Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Помпената промишленост не стои неподвижна и възникват нови инженерни решения, базирани на познати технологии. Търговците, които се интересуват от печалбата и увеличаването на продажбите, често крият данни за конкретен продукт, като го рекламират като революционни, несравними. Най-забележителният пример е термопомпите. Промоционалните материали не описват принципа на работа на такива устройства, нито нивото на ефективност за отопление на къщата. Възможно е обаче да се разбере как работи това и колко полезна може да бъде тази или тази система от този материал.

Какво представлява термопомпата, обхвата на нейното приложение

Техническото определение на термопомпата е устройство за пренасяне на енергия от една област в друга с едновременно увеличаване на ефективността на нейната работа. Не е трудно да се илюстрират такива механизми. Представете си една кофа със студена вода и чаша гореща вода. За да ги затопли от определена топлинна маркировка, се изразходва същото количество енергия. Ефективността на приложението му обаче е различна. Ако едновременно намалите температурата на кофата с вода с 1 градус, получената топлинна енергия може да доведе течността в стъклото до почти кипене.

За тази механика работи термопомпа, с помощта на която е възможно да се направи отопление на басейна или да се осигури цялостно отопление на селската къща. Инсталацията прехвърля топлината от една зона на друга, като цяло от външната страна на помещението навътре. Има много възможности за използване на такава техника.

  1. При някои индикатори на мощността на термопомпата отоплението на къщата става евтино и ефикасно.
  2. Лесно е да се използва БГВ с термопомпа, използваща вторични отоплителни котли.
  3. С някои усилия и правилен дизайн е възможно да се създаде напълно автономна отоплителна система, задвижвана от слънчеви панели.
  4. Повечето модели термопомпи - приемлива опция за топъл под, използван като отоплителен кръг.

За да изберете и придобиете подходяща система, първо трябва да зададете правилно задачата пред нея. И едва след като изложим изискванията за капацитет и оценим приемливостта на отделните видове термични котли, за да отговорим на всички нужди.

Общ принцип на работа

Технологично, термопомпата работи в съответствие с познатия цикъл на Carnot, поредица от преобразувания на състоянието на веществото. Такива думи могат да бъдат напълно чужди на повечето потребители. Въпреки това, почти всеки от тях има у дома поне едно устройство, базирано на този физически процес.

С просто думи, термопомпата е хладилник . Всеки домакински модел, при който гражданите са свикнали да съхраняват месо и напитки, е нагревател с ефективност над 100%. Всичко работи, както следва:

  • Хладилникът отнема топлината от продуктите, поставени в него, и го прехвърля в решетката на радиатора и следователно в помещението;
  • В същото време въздухът се загрява от компресора.

В резултат на това, като изразходва известно количество електроенергия, потребителят получава два източника на топлинна енергия, единият от които (енергия, получена от продукти) е напълно безплатна.

Това е принципът на термопомпата. Устройството има обратна функционална схема в сравнение с хладилника - в него има топлообменник, радиаторна решетка е полезна и отговаря за крайната ефективност. Всичко работи, както следва:

  • Топлообменът е разположен извън помещението, заобиколен от среда със стабилна температура;
  • по време на работа на термопомпата, температурата на работния флуид се намалява чрез природни физически процеси под параметрите на околната среда;
  • има избор на топлина от работното тяло, чиято интензивност зависи от формираната температурна разлика;
  • Работната среда влиза в контура за преобразуване и топлообменника на помещението;
  • енергията се освобождава във въздуха или друга среда;
  • Работното тяло в началното състояние се подава в началото на цикъла (верига за извличане на топлина).

Такава схема на отопление има редица предимства и недостатъци. Въпреки това при оптимални условия термопомпата има значителни икономии . За отоплението на къщата ще са необходими 70-80% по-ниски разходи в сравнение с класическите системи за газови и твърди котли.

Крайната ефективност на термопомпата зависи от много фактори. Някои технологични решения могат да разрешат само ограничен брой задачи. Други предполагат сложна инсталация на термопомпа.

Днес има редица домакински уреди, чиито собственици дори не подозират, че използват иновативни, революционни идеи, за да изберат топлината на околната среда. И това може да се случи дори при отрицателна температура на въздуха извън прозореца. Този климатик с отоплителна функция, която всъщност е изградена върху механиката на термопомпата. Принципите на работа на такива устройства въздух-въздух ще бъдат разгледани по-късно.

