Princip rada toplotne pumpe zasniva se na takozvanom Carnotovom ciklusu, koji vam je vrlo poznat iz rada rashladnih uređaja. U stvari, kućni frižider u vašoj kuhinji je takođe toplotna pumpa. Kada u njega stavite hranu, čak i ako je hladna, ali čija je temperatura i dalje viša od temperature u rashladnoj komori, prema zakonu održanja energije, toplota koju generišu ne nestaje. Kako unutrašnja temperatura ne bi trebala rasti, toplina se prenosi van kroz rešetku radijatora, zagrijavajući zrak u kuhinji. Što više hrane stavite u frižider u isto vreme, to će biti veći prenos toplote.

Najjednostavnija verzija toplotne pumpe bi bio otvoreni frižider postavljen van, čiji se radijator nalazi u prostoriji. Ali neka frižider ispuni svoje direktne dužnosti, jer već postoje posebni uređaji - toplotne pumpe, koje imaju mnogo veću efikasnost. Princip njihovog rada je prilično jednostavan.

Kako radi toplotna pumpa?

Pretpostavimo da rashladna tečnost cirkuliše vani kroz cijevi položene u zemlju, budući da ima nisku temperaturu, a zatim prolazeći kroz njih, zagrijava se, čak i kada je vanjska temperatura samo oko 4-5 ° C. Ulaskom u isparivač, koji djeluje kao izmjenjivač topline, rashladna tekućina prenosi nastalu toplinu u unutrašnji krug sistema, koji je napunjen rashladnim sredstvom. Čak je i ova toplota dovoljna da se rashladno sredstvo promeni iz tečnog u gasovito stanje.

Krećući se dalje, plin se kreće do kompresora, gdje se komprimira pod utjecajem visokog tlaka, a temperatura mu raste. Kada se zagrije, plin ulazi u kondenzator, koji je ujedno i izmjenjivač topline. Prenosi toplinu sa vrućeg plina na rashladno sredstvo povratnog cjevovoda uključenog u sistem grijanja kuće. Odajući toplinu, plin se hladi i ponovo prelazi u tečno stanje, dok zagrijana rashladna tekućina ulazi u sistem za dovod tople vode i grijanje. Prolazeći kroz ventil za smanjenje tlaka ekspandera, ukapljeni plin ponovo ulazi u isparivač - ciklus se zatvara.

U hladnoj sezoni toplotne pumpe rade za zagrijavanje kuće, a u vrućini - za hlađenje. U ovom slučaju, princip rada je isti, samo ljeti toplina ulazi u rashladno sredstvo iznutra, a ne izvana.

Konstrukcijske karakteristike toplotnih pumpi

Geotermalne pumpe zatvorenog tipa pumpaju rashladnu tečnost - vazduh ili vodu - kroz cevi duboko zakopane u zemlju i položene duž dna rezervoara. Zatvoreni ciklus se smatra sigurnijim u ekološkom smislu. Zatvoreni tip uključuje pumpe s vertikalnim i horizontalnim izmjenjivačem topline, koje se koriste kada u blizini nema vodenih tijela. Vertikalne toplotne pumpe se koriste kada je površina zemljišta na kojoj se kuća nalazi mala. Ponekad se vertikalne pumpe ugrađuju u bunare izbušene u blizini.

Paket radova za ugradnju toplotne pumpe uključuje izvođenje unutrašnjih elektro radova, polaganje vanjskih cjevovoda i unutrašnjih zračnih kanala.

Prednosti korištenja toplotnih pumpi

Pregled članka

Toplotna pumpa je uređaj koji zagrijava vodu iz sistema za grijanje i toplu vodu komprimiranjem freona, prvobitno zagrijanog iz izvora topline niskog kvaliteta, kompresorom na 28 bara. Pod visokim pritiskom, gasovito rashladno sredstvo sa početnom temperaturom od 5-10 ° C; oslobađa veliku količinu toplote. To vam omogućava da zagrijete rashladnu tečnost sistema potrošnje na 50-60 °C, bez upotrebe tradicionalnih vrsta goriva. Stoga se vjeruje da toplotna pumpa korisniku pruža najjeftiniju toplinu.

Za više informacija o prednostima i nedostacima pogledajte video:

Takva oprema je u funkciji više od 40 godina u Švedskoj, Danskoj, Finskoj i drugim zemljama koje podržavaju razvoj alternativne energije na državnom nivou. Ne tako aktivno, ali svake godine sve sigurnije, toplotne pumpe ulaze na rusko tržište.

Svrha članka: Pregledajte popularne modele toplotnih pumpi. Informacije će biti korisne onima koji žele što više uštedjeti na grijanju i opskrbi toplom vodom vlastitog doma.

Toplotna pumpa grije kuću besplatnom energijom iz prirode

U teoriji, toplina se može izvući iz zraka, tla, podzemnih voda, otpadnih voda (uključujući iz septičke jame i pumpne stanice) i otvorenih rezervoara. U praksi je u većini slučajeva dokazana izvodljivost korištenja opreme koja uzima toplinsku energiju iz zraka i tla.

Opcije s odvodom topline iz septičke jame ili kanalizacijske crpne stanice (SPS) su najprimamljivije. Propuštanjem rashladnog sredstva kroz HP na 15-20 °C, izlazna temperatura može biti najmanje 70 °C. Ali ova opcija je prihvatljiva samo za sistem opskrbe toplom vodom. Krug grijanja smanjuje temperaturu u "primamljivom" izvoru. Što dovodi do niza neugodnih posljedica. Na primjer, zamrzavanje odvoda; a ako se krug za izmjenu topline toplinske pumpe nalazi na zidovima jame, onda i sama septička jama.

Najpopularniji HE za potrebe CO i PTV su geotermalni (koji koriste toplinu zemlje) uređaji. Odlikuje ih najbolji učinak u toplim i hladnim klimama, na pjeskovitim i glinovitim tlima s različitim nivoima podzemnih voda. Zato što temperatura tla ispod dubine smrzavanja ostaje gotovo nepromijenjena tokom cijele godine.

Princip rada toplotne pumpe

Rashladna tečnost se zagreva iz izvora toplote niskog potencijala (5...10 °C). Pumpa komprimira rashladno sredstvo čija temperatura raste (50...60 °C) i zagrijava rashladno sredstvo sistema grijanja ili dovod tople vode.

Tokom rada HP-a uključena su tri termalna kruga:

• eksterni (sistem sa rashladnom tečnošću i cirkulacijskom pumpom);
• međuproizvod (izmjenjivač topline, kompresor, kondenzator, isparivač, prigušni ventil);
• strujni krug potrošača (cirkulacijska pumpa, grijani pod, radijatori; za opskrbu toplom vodom - spremnik, vodovodne točke).

Sam proces izgleda ovako:

Krug za uklanjanje toplinske energije

1. Tlo zagrijava fiziološki rastvor.
2. Cirkulacijska pumpa podiže slanu vodu u izmjenjivač topline.
3. Rastvor se hladi rashladnim sredstvom (freonom) i vraća na tlo.

Izmjenjivač topline

1. Tečni freon, isparavajući, oduzima toplotnu energiju salamuri.
2. Kompresor komprimira rashladno sredstvo, uzrokujući naglo povećanje njegove temperature.
3. U kondenzatoru, freon prenosi energiju kroz isparivač do rashladnog sredstva kruga grijanja i ponovo postaje tekućina.
4. Ohlađeno rashladno sredstvo ide kroz prigušni ventil do prvog izmjenjivača topline.

Krug grijanja

1. Zagrijano rashladno sredstvo sistema grijanja cirkulacijska pumpa uvlači do disipirajućih elemenata.
2. Prenosi toplotnu energiju na vazdušnu masu prostorije.
3. Ohlađena rashladna tekućina se vraća kroz povratnu cijev do međuizmjenjivača topline.

Video sa detaljnim opisom procesa:

Šta je jeftinije za grijanje: struja, plin ili toplotna pumpa?

Predstavljamo troškove priključenja svake vrste grijanja. Da predstavimo opštu sliku, uzmimo oblast Moskve. Cijene se mogu razlikovati po regijama, ali će omjer cijena ostati isti. U proračunima pretpostavljamo da je lokacija „gola“ - bez plina ili struje.

Troškovi priključka

Toplinska pumpa. Polaganje horizontalne konture po cijenama MO - 10.000 rubalja po smjeni bagera sa kašikom (uklanja do 1.000 m³ tla za 8 sati). Sistem za kuću od 100 m² bit će zakopan za 2 dana (važi za ilovaču, na kojoj možete ukloniti do 30 W toplotne energije sa 1 kvadratnog metra kruga). Za pripremu kruga za rad bit će potrebno oko 5.000 rubalja. Kao rezultat toga, horizontalna opcija za postavljanje primarnog kruga koštat će 25.000.

Bunar će biti skuplji (1.000 rubalja po metru, uzimajući u obzir ugradnju sondi, njihovo postavljanje u jednu liniju, punjenje rashladnom tekućinom i ispitivanje tlaka), ali će biti mnogo isplativije za budući rad. S manjom zauzetom površinom lokacije povećava se izlaz (za bunar od 50 m - najmanje 50 W po metru). Potrebe pumpe su pokrivene i pojavljuje se dodatni potencijal. Dakle, cijeli sistem neće raditi zbog habanja, već s određenom rezervom snage. Postavite 350 metara konture u vertikalne bunare - 350.000 rubalja.

