temperaturze zewnętrznej +7 stopni. Oznacza to, że współczynnik konwersji wynosi od 2 do 4. Tyle razy pompa ciepła pozwala zaoszczędzić energię w porównaniu z bezpośrednią konwersją energii elektrycznej na ciepło.

Nawiasem mówiąc, jest jeszcze jeden interesujący punkt. Żywotność klimatyzatora podczas pracy w trybie ogrzewania jest kilkakrotnie dłuższa niż w przypadku pracy w trybie chłodzenia.

22. Jesienią ubiegłego roku zainstalowałem licznik energii elektrycznej Smappee, który pozwala na prowadzenie miesięcznych statystyk zużycia energii i zapewnia mniej lub bardziej wygodną wizualizację wykonanych pomiarów.

23. Smappee został zainstalowany dokładnie rok temu, w ostatnich dniach września 2015 roku. Próbuje także pokazać koszt energii elektrycznej, ale robi to w oparciu o ręcznie ustawione taryfy. I jest z nimi ważny punkt – jak wiadomo, dwa razy w roku podnosimy ceny prądu. Oznacza to, że w prezentowanym okresie pomiarowym taryfy zmieniły się 3-krotnie. Dlatego nie będziemy zwracać uwagi na koszt, ale obliczymy ilość zużytej energii.

Tak naprawdę Smappee ma problemy z wizualizacją wykresów zużycia. Na przykład najkrótsza kolumna po lewej stronie to zużycie we wrześniu 2015 r. (117 kWh), ponieważ Coś poszło nie tak z programistami i z jakiegoś powodu na ekranie roku widać 11 zamiast 12 kolumn. Jednak dane dotyczące całkowitego zużycia są obliczane dokładnie.

Mianowicie 1957 kWh za 4 miesiące (w tym wrzesień) na koniec 2015 roku i 4623 kWh za cały 2016 rok od stycznia do września włącznie. Oznacza to, że łącznie 6580 kWh wydano na WSZYSTKIE podtrzymywanie życia w wiejskim domu, który był ogrzewany przez cały rok, niezależnie od obecności w nim ludzi. Przypomnę, że latem tego roku po raz pierwszy do ogrzewania musiałem użyć pompy ciepła, a do chłodzenia latem przez całe 3 lata eksploatacji ani razu nie zadziałała (oczywiście poza cyklami automatycznego rozmrażania) . W rublach, według aktualnych taryf w regionie moskiewskim, jest to niecałe 20 tysięcy rubli rocznie, czyli około 1700 rubli miesięcznie. Przypomnę, że na tę kwotę składają się: ogrzewanie, wentylacja, podgrzewanie wody, kuchenka, lodówka, oświetlenie, sprzęt RTV i AGD. Oznacza to, że w rzeczywistości jest 2 razy tańszy niż miesięczny czynsz za mieszkanie w Moskwie tej samej wielkości (oczywiście bez uwzględnienia opłat eksploatacyjnych, a także opłat za większe naprawy).

24. Teraz policzmy, ile pieniędzy zaoszczędziła pompa ciepła w moim przypadku. Porównamy ogrzewanie elektryczne na przykładzie kotła elektrycznego i grzejników. Obliczę po cenach sprzed kryzysu, jakie obowiązywały w momencie montażu pompy ciepła jesienią 2013 roku. Teraz pompy ciepła stały się droższe ze względu na załamanie kursu rubla, a cały sprzęt jest importowany (liderami w produkcji pomp ciepła są Japończycy).

Ogrzewanie elektryczne:
Kocioł elektryczny - 50 tysięcy rubli
Rury, grzejniki, armatura itp. - kolejne 30 tysięcy rubli. Razem materiały za 80 tysięcy rubli.

Pompa ciepła:
Klimatyzator kanałowy MHI FDUM71VNXVF (jednostki zewnętrzne i wewnętrzne) - 120 tysięcy rubli.
Kanały wentylacyjne, adaptery, izolacja termiczna itp. - kolejne 30 tysięcy rubli. Razem materiały za 150 tysięcy rubli.

