Domácí i průmysloví spotřebitelé stále častěji přicházejí k rozhodnutí využívat alternativní zdroje energie. Praxe ukazuje, že použití takového zařízení má široké vyhlídky. Energetické nosiče neustále zdražují, na rozdíl od přírodních zdrojů „surovin“ pro tepelná čerpadla, kterými jsou vzduch, voda a půda. Hlavní věcí je ujistit se, že nákup a instalace takového zařízení bude rozumná a efektivní. Než přistoupíte k uspořádání nebo převybavení topného systému, měli byste si ujasnit, jak vybrat správné tepelné čerpadlo.
Typy tepelných čerpadel
Tepelná čerpadla se dělí na tři hlavní typy podle zdroje nekvalitní energie:
- Vzduch.
- Zem.
- Voda – Zdrojem mohou být podzemní vody a vodní plochy na povrchu.
Pro systémy ohřevu vody, které jsou častější, se používají následující typy tepelných čerpadel:
- vzduch-voda;
- podzemní voda;
- voda-voda.
“Vzduch-voda” – tepelné čerpadlo vzduchového typu, které vytápí budovu nasáváním vzduchu zvenčí přes externí jednotku. Funguje na principu klimatizace, pouze obráceně, přeměňuje energii vzduchu na teplo. Takové tepelné čerpadlo nevyžaduje velké instalační náklady, nemusí pro něj vyčlenit pozemek a navíc vrtat studnu. Účinnost provozu při nízkých teplotách (-25ºС) se však snižuje a je zapotřebí další zdroj tepelné energie.
Zařízení „země-voda“ označuje geotermální a vyrábí teplo ze země pomocí kolektoru položeného do hloubky pod zamrznutím půdy. Pokud je kolektor umístěn horizontálně, závisí také na ploše místa a krajiny. Pro vertikální uspořádání bude nutné vyvrtat studnu.
“Voda-voda” se instaluje tam, kde je poblíž nádrž nebo podzemní voda. V prvním případě je kolektor položen na dno nádrže, ve druhém je vyvrtána studna nebo několik, pokud to plocha místa umožňuje. Někdy je hloubka spodní vody příliš velká, takže náklady na instalaci takového tepelného čerpadla mohou být velmi vysoké.
Každý typ tepelného čerpadla má své výhody a nevýhody, pokud je budova daleko od vodní plochy nebo je spodní voda příliš hluboká, tak voda-voda nebude fungovat. “Vzduch-voda” bude relevantní pouze v relativně teplých oblastech, kde teplota vzduchu během chladného období neklesne pod -25 ° C.
Metoda výpočtu výkonu tepelného čerpadla
Kromě určení optimálního zdroje energie bude nutné vypočítat výkon tepelného čerpadla potřebný k vytápění. Záleží na velikosti tepelných ztrát objektu. Spočítejme si výkon tepelného čerpadla pro vytápění domu na konkrétním příkladu.
K tomu použijeme vzorec Q=k*V*∆T, kde
- Q je tepelná ztráta (kcal/hod). 1 kWh = 860 kcal/h;
- V je objem domu v m3 (plochu vynásobíme výškou stropů);
- ∆Т je poměr minimálních teplot venku a uvnitř objektu během nejchladnějšího období roku, °C. Od vnitřního tº odečteme vnější;
- k je zobecněný součinitel prostupu tepla budovy. Pro zděnou stavbu se dvěma vrstvami zdiva k=1; pro dobře izolovanou budovu k=0,6.
Výpočet výkonu tepelného čerpadla pro vytápění cihlového domu o velikosti 100 m2,5 a výšce stropu 30 m, s rozdílem v ttº od -20º vně do +XNUMXº uvnitř, tedy bude následující:
Q u100d (2.5×20) x (30- (-1)) x 12500 uXNUMXd XNUMX XNUMX kcal / hodinu
12500/860= 14,53 kW. To znamená, že pro standardní cihlový dům o rozloze 100 m14 budete potřebovat XNUMXkilowattové zařízení.