Kotao na plin. U Moskovskoj regiji, za priključenje na gasnu mrežu, radove na gradilištu i ugradnju kotla, Mosoblgaz traži od 260.000 rubalja.

Električni bojler. Spajanje trofazne mreže koštat će 10.000 rubalja: 550 za lokalne električne mreže, ostatak za razvodnu ploču, brojilo i druge sadržaje.

Potrošnja

Za rad KS s toplotnom snagom od 9 kW potrebno je 2,7 kW/h električne energije - 9 rubalja. 53 kopejki u jedan sat,

Specifična toplota pri sagorevanju 1 m³ gasa je istih 9 kW. Plin za domaćinstvo za moskovsku regiju po cijeni od 5 rubalja. 14 kopejki po kubnom metru

Električni kotao troši 9 kW/h = 31 rublja. 77 kop. u jedan sat. Razlika sa TN-om je skoro 3,5 puta.

Eksploatacija

• Ako se isporučuje plin, tada je najisplativija opcija za grijanje plinski kotao. Oprema (9 kW) košta najmanje 26.000 rubalja, mjesečno plaćanje plina (12 sati dnevno) iznosit će 1.850 rubalja.
• Snažna električna oprema je isplativija sa stanovišta organiziranja trofazne mreže i kupovine same opreme (kotlovi - od 10.000 rubalja). Topla kuća koštat će 11.437 rubalja mjesečno.
• Uzimajući u obzir početnu investiciju u alternativno grijanje (oprema 275.000 i ugradnja horizontalnog kruga 25.000), toplinska pumpa koja troši električnu energiju od 3.430 rubalja mjesečno isplatit će se najranije za 3 godine.

Uspoređujući sve mogućnosti grijanja, pod uvjetom da je sustav kreiran od nule, postaje očito: plin neće biti mnogo isplativiji od geotermalne toplinske pumpe, a grijanje električnom energijom u naredne 3 godine je beznadežno inferiorno u odnosu na obje ove opcije.

Detaljne izračune u korist rada toplinske pumpe možete pronaći gledajući video od proizvođača:

Neki dodaci i iskustvo efikasnog rada istaknuti su u ovom videu:

Glavne karakteristike

Prilikom odabira opreme iz širokog spektra specifikacija, obratite pažnju na sljedeće karakteristike.

Tabela sažetka modela

U članku smo ispitali najpopularnije modele i identificirali njihove prednosti i slabosti. Spisak modela možete pronaći u sledećoj tabeli:

Toplotne pumpe za grijanje malih prostora ili potrošne tople vode

Namjena – ekonomično grijanje stambenih i pomoćnih prostorija, održavanje sistema tople vode. Monofazni modeli imaju najmanju potrošnju (do 2 kW). Za zaštitu od strujnih udara u mreži potreban im je stabilizator. Pouzdanost trofaznog sklopa objašnjava se karakteristikama mreže (opterećenje je ravnomjerno raspoređeno) i prisutnošću vlastitih zaštitnih krugova koji sprječavaju oštećenje uređaja uslijed prenapona. Oprema u ovoj kategoriji se ne nosi uvijek s istovremenim održavanjem sistema grijanja i tople vode.

1. Huch EnTEC VARIO China S2-E (Njemačka) – od 184.493 RUB.

Huch EnTEC VARIO se ne može samostalno koristiti. Samo u kombinaciji sa rezervoarom za toplu vodu. HP grije vodu za sanitarne potrebe, hladeći zrak u prostoriji.

Među prednostima su niska potrošnja energije uređaja, prihvatljiva temperatura vode u krugu PTV-a i funkcija čišćenja sistema (periodičnim kratkotrajnim zagrijavanjem do 60°C) od patogenih bakterija koje se razvijaju u vlažnom okruženju.

Nedostaci su što se brtve, prirubnice i manžetne moraju kupiti zasebno. Budite originalni, inače će doći do kapanja.

Prilikom izračunavanja, morate imati na umu da uređaj pumpa 500 m³ zraka na sat, tako da minimalna površina prostorije u kojoj je Huch EnTEC VARIO instaliran mora biti najmanje 20 m², sa visinom stropa od 3 metra ili više .

2. NIBE F1155-6 EXP (Švedska) – od 355.161 RUB.

Model je deklarisan kao “inteligentna” oprema, sa automatskim prilagođavanjem potrebama objekta. Uveden je inverterski krug napajanja kompresora, koji omogućava podešavanje izlazne snage.

Prisutnost takve funkcije s malim brojem potrošača (tačke za vodu, radijatori za grijanje) čini grijanje male kuće profitabilnijim nego u slučaju konvencionalne, neinverterske HP (koja nema meki start kompresora i izlazna snaga nije regulisana). Jer kod NIBE, pri niskim vrijednostima snage, grijaći elementi se rijetko uključuju, a vlastita maksimalna potrošnja toplinske pumpe nije veća od 2 kW.

U malom objektu buka (47 dB) nije prihvatljiva. Optimalna opcija instalacije je zasebna prostorija. Postavite pojas na zidove koji nisu u blizini toaleta.

3. Fujitsu WSYA100DD6 (Japan) – od 524.640 RUB.

“Iz kutije” radi samo za grijanje u jednom krugu. Dostupan je opcioni komplet za povezivanje drugog kola, sa mogućnošću nezavisne konfiguracije za svaki. Ali sama toplotna pumpa je dizajnirana za grijanje prostorije do 100 m², s visinom stropa ne većom od 3 metra.

Na listi prednosti su male dimenzije, rad iz kućnog napajanja, podešavanje izlazne temperature od 8 do 55 °C, što bi, prema planu proizvođača, na neki način trebalo da utiče na udobnost i preciznost upravljanja povezanim sistemima.

Ali sve je poništeno malom snagom. U našem podneblju, grijući deklariranih 100 m², uređaj će raditi na habanje. To potvrđuju česti prijelazi uređaja u "hitni" način rada, s isključenjem pumpe i greškama na displeju. Slučaj nije zagarantovan. Popravljeno ponovnim pokretanjem opreme.

„Nesreće“ utiču na potrošnju energije. Jer kada se kompresor zaustavi, grejni element počinje da radi. Stoga je zajedničko spajanje krugova CO i podnog grijanja (ili PTV) dopušteno u objektu čija je površina ne veća od 70 m².

Oprema za sisteme grijanja standardnih vikendica za stalni boravak

Ovdje su prikazani geotermalni, zračni i vodni (oduzimanje toplinske energije iz podzemnih voda). Deklarisana izlazna snaga (najmanje 8 kW) dovoljna je za grijanje svih potrošačkih sustava seoskih (i stalnih) kuća. Mnoge toplotne pumpe u ovoj kategoriji imaju režim hlađenja. Implementirani strujni krugovi invertera su odgovorni za nesmetan start kompresora, zbog njegovog nesmetanog rada smanjuje se delta (temperaturna razlika) rashladnog sredstva. Održava se optimalan način rada kruga (bez nepotrebnog pregrijavanja i hlađenja). Ovo vam omogućava da smanjite potrošnju energije u svim režimima rada HP-a. Najveći ekonomski učinak imaju uređaji zrak-vazduh.

4. Vaillant geoTHERM VWW 61/3 (Njemačka) – od 408.219 RUB.

Upotreba bunarske vode kao primarnog rashladnog sredstva (samo VWW) omogućila je pojednostavljenje dizajna i smanjenje cijene HP-a bez gubitka performansi.

Uređaj karakteriše niska potrošnja energije u glavnom režimu rada i nizak nivo buke.

Loša strana Vaillant-a su zahtjevi za vodom (poznati su slučajevi oštećenja dovodnog voda i izmjenjivača topline spojevima željeza i mangana); treba izbjegavati rad sa vodama koje sadrže sol. Situacija nije zajamčena, ali ako su instalaciju izvršili stručnjaci servisnog centra, onda postoji kome podnijeti zahtjev.

Potrebna je suva prostorija bez mraza zapremine od najmanje 6,1 m³ (2,44 m² sa plafonom od 2,5 m). Padanje ispod pumpe nije kvar (dozvoljeno je da kondenzacija iscuri sa površina izolovanih kola).

5. LG Therma V AH-W096A0 (Koreja) – od 275.000 RUB.

Toplotna pumpa vazduh-voda. Uređaj se sastoji od 2 modula: spoljašnji uzima toplotnu energiju iz vazdušnih masa, unutrašnji transformiše i prenosi je na sistem grejanja.

Glavna prednost je svestranost. Može se konfigurirati i za grijanje i za hlađenje objekta.

Nedostatak ove LG Therma serije je što njen (i čitava linija) potencijal nije dovoljan za potrebe vikendice površine preko 200 m².

Važna stvar: radne jedinice dvokomponentnog sistema ne mogu biti razmaknute više od 50 m horizontalno i 30 m vertikalno.

6. STIEBEL ELTRON WPF 10MS (Njemačka) – od 323.300 RUB.

Model WPF 10MS je najsnažnija od STIEBEL ELTRON toplotnih pumpi.