Схема за отопление на частна къща, използваща термопомпа

Оптималната схема за използване на термопомпа за домашно отопление включва резервоар за съхранение . По-просто изглежда така:

Тук блокове 1 и 2 са спирателни вентили, които решават проблема с регулирането на входящите топлинни потоци. Те могат да бъдат ръчно изключени от потока или да бъдат автоматизирана термична глава. Блок 3 - общ термостат или сензорна система.

Отоплителните работи се извършват съгласно следния принцип:

  • Топлинната помпа избира топлината на околната среда и загрява водата;
  • течността влиза или в топлообменника на вторичното нагряване на резервоара за съхранение, или циркулира в една верига;
  • Отоплителната система е изградена по класически принцип, като водният ток в нея се осигурява от кръгова помпа.

Диаграмата, показана на фигурата, е минималното оборудване на къщата. Тя може лесно да бъде допълнена. По-специално, никой не пречи на инсталирането на два резервоара и принципа на вторично нагряване на течността. Единият от тях - котел с термопомпа (инсталиран директно на изхода на последния) - се използва за захранване с топла вода. По-обемният резервоар решава проблема с подаването на охлаждащата течност към отоплителната система.

Отлична работна опция за отопление на къщата с термопомпа, капацитет за съхранение и система за подово отопление . В този случай не е необходимо течността да се нагрява до висока температура. Оптималният индикатор за топъл под е от 30 до 40 градуса. Отоплителният кръг е подобен на този, който вече е споменат, но вместо радиаторите, водата влиза в колекторното устройство със собствена регулация на потока.

Класификация на термопомпи по характеристики на средата

Класификацията на термопомпите е доста голяма. Устройствата са разделени според вида работна среда, принципа на промяна на физическото си състояние, използването на преобразуващи устройства, естеството на енергийния носител, необходим за операцията. Ако считаме, че на пазара са представени модели с различни комбинации от класификационни критерии, става ясно, че е трудно да се изброят всичко. Можем обаче да разгледаме основните принципи на груповото разделение.

От параметрите на източника на топлина и околната среда на получателя зависи инсталацията, конструкцията, както и крайните характеристики на термопомпата. Няколко вида инженерни решения се предлагат днес.

Въздухът-въздух

Термопомпите въздух-въздух са най -разпространените устройства . Те са компактни и доста прости. При механиката от този тип работят битови климатизатори с режим на отопление. Принципът на действие е прост:

  • Уличният топлообменник се охлажда под температурата на въздуха и изстрелва топлина;
  • след като входящият фреон се компресира в радиатора, температурата му се повишава силно;
  • Вентилаторът в стаята, издухвайки топлообменника, загрява стаята.

Изборът на енергията на околната среда не е задължително да се извършва от външен топлообменник. За тази цел въздух може да се изпомпва в уреда, разположен в стаята. По този начин функционират някои канални системи.

Ако климатикът компресира и разширява фреона, тогава се използва прост въздух във вихровите термопомпи. Механиката на работа е подобна: преди да навлезе във вътрешния топлообменник, газът се компресира и след като се откаже от енергията, той се взривява от интензивен поток в камерата за отвеждане на топлината.

Въртящата термопомпа е голяма, масивна инсталация, която работи ефективно само при условия на висока околна температура. Следователно, такива системи се инсталират в промишлени предприятия, те използват изгорелите газове на пещите или горещия въздух на основната климатична система като източник на топлина.

Вода-вода

Термопомпата вода-вода работи по същия принцип като другите единици. Само средата за пренос на енергия се различава. Оборудването е оборудвано с потопяеми сонди, така че дори и в условията на трудна зима да стигнете до водата с положителна температура.

В зависимост от потребностите от отопление, системите на термопомпите вода-вода могат да бъдат с напълно различни размери. Например, като се започне от няколко кладенци, пробити около частна къща, завършваща с големи топлообменници, разположени директно във водоносния хоризонт, които са положени по време на строителната фаза на сградата.

Водните термопомпи се характеризират с по-голяма ефективност и ефективна изходна мощност . Причината е повишената топлинна мощност на течността. Водният слой, в който се намира сондата или топлообменника, бързо дава енергия и благодарение на огромния обем леко намалява неговите характеристики, допринасяйки за стабилната работа на системата. Също така, оборудването вода-вода се характеризира с повишена ефективност.

Съвет! При определени условия схемата "вода-вода" може да се извършва без междинни възли под формата на резервоари за съхранение на отоплителната мрежа. Правилно оценяване на съществуващите климатични условия и избор на капацитет на инсталацията, бойлер с термопомпа е инсталиран в къщата и е организирана ефективна система от топъл под.