Spotřebitel akceptuje volbu typu a výkonu tepelného čerpadla na základě řady podmínek:
- geografické rysy oblasti (blízkost vodních útvarů, přítomnost podzemní vody, volná plocha pro kolektor);
- klimatické vlastnosti (teplota);
- typ a vnitřní objem místnosti;
- finanční příležitosti.
Po zvážení všech výše uvedených aspektů si budete moci vybrat tu nejlepší výbavu. Pro efektivnější a správnější výběr tepelného čerpadla je lepší kontaktovat specialisty, kteří budou schopni provést podrobnější výpočty a zajistit ekonomickou proveditelnost instalace zařízení.
Řekneme vám o zařízení a instalaci tepelných čerpadel, doplňkových zařízeních a jakých problémech se můžete setkat.
Tepelná čerpadla fungují jako klimatizace. Někdy je jejich energetická účinnost téměř stejná. Zároveň tento ukazatel překračuje u topných zařízení tradičního designu, například elektrických ohřívačů. V článku vám řekneme, jak vybrat tepelné čerpadlo pro venkovský dům.
Vše o tepelných čerpadlech pro venkovský dům
Jak funguje tepelné čerpadlo
Tepelné čerpadlo přenáší teplo z jednoho média do druhého pomocí tří vzájemně propojených tepelných okruhů. Prvním médiem je atmosférický vzduch, voda nebo půda. Jako druhý – buď chladicí kapalina, která ohřívá radiátory, nebo vodou vytápěná podlaha nebo vnitřní vzduch.
Typy tepelných čerpadel
- vzduch – vzduch (tento typ se používá v klimatizacích pro domácnost);
- voda – vzduch;
- země – vzduch;
- vzduch – voda;
- voda – voda;
- země je voda.
Nejrozšířenější jsou modely, ve kterých je prvním médiem vzduch nebo země, protože vhodné nádrže nejsou všude. Druhým médiem je voda, vzhledem k oblibě ohřevu vody.
Podél média, které funguje jako zdroj tepla, je položen okruh trubek, kterým cirkuluje chladicí kapalina. V procesu průchodu jím získává chladicí kapalina stejnou teplotu jako médium. Poté vstupuje do výměníku tepla výparníku, kde ohřívá kapalný freon v sekundárním systému k varu. Plynný freon prochází do kompresoru, kde se během komprese silně zahřeje na 55–75 ° С. Dále freon vstupuje do kondenzátoru, kde ohřátý plyn předává teplo médiu číslo dvě, vzduchu nebo teplonosné kapalině z topného systému.
Schéma tepelného čerpadla: 1 – zdroj tepla; 2 – nízkoteplotní primární okruh; 3 – výparník; 4 – kompresor; 5 – kondenzátor; 6 – třetí okruh (topení).
Možnosti zařízení primárního okruhu v zemi: vertikální (vrtný) výskyt, horizontální výskyt.
Účinnost tepelného čerpadla
Koeficient účinnosti – poměr topného výkonu ke spotřebě energie, zhruba řečeno – kolik kilowattů tepelného výkonu získáme na každý spotřebovaný kilowatt elektřiny. U elektrického ohřívače je tento koeficient přibližně roven jedné. Ale u klimatizací a tepelných čerpadel to může být 3,0-5,0 a vyšší.
Kromě tepelného čerpadla budete potřebovat teplosměnný okruh, který může být v případě uložení do země dražší než samotné zařízení. Vzduchový okruh bude stát mnohem méně, ale jeho použití v každodenním životě je omezené, za prvé kvůli znatelnému hluku, který ventilátor produkuje. A za druhé, nízká teplota vzduchu při silném mrazu prudce snižuje účinnost přenosu tepla. Při silných mrazech bude potřeba bivalentní topný systém, který využívá dva zdroje tepla. Bivalentní systém rozšiřuje provozní rozsah venkovních teplot. Dejme tomu, že zařízení pracuje do -20 °C a s dalším poklesem se zapne přídavný zdroj.