Među prednostima su automatski podesivi način grijanja i mogućnost povezivanja 6 uređaja u kaskadu (ovo je paralelno ili serijsko povezivanje uređaja za povećanje protoka, tlaka ili organiziranje rezerve za slučaj nužde) sustava snage do 60 kW.

Nedostatak je što je organiziranje moćne električne mreže za istovremeno povezivanje 6 takvih uređaja moguće samo uz dozvolu lokalne podružnice Rostechnadzora.

Postoji posebnost u postavljanju načina rada: nakon što izvršite potrebna podešavanja programa, trebate pričekati dok se kontrolna lampica ne ugasi. U suprotnom, nakon zatvaranja poklopca, sistem će se vratiti na originalne postavke.

7. Daikin EGSQH10S18A9W (Japan) – od 1.607.830 RUB.

Snažan uređaj za istovremeno pružanje topline iz CO, PTV-a i grijanih podova stambene zgrade površine do 130 m².

Programabilni i korisnički kontrolirani načini rada; Svi servisirani krugovi su kontrolirani unutar specificiranih parametara; ima ugrađeni spremnik (za potrebe PTV) od 180 litara i pomoćni grijači.

Među nedostacima je impresivan potencijal, koji neće biti u potpunosti iskorišten u kući od 130 m²; cijena zbog koje se period otplate produžava na neodređeno vrijeme; automatsko prilagođavanje vanjskim klimatskim uvjetima nije implementirano u osnovnoj konfiguraciji. Termistori okoliša (termički otpornici) su opcioni. Odnosno, kada se vanjska temperatura promijeni, predlaže se ručno podešavanje načina rada.

Oprema za objekte sa velikom potrošnjom toplote

Za potpuno podmirivanje potreba za toplotnom energijom stambenih i poslovnih zgrada sa površinom većom od 200 m². Daljinsko upravljanje, kaskadni rad, interakcija sa rekuperatorima i solarnim sistemima - proširuju mogućnosti korisnika u stvaranju ugodne temperature.

8. WATERKOTTE EcoTouch DS 5027.5 Ai (Njemačka) – od 708.521 RUB.

DS 5027.5 Ai modifikacija je najmoćnija u EcoTouch liniji. Stabilno zagrijava rashladnu tekućinu kruga grijanja i obezbjeđuje toplotnu energiju sistemu za dovod tople vode u prostorijama do 280 m².

Scroll (najproduktivniji postojeći) kompresor; podešavanje brzine protoka rashladne tečnosti omogućava vam da dobijete stabilna očitavanja izlazne temperature; displej u boji; Rusifikovani meni; uredan izgled i nizak nivo buke. Svaki detalj je za udobnu upotrebu.

Kada se vodene tačke aktivno koriste, grijaći elementi se uključuju, što uzrokuje povećanje potrošnje energije za 6 kW/h.

9. DANFOSS DHP-R ECO 42 (Švedska) – od 1.180.453 RUB.

Dovoljno moćna oprema za opskrbu toplinskom energijom sustavu opskrbe toplom vodom i krugovima grijanja višeetažne vikendice sa stalnim prebivalištem.

Umjesto dodatnog grijača za PTV, ovdje se koristi protok tople vode iz dovodnog kruga grijanja. Propuštanjem već tople vode kroz odogrevač toplotna pumpa zagrijava vodu u dodatnom izmjenjivaču PTV-a na 90 °C. Stabilna temperatura u spremniku CO i PTV-a održava se automatskim podešavanjem brzine cirkulacijskih pumpi. Pogodno za kaskadno povezivanje (do 8 TN).

Nema grijaćih elemenata za krug grijanja. Dodatni resursi se uzimaju iz bilo kojeg kombiniranog kotla - kontrolna jedinica će uzeti iz njega onoliko topline koliko je potrebno u određenom slučaju.

Prilikom izračunavanja prostora za ugradnju toplinske pumpe potrebno je ostaviti razmak od 300 mm između zida i stražnje površine uređaja (radi lakšeg upravljanja i održavanja komunikacija).

10. Viessmann Vitocal 300-G WWC 110 (Njemačka) – od 630.125 RUB.

Podzemne vode služe kao primarni rashladni fluid. Otuda konstantna temperatura na prvom izmenjivaču toplote i najveći COP koeficijent.

Među prednostima su pomoćni električni grijač male snage na primarnom krugu i vlasnički kontroler (u suštini bežični daljinski upravljač) za daljinsko upravljanje.

Minus - performanse cirkulacijske pumpe, stanje glavnog voda i izmjenjivača topline primarnog kruga ovise o kvaliteti podzemne vode koja se destilira. Filtriranje je potrebno.

Analiza podzemnih voda pomoći će eliminirati pojavu teško rješivih problema sa skupom opremom. Što treba učiniti prije kupovine toplotne pumpe voda-voda.

Izbor urednika

Dugogodišnje iskustvo u proizvodnji i radu toplotnih pumpi u sjevernoj Evropi omogućilo je našim sunarodnjacima da suze područje traženja najisplativijeg načina grijanja svog doma. Postoje prave opcije za svaki zahtev.

Da li treba da obezbedite toplotu u krug tople vode za domaćinstvo ili sistem grejanja stambene zgrade do 80 - 100 m²? Razmotrite potencijal NIBE F1155– njegovo „inteligentno“ punjenje štedi novac bez ugrožavanja opskrbe toplinom.

Osigurat će se stabilna temperatura u krugovima podnog grijanja, CO i PTV-a vikendice od 130 m² – ovdje se koristi izmjenjivač PTV-a (180 litara).

Proizvodi konstantan protok toplote istovremeno za sve potrošače. Mogućnost stvaranja kaskade od 8 KS omogućava vam da pružite toplinu objektu površine od najmanje 3.000 m².

Svaki od ovih modela nije apsolutna, već osnovna opcija. Ako ste pronašli odgovarajući TN, pregledajte cijelu liniju, proučite opcione ponude. Postoji širok raspon opreme, postoji rizik da propustite svoju idealnu opciju.

Članak vam je pomogao da pronađete isplativu opciju grijanja ili su vam potrebne dodatne informacije - napišite u komentarima. Reagujemo odmah.

Materijal ćemo vam poslati e-poštom

Izvlačenje toplote iz tla i izvora vode nije takva inovacija. Zapadni svijet već dugo koristi geotermalnu energiju za grijanje kuće. Ova tema postaje sve relevantnija kako cijene komunalnih usluga rastu. Toplotna pumpa za grijanje doma omogućava grijanje radijatora na ekološki prihvatljiv, siguran i besplatan način.

Toplotna pumpa grije kuću prirodnom toplinom

Toplotna pumpa za grijanje kuće: princip rada, prednosti i nedostaci

Primjer uređaja sličnog toplinskoj pumpi nalazi se u svakom domu - ovo je hladnjak. Proizvodi ne samo hladnoću, već i toplinu - to je vidljivo po temperaturi stražnjeg zida jedinice. Sličan princip je inherentan toplotnoj pumpi - ona prikuplja toplinsku energiju iz vode, zemlje i zraka.

Princip rada i uređaj

Operativni sistem uređaja je sljedeći:

• voda iz bunara ili rezervoara prolazi kroz isparivač, gdje joj temperatura pada za pet stupnjeva;
• nakon hlađenja, tečnost ulazi u kompresor;
• kompresor komprimira vodu, povećavajući njenu temperaturu;
• zagrijana tečnost se kreće u komoru za izmjenu topline, gdje svoju toplinu prenosi na sistem grijanja;
• ohlađena voda se vraća na početak ciklusa.

Sistemi grijanja bazirani na jedinicama toplotne pumpe imaju tri komponente:

• Sonda je zavojnica koja se nalazi u vodi ili zemlji. Sakuplja toplinu i prenosi je na uređaj.
• Toplotna pumpa je uređaj koji izvlači toplotnu energiju.
• Sam sistem grijanja, uključujući komoru za izmjenu topline.

Prednosti i nedostaci uređaja

Prvo, o pozitivnim aspektima takvog grijanja:

• Relativno niska potrošnja energije. Za grijanje se troši samo električna energija, a za to će biti potrebno mnogo manje nego, na primjer, grijanje električnim uređajima. Toplotne pumpe imaju faktor konverzije koji pokazuje izlaz toplotne energije u odnosu na utrošenu električnu energiju. Na primjer, ako je vrijednost “ϕ” 5, tada će za 1 kilovat po satu potrošnje električne energije biti 5 kilovata toplotne energije.

• Svestranost. Ovaj sistem grijanja može se instalirati na bilo kojoj lokaciji. Ovo se posebno odnosi na udaljena područja gdje nema plinovoda. Ako nije moguće priključiti struju, pumpa može raditi na dizel ili benzinski motor.
• Potpuna automatizacija. Nema potrebe dodavati vodu u sistem ili pratiti njegov rad.
• Ekološka prihvatljivost i sigurnost. Sistem toplotne pumpe ne proizvodi nikakav otpad ili gasove. Uređaj se ne može slučajno pregrijati.
• Takva jedinica ne samo da može grijati kuću zimi na temperaturama zraka do minus petnaest stepeni, već je i hladiti ljeti. Takve funkcije su dostupne u obrnutim modelima.

• Dug period rada - do pola veka. Kompresor će možda trebati zamijeniti otprilike svakih dvadeset godina.

Ovaj sistem takođe ima svoje nedostatke, koje se ne mogu zanemariti:

• Cijene. Toplotna pumpa za grijanje doma nije jeftino zadovoljstvo. Ovaj sistem će se isplatiti tek za pet godina.
• U područjima gdje zimske temperature padnu ispod petnaest stepeni ispod nule, za rad uređaja bit će potrebni dodatni izvori topline (električni ili plinski).
• Sistem koji uzima toplotnu energiju iz zemlje narušava ekosistem lokacije. Šteta nije značajna, ali to treba uzeti u obzir.

Stav stručnjaka

Andrey Starpovsky

“Ako želite, možete vlastitim rukama napraviti toplotnu pumpu za grijanje doma iz frižidera. Ali to će zahtijevati određeno tehničko znanje.”

Koju pumpu odabrati

Instalacije se razlikuju po izvoru toplotne energije i načinu njenog prenosa. Postoji pet glavnih tipova:

• Voda-vazduh.
• Podzemne vode.
• Vazduh-vazduh.
• Voda-voda.
• Vazduh-voda.

Istraga lokacije

Prije ugradnje sistema grijanja, važno je ispitati karakteristike lokacije. Ova studija će pomoći da se odredi koji će izvor toplinske energije biti najbolja opcija. Najlakši način je ako se u blizini kuće nalazi ribnjak. Ova činjenica će vas osloboditi potrebe za izvođenjem iskopa. Još jedno praktično rješenje je korištenje područja gdje vjetar stalno duva. Ako nema ni jednog ni drugog, morat ćete stati na zemljanim radovima.

Sistem grijanja može imati dvije mogućnosti ugradnje:

• korištenje sondi;
• sa ugradnjom podzemnog kolektora.

Pumpa za podzemnu vodu i mogućnosti ugradnje

Geotermalne sonde se obično postavljaju na malom području koje ne dozvoljava postavljanje velikog cjevovoda. Da biste instalirali ovaj sistem, trebat će vam oprema za bušenje, jer dubina bunara mora biti najmanje sto metara, a promjer mora biti dvadeset centimetara. Sonde se spuštaju u takve bunare. Broj bunara utiče na performanse sistema grejanja.

Ako je površina lokacije dovoljno velika, možete bez bušenja i instalirati horizontalni sistem. U tu svrhu, zavojnica je zakopana na dubinu od jednog i po metra. Ova verzija sistema smatra se najstabilnijom i bez problema.

Pumpa voda-voda: jednostavna instalacija

Toplotna pumpa voda-voda za grijanje kuće pogodna je za prostore sa ribnjacima. Za cjevovod možete koristiti obične polietilenske cijevi. Sastavljeni kolektor se premješta u ribnjak i tamo spušta na dno. Ovo je jedna od najjeftinijih opcija ugradnje koju možete sami napraviti.

Toplotna pumpa zrak-zrak: cijena instalacije

U području gdje su vjetrovi stalno prisutni, prikladan je sistem koji koristi toplinsku energiju zraka. Instalacija u ovom slučaju također neće zahtijevati posebne troškove, možete to učiniti sami. Samo trebate instalirati pumpu ne dalje od dvadeset metara od kuće na najprozračenijem mjestu.

Toplotna pumpa za grijanje doma: cijene i proizvođači

Jedinice toplinske pumpe na ruskom tržištu zastupljene su proizvodima sljedećih kompanija: Vaillant (Njemačka), Nibe (Švedska), Danfoss (Danska), Mitsubishi Electric (Japan), Mammoth (SAD), Viessmann (Njemačka). Ruski proizvođači SunDue i Henk nisu imferiorni u kvaliteti.

Za grijanje kuće površine sto četvornih metara bit će potrebna instalacija od deset kilovata.

Tabela 1. Prosječna cijena različitih tipova pumpi od 10 kilovata

Slika	Tip pumpe	Cijena opreme, rub	Cijena instalacijskih radova, rub
	Podzemne vode Uvozni proizvođači	Od 500.000	Od 80 000
	Podzemne vode domaći proizvođači	Od 360.000	Od 70 000
	Vazduh-voda Uvozni proizvođači	Od 270.000	Od 50 000
	Vazduh-voda Domaći proizvođači	Od 210.000	Od 40 000
	Voda-voda uvozni proizvođači	Od 230.000	Od 50 000
	Voda-voda domaćih proizvođača	Od 220.000	Od 40 000

Cijena toplotne pumpe po sistemu ključ u ruke je u prosjeku oko 300 – 350 hiljada rubalja. Najpovoljnija opcija je sistem zrak-voda, jer ne zahtijeva skupe radove na iskopavanju.

Stav stručnjaka

Andrey Starpovsky

Rukovodilac Grupe za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju, GRAST doo

Svjetski energetski komitet sastavio je prognozu korištenja izvora topline za grijanje zgrada za 2020. godinu. Tvrdi se da će u razvijenim zemljama 75% domova biti snabdjeveno toplom vodom i grijati se geotermalnom energijom planete.

Danas je 40% svih novih domova u Švicarskoj opremljeno toplotnim pumpama, au Švedskoj je ta brojka porasla na 90%. Rusija i zemlje ZND sve rjeđe uvode toplotnu pumpu za grijanje doma, iako prvi entuzijasti već koriste ovu metodu, prenoseći svoja iskustva sljedbenicima.

Principi rada

Za grijanje zgrade, energija iz izvora niskog potencijala (temperature) se prenosi rashladnim sredstvom do potrošača. Tehnološki proces koristi zakon termodinamike, koji osigurava izjednačavanje toplotnih energija dva sistema sa različitim temperaturama: prenos snage sa toplog izvora na hladnog potrošača.

Kada se koristi toplina okoline, povećava se njen temperaturni potencijal za grijanje i opskrbu toplom vodom.

Izvor regenerativne toplote može biti:

• površina zemlje ili njen volumen;
• vodena sredina (jezero, rijeka);
• vazdušne mase.

Popularniji modeli su oni koji uzimaju energiju iz zemlje, čiju površinu zagrijavaju sunčevi zraci i energija vanjskog i unutrašnjeg jezgra planete. Napominju se:

1. najbolja kombinacija potrošačkih kvaliteta;
2. efikasnost;
3. po cijeni.

Šeme cirkulacije rashladne tečnosti

Kada toplotna pumpa (HP) radi, koriste se tri zatvorena kruga kroz koja cirkulišu različite tečnosti/gasovi – rashladne tečnosti. Svaki od njih obavlja svoje funkcije.

Krug podizanja potencijala izvorne energije

Pri uzimanju toplote iz vazduha koristi se veštačko duvanje kućišta isparivača strujanjima vazduha iz ventilatora.

Zatvoreni ciklus tečnog rashladnog sredstva za prijenos topline iz vodenog okoliša ili zemlje izvodi se kroz cjevovode koji povezuju zavojnicu isparivača sa kolektorom udubljenim u dno rezervoara ili zakopanim u zemlju na udaljenosti većoj od smrzavanja tla. u ekstremnoj hladnoći.

Kao rashladna sredstva koriste se tekućine koje se ne smrzavaju na bazi razrijeđenih vodenih otopina alkohola. Obično se nazivaju "antifriz" ili "salamura". Pod uticajem više temperature (≥+3ºS), podižu se do isparivača, prenose toplotu na njega, a nakon hlađenja (≈-3ºS) gravitacijom se vraćaju u izvor energije, obezbeđujući kontinuiranu cirkulaciju.

Unutrašnje kolo

Rashladno sredstvo na bazi freona cirkuliše kroz njega, "podižući" toplotu na viši nivo. Pod uticajem temperature sukcesivno prelazi u gasovito i tečno stanje.

Unutrašnji krug uključuje:

• isparivač koji uzima energiju iz slanih otopina i prenosi je na freon, koji ključa i postaje razrijeđeni plin;
• kompresor koji komprimira gas do visokog pritiska. Istovremeno, temperatura freona naglo raste;
• kondenzator u kojem vrući plin prenosi svoju energiju na rashladnu tekućinu izlaznog kruga, a sam se hladi, pretvarajući se u tekuće stanje;
• prigušnica (ekspanzijski ventil), redukcija freona zbog razlike tlaka do stanja zasićene pare za ulazak u isparivač. Kada rashladno sredstvo prođe kroz uski otvor, tlak rashladnog sredstva pada na početnu vrijednost.

Izlazni krug

Voda kruži ovdje. Zagreva se u kondenzatorskom namotaju za upotrebu u konvencionalnom hidrauličnom sistemu grejanja. Ovom metodom njegova temperatura dostiže oko 35ºS, što određuje njegovu upotrebu u sistemu „Topli pod” sa dugim vodovima koji omogućavaju da se generisana energija ravnomjerno prenosi na cijeli volumen prostorije.

Korištenje samo radijatora za grijanje, koji stvaraju manje količine razmjene toplote sa prostorom prostorija, nije tako efikasno.

Dizajn

Industrija proizvodi modele s različitim karakteristikama performansi, ali oni uključuju opremu koja obavlja tipične zadatke opisane gore.

Kao opcija dizajna, na slici je prikazana toplotna pumpa za grijanje kuće.

