Princip činnosti tepelného čerpadla je založen na tzv. Carnotově cyklu, který je vám velmi dobře známý z provozu chladicích jednotek. Domácí chladnička ve vaší kuchyni je ve skutečnosti také tepelným čerpadlem. Když do ní vložíte potraviny, i když jsou studené, ale jejichž teplota je podle zákona zachování energie stále vyšší než teplota v chladicím oddílu, teplo, které vytvářejí, neodchází. Vzhledem k tomu, že teplota uvnitř by se neměla zvyšovat, teplo se předává ven přes mřížku chladiče a ohřívá vzduch v kuchyni. Čím více potravin současně umístíte do chladničky, tím větší bude přenos tepla.

Nejjednodušší verzí tepelného čerpadla by byla otevřená chladnička umístěná venku, jejíž radiátor je umístěn v místnosti. Nechte ale lednici plnit své přímé povinnosti, protože už existují speciální zařízení – tepelná čerpadla, která mají mnohem vyšší účinnost. Princip jejich fungování je poměrně jednoduchý.

Jak funguje tepelné čerpadlo?

Předpokládejme, že chladicí kapalina cirkuluje venku potrubím uloženým v zemi, protože má nízkou teplotu, pak jimi prochází a ohřívá se, i když je vnější teplota jen asi 4-5 ° C. Chladivo při vstupu do výparníku, který funguje jako výměník tepla, předává výsledné teplo vnitřnímu okruhu systému, který je naplněn chladivem. I toto teplo stačí ke změně chladiva z kapalného do plynného skupenství.

Při dalším pohybu se plyn přesouvá do kompresoru, kde je vlivem vysokého tlaku stlačován a jeho teplota stoupá. Jakmile je plyn horký, vstupuje do kondenzátoru, který je také výměníkem tepla. Přenáší teplo z horkého plynu do chladiva vratného potrubí zahrnutého do topného systému domu. Po odevzdání tepla se plyn ochladí a opět přejde do kapalného stavu, zatímco ohřátá chladicí kapalina vstupuje do systému přívodu teplé vody a vytápění. Procházejícím expanzním ventilem se zkapalněný plyn opět dostává do výparníku - cyklus je uzavřen.

V chladném období pracují tepelná čerpadla na vytápění domu a v horku na jeho chlazení. V tomto případě je princip fungování stejný, pouze v létě teplo vstupuje do chladicí kapaliny z interiéru a nikoli zvenčí.

Konstrukční vlastnosti tepelných čerpadel

Geotermální čerpadla uzavřeného typu čerpají chladicí kapalinu - vzduch nebo vodu - potrubím uloženým hluboko v zemi a položeným podél dna nádrže. Uzavřený cyklus je považován za bezpečnější z hlediska životního prostředí. Uzavřený typ zahrnuje čerpadla s vertikálním a horizontálním výměníkem tepla, která se používají, když v blízkosti nejsou žádné vodní plochy. Vertikální tepelná čerpadla se používají tam, kde je plocha pozemku, na kterém se dům nachází, malá. Někdy jsou vertikální čerpadla instalována ve studnách vrtaných poblíž.

Balíček prací pro instalaci tepelného čerpadla zahrnuje provedení vnitřních elektroinstalačních prací, pokládku vnějších potrubí a vnitřních vzduchovodů.

Výhody použití tepelných čerpadel

Nástin článku

Tepelné čerpadlo je zařízení, které ohřívá vodu v systémech vytápění a zásobování teplou vodou stlačováním freonu, původně ohřátého z nekvalitního zdroje tepla, kompresorem na 28 barů. Pod vysokým tlakem plynné chladivo s počáteční teplotou 5-10 ° C; uvolňuje velké množství tepla. To umožňuje ohřát chladicí kapalinu spotřebního systému na 50-60 °C, bez použití tradičních paliv. Proto se má za to, že tepelné čerpadlo poskytuje uživateli nejlevnější teplo.

Další informace o výhodách a nevýhodách naleznete ve videu:

Takové zařízení je v provozu více než 40 let ve Švédsku, Dánsku, Finsku a dalších zemích, které podporují rozvoj alternativní energie na státní úrovni. Ne tak aktivně, ale každým rokem s větší jistotou vstupují tepelná čerpadla na ruský trh.

Účel článku: zkontrolujte oblíbené modely tepelných čerpadel. Informace budou užitečné pro ty, kteří chtějí co nejvíce ušetřit na vytápění a zásobování teplou vodou ve vlastním domě.

Tepelné čerpadlo vytápí dům volnou energií z přírody

Teoreticky lze teplo odebírat ze vzduchu, půdy, podzemních vod, odpadních vod (včetně ze septiku a čerpací stanice vody) a otevřených nádrží. V praxi se pro většinu případů osvědčila proveditelnost použití zařízení odebírajících tepelnou energii ze vzduchu a půdy.

Nejlákavější jsou varianty s odběrem tepla ze septiku nebo čerpací stanice odpadních vod (SPS). Při průchodu chladiva přes HP při 15-20 °C může být výstupní teplota minimálně 70 °C. Tato možnost je však přijatelná pouze pro systém zásobování teplou vodou. Topný okruh snižuje teplotu v „lákavém“ zdroji. Což vede k řadě nepříjemných důsledků. Například zamrzání kanalizace; a pokud je na stěnách jímky umístěn teplosměnný okruh tepelného čerpadla, pak samotný septik.

Nejoblíbenější TČ pro potřeby CO a TUV jsou geotermální (využívající teplo země) zařízení. Vynikají svým nejlepším výkonem v teplém a chladném podnebí, v písčitých a jílovitých půdách s různou hladinou podzemní vody. Protože teplota půdy pod hloubkou mrazu zůstává po celý rok téměř neměnná.

Princip činnosti tepelného čerpadla

Chladivo se ohřívá ze zdroje nízkopotenciálního (5...10 °C) tepla. Čerpadlo stlačuje chladivo, jehož teplota stoupá (50...60 °C) a ohřívá chladicí kapalinu topného systému nebo přívodu teplé vody.

Během provozu TČ jsou zapojeny tři tepelné okruhy:

• externí (systém s chladicí kapalinou a oběhovým čerpadlem);
• meziprodukt (výměník tepla, kompresor, kondenzátor, výparník, škrticí klapka);
• spotřebitelský okruh (oběhové čerpadlo, vytápěná podlaha, radiátory; pro přívod teplé vody - zásobník, vodovodní body).

Samotný proces vypadá takto:

Okruh pro odvod tepelné energie

1. Půda zahřívá solný roztok.
2. Oběhové čerpadlo zvedá solanku do výměníku tepla.
3. Roztok se ochladí chladivem (freonem) a vrátí se zpět na zem.

Výměník tepla

1. Kapalný freon, který se vypařuje, odebírá tepelnou energii solance.
2. Kompresor stlačí chladivo, což způsobí prudké zvýšení jeho teploty.
3. V kondenzátoru předává freon energii přes výparník chladivu topného okruhu a stává se opět kapalným.
4. Ochlazené chladivo jde přes škrticí klapku do prvního výměníku tepla.

Topný okruh

1. Ohřátá chladicí kapalina topného systému je čerpána oběhovým čerpadlem k disipačním prvkům.
2. Přenáší tepelnou energii do vzdušné hmoty místnosti.
3. Ochlazené chladivo se vrací zpětným potrubím do mezivýměníku tepla.

Video s podrobným popisem procesu:

Co je na vytápění levnější: elektřina, plyn nebo tepelné čerpadlo?

Uvádíme náklady na připojení jednotlivých typů vytápění. Abychom uvedli obecný obrázek, vezměme moskevskou oblast. Ceny se mohou v regionech lišit, ale poměr cen zůstane stejný. Ve výpočtech předpokládáme, že lokalita je „holá“ – bez plynu nebo elektřiny.

Náklady na připojení

Tepelné čerpadlo. Položení vodorovného obrysu za ceny MO - 10 000 rublů za směnu rypadla s lopatou (odstraní až 1 000 m³ půdy za 8 hodin). Systém pro dům o velikosti 100 m² bude pohřben za 2 dny (platí pro hlínu, na které můžete odebrat až 30 W tepelné energie z 1 m.p. okruhu). Příprava okruhu k provozu bude vyžadovat asi 5 000 rublů. Horizontální varianta umístění primárního okruhu ve výsledku vyjde na 25 tisíc.

Studna bude dražší (1 000 rublů na lineární metr, s přihlédnutím k instalaci sond, jejich potrubí do jednoho potrubí, plnění chladicí kapalinou a tlakové zkoušce), ale pro budoucí provoz bude mnohem výhodnější. S menší obsazenou plochou staveniště se výkon zvyšuje (pro 50 m vrt - nejméně 50 W na metr). Potřeby čerpadla jsou pokryty a objeví se další potenciál. Celý systém tedy nebude fungovat na opotřebení, ale s určitou rezervou výkonu. Umístěte 350 metrů obrysu do vertikálních jamek – 350 000 rublů.