Se zemnicím obvodem takové problémy nejsou. Teplota půdy pod bodem mrazu neklesne pod 0 °C. V hloubce 3-4 až 40-50 m se přibližně rovná průměrné roční teplotě vzduchu pro danou oblast a v hloubce pod ní začíná pozvolna narůstat. A zemní výměník funguje téměř tiše.
Praxe ukazuje, že komplex zemního vytápění se vyplatí zhruba za 20 let. A to při současných cenách elektřiny. V budoucnu s největší pravděpodobností elektřina zdraží a odpovídajícím způsobem se sníží doba návratnosti. Výrobci deklarovaná životnost tepelného čerpadla běžně přesahuje 20 let a životnost dosahuje i 70–100 let. Takže jeho použití může být skutečně ekonomicky odůvodněné.
Zařízení tepelného čerpadla
Výběr topného zařízení obvykle začíná stanovením jeho požadovaného výkonu. Je proveden tepelný výpočet místnosti, vypočítá se tepelná ztráta, zohlední se potřebné množství teplé vody pro dodávku teplé vody. Je lepší svěřit tento výpočet odborníkovi, aby se předešlo chybám. Přibližné pořadí čísel udávají programy kalkulaček na stránkách výrobních podniků.
Dále si můžete vybrat typ zařízení s ohledem na web. Pokud máte k dispozici dostatečně velkou vodní plochu (několik set metrů krychlových), může být vhodná pro umístění systému. Ten se podobá svitku pružných polymerových trubek, je pečlivě položen na dno a tam zajištěn nákladem.
Vzduchové výměníky tepla jsou docela vhodné pro větrné jižní oblasti naší země nebo pro bivalentní systémy. Mohou být umístěny až 30 m od vnitřní jednotky. Ve skutečnosti mají tendenci být umístěny co nejblíže domovu, protože dlouhá spojovací vedení zvyšují ztráty a snižují užitečný výkon. V ideálním případě je to prázdná stěna domu, daleko od oken ložnic.
Důležitým parametrem je minimální venkovní teplota v režimu vytápění. U modelů speciálně přizpůsobených mrazu to může být -25 ° С.
Zemní kolektor může být uspořádán několika způsoby. Například ve formě horizontálního uložení dlouhého (několika set metrů) potrubí na rovině s hloubkou nad úrovní mrazu (obvykle 1,5–2,0 m). Potrubí může být položeno podél obvodu místa nebo v hadu, jako potrubí podlahového topení, ale s mnohem větším krokem. Celková zabraná plocha pozemku je několik akrů a možnosti dalšího využití tohoto pozemku jsou výrazně omezené. Zasadit zahradu nebo sázet stromy nebude fungovat. Mnoho majitelů domů proto považuje horizontální pokládku kolektoru za iracionální a preferuje vertikální, v podobě více vrtů vzdálených od sebe 5–10 m. Nebo v podobě jednoho „keře“ vrtů (vrty se vrtají z jeden bod na povrchu, ale ne svisle, ale pod úhlem obvykle ne menším než 30° v azimutu). Takový “vertikální” přístup šetří místo, ale zvyšuje náklady na výstavbu o 30-50%.
Vzhledem k technickým vlastnostem je tepelné čerpadlo nejvhodnější pro venkovský dům, ve kterém žijete dlouhou dobu. Maximální účinnosti dosahují v kombinaci se systémy „teplé podlahy“, které jsou zároveň setrvačné. Ekonomický efekt bude přímo úměrný intenzitě využívání. V domácích podmínkách (evropská část Ruska) jsou nejrozšířenější varianty “solanka (země) – voda” s vertikálními sondami. Poskytují možnost plného pokrytí zátěže vytápění a teplé vody téměř bez ohledu na klimatické podmínky.