Ovdje se toplota iz geotermalnih izvora prima putem ulaznih cjevovoda, a vikendom se prenosi u sistem grijanja doma.

Rad toplotne pumpe osiguravaju:

• sistem za praćenje parametara kola i upravljanje, uključujući daljinske metode putem Interneta;
• dodatna oprema (agregati za pranje i punjenje, ekspanzijski rezervoari, sigurnosne grupe, pumpne stanice).

Prizemne konstrukcije

Oni koriste tri dizajna izmjenjivača topline za uzimanje energije iz izvora:

1. površinska lokacija;
2. ugradnja vertikalnih sondi za uzemljenje;
3. produbljivanje horizontalnih konstrukcija.

Prva metoda je najmanje efikasna. Stoga se rijetko koristi za grijanje doma.

Ugradnja sondi u bunare

Ova metoda je najefikasnija. Predviđeno je stvaranje bunara do dubine od oko 50÷150 metara ili više za smještaj cjevovoda u obliku slova U od plastičnih materijala promjera od 25 do 40 mm.

Povećanje površine poprečnog presjeka cijevi, kao i produbljivanje bunara, stvara poboljšano odvođenje topline, ali povećava cijenu konstrukcije.

Horizontalni kolektori

Bušenje rupa za sonde je skupo. Stoga se ova metoda često bira jer je jeftinija. Omogućava vam da kopate rovove ispod dubine smrzavanja tla.

Prilikom projektiranja horizontalnog kolektora treba uzeti u obzir sljedeće:

1. toplotna provodljivost tla;
2. prosječna vlažnost tla;
3. geometrija lokacije.

Oni utiču na dimenzije i konfiguraciju kolektora. Cijevi se mogu polagati:

• petlje;
• cik-cak;
• zmija;
• ravni geometrijski oblici;
• spiralne spirale.

Važno je razumjeti da površina mjesta dodijeljena za takav kolektor obično prelazi dimenzije temelja kuće za 2-3 puta. Ovo je glavni nedostatak ove metode.

Kolektori vode

Ovo je najekonomičnija metoda, ali zahtijeva lokaciju dubokog rezervoara u blizini zgrade. Montirani cjevovodi se postavljaju i učvršćuju utezima na njegovom dnu. Za efikasan rad toplotne pumpe potrebno je izračunati minimalnu dubinu kolektora i zapreminu rezervoara koji može da obezbedi odvođenje toplote.

Dimenzije takve konstrukcije određene su toplinskim proračunima i mogu doseći dužinu veću od 300 metara.

Na slici ispod prikazana je priprema linija za montažu na ledu izvorskog jezera. Omogućava vam da vizuelno procenite obim posla koji predstoji.

Vazdušna metoda

Spoljni ili ugrađeni ventilator izduvava vazduh sa ulice direktno na isparivač sa freonom, kao u klima uređaju. U ovom slučaju nema potrebe za stvaranjem glomaznih konstrukcija od cijevi i postavljanjem u zemlju ili rezervoar.

Toplotna pumpa za grijanje kuće koja radi na ovom principu je jeftinija, ali se preporučuje da se koristi u relativno toploj klimi: smrznuti zrak neće dopustiti sistemu da radi.

Takvi uređaji imaju široku primjenu za grijanje vode u bazenima ili prostorijama koje se nalaze pored industrijskih uređaja koji su stalno uključeni u tehnološki proces i snažnim rashladnim sistemima ispuštaju toplinu u atmosferu. Primjeri uključuju energetske autotransformatore, dizel stanice i kotlovnice.

Glavne karakteristike

Prilikom odabira VT modela, trebali biste uzeti u obzir:

• termička izlazna snaga;
• omjer transformacije toplotne pumpe;
• uslovna efikasnost;
• godišnja efikasnost i troškovi.

izlazna snaga

Prilikom izrade novog dizajna kuće uzimaju se u obzir njene potrebe za toplinom, uzimajući u obzir dizajnerske karakteristike materijala koji stvaraju gubitak topline kroz zidove, prozore, vrata, stropove i podove prostorija različitih veličina. Proračun uzima u obzir stvaranje udobnosti pri najnižim mrazevima u određenom području.

Potrošnja toplinske energije zgrade izražena je u kW. Mora biti pokriveno energijom koju proizvodi toplotna pumpa. Međutim, često se u proračunima čini pojednostavljenje koje omogućava uštede: trajanje najhladnijih dana u godini ne prelazi nekoliko sedmica. U tom periodu se priključuje dodatni izvor topline, na primjer, grijaći elementi koji zagrijavaju vodu u kotlu.
Oni rade samo u kritičnim situacijama tokom mraza, a ostatak vremena su isključeni. Ovo omogućava upotrebu VT-a sa manjim snagama.

Mogućnosti dizajna

Za referenciju. Modeli sa izlaznom snagom od 6÷11 kW krugova "salana voda" mogu grijati vodu iz ugrađenih rezervoara u relativno malim zgradama. Snaga od 17 kW dovoljna je za održavanje temperature vode od 65ºC u kotlu kapaciteta 230÷440 litara.
Potrebe za toplinom zgrada srednje veličine pokrivaju snagu od 22÷60 kW.

Koeficijent transformacije toplotnih pumpi Ktr

Određuje efikasnost strukture koristeći bezdimenzionalnu formulu:

Ktr=(Tout-Tout)/Tout

Vrijednost "T" označava temperaturu rashladne tekućine na izlazu i ulazu u konstrukciju.

Koeficijent konverzije energije (ͼ)

Izračunava se za određivanje udjela korisne toplinske snage u odnosu na energiju primijenjenu na kompresor.

ͼ=0,5T/(T-To)=0,5(ΔT+To)/ΔT

Za ovu formulu, temperatura potrošača “T” i izvora “To” određena je u stepenima Kelvina.

Vrijednost ͼ se može odrediti količinom energije koja se troši na rad kompresora "Rel" i rezultirajućim korisnim toplinskim učinkom "Rn". U ovom slučaju se zove “COP”, skraćeno od engleskog izraza “Coefficient of Performance”.

Koeficijent ͼ je varijabilna vrijednost koja ovisi o temperaturnoj razlici između izvora i potrošača. Označen je brojevima od 1 do 7.

Uslovna efikasnost

Ovo je pogrešna izjava: faktor efikasnosti uzima u obzir gubitke snage tokom rada krajnjeg uređaja.
Da bi se to odredilo, potrebno je podijeliti izlaznu toplinsku snagu sa primijenjenom, uzimajući u obzir energiju geotermalnih izvora. S ovim proračunom, vječni motor neće raditi.

Godišnja efikasnost i troškovi

COP koeficijent procjenjuje performanse toplotne pumpe u određenom trenutku pod određenim radnim uslovima. Za analizu performansi HP-a uveden je godišnji indikator efikasnosti sistema (β).

Ovdje simbol Qwp označava količinu toplotne energije proizvedene godišnje, a Wel je vrijednost električne energije koju instalacija potroši za isto vrijeme.

Indikator troškova Eq

Ova karakteristika je suprotna pokazatelju efikasnosti.

Za određivanje karakteristika HP-a koristi se specijalizirani softver i tvornički stolovi.

Prepoznatljive karakteristike

Prednosti

Grejanje kuće toplotnom pumpom u odnosu na druge sisteme ima:

1. dobri parametri životne sredine;
2. dug radni vek opreme bez održavanja;
3. mogućnost jednostavnog prebacivanja načina grijanja zimi na klimatizaciju ljeti;
4. visoka godišnja efikasnost.

Nedostaci

U fazi projekta i tokom rada potrebno je uzeti u obzir:

1. poteškoće u izvođenju tačnih tehničkih proračuna;
2. visoka cijena opreme i instalacijskih radova;
3. mogućnost stvaranja "zračnih zastoja" zbog kršenja tehnologije polaganja cjevovoda;
4. ograničena temperatura vode koja izlazi iz sistema (≤+65ºS);
5. stroga individualnost svakog dizajna za bilo koju zgradu;
6. potreba za velikim površinama za kolektore sa izuzetkom izgradnje objekata na njima.

Kratka lista proizvođača

Moderne toplotne pumpe za grejanje doma proizvode kompanije kao što su:

• Bosch - Njemačka;
• Waterkotte - Njemačka;
• WTT Group OY - Finska;
• ClimateMaster - SAD;
• ECONAR - SAD;
• Dimplex - Irska;
• FHP Manufacturing - SAD;
• Gustrowr - Njemačka;
• Heliotherm - Austrija;
• IVT - Švedska;
• LEBERG - Norveška.

2. Dozvolite mi da vas ukratko podsjetim na pozadinu. Prije četiri godine kupio sam od vrtlarskog društva plac od 6 ari, na kojem sam vlastitim rukama, bez angažovanja najamne radne snage, izgradio modernu, energetski efikasnu seosku kuću. Namjena kuće je drugi stan koji se nalazi u prirodi. Tokom cijele godine, ali ne u stalnom radu. Potrebna je maksimalna autonomija u kombinaciji sa jednostavnim inženjeringom. U području gdje se nalazi SNT nema magistralnog plina i na njega ne treba računati. Ostaje uvozno čvrsto ili tečno gorivo, ali svi ovi sistemi zahtevaju složenu infrastrukturu, čija je cena izgradnje i održavanja uporediva sa direktnim grejanjem na struju. Dakle, izbor je već djelomično određen - grijanje na struju. Ali ovdje se pojavljuje druga, ne manje važna točka: ograničenje električnog kapaciteta u vrtlarskom partnerstvu, kao i prilično visoke tarife električne energije (u to vrijeme - ne „ruralna“ tarifa). Naime, za lokaciju je dodijeljeno 5 kW električne energije. Jedini izlaz u ovoj situaciji je korištenje toplinske pumpe, koja će uštedjeti oko 2,5-3 puta na grijanju u odnosu na direktnu konverziju električne energije u toplinu.