Plynový kotel. V moskevské oblasti pro připojení k plynové síti, práce na místě a instalaci kotle požaduje Mosoblgaz 260 000 rublů.

Elektrický kotel. Připojení třífázové sítě bude stát 10 000 rublů: 550 pro místní elektrické sítě, zbytek pro rozvodnou desku, měřič a další obsah.

Spotřeba

Pro provoz HP s tepelným výkonem 9 kW je zapotřebí 2,7 kW / h elektřiny - 9 rublů. 53 kop v jednu hodinu,

Měrné teplo při spalování 1 m³ plynu je stejných 9 kW. Cena plynu pro domácnost pro oblast Moskvy je 5 rublů. 14 kop za metr krychlový

Elektrický kotel spotřebuje 9 kW / h = 31 rublů. 77 kop. v jednu hodinu. Rozdíl oproti TN je téměř 3,5násobný.

Vykořisťování

• Pokud je dodáván plyn, pak je cenově nejvýhodnější možností vytápění plynový kotel. Zařízení (9 kW) stojí nejméně 26 000 rublů, měsíční platba za plyn (12 hodin denně) bude 1 850 rublů.
• Výkonné elektrické zařízení je výhodnější z hlediska organizace třífázové sítě a nákupu samotného zařízení (kotle - od 10 000 rublů). Teplý dům bude stát 11 437 rublů měsíčně.
• Při započtení počáteční investice do alternativního vytápění (zařízení 275 000 a instalace horizontálního okruhu 25 000) se tepelné čerpadlo, které spotřebuje elektřinu 3 430 rublů/měsíc, zaplatí nejdříve za 3 roky.

Při porovnání všech možností vytápění, za předpokladu, že je systém vytvořen od nuly, je zřejmé: plyn nebude o mnoho výnosnější než geotermální tepelné čerpadlo a vytápění elektřinou v příštích 3 letech je beznadějně horší než obě tyto možnosti.

Podrobné výpočty ve prospěch provozu tepelného čerpadla naleznete na videu od výrobce:

Některé doplňky a zkušenosti s efektivním provozem jsou zvýrazněny v tomto videu:

Hlavní charakteristiky

Při výběru zařízení ze široké škály specifikací věnujte pozornost následujícím charakteristikám.

Souhrnná tabulka modelu

V článku jsme zkoumali nejoblíbenější modely a identifikovali jejich silné a slabé stránky. Seznam modelů naleznete v následující tabulce:

Tepelná čerpadla pro vytápění malých prostor nebo ohřev užitkové vody

Účel – ekonomické vytápění bytových a pomocných prostor, údržba systému zásobování teplou vodou. Nejnižší spotřebu (do 2 kW) mají jednofázové modely. K ochraně před přepětím v síti potřebují stabilizátor. Spolehlivost třífázového je vysvětlena charakteristikami sítě (zátěž je rozložena rovnoměrně) a přítomností vlastních ochranných obvodů, které zabraňují poškození zařízení v důsledku přepětí. Zařízení této kategorie ne vždy zvládne současnou údržbu topného systému a okruhu zásobování teplou vodou.

1. Huch EnTEC VARIO China S2-E (Německo) – od 184 493 RUB.

Huch EnTEC VARIO nelze provozovat samostatně. Pouze ve spojení s akumulační nádrží systému zásobování teplou vodou. HP ohřívá vodu pro hygienické potřeby a ochlazuje vzduch v místnosti.

Mezi výhody patří nízká energetická náročnost zařízení, přijatelná teplota vody v okruhu TUV a funkce čištění systému (periodickým krátkodobým ohřevem na 60°C) od patogenních bakterií, které se vyvíjejí ve vlhkém prostředí.

Nevýhodou je, že těsnění, příruby a manžety je nutné zakoupit samostatně. Buďte originální, jinak budou kapky.

Při výpočtu musíte mít na paměti, že zařízení čerpá 500 m³ vzduchu za hodinu, takže minimální plocha místnosti, ve které je Huch EnTEC VARIO instalována, musí být alespoň 20 m², s výškou stropu 3 metry nebo více. .

2. NIBE F1155-6 EXP (Švédsko) – od 355 161 RUB.

Model je deklarován jako „inteligentní“ zařízení s automatickým přizpůsobením potřebám objektu. Byl zaveden invertorový napájecí obvod pro kompresor, který umožňuje nastavit výstupní výkon.

Přítomnost takové funkce s malým počtem spotřebičů (vodní body, radiátory) činí vytápění malého domu ziskovějším než v případě konvenčního, neinvertorového HP (který nemá měkký start kompresoru a výstupní výkon není regulován). Protože u NIBE se při nízkých hodnotách výkonu topná tělesa zapínají jen zřídka a vlastní maximální spotřeba tepelného čerpadla není větší než 2 kW.

V malém zařízení je hluk (47 dB) nepřijatelný. Optimální možností instalace je samostatná místnost. Umístěte postroj na stěny, které nesousedí s odpočívárnami.

3. Fujitsu WSYA100DD6 (Japonsko) – od 524 640 RUB.

„Out of the box“ funguje pouze pro vytápění v jednom okruhu. K dispozici je volitelná sada pro připojení druhého okruhu s možností nezávislé konfigurace pro každý. Samotné tepelné čerpadlo je však navrženo pro vytápění místnosti do 100 m² s výškou stropu maximálně 3 metry.

Mezi výhody patří malé rozměry, provoz z domácího zdroje, nastavení výstupní teploty od 8 do 55 °C, což by podle plánu výrobce mělo nějakým způsobem ovlivnit komfort a přesnost ovládání připojených systémů.

Vše ale zrušil nízký výkon. V našem klimatu, zahřátí na deklarovaných 100 m², bude zařízení fungovat na opotřebení. To je potvrzeno častými přechody zařízení do „nouzového“ režimu s vypnutím čerpadla a chybami na displeji. Pouzdro není zaručeno. Opraveno restartováním zařízení.

„Nehody“ ovlivňují spotřebu energie. Protože když se kompresor zastaví, topné těleso se spustí. Proto je společné připojení okruhů CO a podlahového vytápění (nebo TUV) přípustné v zařízení o ploše nejvýše 70 m².

Zařízení pro vytápění standardních chat pro trvalé bydlení

Jsou zde prezentována geotermální, vzduchová a vodní (odstraňování tepelné energie z podzemní vody) zařízení. Deklarovaný výstupní výkon (alespoň 8 kW) stačí k zásobování teplem všech spotřebních soustav venkovských (a trvalých) domů. Mnoho tepelných čerpadel této kategorie má režim chlazení. Implementované invertorové výkonové obvody jsou zodpovědné za hladký start kompresoru díky jeho hladkému chodu se snižuje delta (rozdíl teplot) chladicí kapaliny. Optimální provozní režim okruhu je zachován (bez zbytečného přehřívání a ochlazování). To vám umožní snížit spotřebu energie ve všech provozních režimech HP. Největší ekonomický efekt je u zařízení vzduch-vzduch.

4. Vaillant geoTHERM VWW 61/3 (Německo) – od 408 219 RUB.

Použití studniční vody jako primárního chladiva (pouze VWW) umožnilo zjednodušit konstrukci a snížit cenu TČ bez ztráty výkonu.

Zařízení se vyznačuje nízkou spotřebou energie v hlavním provozním režimu a nízkou hlučností.

Nevýhodou Vaillantu jsou jeho nároky na vodu (jsou známy případy poškození přívodního potrubí a výměníku sloučeninami železa a manganu); je třeba se vyhnout práci s vodami obsahujícími sůl. Situace není zaručena, ale pokud instalaci provedli specialisté servisního střediska, je tu někdo, u koho lze uplatnit reklamaci.

Požaduje se suchá a nezamrzající místnost o objemu minimálně 6,1 m³ (2,44 m² se stropem 2,5 m). Spadnutí pod čerpadlo není na závadu (kondenzace může stékat z povrchů izolovaných okruhů).

5. LG Therma V AH-W096A0 (Korea) – od 275 000 RUB.

Tepelné čerpadlo vzduch-voda. Zařízení se skládá ze 2 modulů: vnější odebírá tepelnou energii ze vzduchových hmot, vnitřní ji přeměňuje a předává do topného systému.

Hlavní výhodou je univerzálnost. Lze nakonfigurovat pro vytápění i chlazení objektu.

Nevýhodou této řady LG Therma je, že její potenciál (a celé řady) nestačí pro potřeby chaty o rozloze větší než 200 m².

Důležitý bod: pracovní jednotky dvousložkového systému nemohou být od sebe vzdáleny více než 50 m horizontálně a 30 m vertikálně.

6. STIEBEL ELTRON WPF 10MS (Německo) – od 323 300 RUB.

Model WPF 10MS je nejvýkonnější z tepelných čerpadel STIEBEL ELTRON.

Mezi výhody patří automaticky nastavitelný režim vytápění a možnost zapojit 6 zařízení do kaskády (jedná se o paralelní nebo sériové zapojení zařízení pro zvýšení průtoku, tlaku nebo organizování nouzové rezervy) systému o výkonu až 60 kW.

Nevýhodou je, že organizování výkonné elektrické sítě pro současné připojení 6 takových zařízení je možné pouze se souhlasem místní pobočky Rostechnadzor.

V nastavení režimů je zvláštnost: po provedení nezbytných úprav programu byste měli počkat, dokud kontrolka nezhasne. V opačném případě se po zavření víka systém vrátí do původního nastavení.

7. Daikin EGSQH10S18A9W (Japonsko) – od 1 607 830 RUB.

Výkonné zařízení pro současné poskytování tepla z CO, TUV a vytápěných podlah bytového domu o ploše až 130 m².

Programovatelné a uživatelem řízené režimy; Všechny obsluhované okruhy jsou řízeny v rámci specifikovaných parametrů; je zde zabudovaný zásobník (pro potřeby TUV) 180 litrů a pomocné ohřívače.

Mezi nedostatky patří působivý potenciál, který nebude v domě o rozloze 130 m² plně využit; cena, kvůli které se doba návratnosti prodlužuje na neurčito; automatické přizpůsobení vnějším klimatickým podmínkám není implementováno v základní konfiguraci. Ekologické termistory (tepelné odpory) jsou volitelné. To znamená, že když se změní vnější teplota, navrhuje se upravit provozní režim ručně.

Zařízení pro objekty s vysokou spotřebou tepla

Plně pokrýt potřeby tepelné energie obytných a komerčních budov o ploše více než 200 m². Dálkové ovládání, kaskádový provoz, interakce s rekuperátory a solárními systémy – rozšiřují možnosti uživatele při vytváření komfortní teploty.

8. WATERKOTTE EcoTouch DS 5027.5 Ai (Německo) – od 708 521 RUB.

Modifikace DS 5027.5 Ai je nejvýkonnější v řadě EcoTouch. Stabilně ohřívá chladicí kapalinu topného okruhu a dodává tepelnou energii do systému zásobování teplou vodou v místnostech do 280 m².

Scroll (nejproduktivnější existující) kompresor; nastavení průtoku chladicí kapaliny umožňuje získat stabilní hodnoty výstupní teploty; barevný displej; Russified menu; elegantní vzhled a nízká hladina hluku. Každý detail je pro pohodlné používání.

Při aktivním používání vodních bodů se zapnou topná tělesa, což způsobí zvýšení spotřeby energie o 6 kW/h.

9. DANFOSS DHP-R ECO 42 (Švédsko) – od 1 180 453 RUB.

Dostatečně výkonné zařízení pro poskytování tepelné energie systému zásobování teplou vodou a topných okruhů víceúrovňové chaty s trvalým pobytem.

Místo přídavného ohřívače teplé užitkové vody se zde využívá průtok teplé vody z přívodu topného okruhu. Procházením již horké vody chladičem přehřáté vody ohřívá tepelné čerpadlo vodu v přídavném výměníku TUV na 90 °C. Stabilní teplota v zásobníku CO a TUV je udržována automatickým nastavením otáček oběhových čerpadel. Vhodné pro kaskádové zapojení (až 8 TN).

Pro topný okruh nejsou žádná topná tělesa. Další zdroje se odebírají z libovolného kombinovaného kotle - řídící jednotka si z něj odebere tolik tepla, kolik je v konkrétním případě potřeba.

Při výpočtu prostoru pro instalaci tepelného čerpadla je nutné ponechat mezeru 300 mm mezi stěnou a zadní plochou zařízení (pro snadné ovládání a údržbu komunikací).

10. Viessmann Vitocal 300-G WWC 110 (Německo) – od 630 125 RUB.

Podzemní voda slouží jako primární chladivo. Proto konstantní teplota na prvním výměníku tepla a nejvyšší koeficient COP.

Mezi výhody patří nízkopříkonový pomocný elektrický ohřívač na primárním okruhu a proprietární ovladač (v podstatě bezdrátové dálkové ovládání) pro dálkové ovládání.

Mínus - výkon oběhového čerpadla, stav hlavního potrubí a výměníku primárního okruhu závisí na kvalitě destilované podzemní vody. Je vyžadováno filtrování.

Rozbor podzemních vod pomůže eliminovat výskyt obtížně řešitelných problémů s drahými zařízeními. Což je třeba udělat před pořízením tepelného čerpadla voda-voda.

Výběr redakce

Dlouholeté zkušenosti s výrobou a provozem tepelných čerpadel v severní Evropě umožnily našim krajanům zúžit oblast hledání nejziskovějšího způsobu vytápění domova. Existují skutečné možnosti pro jakýkoli požadavek.

Potřebujete zajistit teplo do okruhu teplé užitkové vody nebo topného systému obytného domu do 80 - 100 m²? Zvažte potenciál NIBE F1155– jeho „inteligentní“ plnění šetří peníze, aniž by ohrozilo dodávku tepla.

Bude zajištěna stabilní teplota v okruzích podlahového vytápění, CO a TUV chaty 130 m² – je zde použit výměník TUV (180 litrů).

Vytváří konstantní tepelný tok současně pro všechny spotřebiče. Schopnost vytvořit kaskádu 8 HP umožňuje poskytnout teplo objektu o ploše alespoň 3 000 m².

Každý z těchto modelů není absolutní, ale základní možností. Pokud jste našli vhodnou TN, prohlédněte si celou řadu, prostudujte si volitelné nabídky. Existuje široká škála vybavení, existuje riziko, že vaše ideální volba nebude chybět.

Článek vám pomohl najít výhodnou možnost vytápění nebo potřebujete další informace - napište do komentářů. Odpovídáme okamžitě.

Materiál Vám zašleme e-mailem

Odebírání tepla z půdy a vodních zdrojů není takovou inovací. Západní svět již dlouho využívá geotermální energii k vytápění domů. Toto téma se stává stále aktuálnějším, protože ceny energií rostou. Tepelné čerpadlo pro vytápění domu umožňuje ohřívat radiátory ekologicky, bezpečně a zdarma.

Tepelné čerpadlo vytápí dům přirozeným teplem

Tepelné čerpadlo pro vytápění domu: princip činnosti, výhody a nevýhody

Příklad zařízení podobného tepelnému čerpadlu najdeme v každé domácnosti – jedná se o lednici. Produkuje nejen chlad, ale i teplo - to je znát na teplotě zadní stěny jednotky. Podobný princip je vlastní tepelnému čerpadlu – shromažďuje tepelnou energii z vody, země a vzduchu.

Princip činnosti a zařízení

Operační systém zařízení je následující:

• voda ze studny nebo nádrže prochází výparníkem, kde její teplota klesne o pět stupňů;
• po ochlazení kapalina vstupuje do kompresoru;
• kompresor stlačuje vodu a zvyšuje její teplotu;
• ohřátá kapalina se pohybuje do teplosměnné komory, kde předává své teplo topnému systému;
• ochlazená voda se vrací na začátek cyklu.

Topné systémy založené na jednotkách s tepelným čerpadlem mají tři komponenty:

• Sonda je cívka umístěná ve vodě nebo zemi. Shromažďuje teplo a předává jej do zařízení.
• Tepelné čerpadlo je zařízení, které odebírá tepelnou energii.
• Vlastní topný systém včetně teplosměnné komory.

Klady a zápory zařízení

Nejprve o pozitivních aspektech takového vytápění:

• Relativně nízká spotřeba energie. Na vytápění se spotřebuje pouze elektřina, která si vyžádá mnohem méně než například vytápění elektrospotřebiči. Tepelná čerpadla mají konverzní faktor, který udává výkon tepelné energie v poměru k vynaložené elektrické energii. Pokud je například hodnota „ϕ“ 5, pak na 1 kilowatt za hodinu spotřeby elektřiny bude 5 kilowattů tepelné energie.

• Všestrannost. Tento topný systém lze instalovat na libovolné místo. To platí zejména pro odlehlé oblasti, kde nejsou rozvody plynu. Pokud není možné připojit elektřinu, může čerpadlo běžet na naftový nebo benzínový motor.
• Plná automatizace. Není třeba doplňovat vodu do systému ani sledovat jeho provoz.
• Šetrnost k životnímu prostředí a bezpečnost. Systém tepelného čerpadla neprodukuje žádné odpady ani plyny. Zařízení se nemůže náhodně přehřát.
• Taková jednotka dokáže dům nejen vytopit v zimě při teplotách vzduchu do minus patnácti stupňů, ale i v létě chladit. Tyto funkce jsou k dispozici u reverzních modelů.