Instalacja „zrób to sam”, ale w obu przypadkach czas jest w przybliżeniu taki sam. Całkowita „nadpłata” za pompę ciepła w porównaniu do kotła elektrycznego: 70 tysięcy rubli.

Ale to nie wszystko. Ogrzewanie powietrza za pomocą pompy ciepła to jednocześnie klimatyzacja w ciepłym sezonie (czyli klimatyzację trzeba jeszcze zamontować, prawda? To oznacza, że ​​dołożymy co najmniej kolejne 40 tysięcy rubli) i wentylacja (obowiązkowa w nowoczesnych zapieczętowane domy, co najmniej kolejne 20 tysięcy rubli).

Co my mamy? „Nadpłata” w kompleksie wynosi tylko 10 tysięcy rubli. To dopiero na etapie uruchamiania systemu ciepłowniczego.

I wtedy rozpoczyna się operacja. Jak pisałem powyżej, w najzimniejszych miesiącach zimowych współczynnik przeliczeniowy wynosi 2,5, a poza sezonem i latem można przyjąć, że będzie to 3,5-4. Przyjmijmy, że średni roczny COP wynosi 3. Przypomnę, że w domu zużywa się 6500 kWh energii elektrycznej rocznie. Jest to całkowite zużycie wszystkich urządzeń elektrycznych. Dla uproszczenia obliczeń przyjmijmy minimum, że pompa ciepła zużywa tylko połowę tej ilości. Czyli 3000 kWh. Jednocześnie dostarczał średnio 9 000 kWh energii cieplnej rocznie (6 000 kWh „przynoszono” z ulicy).

Przeliczmy przesłaną energię na ruble, zakładając, że 1 kWh energii elektrycznej kosztuje 4,5 rubla (średnia stawka dzień/noc w obwodzie moskiewskim). Tylko w pierwszym roku eksploatacji uzyskujemy 27 000 rubli oszczędności w porównaniu z ogrzewaniem elektrycznym. Pamiętajmy, że różnica na etapie uruchomienia systemu wynosiła zaledwie 10 tysięcy rubli. Oznacza to, że już w pierwszym roku eksploatacji pompa ciepła ZAOSZCZĘDZIŁA mi 17 tysięcy rubli. Oznacza to, że zwrócił się w pierwszym roku działalności. Jednocześnie przypominam, że nie jest to pobyt stały, w takim przypadku oszczędności byłyby jeszcze większe!

Ale nie zapomnij o klimatyzatorze, który specjalnie w moim przypadku nie był potrzebny ze względu na to, że budowany przeze mnie dom okazał się przeizolowany (mimo że zastosowano w nim jednowarstwową ścianę z betonu komórkowego bez dodatkowego ocieplenia) i po prostu nie nagrzewa się latem na słońcu. Oznacza to, że z szacunków usuniemy 40 tysięcy rubli. Co my mamy? W tym przypadku zacząłem OSZCZĘDZAĆ na pompie ciepła nie od pierwszego roku eksploatacji, ale od drugiego. To nie jest duża różnica.

Ale jeśli weźmiemy pompę ciepła typu woda-woda, a nawet powietrze-woda, wówczas liczby w szacunkach będą zupełnie inne. Dlatego pompa ciepła powietrze-powietrze ma najlepszy stosunek ceny do wydajności na rynku.