Dakle, pređimo na toplotne pumpe. Razlikuju se po tome odakle uzimaju toplotu i odakle je oslobađaju. Važna stvar, poznata iz zakona termodinamike (8. razred srednje škole) - toplotna pumpa ne proizvodi toplotu, ona je prenosi. Zato je njen ECO (koeficijent konverzije energije) uvijek veći od 1 (to jest, toplinska pumpa uvijek daje više topline nego što troši iz mreže).

Klasifikacija toplotnih pumpi je sledeća: „voda – voda“, „voda – vazduh“, „vazduh – vazduh“, „vazduh – voda“. „Voda“ naznačena u formuli na lijevoj strani znači ekstrakciju topline iz tekućeg rashladnog sredstva koje cirkulira kroz cijevi koje se nalaze u tlu ili rezervoaru. Efikasnost ovakvih sistema je praktički nezavisna od doba godine i temperature okoline, ali zahtevaju skupe i radno intenzivne radove na iskopavanju, kao i dostupnost dovoljno slobodnog prostora za postavljanje izmjenjivača topline u zemlji (na koji se naknadno postavlja ljeti će teško bilo šta rasti, zbog smrzavanja tla). „Voda“ navedena u formuli na desnoj strani odnosi se na krug grijanja koji se nalazi unutar zgrade. To može biti ili radijatorski sistem ili podovi s tekućim grijanjem. Takav sistem će zahtijevati i složene inženjerske radove unutar zgrade, ali ima i svoje prednosti - uz pomoć takve toplotne pumpe možete dobiti i toplu vodu u kući.

Ali najzanimljivija kategorija je kategorija toplotnih pumpi zrak-zrak. Zapravo, ovo su najčešći klima uređaji. Dok rade na grijanju, uzimaju toplinu iz uličnog zraka i prenose je u izmjenjivač topline zraka koji se nalazi unutar kuće. Unatoč nekim nedostacima (proizvodni modeli ne mogu raditi na temperaturama okoline ispod -30 stupnjeva Celzijusa), oni imaju ogromnu prednost: takva toplinska pumpa je vrlo jednostavna za ugradnju i njen trošak je uporediv sa konvencionalnim električnim grijanjem pomoću konvektora ili električnog bojlera.

3. Na osnovu ovih razmatranja, odabran je Mitsubishi Heavy kanalni poluindustrijski klima uređaj, model FDUM71VNX. Od jeseni 2013. set koji se sastoji od dva bloka (vanjski i unutrašnji) koštao je 120 hiljada rubalja.

4. Vanjska jedinica se postavlja na fasadu na sjevernoj strani kuće, gdje ima najmanje vjetra (ovo je bitno).

5. Unutrašnja jedinica se postavlja u hodnik ispod plafona, iz nje se, uz pomoć fleksibilnih, zvučno izolovanih vazdušnih kanala, dovodi topli vazduh u sve stambene prostore unutar kuće.

6. Jer Dovod zraka se nalazi ispod stropa (apsolutno je nemoguće organizirati dovod toplog zraka u blizini poda u kamenoj kući), tada je očito da zrak treba unositi na pod. Da bi se to postiglo, uz pomoć posebnog kanala, dovod zraka je spušten na pod u hodniku (sva unutrašnja vrata također imaju ugrađene protočne rešetke u donjem dijelu). Režim rada je 900 kubnih metara zraka na sat, zbog konstantne i stabilne cirkulacije nema apsolutno nikakve razlike u temperaturi zraka između poda i stropa u bilo kojem dijelu kuće. Tačnije, razlika je 1 stepen Celzijusa, što je čak i manje nego kada se koriste zidni konvektori ispod prozora (kod njih temperaturna razlika između poda i plafona može dostići 5 stepeni).

7. Pored činjenice da je unutrašnja jedinica klima uređaja, zbog svog snažnog radnog kola, sposobna da cirkuliše velike količine vazduha po celoj kući u režimu recirkulacije, ne smemo zaboraviti da je ljudima potreban svež vazduh u kući. Dakle, sistem grijanja služi i kao ventilacijski sistem. Kroz poseban zračni kanal, svježi zrak se dovodi u kuću sa ulice, koji se, ako je potrebno, zagrijava (u hladnoj sezoni) pomoću automatizacije i grijača kanala.

8. Topli vazduh se distribuira kroz ovakve rešetke koje se nalaze u dnevnim sobama. Također je vrijedno obratiti pažnju na činjenicu da u kući nema niti jedne žarulje sa žarnom niti i koriste se samo LED diode (zapamtite ovu točku, važno je).

9. Ispušteni „prljavi“ vazduh se odvodi iz kuće kroz aspirator u kupatilu i kuhinji. Topla voda se priprema u konvencionalnom akumulacionom bojleru. Generalno, ovo je prilično velika stavka rashoda, jer... Voda u bunarima je veoma hladna (od +4 do +10 stepeni Celzijusa u zavisnosti od doba godine) i neko može razumno primetiti da se solarni kolektori mogu koristiti za zagrevanje vode. Da, možete, ali trošak ulaganja u infrastrukturu je toliki da za ovaj novac možete direktno grijati vodu na struju 10 godina.

10. A ovo je “TsUP”. Glavni i glavni kontrolni panel za toplotnu pumpu izvora zraka. Ima različite tajmere i jednostavnu automatizaciju, ali koristimo samo dva načina rada: ventilaciju (u toploj sezoni) i grijanje (u hladnoj sezoni). Izgrađena kuća se pokazala kao energetski toliko efikasna da klima u njoj nikada nije korištena za namjeravanu svrhu - za hlađenje kuće na vrućini. U tome su veliku ulogu odigrala LED rasvjeta (prijenos topline od koje teži nuli) i vrlo kvalitetna izolacija (nije šala, nakon postavljanja travnjaka na krov, morali smo čak i toplotnom pumpom zagrijati kuću ovo ljeto - u danima kada se prosječna dnevna temperatura spuštala ispod +17 stepeni Celzijusa). Temperatura u kući se održava tokom cele godine na najmanje +16 stepeni Celzijusa, bez obzira na prisustvo ljudi u kući (kada ima ljudi u kući temperatura je podešena na +22 stepena Celzijusa) i dovodna ventilacija nikada nije isključen (jer sam lijen).

11. Tehničko brojilo električne energije je postavljeno u jesen 2013. godine. To je tačno prije 3 godine. Lako je izračunati da je prosječna godišnja potrošnja električne energije 7000 kWh (zapravo, sada je ta brojka nešto manja, jer je prve godine potrošnja bila velika zbog upotrebe odvlaživača tokom završnih radova).

12. U fabričkoj konfiguraciji, klima uređaj može da se greje na temperaturi okoline od najmanje -20 stepeni Celzijusa. Za rad na nižim temperaturama potrebna je modifikacija (zapravo, relevantna je za rad čak i na temperaturi od -10, ako je vani visoka vlažnost) - ugradnja grijaćeg kabela u odvodnu posudu. To je neophodno kako bi nakon ciklusa odmrzavanja vanjske jedinice tečna voda imala vremena da napusti posudu za odvod. Ako ona nema vremena za to, led će se zamrznuti u posudi, što će naknadno istisnuti okvir sa ventilatorom, što će vjerovatno dovesti do toga da se oštrice na njemu odlome (možete pogledati fotografije slomljenih noževa na internetu sam se skoro i sam susreo sa ovim jer nisam odmah stavio grejni kabl).

13. Kao što sam već pomenuo, svuda u kući se koristi isključivo LED rasvjeta. Ovo je važno kada je u pitanju klimatizacija prostorije. Uzmimo standardnu ​​sobu u kojoj se nalaze 2 lampe, po 4 lampe u svakoj. Ako se radi o sijalicama sa žarnom niti od 50 vati, onda će trošiti ukupno 400 vati, dok će LED sijalice trošiti manje od 40 vati. A sva energija, kao što znamo iz kursa fizike, ionako se na kraju pretvara u toplotu. Odnosno, rasvjeta sa žarnom niti je tako dobar grijač srednje snage.

14. Hajde sada da pričamo o tome kako radi toplotna pumpa. Sve što radi je prenos toplotne energije sa jednog mesta na drugo. To je potpuno isti princip na kojem rade hladnjaci. Oni prenose toplotu iz frižidera u prostoriju.

Postoji tako dobra zagonetka: Kako će se promijeniti temperatura u prostoriji ako ostavite frižider uključen sa otvorenim vratima? Tačan odgovor je da će temperatura u prostoriji porasti. Radi lakšeg razumijevanja, ovo se može objasniti na sljedeći način: prostorija je zatvoreno kolo, struja teče u nju kroz žice. Kao što znamo, energija se na kraju pretvara u toplotu. Zbog toga će temperatura u prostoriji rasti, jer struja ulazi u zatvoreni krug izvana i ostaje u njemu.