• Dlouhá doba provozu - až půl století. Kompresor může být potřeba vyměnit přibližně každých dvacet let.

Tento systém má také své nevýhody, které nelze ignorovat:

• Ceny. Tepelné čerpadlo pro vytápění domu není levnou záležitostí. Tento systém se zaplatí nejdříve za pět let.
• V oblastech, kde zimní teploty klesají pod patnáct stupňů pod nulou, budou pro provoz zařízení potřeba další zdroje tepla (elektrické nebo plynové).
• Systém, který odebírá tepelnou energii ze země, narušuje ekosystém lokality. Škoda není významná, ale je třeba s tím počítat.

Pohled odborníka

Andrej Starpovský

„Pokud si přejete, můžete si vyrobit tepelné čerpadlo pro vytápění vašeho domova z lednice vlastníma rukama. Ale to bude vyžadovat určité technické znalosti."

Jaké čerpadlo zvolit

Instalace se liší zdrojem tepelné energie a způsobem jejího přenosu. Existuje pět hlavních typů:

• Voda-vzduch.
• Podzemní voda.
• Vzduch-vzduch.
• Voda-voda.
• Vzduch-voda.

Průzkum místa

Před instalací topného systému je důležité prozkoumat vlastnosti místa. Tato studie pomůže určit, který zdroj tepelné energie bude nejlepší volbou. Nejjednodušší je, pokud je u domu jezírko. Tato skutečnost vás zbaví nutnosti provádět výkopové práce. Dalším praktickým řešením je využití plochy, kde neustále fouká vítr. Pokud není ani jedno, ani druhé, budete se muset zastavit u zemních prací.

Topný systém může mít dvě možnosti instalace:

• pomocí sond;
• s instalací podzemního kolektoru.

Čerpadlo podzemní vody a možnosti instalace

Geotermální sondy jsou obvykle instalovány na malé ploše, která neumožňuje instalaci velkého potrubí. K instalaci tohoto systému budete potřebovat vrtací zařízení, protože hloubka vrtů musí být nejméně sto metrů a průměr musí být dvacet centimetrů. Do takových vrtů jsou spuštěny sondy. Počet vrtů ovlivňuje výkon topného systému.

Pokud je plocha místa dostatečně velká, můžete se obejít bez vrtání a nainstalovat horizontální systém. Za tímto účelem je cívka pohřbena do hloubky jednoho a půl metru. Tato verze systému je považována za nejstabilnější a bezproblémovou.

Čerpadlo voda-voda: snadná instalace

Tepelné čerpadlo voda-voda pro vytápění domu je vhodné do oblastí s jezírky. Pro potrubí můžete použít běžné polyetylenové trubky. Sestavený kolektor se přesune do jezírka a tam se spustí na dno. Jedná se o jednu z nejlevnějších možností instalace, kterou můžete provést sami.

Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch: náklady na instalaci

V oblasti, kde jsou neustále větry, je vhodný systém využívající vzduchovou tepelnou energii. Instalace v tomto případě také nebude vyžadovat žádné zvláštní náklady, můžete to udělat sami. Čerpadlo stačí nainstalovat ne dále než dvacet metrů od domu na nejvíce větrané místo.

Tepelné čerpadlo pro vytápění domu: ceny a výrobci

Jednotky tepelných čerpadel na ruském trhu zastupují produkty těchto společností: Vaillant (Německo), Nibe (Švédsko), Danfoss (Dánsko), Mitsubishi Electric (Japonsko), Mammoth (USA), Viessmann (Německo). Ruští výrobci SunDue a Henk jim nejsou v kvalitě horší.

K vytápění domu o rozloze sto metrů čtverečních bude vyžadována instalace deseti kilowattů.

Tabulka 1. Průměrné náklady na různé typy 10kilowattových čerpadel

obraz	Typ čerpadla	Náklady na vybavení, rub	Náklady na instalační práce, rub
	Podzemní voda Dovážení výrobci	Od 500 tisíc	Od 80 000
	Domácí producenti podzemní vody	Od 360 tisíc	Od 70 000
	Vzduch-voda Dovážení výrobci	Od 270 tisíc	Od 50 000
	Vzduch-voda Domácí výrobci	Od 210 tisíc	Od 40 000
	Voda-voda dovážených výrobců	Od 230 tisíc	Od 50 000
	Domácí výrobci voda-voda	Od 220 tisíc	Od 40 000

Cena tepelného čerpadla na klíč se v průměru pohybuje kolem 300 – 350 tisíc rublů. Rozpočtově nejvýhodnější možností je systém vzduch-voda, protože nevyžaduje nákladné výkopové práce.

Pohled odborníka

Andrej Starpovský

Vedoucí skupiny vytápění, větrání a klimatizace, GRAST LLC

Světový energetický výbor sestavil prognózu využití zdrojů tepla k vytápění budov na rok 2020. Tvrdí, že ve vyspělých zemích bude 75 % domácností zásobováno teplou vodou a vytápěno geotermální energií planety.

Dnes je 40 % všech nových domů ve Švýcarsku vybaveno tepelnými čerpadly a ve Švédsku se toto číslo zvýšilo na 90 %. Rusko a země SNS zavádějí tepelné čerpadlo pro vytápění domů méně často, ačkoli první nadšenci již tuto metodu používají a předávají své zkušenosti následovníkům.

Principy práce

K vytápění budovy je energie z nízkopotenciálního zdroje (teplota) předávána chladivem spotřebiteli. Technologický proces využívá termodynamický zákon, který zajišťuje vyrovnání tepelných energií dvou soustav s rozdílnou teplotou: přenos výkonu z horkého zdroje na studený spotřebič.

Při využití okolního tepla se zvyšuje jeho teplotní potenciál pro vytápění a zásobování teplou vodou.

Zdrojem regeneračního tepla může být:

• povrch země nebo její objem;
• vodní prostředí (jezero, řeka);
• vzduchové hmoty.

Oblíbenější modely jsou ty, které odebírají energii ze země, jejíž povrch je ohříván slunečními paprsky a energií vnějšího a vnitřního jádra planety. Jsou poznamenáni:

1. nejlepší kombinace spotřebitelských kvalit;
2. účinnost;
3. za cenu.

Schémata cirkulace chladicí kapaliny

Při provozu tepelného čerpadla (TČ) se používají tři uzavřené okruhy, kterými cirkulují různé kapaliny/plyny – chladiva. Každý z nich plní své vlastní funkce.

Snímací obvod potenciálu zdroje energie

Při odběru tepla ze vzduchu se používá umělé profukování skříně výparníku proudy vzduchu od ventilátorů.

Uzavřený cyklus kapalného chladiva pro přenos tepla z vodního prostředí nebo země se provádí potrubím, které spojuje spirálu výparníku s kolektorem zapuštěným do dna nádrže nebo zapuštěným do země ve vzdálenosti přesahující zamrznutí půdy. v extrémním mrazu.

Jako chladicí kapaliny se používají nemrznoucí kapaliny na bázi zředěných vodných roztoků alkoholu. Obvykle se nazývají „nemrznoucí směs“ nebo „solný roztok“. Vlivem vyšší teploty (≥+3ºС) stoupají do výparníku, předávají mu teplo a po ochlazení (≈-3ºС) proudí gravitací zpět ke zdroji energie, čímž je zajištěna nepřetržitá cirkulace.

Vnitřní okruh

Koluje jím chladivo na bázi freonu a „zvyšuje“ teplo na vyšší úroveň. Vlivem teploty se postupně přeměňuje na plynné a kapalné skupenství.

Vnitřní obvod obsahuje:

• výparník, který odebírá energii ze solanky a převádí ji na freon, který se vaří a stává se zředěným plynem;
• kompresor, který stlačuje plyn na vysoký tlak. Současně se prudce zvyšuje teplota freonu;
• kondenzátor, ve kterém horký plyn předává svou energii chladicí kapalině výstupního okruhu a sám se ochlazuje a přechází do kapalného stavu;
• škrticí klapka (expanzní ventil), snižující freon v důsledku tlakového rozdílu na stav syté páry pro vstup do výparníku. Když chladivo prochází úzkým otvorem, tlak chladiva klesne na počáteční hodnotu.

Výstupní obvod

Voda zde cirkuluje. Je ohříván v kondenzátorové spirále pro použití v konvenčním hydronickém topném systému. Při této metodě její teplota dosahuje cca 35ºС, což předurčuje její použití v systému „Teplá podlaha“ s dlouhými čarami, které umožňují rovnoměrný přenos generované energie do celého objemu místnosti.

Použití pouze radiátorů, které vytvářejí menší objemy výměny tepla s prostorem místností, není tak efektivní.

Design

Průmysl vyrábí modely s různými výkonnostními charakteristikami, ale zahrnují zařízení, která plní standardní úkoly popsané výše.

Jako možnost návrhu je na obrázku znázorněno tepelné čerpadlo pro vytápění domu.

Zde je teplo z geotermálních zdrojů přijímáno vstupním potrubím a o víkendech je předáváno do systému vytápění domů.

Provoz tepelného čerpadla je zajištěn:

• systém pro sledování parametrů obvodu a řízení, včetně vzdálených metod přes internet;
• přídavná zařízení (mycí a plnicí jednotky, expanzní nádoby, bezpečnostní skupiny, čerpací stanice).

Pozemní konstrukce

K odběru energie ze zdroje používají tři konstrukce výměníků tepla:

1. povrchové umístění;
2. instalace vertikálních zemních sond;
3. prohlubování vodorovných konstrukcí.

První metoda je nejméně účinná. Proto se zřídka používá k vytápění domu.

Instalace sond do studní

Tato metoda je nejúčinnější. Umožňuje vytvoření vrtů do hloubek cca 50÷150 metrů i více pro uložení potrubí ve tvaru U z plastových materiálů o průměru 25 až 40 mm.

Zvětšení plochy průřezu potrubí a prohloubení studny vytváří lepší odvod tepla, ale zvyšuje náklady na konstrukci.

Horizontální kolektory

Vrtání otvorů pro sondy je drahé. Proto je tato metoda často volena, protože je levnější. Umožňuje vám vystačit si s kopáním příkopů pod hloubkou zamrznutí půdy.

Při navrhování horizontálního kolektoru je třeba vzít v úvahu následující:

1. tepelná vodivost půdy;
2. průměrná vlhkost půdy;
3. geometrie místa.

Ovlivňují rozměry a konfiguraci kolektoru. Potrubí lze pokládat:

• smyčky;
• cikcaky;
• had;
• ploché geometrické tvary;
• spirálové spirály.

Je důležité pochopit, že plocha místa přidělená takovému kolektoru obvykle 2–3krát přesahuje rozměry základů domu. To je hlavní nevýhoda této metody.

Sběrače vody

Jedná se o nejekonomičtější způsob, ale vyžaduje umístění hluboké nádrže v blízkosti budovy. Sestavená potrubí jsou uložena a zajištěna závažím na jejím dně. Pro efektivní provoz tepelného čerpadla je nutné vypočítat minimální hloubku kolektoru a objem jímky schopné zajistit odvod tepla.

Rozměry takové konstrukce jsou určeny tepelnými výpočty a mohou dosáhnout délky více než 300 metrů.

Na obrázku níže je znázorněna příprava linek pro montáž na ledu jarního jezera. Umožňuje vám vizuálně posoudit rozsah práce před vámi.

Vzduchová metoda

Externí nebo vestavěný ventilátor vhání vzduch z ulice přímo na výparník s freonem, jako v klimatizaci. V tomto případě není třeba vytvářet objemné konstrukce z trubek a umisťovat je do země nebo nádrže.

Tepelné čerpadlo pro vytápění domu fungující na tomto principu je levnější, ale doporučuje se jej používat v relativně teplém klimatu: mrazivý vzduch nedovolí systému pracovat.

Taková zařízení jsou široce používána pro ohřev vody v bazénech nebo místnostech umístěných vedle průmyslových zařízení, která jsou neustále zapojena do technologického procesu a uvolňují teplo do atmosféry pomocí výkonných chladicích systémů. Příklady zahrnují elektrické autotransformátory, dieselové stanice a kotelny.

Hlavní charakteristiky

Při výběru modelu VT byste měli zvážit:

• tepelný výstupní výkon;
• transformační poměr tepelného čerpadla;
• podmíněná účinnost;
• roční účinnost a náklady.

výstupní výkon

Při vytváření nového návrhu domu se berou v úvahu jeho tepelné potřeby, přičemž se berou v úvahu konstrukční vlastnosti materiálů, které vytvářejí tepelné ztráty stěnami, okny, dveřmi, stropy a podlahami místností různých velikostí. Výpočet zohledňuje vytvoření komfortu při nejnižších mrazech v konkrétní oblasti.

Spotřeba tepelného výkonu budovy je vyjádřena v kW. Musí být pokryta energií generovanou tepelným čerpadlem. Ve výpočtech však často dochází ke zjednodušení, které umožňuje úspory: trvání nejchladnějších dnů v roce nepřesáhne několik týdnů. Během této doby je připojen další zdroj tepla, například topná tělesa, která ohřívají vodu v bojleru.
Fungují pouze v kritických situacích při mrazech a po zbytek času jsou vypnuté. To umožňuje použití VT s nižšími výkony.

Možnosti designu

Pro referenci. Modely s výstupním výkonem 6÷11 kW okruhů „solanka-voda“ jsou schopny ohřívat vodu z vestavěných zásobníků v relativně malých objektech. Výkon 17 kW stačí k udržení teploty vody 65ºC v kotli o objemu 230÷440 litrů.
Potřeba tepla středně velkých objektů pokrývá výkon 22÷60 kW.

Transformační koeficient tepelných čerpadel Ktr

Určuje účinnost konstrukce pomocí bezrozměrného vzorce:

Ktr=(Tout-Tout)/Tout

Hodnota „T“ udává teplotu chladiva na výstupu a vstupu konstrukce.

Koeficient přeměny energie (ͼ)

Vypočítává se pro určení podílu užitečného tepelného výkonu vzhledem k energii aplikované do kompresoru.

ͼ=0,5T/(T-To)=0,5(ΔT+To)/ΔT

Pro tento vzorec je teplota spotřebitele „T“ a zdroje „To“ určena ve stupních Kelvina.

Hodnota ͼ může být určena množstvím energie vynaložené na provoz kompresoru „Rel“ a výsledným užitečným tepelným výkonem „Rn“. V tomto případě se nazývá „COP“, zkráceně z anglického výrazu „Coefficient of performance“.

Koeficient ͼ je proměnná hodnota v závislosti na rozdílu teplot mezi zdrojem a spotřebičem. Označuje se čísly od 1 do 7.

Podmíněná účinnost

Toto je nepravdivé tvrzení: faktor účinnosti zohledňuje ztráty výkonu při provozu koncového zařízení.
Pro její stanovení je nutné vydělit výstupní tepelný výkon aplikovaným s přihlédnutím k energii geotermálních zdrojů. S tímto výpočtem nebude perpetum mobile fungovat.

Roční efektivita a náklady

Koeficient COP vyhodnocuje výkon tepelného čerpadla v určitém okamžiku za konkrétních provozních podmínek. Pro analýzu výkonnosti HP byl zaveden roční ukazatel účinnosti systému (β).

Symbol Qwp zde označuje množství tepelné energie vyrobené za rok a Wel je hodnota elektřiny spotřebované zařízením za stejnou dobu.

Ukazatel nákladů Eq

Tato charakteristika je opakem ukazatele účinnosti.

K určení charakteristik HP se používá specializovaný software a tovární lavice.

Charakteristické rysy

Výhody

Vytápění domu tepelným čerpadlem oproti jiným systémům má:

1. dobré environmentální parametry;
2. dlouhá životnost zařízení bez údržby;
3. možnost jednoduše přepnout režim vytápění v zimě na klimatizaci v létě;
4. vysoká roční účinnost.

Nedostatky

Ve fázi projektu a během provozu je nutné vzít v úvahu:

1. potíže s prováděním přesných technických výpočtů;
2. vysoké náklady na vybavení a instalační práce;
3. možnost vzniku „vzduchových zácp“ v důsledku porušení technologie kladení potrubí;
4. omezená teplota vody opouštějící systém (≤+65ºС);
5. přísná individualita každého návrhu pro jakoukoli budovu;
6. potřeba velkých ploch pro kolektory s výjimkou výstavby zařízení na nich.

Stručný seznam výrobců

Moderní tepelná čerpadla pro vytápění domů vyrábí společnosti jako:

• Bosch - Německo;
• Waterkotte - Německo;
• WTT Group OY - Finsko;
• ClimateMaster - USA;
• ECONAR - USA;
• Dimplex - Irsko;
• FHP Manufacturing - USA;
• Gustrowr - Německo;
• Heliotherm - Rakousko;
• IVT - Švédsko;
• LEBERG - Norsko.

2. Dovolte mi krátce připomenout pozadí. Před čtyřmi lety jsem od zahradnické společnosti koupil 6akrový pozemek, na kterém jsem vlastníma rukama, bez najímání najaté pracovní síly, postavil moderní, energeticky úsporný venkovský dům. Účelem domu je druhý byt umístěný v přírodě. Celoroční, ale ne stálý provoz. Byla požadována maximální autonomie ve spojení s jednoduchým inženýrstvím. V oblasti, kde se SNT nachází, není žádný hlavní plyn a neměli byste s ním počítat. Dovezená pevná nebo kapalná paliva zůstávají, ale všechny tyto systémy vyžadují složitou infrastrukturu, jejíž náklady na výstavbu a údržbu jsou srovnatelné s přímým vytápěním elektřinou. Tím pádem byla volba již částečně předurčena – elektrické vytápění. Zde však vyvstává druhý, neméně důležitý bod: omezení elektrické kapacity v zahradnickém partnerství, stejně jako poměrně vysoké tarify za elektřinu (v té době - ​​nikoli „venkovský“ tarif). Ve skutečnosti bylo místu přiděleno 5 kW elektrické energie. Jediným východiskem v této situaci je použití tepelného čerpadla, které ušetří cca 2,5-3x na vytápění oproti přímé přeměně elektrické energie na teplo.

Pojďme tedy k tepelným čerpadlům. Liší se tím, odkud teplo berou a kde ho uvolňují. Důležitý bod, známý ze zákonů termodynamiky (8. třída SŠ) - tepelné čerpadlo teplo nevyrábí, ale předává. Proto je jeho ECO (koeficient přeměny energie) vždy větší než 1 (tj. tepelné čerpadlo vždy vydá více tepla, než spotřebuje ze sítě).

Klasifikace tepelných čerpadel je následující: „voda – voda“, „voda – vzduch“, „vzduch – vzduch“, „vzduch – voda“. „Voda“ uvedená ve vzorci vlevo znamená odběr tepla z kapalného cirkulujícího chladiva procházejícího potrubím umístěným v zemi nebo nádrži. Účinnost takových systémů je prakticky nezávislá na roční době a okolní teplotě, vyžadují však nákladné a pracné výkopové práce a také dostatek volného prostoru pro položení zemního výměníku (na který se následně v létě těžko něco vyroste, kvůli zamrznutí půdy) . „Voda“ uvedená ve vzorci vpravo se vztahuje na topný okruh umístěný uvnitř budovy. Může to být buď radiátorový systém, nebo tekuté vyhřívané podlahy. Takový systém si vyžádá i složité inženýrské práce uvnitř budovy, ale má i své výhody – pomocí takového tepelného čerpadla dostanete do domu i teplou vodu.

Nejzajímavější kategorií je ale kategorie tepelných čerpadel vzduch-vzduch. Ve skutečnosti se jedná o nejběžnější klimatizace. Při vytápění odebírají teplo z pouličního vzduchu a předávají ho do vzduchového výměníku tepla umístěného uvnitř domu. Přes některé nevýhody (sériové modely nemohou fungovat při okolních teplotách pod -30 stupňů Celsia) mají obrovskou výhodu: takové tepelné čerpadlo se velmi snadno instaluje a jeho cena je srovnatelná s klasickým elektrickým vytápěním pomocí konvektorů nebo elektrokotle.

3. Na základě těchto úvah byla vybrána potrubní poloprůmyslová klimatizace Mitsubishi Heavy, model FDUM71VNX. Od podzimu 2013 stála sada dvou bloků (externí a interní) 120 tisíc rublů.

4. Venkovní jednotka se instaluje na fasádu na severní straně domu, kde nejméně fouká (to je důležité).

5. Vnitřní jednotka je instalována v předsíni pod stropem, ze které je pomocí flexibilního zvukově izolovaného vzduchovodu přiváděn teplý vzduch do všech obytných prostor uvnitř domu.

6. Protože Přívod vzduchu je umístěn pod stropem (v kamenném domě je absolutně nemožné zorganizovat přívod horkého vzduchu u podlahy), pak je zřejmé, že vzduch je potřeba nasávat na podlahu. K tomu bylo pomocí speciálního potrubí svedeno nasávání vzduchu do podlahy v chodbě (všechny interiérové ​​dveře mají ve spodní části instalovány také průtokové mřížky). Provozní režim je 900 metrů krychlových vzduchu za hodinu, díky stálé a stabilní cirkulaci není absolutně žádný rozdíl v teplotě vzduchu mezi podlahou a stropem v žádné části domu. Pro upřesnění je rozdíl 1 stupeň Celsia, což je ještě méně než při použití nástěnných konvektorů pod okna (u nich může teplotní rozdíl mezi podlahou a stropem dosáhnout 5 stupňů).

7. Kromě toho, že vnitřní jednotka klimatizace je díky svému výkonnému oběžnému kolu schopna v recirkulačním režimu cirkulovat velké objemy vzduchu po celém domě, nesmíme zapomínat, že lidé v domě potřebují čerstvý vzduch. Proto topný systém slouží zároveň jako ventilační systém. Prostřednictvím samostatného vzduchového kanálu je do domu přiváděn čerstvý vzduch z ulice, který je v případě potřeby ohříván (v chladném období) pomocí automatizace a potrubního topného tělesa.

8. Horký vzduch je distribuován přes mřížky, které jsou umístěny v obytných místnostech. Rovněž stojí za to věnovat pozornost skutečnosti, že v domě není jediná žárovka a používají se pouze LED diody (zapamatujte si tento bod, je to důležité).

9. Odsávaný „špinavý“ vzduch je z domu odváděn přes digestoř v koupelně a kuchyni. Teplá voda se připravuje v klasickém zásobníkovém ohřívači vody. Obecně jde o poměrně velkou nákladovou položku, protože... Voda ve studni je velmi studená (od +4 do +10 stupňů Celsia v závislosti na ročním období) a někdo může rozumně poznamenat, že k ohřevu vody lze použít solární kolektory. Ano, můžete, ale náklady na investice do infrastruktury jsou takové, že za tyto peníze můžete ohřívat vodu přímo elektřinou na 10 let.

10. A toto je „TsUP“. Hlavní a hlavní ovládací panel pro vzduchové tepelné čerpadlo. Má různé časovače a jednoduchou automatizaci, ale my používáme pouze dva režimy: větrání (v teplém období) a vytápění (v chladném období). Postavený dům se ukázal být tak energeticky účinný, že klimatizace v něm nebyla nikdy použita k zamýšlenému účelu - k chlazení domu v horku. Velkou roli v tom sehrálo LED osvětlení (prostup tepla bývá nulový) a velmi kvalitní izolace (není to žádná sranda, po instalaci trávníku na střechu jsme dokonce museli použít tepelné čerpadlo na vytápění domu toto léto - ve dnech, kdy průměrná denní teplota klesla pod + 17 stupňů Celsia). Teplota v domě je celoročně udržována minimálně +16 stupňů Celsia, bez ohledu na přítomnost osob v domě (při pobytu osob v domě je teplota nastavena na +22 stupňů Celsia) a přívodní větrání není nikdy vypnutý (protože jsem líný).

11. Na podzim 2013 byl instalován technický elektroměr. To je přesně před 3 lety. Lze snadno spočítat, že průměrná roční spotřeba elektrické energie je 7000 kWh (ve skutečnosti je nyní toto číslo o něco menší, protože v prvním roce byla spotřeba vysoká díky použití odvlhčovačů při dokončovacích pracích).

12. V tovární konfiguraci je klimatizace schopna topit při okolní teplotě minimálně -20 stupňů Celsia. Pro provoz při nižších teplotách je nutná úprava (ve skutečnosti je to relevantní při provozu i při teplotě -10, pokud je venku vysoká vlhkost) - instalace topného kabelu do odtokové vany. To je nezbytné, aby po odmrazovacím cyklu externí jednotky měla kapalná voda čas opustit odtokovou vanu. Pokud to nestihne, tak na pánvi zamrzne led, který následně vymáčkne rám s ventilátorem, což pravděpodobně povede k odlomení lopatek na něm (můžete se podívat na fotky zlomených lopatek na internetu jsem se s tím málem sám setkal, protože topný kabel hned nedal).

13. Jak jsem již uvedl výše, všude v domě se používá výhradně LED osvětlení. To je důležité, pokud jde o klimatizaci místnosti. Vezměme si standardní místnost, ve které jsou 2 lampy, v každé 4 lampy. Pokud se jedná o 50wattové žárovky, pak spotřebují celkem 400 wattů, zatímco LED žárovky méně než 40 wattů. A veškerá energie, jak víme z kurzu fyziky, se nakonec stejně promění v teplo. To znamená, že žárovkové osvětlení je takové dobré středně výkonné topidlo.

14. Nyní si povíme, jak funguje tepelné čerpadlo. Jediné, co dělá, je přenos tepelné energie z jednoho místa na druhé. To je přesně stejný princip, na kterém fungují chladničky. Přenášejí teplo z chladicího oddílu do místnosti.

Existuje taková dobrá hádanka: Jak se změní teplota v místnosti, když necháte zapojenou ledničku s otevřenými dveřmi? Správná odpověď je, že teplota v místnosti stoupne. Pro snazší pochopení to lze vysvětlit takto: místnost je uzavřený okruh, elektřina do ní proudí dráty. Jak víme, energie se nakonec mění v teplo. Proto teplota v místnosti stoupne, protože elektřina vstupuje do uzavřeného okruhu zvenčí a zůstává v něm.