Вода във въздуха, въздух-вода

Комбинираните системи трябва да се подбират особено внимателно. В същото време, съществуващите климатични условия са внимателно оценени. Например, цикълът на термопомпата вода-въздух има добра ефективност за отопление в райони с тежки студове . Системата въздух-вода заедно с топлия под и бойлерът за вторично отопление са в състояние да покажат максималните спестявания в райони, където температурата на въздуха рядко пада под -5 … -10 градуса.

Т.т. (солев разтвор) -вода

Топлинната помпа от този клас е един вид универсална. Той може да се използва буквално навсякъде . Индикаторите за неговата полезна топлинна мощност са постоянни и стабилни. Принципът на устройството за солена вода се основава на избора на топлина, главно от почвата с нормална влажност или блатисти параметри.

Системата е лесна за инсталиране: за поставяне на външни топлообменници е достатъчно да се погребет до определена дълбочина. Можете също така да изберете една от опциите за оборудване с газообразен или течен работен флуид.

Изчисляването на топлинната помпа от клас "солена вода" се извършва според нивото на потребление на енергия за отопление. Методологията на нейното количествено определяне е изобилна. Можете да направите най-точното изчисление, като вземете под внимание материала на стените на къщата, дизайна на прозорците, естеството на почвата, средната температура на въздуха и много други.

Производителите на системи за солена вода предлагат различни варианти на модели, които се различават по отношение на потреблението на енергия от преобразуващия блок, конструкцията и размерите на външните топлообменници и параметрите на изходната верига. Изборът на оптимална термопомпа според предварително формулираните изисквания не е труден.

Разделяне по тип на работната течност

Съвременните термопомпи могат да използват газообразно тяло или химически течен разтвор на амоняк като топлообменник. Пригодността на дадена схема се оценява според няколко фактора, особеностите на системите.

  1. Инсталациите, използващи фреон, имат цикъл на термопомпата, основаващ се на компресия и разширяване на газа. Те по някакъв начин са изградени на схема на компресора. Оборудването има атрактивни показатели за изпълнение, но има и недостатъци. Въпреки че среднопретеглената консумация на системата по време на работния цикъл е стабилна, окабеляването е силно натоварено. Освен това, термопомпите с газообразен топлообменник няма да бъдат полезни в региони, където няма централизирана електрическа мрежа или източник на електроенергия с достатъчен товароподемност.
  2. Инсталациите от изпарителен тип, използващи разтвор на амоняк, имат работен цикъл, основаващ се на процеса на изпаряване на веществото при ниски точки на кипене. Втечняването след преминаването на външен топлообменник се осъществява под въздействието на енергиен източник. Това е термична горелка. Може да се използва за почти всяко гориво: твърдо, бензин, дизел, газ, керосин, в някои случаи - метилов алкохол. Ето защо, изпарителните термопомпи са привлекателни на места, където няма електроенергия. В допълнение, изборът на такова оборудване може да бъде подтикнат от евтиността на даден вид гориво в региона.

Естеството на работната среда, използвана в системата, може да каже много за производителността на монтажа и мощността. Така че, термопомпата с фрезова компресорна помпа е в състояние на рязък тласък, което бързо затопля стаята. Моделите за изпарение на амоняк за такива подвизи не са способни. Предпочитаният режим на работа е стабилна, постоянна работа с номинална топлинна мощност.

Предимства на термопомпите и целесъобразност на тяхната инсталация

Както се посочва в рекламата, основното предимство на термопомпите е икономията на отопление . До известна степен всичко работи точно по този начин. Ако термопомпата има среда за избор на енергия, която осигурява оптимална температура, устройството работи ефективно, разходите за отопление се намаляват с приблизително 70-80%. Все пак има винаги случаи, когато термопомпата може да бъде ирационална инвестиция на средства.

Ефективността на термопомпата се определя от следните технологични характеристики:

  • параметър на граничната граница на намаляване на температурата от работното тяло;
  • минимална разлика в температурите на външния топлообменник и околната среда, при които топлинната екстракция е изключително малка;
  • нивото на потребление на енергия и връщането на полезен топлинен капацитет.

Целесъобразността на използването на термопомпа зависи от няколко фактора.