Malo teorije. Toplina je oblik energije koji se prenosi između dva sistema zbog temperaturnih razlika. U ovom slučaju, toplotna energija se kreće sa mesta sa visokom temperaturom na mesto sa nižom temperaturom. Ovo je prirodan proces. Prijenos topline može se vršiti kondukcijom, toplinskim zračenjem ili konvekcijom.

Postoje tri klasična stanja agregacije materije, transformacija između kojih se vrši kao rezultat promjena temperature ili tlaka: čvrsto, tekuće, plinovito.

Da bi se promijenilo stanje agregacije, tijelo mora ili primati ili odavati toplinsku energiju.

Prilikom topljenja (prelazak iz čvrstog u tečno), toplinska energija se apsorbira.
Tokom isparavanja (prelaska iz tečnog u gasovito stanje), toplotna energija se apsorbuje.
Prilikom kondenzacije (prelaska iz gasovitog u tečno stanje) oslobađa se toplotna energija.
Tokom kristalizacije (prelaska iz tečnog u čvrsto stanje), oslobađa se toplotna energija.

Toplotna pumpa koristi dva prijelazna načina: isparavanje i kondenzaciju, odnosno radi sa supstancom koja je u tekućem ili plinovitom stanju.

15. R410a rashladno sredstvo se koristi kao radni fluid u krugu toplotne pumpe. To je fluorougljenik koji ključa (prelazi iz tekućine u plin) na vrlo niskoj temperaturi. Naime, na temperaturi od 48,5 stepeni Celzijusa. Odnosno, ako obična voda pri normalnom atmosferskom pritisku ključa na temperaturi od +100 stepeni Celzijusa, tada freon R410a ključa na temperaturi skoro 150 stepeni nižoj. Štaviše, na vrlo negativnim temperaturama.

To je ovo svojstvo rashladnog sredstva koje se koristi u toplotnoj pumpi. Posebnim mjerenjem tlaka i temperature mogu mu se dati potrebna svojstva. Ili će to biti isparavanje na temperaturi okoline, apsorbiranje topline, ili kondenzacija na temperaturi okoline, oslobađanje topline.

16. Ovako izgleda krug toplotne pumpe. Njegove glavne komponente su: kompresor, isparivač, ekspanzioni ventil i kondenzator. Rashladno sredstvo cirkulira u zatvorenom krugu toplinske pumpe i naizmjenično mijenja svoje agregacijsko stanje iz tekućeg u plinovito i obrnuto. To je rashladno sredstvo koje prenosi i prenosi toplinu. Pritisak u krugu je uvijek prevelik u odnosu na atmosferski pritisak.

Kako radi?
Kompresor usisava hladni rashladni gas niskog pritiska koji dolazi iz isparivača. Kompresor ga komprimira pod visokim pritiskom. Temperatura raste (toplina iz kompresora se također dodaje rashladnom sredstvu). U ovoj fazi dobijamo rashladni gas visokog pritiska i visoke temperature.
U ovom obliku, ulazi u kondenzator, uduvavan hladnijim vazduhom. Pregrijano rashladno sredstvo oslobađa svoju toplinu u zrak i kondenzira. U ovoj fazi, rashladno sredstvo je u tečnom stanju, pod visokim pritiskom i na prosječnoj temperaturi.
Rashladno sredstvo tada ulazi u ekspanzioni ventil. Dolazi do oštrog smanjenja tlaka zbog širenja volumena koji zauzima rashladno sredstvo. Smanjenje tlaka uzrokuje djelomično isparavanje rashladnog sredstva, što zauzvrat smanjuje temperaturu rashladnog sredstva ispod temperature okoline.
U isparivaču pritisak rashladnog sredstva nastavlja da opada, ono još više isparava, a toplina potrebna za ovaj proces uzima se iz toplijeg vanjskog zraka koji se hladi.
Potpuno gasovito rashladno sredstvo se vraća u kompresor i ciklus je završen.

17. Pokušat ću to jednostavnije objasniti. Rashladno sredstvo već ključa na temperaturi od -48,5 stepeni Celzijusa. Odnosno, relativno govoreći, na bilo kojoj višoj temperaturi okoline imat će višak tlaka i u procesu isparavanja uzimati toplinu iz okoline (odnosno uličnog zraka). Postoje rashladni fluidi koji se koriste u niskotemperaturnim frižiderima, njihova tačka ključanja je još niža, do -100 stepeni Celzijusa, ali se ne mogu koristiti za rad toplotne pumpe za hlađenje prostorije na vrućini zbog veoma visokog pritiska pri visokim ambijentalnim uslovima temperature. Rashladno sredstvo R410a je balans između sposobnosti klima uređaja da radi i za grijanje i za hlađenje.

Inače, evo jednog dobrog dokumentarca snimljenog u SSSR-u koji govori o tome kako radi toplotna pumpa. Predlažem.

18. Može li se bilo koji klima uređaj koristiti za grijanje? Ne, ne bilo ko. Iako gotovo svi moderni klima uređaji rade na freonu R410a, ostale karakteristike nisu ništa manje važne. Prvo, klima uređaj mora imati četverosmjerni ventil, koji vam omogućava da pređete na „reverse“, da tako kažem, zamijenite kondenzator i isparivač. Drugo, imajte na umu da se kompresor (koji se nalazi dolje desno) nalazi u toplinski izoliranom kućištu i ima električno grijano kućište. To je neophodno kako bi se uvijek održavala pozitivna temperatura ulja u kompresoru. Zapravo, na temperaturi okoline ispod +5 stepeni Celzijusa, čak i kada je isključen, klima uređaj troši 70 vati električne energije. Druga, najvažnija stvar je da klima mora biti inverterska. To jest, i kompresor i elektromotor radnog kola moraju biti u mogućnosti da mijenjaju performanse tokom rada. To je ono što toplotnoj pumpi omogućava efikasan rad za grijanje na vanjskim temperaturama ispod -5 stepeni Celzijusa.

19. Kao što znamo, na izmenjivaču toplote spoljašnje jedinice, koja je isparivač tokom rada grejanja, dolazi do intenzivnog isparavanja rashladnog sredstva uz apsorpciju toplote iz okoline. Ali u uličnom zraku postoje vodene pare u plinovitom stanju, koje se kondenziraju ili čak kristaliziraju na isparivaču zbog oštrog pada temperature (ulični zrak predaje svoju toplinu rashladnom sredstvu). A intenzivno smrzavanje izmjenjivača topline dovest će do smanjenja efikasnosti odvođenja topline. Odnosno, kako se temperatura okoline smanjuje, potrebno je "usporiti" i kompresor i radno kolo kako bi se osiguralo najefikasnije odvođenje topline na površini isparivača.

Idealna toplotna pumpa samo za grijanje trebala bi imati površinu vanjskog izmjenjivača topline (isparivača) nekoliko puta veću od površine unutrašnjeg izmjenjivača topline (kondenzatora). U praksi se vraćamo na isti balans da toplotna pumpa mora biti sposobna da radi i za grijanje i za hlađenje.

20. Na lijevoj strani možete vidjeti vanjski izmjenjivač topline gotovo u potpunosti prekriven mrazom, osim dva dijela. U gornjem, nezamrznutom delu, freon još uvek ima prilično visok pritisak, što mu ne dozvoljava da efikasno isparava dok apsorbuje toplotu iz okoline, dok je u donjem delu već pregrejan i više ne može da apsorbuje toplotu izvana. . A fotografija desno odgovara na pitanje zašto je vanjska klima jedinica postavljena na fasadu, a ne skrivena od pogleda na ravnom krovu. Upravo zbog vode koju je potrebno ispustiti iz odvodne posude u hladnoj sezoni. Ovu vodu bi bilo mnogo teže odvoditi sa krova nego iz slijepe zone.

Kao što sam već napisao, tokom rada grijanja na temperaturama ispod nule vani, isparivač na vanjskoj jedinici se smrzava, a voda iz uličnog zraka kristalizira na njemu. Efikasnost smrznutog isparivača je primjetno smanjena, ali elektronika klima uređaja automatski prati efikasnost odvođenja topline i periodično prebacuje toplinsku pumpu u režim odmrzavanja. U suštini, režim odmrzavanja je direktni režim klimatizacije. Odnosno, toplina se uzima iz prostorije i prenosi na vanjski, smrznuti izmjenjivač topline kako bi se otopio led na njoj. U ovom trenutku ventilator unutrašnje jedinice radi minimalnom brzinom, a hladan zrak struji iz zračnih kanala unutar kuće. Ciklus odmrzavanja obično traje 5 minuta i dešava se svakih 45-50 minuta. Zbog velike termičke inercije kućice, ne osjeća se nelagoda prilikom odmrzavanja.

21. Evo tabele performansi grejanja ovog modela toplotne pumpe. Podsjetim da je nominalna potrošnja energije nešto preko 2 kW (struja 10A), a prijenos topline se kreće od 4 kW na -20 stepeni spolja, do 8 kW na spoljnoj temperaturi od +7 stepeni. Odnosno, koeficijent konverzije je od 2 do 4. To je koliko puta vam toplotna pumpa omogućava uštedu energije u poređenju sa direktnom konverzijom električne energije u toplotu.