Trochu teorie. Teplo je forma energie, která se přenáší mezi dvěma systémy v důsledku teplotních rozdílů. Tepelná energie se v tomto případě přesouvá z místa s vysokou teplotou do místa s teplotou nižší. To je přirozený proces. Přenos tepla může být prováděn vedením, tepelným zářením nebo konvekcí.

Existují tři klasické stavy agregace hmoty, mezi nimiž přeměna probíhá v důsledku změn teploty nebo tlaku: pevné, kapalné, plynné.

Aby se změnil stav agregace, tělo musí tepelnou energii buď přijímat, nebo vydávat.

Při tavení (přechodu z pevné látky do kapaliny) dochází k absorpci tepelné energie.
Při vypařování (přechodu z kapalného do plynného skupenství) dochází k absorpci tepelné energie.
Při kondenzaci (přechodu z plynného do kapalného skupenství) se uvolňuje tepelná energie.
Při krystalizaci (přechod z kapalného do pevného skupenství) se uvolňuje tepelná energie.

Tepelné čerpadlo využívá dva přechodové režimy: vypařování a kondenzaci, to znamená, že pracuje s látkou, která je buď v kapalném nebo plynném stavu.

15. Chladivo R410a se používá jako pracovní kapalina v okruhu tepelného čerpadla. Je to fluorovaný uhlovodík, který vře (přechází z kapaliny na plyn) při velmi nízkých teplotách. Totiž při teplotě 48,5 stupně Celsia. To znamená, že pokud běžná voda za normálního atmosférického tlaku vře při teplotě +100 stupňů Celsia, pak freon R410a vře při teplotě téměř o 150 stupňů nižší. Navíc při velmi záporných teplotách.

Právě tato vlastnost chladiva se používá v tepelném čerpadle. Specifickým měřením tlaku a teploty mu lze dát požadované vlastnosti. Buď to bude vypařování při okolní teplotě, absorbování tepla, nebo kondenzace při okolní teplotě, uvolňující teplo.

16. Takto vypadá okruh tepelného čerpadla. Jeho hlavní součásti jsou: kompresor, výparník, expanzní ventil a kondenzátor. Chladivo cirkuluje v uzavřeném okruhu tepelného čerpadla a střídavě mění svůj stav agregace z kapalného na plynné a naopak. Je to chladivo, které přenáší a předává teplo. Tlak v okruhu je vždy nadměrný ve srovnání s atmosférickým tlakem.

Jak to funguje?
Kompresor nasává studený nízkotlaký plyn chladiva vycházející z výparníku. Kompresor jej stlačuje pod vysokým tlakem. Teplota stoupá (do chladiva se také přidává teplo z kompresoru). V této fázi získáme chladicí plyn o vysokém tlaku a vysoké teplotě.
V této podobě vstupuje do kondenzátoru, vháněn chladnějším vzduchem. Přehřáté chladivo uvolňuje své teplo do vzduchu a kondenzuje. V této fázi je chladivo v kapalném stavu, pod vysokým tlakem a má průměrnou teplotu.
Chladivo pak vstupuje do expanzního ventilu. Dochází k prudkému poklesu tlaku v důsledku expanze objemu obsazeného chladivem. Pokles tlaku způsobí částečné odpaření chladiva, což následně sníží teplotu chladiva pod teplotu okolí.
Ve výparníku tlak chladiva stále klesá, ještě více se odpařuje a teplo potřebné k tomuto procesu je odebíráno z teplejšího venkovního vzduchu, který se ochlazuje.
Plně plynné chladivo se vrací do kompresoru a cyklus je dokončen.

17. Pokusím se to vysvětlit jednodušeji. Chladivo vře již při teplotě -48,5 stupně Celsia. To znamená, že relativně vzato, při jakékoli vyšší okolní teplotě bude mít přetlak a v procesu vypařování odebírá teplo z prostředí (tedy z pouličního vzduchu). V nízkoteplotních chladničkách se používají chladiva, jejich bod varu je ještě nižší, až -100 stupňů Celsia, ale nelze je použít k provozu tepelného čerpadla k chlazení místnosti v teple kvůli velmi vysokému tlaku při vysoké okolní teplotě. teploty. Chladivo R410a je rovnováhou mezi schopností klimatizace pracovat pro vytápění i chlazení.

Tady je mimochodem dobrý dokument natočený v SSSR a vyprávějící o tom, jak funguje tepelné čerpadlo. Doporučuji.

18. Lze k vytápění použít jakoukoli klimatizaci? Ne, ne jen tak někdo. Přestože téměř všechny moderní klimatizace běží na freon R410a, neméně důležité jsou i další charakteristiky. Za prvé, klimatizace musí mít čtyřcestný ventil, který vám umožní přepnout takříkajíc na „zpátečku“, konkrétně zaměnit kondenzátor a výparník. Za druhé, všimněte si, že kompresor (umístěný vpravo dole) je umístěn v tepelně izolované skříni a má elektricky vyhřívanou klikovou skříň. To je nezbytné pro udržení kladné teploty oleje v kompresoru. Ve skutečnosti při okolních teplotách pod +5 stupňů Celsia, i když je klimatizace vypnutá, spotřebuje 70 wattů elektrické energie. Druhým, nejdůležitějším bodem je, že klimatizace musí být invertorová. To znamená, že jak kompresor, tak elektromotor oběžného kola musí mít možnost měnit výkon během provozu. To umožňuje tepelnému čerpadlu efektivně pracovat pro vytápění při venkovních teplotách pod -5 stupňů Celsia.

19. Jak víme, na tepelném výměníku vnější jednotky, kterým je při provozu topení výparník, dochází k intenzivnímu odpařování chladiva s absorpcí tepla z okolí. Ale v pouličním vzduchu jsou vodní páry v plynném stavu, které vlivem prudkého poklesu teploty kondenzují nebo dokonce krystalizují na výparníku (vzduch ulice odevzdává své teplo chladivu). A intenzivní zamrzání výměníku tepla povede ke snížení účinnosti odvodu tepla. To znamená, že s klesající okolní teplotou je nutné „zpomalit“ kompresor i oběžné kolo, aby byl zajištěn co nejúčinnější odvod tepla na povrchu výparníku.

Ideální tepelné čerpadlo pouze pro vytápění by mělo mít povrch vnějšího výměníku tepla (výparníku) několikanásobně větší než povrch vnitřního výměníku tepla (kondenzátoru). V praxi se vracíme ke stejné rovnováze, že tepelné čerpadlo musí být schopno pracovat pro vytápění i chlazení.

20. Vlevo je vidět vnější výměník tepla téměř celý pokrytý námrazou, kromě dvou částí. V horní, nezmrzlé části má freon stále dost vysoký tlak, který mu neumožňuje efektivně se odpařovat a absorbovat teplo z okolí, zatímco ve spodní části je již přehřátý a nemůže již absorbovat teplo zvenčí. . A fotografie vpravo odpovídá na otázku, proč byla externí klimatizační jednotka instalována na fasádu a nebyla skryta pohledům na ploché střeše. Je to právě kvůli vodě, kterou je potřeba v chladném období z odtokové vany vypustit. Odvádět tuto vodu ze střechy by bylo mnohem obtížnější než ze slepé oblasti.

Jak jsem již psal, při provozu topení při venkovních teplotách pod nulou dochází k zamrzání výparníku na vnější jednotce, na kterém krystalizuje voda z pouličního vzduchu. Účinnost zamrzlého výparníku je znatelně snížena, ale elektronika klimatizace automaticky sleduje účinnost odvodu tepla a periodicky přepíná tepelné čerpadlo do režimu odtávání. Režim odmrazování je v podstatě režim přímé klimatizace. To znamená, že teplo je odebíráno z místnosti a přenášeno do externího, zmrazeného výměníku tepla, aby na něm rozpustil led. V tomto okamžiku ventilátor vnitřní jednotky pracuje na minimální rychlost a ze vzduchových kanálů uvnitř domu proudí chladný vzduch. Cyklus odmrazování obvykle trvá 5 minut a probíhá každých 45-50 minut. Vzhledem k vysoké tepelné setrvačnosti domu není při odmrazování cítit žádné nepohodlí.

21. Zde je tabulka topného výkonu tohoto modelu tepelného čerpadla. Připomínám, že nominální spotřeba energie je něco málo přes 2 kW (aktuální 10A) a přenos tepla se pohybuje od 4 kW při venkovní teplotě -20 stupňů do 8 kW při venkovní teplotě +7 stupňů. To znamená, že koeficient přepočtu je od 2 do 4. Tolikkrát vám tepelné čerpadlo umožňuje ušetřit energii ve srovnání s přímou přeměnou elektrické energie na teplo.

Mimochodem, je tu ještě jeden zajímavý bod. Životnost klimatizace při provozu na vytápění je několikanásobně vyšší než při provozu na chlazení.