25. I na koniec kilka słów o elektrycznych urządzeniach grzewczych. Dręczyły mnie pytania dotyczące wszelkiego rodzaju promienników podczerwieni i nanotechnologii, które nie spalają tlenu. Odpowiem krótko i na temat. Każdy grzejnik elektryczny ma sprawność 100%, to znaczy cała energia elektryczna zamieniana jest na ciepło. W rzeczywistości dotyczy to każdego urządzenia elektrycznego, nawet żarówka elektryczna wytwarza ciepło dokładnie w takiej ilości, w jakiej otrzymała je z gniazdka. Jeśli mówimy o promiennikach podczerwieni, ich zaletą jest to, że ogrzewają przedmioty, a nie powietrze. Dlatego najrozsądniejszym ich zastosowaniem jest ogrzewanie na otwartych werandach w kawiarniach i na przystankach autobusowych. Tam, gdzie istnieje potrzeba przekazania ciepła bezpośrednio do obiektów/ludzi z pominięciem ogrzewania powietrza. Podobna historia o spalaniu tlenu. Jeśli widzisz to sformułowanie gdzieś w broszurze reklamowej, powinieneś wiedzieć, że producent bierze kupującego za frajera. Spalanie jest reakcją utleniania, a tlen jest utleniaczem, to znaczy nie może się spalić. Oznacza to, że są to wszystkie bzdury amatorów, którzy opuścili zajęcia z fizyki w szkole.

26. Inną możliwością oszczędzania energii za pomocą ogrzewania elektrycznego (czy to poprzez bezpośrednią konwersję, czy przy użyciu pompy ciepła) jest wykorzystanie pojemności cieplnej przegród zewnętrznych budynku (lub specjalnego akumulatora ciepła) do magazynowania ciepła przy zastosowaniu taniej nocnej taryfy elektrycznej. Właśnie z tym będę eksperymentować tej zimy. Według moich wstępnych wyliczeń (biorąc pod uwagę fakt, że w przyszłym miesiącu będę płacić wiejską taryfę za prąd, bo budynek jest już zarejestrowany jako mieszkalny), nawet pomimo podwyżki stawek za prąd, w przyszłym roku będę płacił na utrzymanie domu mniej niż 20 tysięcy rubli (za całą energię elektryczną zużytą na ogrzewanie, podgrzewanie wody, wentylację i wyposażenie, biorąc pod uwagę fakt, że temperatura w domu utrzymuje się na poziomie około 18-20 stopni Celsjusza przez cały rok niezależnie od tego, czy są w nim ludzie).

Jaki jest wynik? Pompa ciepła w postaci niskotemperaturowego klimatyzatora powietrze-powietrze to najprostszy i najtańszy sposób na zaoszczędzenie na ogrzewaniu, co może być podwójnie istotne w przypadku ograniczeń w zakresie energii elektrycznej. Jestem w pełni zadowolony z zamontowanego systemu grzewczego i nie odczuwam żadnego dyskomfortu związanego z jego obsługą. W warunkach regionu moskiewskiego zastosowanie powietrznej pompy ciepła jest całkowicie uzasadnione i pozwala na zwrot inwestycji nie później niż za 2-3 lata.

Przy okazji nie zapominajcie, że mam też Instagrama, na którym publikuję postępy prac niemal w czasie rzeczywistym -

Mając w domu lodówki i klimatyzatory, niewiele osób wie, że realizowana jest w nich zasada działania pompy ciepła.

Około 80% energii wytwarzanej przez pompę ciepła pochodzi z ciepła otoczenia w postaci rozproszonego promieniowania słonecznego. To ta pompa po prostu „pompuje” go z ulicy do domu. Zasada działania pompy ciepła jest podobna do zasady działania lodówki, jednak kierunek wymiany ciepła jest inny.

Mówiąc najprościej…

Aby schłodzić butelkę wody mineralnej, umieszcza się ją w lodówce. Lodówka musi „pobrać” część energii cieplnej z butelki i zgodnie z prawem zachowania energii przenieść ją gdzieś i oddać. Lodówka przekazuje ciepło do grzejnika, zwykle umieszczonego na tylnej ścianie. Jednocześnie grzejnik nagrzewa się, oddając ciepło do pomieszczenia. W rzeczywistości ogrzewa pomieszczenie. Jest to szczególnie widoczne w małych minimarketach latem, kiedy w pokoju włączonych jest kilka lodówek.

Zapraszamy Cię do realizacji swojej wyobraźni. Załóżmy, że do lodówki będziemy stale wkładać ciepłe przedmioty, a schładzając je, nagrzejemy powietrze w pomieszczeniu. Przejdźmy do „skrajności”... Umieśćmy lodówkę w otworze okiennym, otwartymi drzwiami „zamrażarki” skierowanymi na zewnątrz. Grzejnik lodówki będzie umieszczony w pomieszczeniu zamkniętym. Podczas pracy lodówka schładza powietrze na zewnątrz, przenosząc „pobrane” ciepło do pomieszczenia. Tak działa pompa ciepła, która pobiera rozproszone ciepło z otoczenia i przekazuje je do pomieszczenia.

Skąd pompa pobiera ciepło?

Zasada działania pompy ciepła opiera się na „eksploatacji” naturalnych źródeł ciepła o niskim potencjale, pochodzących z otoczenia.

Mogą być:

• po prostu powietrze z zewnątrz;
• ciepło zbiorników wodnych (jezior, mórz, rzek);
• ciepło gleby, wody gruntowe (termalne i artezyjskie).

Jak działa pompa ciepła i system grzewczy z nią związany?

Pompa ciepła jest zintegrowana z systemem grzewczym, który składa się z 2 obwodów + trzeciego obwodu - układu samej pompy. Po obwodzie zewnętrznym krąży niezamarzający czynnik chłodzący, który pochłania ciepło z otaczającej przestrzeni.

Dostając się do pompy ciepła, a dokładniej do jej parownika, chłodziwo uwalnia średnio 4 do 7°C do czynnika chłodniczego pompy ciepła. A jego temperatura wrzenia wynosi -10°C. W rezultacie czynnik chłodniczy wrze, a następnie przechodzi w stan gazowy. Chłodziwo obwodu zewnętrznego, już schłodzone, przechodzi do kolejnego „zakrętu” w układzie, aby ustawić temperaturę.

Obwód funkcjonalny pompy ciepła obejmuje:

• parownik;
• kompresor (elektryczny);
• kapilarny;
• kondensator;
• chłodziwo;
• termostatyczne urządzenie sterujące.

Proces wygląda mniej więcej tak!

Czynnik chłodniczy, który „zagotował się” w parowniku, dostarczany jest rurociągiem do sprężarki zasilanej energią elektryczną. Ten „ciężki pracownik” spręża gazowy czynnik chłodniczy do wysokiego ciśnienia, co odpowiednio prowadzi do wzrostu jego temperatury.

Gorący gaz następnie wpływa do innego wymiennika ciepła, zwanego skraplaczem. Tutaj ciepło czynnika chłodniczego jest przekazywane do powietrza w pomieszczeniu lub płynu chłodzącego, który krąży w wewnętrznym obwodzie systemu grzewczego.

Czynnik chłodniczy ochładza się, jednocześnie zamieniając się w ciecz. Następnie przechodzi przez zawór redukcyjny ciśnienia kapilarnego, gdzie „traci” ciśnienie i wraca do parownika.

Cykl jest zamknięty i gotowy do powtórzenia!

Przybliżone obliczenie mocy grzewczej instalacji

W ciągu godziny przez kolektor zewnętrzny poprzez pompę przepływa do 2,5-3 m 3 chłodziwa, które ziemia może ogrzać o ∆t = 5-7°C.

Aby obliczyć moc cieplną takiego obwodu, użyj wzoru:

Q = (T_1 - T_2)*V_ciepło

V_heat - objętościowe natężenie przepływu chłodziwa na godzinę (m^3/godz.);

T_1 - T_2 - różnica temperatur pomiędzy wlotem a wlotem (°C).