Usput, postoji još jedna zanimljiva stvar. Radni vijek klima uređaja kada radi na grijanje je nekoliko puta veći nego kada radi na hlađenje.

22. Prošle jeseni sam instalirao Smappee mjerač električne energije, koji vam omogućava da mjesečno vodite statistiku potrošnje energije i pruža manje-više zgodnu vizualizaciju izvršenih mjerenja.

23. Smappee je instaliran pre tačno godinu dana, poslednjih dana septembra 2015. godine. Takođe pokušava da prikaže cenu električne energije, ali to čini na osnovu ručno postavljenih tarifa. I kod njih postoji jedna važna stvar - kao što znate, mi poskupljujemo struju dva puta godišnje. Odnosno, tokom prikazanog perioda mjerenja, tarife su se mijenjale 3 puta. Stoga nećemo obraćati pažnju na troškove, već ćemo izračunati količinu potrošene energije.

U stvari, Smappee ima problema sa vizualizacijom grafikona potrošnje. Na primjer, najkraća kolona lijevo je potrošnja za septembar 2015. (117 kWh), jer Nešto je pošlo po zlu sa programerima i iz nekog razloga ekran za godinu prikazuje 11 umjesto 12 stupaca. Ali brojke ukupne potrošnje su precizno izračunate.

Naime, 1957 kWh za 4 mjeseca (uključujući i septembar) na kraju 2015. godine i 4623 kWh za cijelu 2016. godinu od januara do zaključno septembra. Odnosno, ukupno je potrošeno 6580 kWh na SVE održavanje života jedne seoske kuće, koja se grijala tijekom cijele godine, bez obzira na prisustvo ljudi u njoj. Da podsjetim da sam u ljeto ove godine prvi put morao da koristim toplotnu pumpu za grijanje, a za hlađenje ljeti nikad nije radila u sve 3 godine rada (osim ciklusa automatskog odmrzavanja, naravno) . U rubljama, prema trenutnim tarifama u Moskovskoj regiji, to je manje od 20 hiljada rubalja godišnje ili oko 1.700 rubalja mjesečno. Podsjećam da ovaj iznos uključuje: grijanje, ventilaciju, grijanje vode, šporet, frižider, rasvjetu, elektroniku i belu tehniku. Odnosno, to je zapravo 2 puta jeftinije od mjesečne najamnine za stan u Moskvi iste veličine (naravno, ne uzimajući u obzir naknade za održavanje, kao i naknade za velike popravke).

24. Hajde da sada izračunamo koliko je novca toplotna pumpa uštedela u mom slučaju. Usporedićemo električno grijanje na primjeru električnog bojlera i radijatora. Računat ću po cijenama prije krize koje su bile u vrijeme postavljanja toplotne pumpe u jesen 2013. godine. Sada su toplotne pumpe poskupele zbog kolapsa kursa rublje, a sva oprema je iz uvoza (lideri u proizvodnji toplotnih pumpi su Japanci).

Električno grijanje:
Električni kotao - 50 hiljada rubalja
Cijevi, radijatori, fitingi itd. - još 30 hiljada rubalja. Ukupno materijala za 80 hiljada rubalja.

Toplinska pumpa:
Kanalski klima uređaj MHI FDUM71VNXVF (vanjske i unutrašnje jedinice) - 120 hiljada rubalja.
Vazdušni kanali, adapteri, toplotna izolacija itd. - još 30 hiljada rubalja. Ukupno materijala za 150 hiljada rubalja.

Instalacija uradi sam, ali u oba slučaja vrijeme je približno isto. Ukupna "preplata" za toplotnu pumpu u odnosu na električni kotao: 70 hiljada rubalja.

Ali to nije sve. Grijanje zraka pomoću toplinske pumpe je istovremeno i klimatizacija u toploj sezoni (odnosno, klima uređaj još uvijek treba instalirati, zar ne? To znači da ćemo dodati još najmanje 40 hiljada rubalja) i ventilaciju (obavezno u modernim zapečaćene kuće, najmanje još 20 hiljada rubalja).

šta imamo? "Preplata" u kompleksu je samo 10 hiljada rubalja. Ovo je još samo u fazi puštanja u rad sistema grijanja.

I tada počinje operacija. Kao što sam gore napisao, u najhladnijim zimskim mjesecima faktor konverzije je 2,5, a van sezone i ljeta može se uzeti 3,5-4. Uzmimo prosječni godišnji COP jednak 3. Da vas podsjetim da se u kući godišnje potroši 6500 kWh električne energije. Ovo je ukupna potrošnja za sve električne uređaje. Radi jednostavnosti proračuna, uzmimo minimum da toplotna pumpa troši samo polovinu ove količine. To je 3000 kWh. Istovremeno, u prosjeku je isporučivao 9.000 kWh toplotne energije godišnje (6.000 kWh je „doneto” sa ulice).

Pretvorimo prenesenu energiju u rublje, pod pretpostavkom da 1 kWh električne energije košta 4,5 rubalja (prosječna dnevna/noćna tarifa u moskovskoj regiji). Dobijamo 27.000 rubalja uštede u odnosu na električno grijanje samo u prvoj godini rada. Podsjetimo da je razlika u fazi puštanja sistema u rad bila samo 10 hiljada rubalja. Odnosno, već u prvoj godini rada, toplotna pumpa mi je UŠTEDILA 17 hiljada rubalja. Odnosno, isplatilo se u prvoj godini rada. Ujedno, da podsjetim da se ne radi o stalnom boravku, u tom slučaju bi ušteda bila još veća!

Ali ne zaboravite na klima-uređaj, koji konkretno u mom slučaju nije bio potreban zbog činjenice da se kuća koju sam izgradio pokazala previše izolirana (iako koristi jednoslojni zid od gaziranog betona bez dodatne izolacije) i jednostavno se ne zagreva leti na suncu. Odnosno, iz procjene ćemo ukloniti 40 hiljada rubalja. šta imamo? U ovom slučaju, počeo sam štedjeti na toplotnoj pumpi ne od prve godine rada, već od druge. Nije velika razlika.

Ali ako uzmemo toplotnu pumpu voda-voda ili čak zrak-voda, onda će brojke u procjeni biti potpuno drugačije. Zbog toga toplotna pumpa zrak-zrak ima najbolji omjer cijene i efikasnosti na tržištu.

25. I za kraj, nekoliko riječi o električnim grijačima. Mučila su me pitanja o svim vrstama infracrvenih grijača i nano-tehnologija koje ne troše kisik. Odgovoriću kratko i konkretno. Svaki električni grijač ima efikasnost od 100%, odnosno sva električna energija se pretvara u toplinu. Zapravo, ovo se odnosi na sve električne uređaje; čak i električna sijalica proizvodi toplinu točno u količini u kojoj ju je primila iz utičnice. Ako govorimo o infracrvenim grijačima, njihova prednost je što griju predmete, a ne zrak. Stoga im je najrazumnija upotreba grijanje na otvorenim verandama u kafićima i na autobuskim stanicama. Gdje postoji potreba za prijenosom topline direktno na objekte/ljude, zaobilazeći grijanje zraka. Slična priča o sagorevanju kiseonika. Ako vidite ovu frazu negdje u reklamnoj brošuri, trebali biste znati da proizvođač smatra kupca kao naivčina. Sagorevanje je oksidaciona reakcija, a kiseonik je oksidaciono sredstvo, odnosno ne može sam da izgori. Odnosno, ovo su sve gluposti amatera koji su preskakali časove fizike u školi.

26. Druga opcija za uštedu energije električnim grijanjem (bilo direktnom konverzijom ili korištenjem toplinske pumpe) je korištenje toplinskog kapaciteta omotača zgrade (ili posebnog akumulatora topline) za skladištenje topline uz korištenje jeftine noćne električne tarife. Ovo je upravo ono sa čime ću eksperimentisati ove zime. Prema mojim preliminarnim proračunima (uzimajući u obzir činjenicu da ću u narednih mjesec dana plaćati seosku tarifu za struju, pošto je zgrada već uknjižena kao stambena zgrada), i pored povećanja tarifa za struju, iduće godine ću platiti za održavanje kuće manje od 20 hiljada rubalja (za svu električnu energiju potrošenu za grijanje, grijanje vode, ventilaciju i opremu, uzimajući u obzir činjenicu da se temperatura u kući održava na približno 18-20 stepeni Celzijusa tijekom cijele godine , bez obzira ima li ljudi u njemu).

šta je rezultat? Toplotna pumpa u obliku niskotemperaturnog klima uređaja zrak-zrak najjednostavniji je i najpristupačniji način uštede na grijanju, što može biti dvostruko važno kada postoji ograničenje električne energije. U potpunosti sam zadovoljan ugrađenim sistemom grijanja i ne osjećam nikakve neugodnosti od njegovog rada. U uslovima moskovske regije, upotreba toplotne pumpe sa zračnim izvorom potpuno je opravdana i omogućava vam da nadoknadite investiciju najkasnije za 2-3 godine.

Inače, ne zaboravite da imam i Instagram na kojem objavljujem napredak rada skoro u realnom vremenu -