22. Loni na podzim jsem nainstaloval elektroměr Smappee, který umožňuje vést statistiku spotřeby energie na měsíční bázi a poskytuje více či méně pohodlnou vizualizaci provedených měření.

23. Smappee byl nainstalován přesně před rokem, v posledních dnech září 2015. Snaží se také zobrazit náklady na elektrickou energii, ale činí tak na základě ručně nastavených tarifů. A je s nimi důležitý bod – jak víte, dvakrát ročně zvyšujeme ceny elektřiny. To znamená, že během prezentovaného období měření se tarify změnily 3krát. Proto nebudeme věnovat pozornost nákladům, ale spočítáme množství spotřebované energie.

Ve skutečnosti má Smappee problémy s vizualizací grafů spotřeby. Například nejkratší sloupec vlevo je spotřeba za září 2015 (117 kWh), protože S vývojáři se něco pokazilo a z nějakého důvodu se na obrazovce roku zobrazuje 11 místo 12 sloupců. Ale údaje o celkové spotřebě jsou vypočítány přesně.

Konkrétně 1957 kWh za 4 měsíce (včetně září) na konci roku 2015 a 4623 kWh za celý rok 2016 od ledna do září včetně. To znamená, že celkem 6580 kWh bylo vynaloženo na VŠECHNY podpory života venkovského domu, který byl vytápěn po celý rok, bez ohledu na přítomnost lidí v něm. Připomínám, že v létě tohoto roku jsem musel poprvé použít k vytápění tepelné čerpadlo a ani jednou za celé 3 roky provozu nefungovalo na chlazení v létě (samozřejmě kromě automatických odmrazovacích cyklů) . V rublech je to podle aktuálních tarifů v moskevské oblasti méně než 20 tisíc rublů ročně nebo asi 1 700 rublů měsíčně. Připomínám, že tato částka zahrnuje: topení, větrání, ohřev vody, sporák, lednici, osvětlení, elektroniku a spotřebiče. To znamená, že je to ve skutečnosti 2krát levnější než měsíční nájem za byt v Moskvě stejné velikosti (samozřejmě bez zohlednění poplatků za údržbu a poplatků za velké opravy).

24. Nyní si spočítejme, kolik peněz tepelné čerpadlo v mém případě ušetřilo. Porovnáme elektrické vytápění na příkladu elektrokotle a radiátorů. Budu kalkulovat za předkrizové ceny, které byly v době instalace tepelného čerpadla na podzim 2013. Nyní tepelná čerpadla zdražila kvůli kolapsu směnného kurzu rublu a veškeré vybavení se dováží (vůdci ve výrobě tepelných čerpadel jsou Japonci).

Elektrické topení:
Elektrický kotel - 50 tisíc rublů
Potrubí, radiátory, armatury atd. - dalších 30 tisíc rublů. Celkové materiály za 80 tisíc rublů.

Tepelné čerpadlo:
Kanálová klimatizace MHI FDUM71VNXVF (externí a vnitřní jednotky) - 120 tisíc rublů.
Vzduchovody, adaptéry, tepelné izolace atd. - dalších 30 tisíc rublů. Celkové materiály za 150 tisíc rublů.

Instalace svépomocí, ale v obou případech je doba přibližně stejná. Celkový „přeplatek“ za tepelné čerpadlo ve srovnání s elektrickým kotlem: 70 tisíc rublů.

Ale to není všechno. Ohřev vzduchu pomocí tepelného čerpadla je zároveň klimatizací v teplé sezóně (tedy klimatizaci je ještě potřeba nainstalovat, ne? To znamená, že přidáme ještě minimálně 40 tisíc rublů) a větráním (v moderních povinně zapečetěné domy, nejméně dalších 20 tisíc rublů).

co máme? „Přeplatek“ v komplexu je pouze 10 tisíc rublů. To je zatím pouze ve fázi uvádění topného systému do provozu.

A pak začne operace. Jak jsem psal výše, v nejchladnějších zimních měsících je přepočítací koeficient 2,5 a mimo sezónu a léto to může být 3,5-4. Vezměme si průměrné roční COP rovné 3. Připomenu, že v domě se ročně spotřebuje 6500 kWh elektrické energie. Jedná se o celkovou spotřebu za všechny elektrospotřebiče. Pro jednoduchost výpočtů vezměme minimum, že tepelné čerpadlo spotřebuje pouze polovinu tohoto množství. To je 3000 kWh. V průměru přitom dodával 9 000 kWh tepelné energie ročně (6 000 kWh bylo „přivezeno“ z ulice).

Převeďme přenesenou energii na rubly za předpokladu, že 1 kWh elektrické energie stojí 4,5 rublu (průměrný denní/noční tarif v Moskevské oblasti). Pouze v prvním roce provozu získáme úsporu 27 000 rublů ve srovnání s elektrickým vytápěním. Připomeňme, že rozdíl ve fázi uvedení systému do provozu byl pouze 10 tisíc rublů. To znamená, že již v prvním roce provozu mi tepelné čerpadlo UŠETŘILO 17 tisíc rublů. To znamená, že se to zaplatilo v prvním roce provozu. Zároveň připomínám, že se nejedná o trvalý pobyt, v takovém případě by byla úspora ještě větší!

Nezapomínejte ale ani na klimatizaci, která konkrétně v mém případě nebyla potřeba z důvodu, že mnou stavěný dům se ukázal jako přeizolovaný (ačkoliv používá jednovrstvou pórobetonovou stěnu bez dodatečného zateplení) a v případě, že se jedná o klimatizaci, která by měla být poškozena, je nutné, aby byla klimatizována. prostě se v létě na slunci neohřeje. To znamená, že z odhadu odstraníme 40 tisíc rublů. co máme? V tomto případě jsem na tepelném čerpadle začal šetřit ne od prvního roku provozu, ale od druhého. Není to velký rozdíl.

Pokud ale vezmeme tepelné čerpadlo voda-voda nebo dokonce vzduch-voda, pak budou čísla v odhadu úplně jiná. Proto má tepelné čerpadlo vzduch-vzduch nejlepší poměr cena/výkon na trhu.

25. A na závěr pár slov o elektrických topných zařízeních. Trápily mě dotazy na všemožné infrazářiče a nanotechnologie, které nespalují kyslík. Odpovím krátce a k věci. Každý elektrický ohřívač má účinnost 100 %, to znamená, že veškerá elektrická energie se přemění na teplo. To se týká vlastně jakýchkoli elektrospotřebičů, i elektrická žárovka vyrábí teplo přesně v takovém množství, v jakém ho přijala ze zásuvky. Pokud se budeme bavit o infrazářičích, jejich výhodou je, že ohřívají předměty, nikoli vzduch. Nejrozumnějším využitím je proto pro ně vytápění na otevřených verandách v kavárnách a na autobusových zastávkách. Tam, kde je potřeba předat teplo přímo předmětům/osobám, s obcházením ohřevu vzduchu. Podobný příběh o spalování kyslíku. Pokud toto slovní spojení někde v reklamním prospektu uvidíte, měli byste vědět, že výrobce bere kupujícího za hlupáka. Spalování je oxidační reakce a kyslík je oxidační činidlo, to znamená, že nemůže sám hořet. To znamená, že to jsou všechny nesmysly amatérů, kteří ve škole vynechávali hodiny fyziky.

26. Další možností úspory energie při elektrickém vytápění (ať už přímou přestavbou nebo pomocí tepelného čerpadla) je využití tepelné kapacity obálky budovy (nebo speciálního tepelného akumulátoru) k akumulaci tepla při využití levného nočního elektrického tarifu. Přesně s tím budu letos v zimě experimentovat. Podle mých předběžných propočtů (s přihlédnutím k tomu, že v příštím měsíci budu platit venkovský tarif za elektřinu, protože objekt je již registrován jako bytový dům), i přes zvýšení tarifů elektřiny budu příští rok platit na údržbu domu méně než 20 tisíc rublů (za veškerou elektrickou energii spotřebovanou na vytápění, ohřev vody, větrání a zařízení, s přihlédnutím k tomu, že teplota v domě je celoročně udržována na přibližně 18-20 stupních Celsia bez ohledu na to, zda jsou v něm lidé).

jaký je výsledek? Tepelné čerpadlo v podobě nízkoteplotní klimatizace vzduch-vzduch je nejjednodušší a cenově nejdostupnější způsob, jak ušetřit za vytápění, což může být dvojnásob důležité při omezení elektrické energie. S nainstalovaným topným systémem jsem naprosto spokojen a nepociťuji žádné nepohodlí z jeho provozu. V podmínkách moskevského regionu je použití vzduchového tepelného čerpadla zcela opodstatněné a umožňuje vrátit investici nejpozději za 2-3 roky.

Mimochodem, nezapomeňte, že mám také Instagram, kde publikuji postup prací téměř v reálném čase -