Rodzaje pomp ciepła

Pompy ciepła dzieli się ze względu na rodzaj wykorzystywanego ciepła rozproszonego:

• wody gruntowe (stosować zamknięte kontury gruntu lub głębokie sondy geotermalne i system podgrzewania wody);
• woda-woda (do poboru i odprowadzania wód gruntowych wykorzystują studnie otwarte - obieg zewnętrzny nie jest zapętlony, wewnętrznym systemem grzewczym jest woda);
• woda-powietrze (wykorzystanie zewnętrznych obiegów wodnych i ogrzewania powietrznego);
• (wykorzystanie ciepła rozproszonego z zewnętrznych mas powietrza wraz z systemem ogrzewania powietrza w domu).

Zalety i zalety pomp ciepła

Opłacalne. Zasada działania pompy ciepła opiera się nie na wytwarzaniu, ale na przekazywaniu (transporcie) energii cieplnej, można więc postawić tezę, że jej sprawność jest większa od jedności. Co za bezsens? – mówisz.W temacie pomp ciepła pojawia się wartość – współczynnik konwersji ciepła (HCT). Dzięki temu parametrowi porównuje się ze sobą jednostki podobnych typów. Jego fizyczne znaczenie polega na pokazaniu stosunku ilości otrzymanego ciepła do ilości energii na to wydanej. Przykładowo przy KPT = 4,8 1 kW energii elektrycznej wydanej przez pompę pozwoli nam uzyskać 4,8 kW ciepła bezpłatnie, czyli bezpłatnie od natury.

Uniwersalna wszechobecność zastosowań. Nawet w przypadku braku dostępnych linii energetycznych sprężarka pompy ciepła może być napędzana napędem diesla. A „naturalne” ciepło jest dostępne w każdym zakątku planety – pompa ciepła nie pozostanie „głodna”.

Użytkowanie przyjazne dla środowiska. W pompie ciepła nie powstają produkty spalania, a jej niskie zużycie energii „pracuje” mniej elektrowni, pośrednio ograniczając z nich emisję szkodliwych substancji. Czynnik chłodniczy stosowany w pompach ciepła jest przyjazny dla warstwy ozonowej i nie zawiera chlorowęglowodorów.

Dwukierunkowy tryb pracy. Pompa ciepła może ogrzewać pomieszczenie zimą i chłodzić je latem. „Ciepło” pobrane z pomieszczenia można efektywnie wykorzystać np. do podgrzania wody w basenie lub w instalacji ciepłej wody użytkowej.

Bezpieczeństwo operacyjne. W zasadzie działania pompy ciepła nie będziesz brać pod uwagę niebezpiecznych procesów. Brak otwartego ognia i szkodliwych dla człowieka emisji gazów cieplarnianych oraz niska temperatura cieczy chłodzących sprawiają, że pompa ciepła jest „nieszkodliwym”, ale użytecznym urządzeniem gospodarstwa domowego.

Niektóre niuanse działania

Efektywne wykorzystanie zasady działania pompy ciepła wymaga spełnienia kilku warunków:

• ogrzewane pomieszczenie musi być dobrze izolowane (strata ciepła do 100 W/m2) - w przeciwnym razie pobierając ciepło z ulicy, będziesz ją ogrzewał na własny koszt;
• Pompy ciepła są korzystne w przypadku niskotemperaturowych systemów grzewczych. Systemy ogrzewania podłogowego (35-40°C) idealnie spełniają takie kryteria. Współczynnik konwersji ciepła w znacznym stopniu zależy od stosunku temperatur obwodów wejściowego i wyjściowego.

Podsumujmy to, co zostało powiedziane!

Istota zasady działania pompy ciepła nie polega na wytwarzaniu, ale na przekazywaniu ciepła. Pozwala to uzyskać wysoki współczynnik (od 3 do 5) konwersji energii cieplnej. Mówiąc najprościej, każdy 1 kW zużytej energii elektrycznej „przeniesie” do domu 3-5 kW ciepła. Coś jeszcze trzeba powiedzieć?