  1. Територии, където такова оборудване не показва добри резултати - региони с мразовити зими и ниски средни дневни температури . В този случай термопомпата просто не може да отделя достатъчно топлина от околната среда, идвайки много близо до зоната с нулева ефективност. На първо място, тя се отнася до системите въздух-въздух.
  2. С нарастващите обеми на отопляемото пространство, технологичните параметри на термопомпата се увеличават почти в геометрична прогресия. Излишните топлообменници стават все по-големи, размерът и броят на потапящите сонди във вода или земя се увеличават. В даден момент цената на термопомпата за отопление, необходимите разходи за нейното инсталиране и поддръжка, както и плащането на консумираната мощност, са просто ирационални инвестиции. Много по-евтино е да се създаде класическа схема за отопление на газ с котел.
  3. Колкото по-сложна е системата, толкова по-скъпа и проблематична е нейната ремонт в случай на счупване . Това е отрицателно допълнение към размера на отопляемата площ и характеристиките на климатичната зона.
Съвет! По принцип използването на термопомпа като единствен източник на топлина за дома може да се разглежда само в ограничен брой ситуации. Винаги е разумно да се използва интегрирана система за сигурност. Тук броят на възможните комбинации е ограничен само от наличните източници на енергия и финансовите възможности на собственика.

Класика - термопомпа и котел за газ / твърдо гориво, работещи заедно. Идеята е проста: продуктите от изгарянето на гориво се извеждат през широка тръба. В него има топлообменник за термопомпата. В системата за загряване и топла вода са монтирани резервоари за съхранение и индиректен отоплителен котел. Оборудването (котел и помпа) се активира едновременно, когато температурата на течността в разпределителната мрежа спадне. Работейки по двойки, те почти изцяло използват енергията на изгарящото гориво, показвайки близо до максималните показатели за ефективност.

Системата с адаптиране към характеристиките на околната среда е изградена на термична помпа, вентилаторен блок, топлинен пистолет от всякакъв клас . При достатъчно висока температура на въздуха на улицата (до -5 … -10 градуса по Целзий), термопомпата работи в номинален режим, осигурявайки достатъчна топлинна мощност за отопление. Особеността на дизайна на системата е местоположението на външния топлообменник в отделен вентилационен канал. При падении температуры на улице ниже оптимальной отметки подаваемый воздух нагревается тепловой пушкой (дизельной, электрической или газовой).

Особо стоит отметить: большинство схем, предусматривающих адаптацию к температуре воздуха или стабилизирующие параметры эксплуатации теплонасоса, применяются к устройствам класса воздух-воздух и воздух-вода. Другие системы, из-за изолированных в земле или воде внешних теплообменников не позволяют создания подобных «тепличных» условий работы.

Основные характеристики и расчет мощности теплового насоса

Общая рациональность установки теплонасоса для отопления дома оцениваются, прежде всего, по финансовым тратам . Сюда входят:

  • цена покупки оборудования;
  • стоимость монтажа, которая может включать земельные работы;
  • траты на периодическое обслуживание;
  • примерная стоимость ликвидации частых неполадок.

Изборът на модела за мощност, както беше споменато по-горе, се основава на общата нужда от доставка на топлина. Приблизително изчисление за едноетажна къща 10x10 метра (300 кубически метра обем) изглежда така:

  • отчита се максималната отрицателна зимна температура (-20);
  • се определя разликата между стаята и околната среда (20 - 20 = 40);
  • топлинните загуби на стените се изчисляват според референтните данни за техния материал (за тухла, стойността на таблицата е 1, загубата на топлина е 1x300x40 - 12000 kcal на час или 13, 5 kW).

Фигурата е индикатор за минималната мощност на термопомпата, която е достатъчна за отопление на къщата. За да изберете оптималния модел, характеристиката трябва да се увеличи най-малко с 50%. Това се прави, защото термопомпата през зимата ще трябва да работи в неоптимални условия, близо до най-ниската точка на нулева ефективност от температурата на околната среда. Получената за този пример цифра е около 20 кВт.

Втората част на изчислението е изборът на капацитета на резервоара за съхранение . Тази част от системата се препоръчва да бъде инсталирана така, че термопомпата да може да работи с ограничен брой цикли на ден. Документацията за оборудването съдържа препоръки за обема на топлинния акумулатор за определен коефициент на цикличност. Средната стойност е 30 литра на киловат с 3 пускания, 20 литра при 5 пускания. По този начин за къщата в този пример се нуждаете от резервоар за съхранение с минимум 400 литра за пет цикъла на термопомпата на ден.

заключение

Ако в резултат на климата анализ, наличните енергийни източници, естеството на почвите, се решава да се купи термопомпа за отопление - препоръчително е да се повери дизайн на системата за професионалисти. Оптималният избор на модела се основава не само на характеристиките на оборудването и механиката на неговата работа. Специалистите ще вземат предвид топлопреноса на почвите, избират комбинирана схема с добра ефективност, изчисляват най-добрия вариант за извършване на земни работи. Ето защо, топлинната система, разработена от специалисти с термопомпа, няма да ви накара да се срещнете с изненади и да съжалявате за избора си.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория: