Vyplatí se používat tepelné čerpadlo k vytápění domu?

Čerpadlářský průmysl nestojí na místě a stále se objevují nová technická řešení založená na známých technologiích. Marketéři, kteří mají zájem na zisku a zvýšení prodeje, často zatajují informace o produktu a propagují ho jako revoluční, bezkonkurenční produkt. Nejzřetelnější příklad – tepelná čerpadla. Propagační materiály nepopisují princip fungování těchto zařízení ani úroveň jejich účinnosti při vytápění domu. Abyste však pochopili, jak věci fungují a jak užitečný může být ten či onen systém, můžete z tohoto materiálu.

Co je to tepelné čerpadlo, jeho použití

Technická definice tepelného čerpadla je zařízení pro přenos energie z jednoho prostoru do druhého při současném zvýšení jeho výkonu. Tuto mechaniku lze snadno ilustrovat. Představme si kbelík se studenou vodou a sklenici horké vody. Stejné množství energie se spotřebuje na jejich ohřev z určitého bodu. Účinnost jeho použití se však liší. Snížíme-li současně teplotu vědra s vodou o 1 stupeň, může výsledná tepelná energie přivést kapalinu ve vědru téměř k bodu varu.

V konečném důsledku tak uživatel získává dva zdroje tepla, z nichž jeden (energie odebraná z výrobků) je zcela zdarma.

Toto je princip fungování tepelného čerpadla. Zařízení má ve srovnání s chladničkou opačné funkční schéma – v něm je užitečný a za konečnou účinnost zodpovědný výměník tepla, radiátorová mřížka. Vše funguje následovně:

• Okruh odběru tepla je umístěn mimo místnost a je obklopen prostředím se stabilní teplotou;
• Během provozu tepelného čerpadla je teplota pracovního média přirozenými fyzikálními procesy stlačena pod teplotu okolí;
• pracovní kapalina odebírá teplo, jehož intenzita závisí na vzniklém rozdílu teplot;
• pracovní médium vstupuje do okruhu přeměny stavu a do prostorového výměníku tepla;
• energie se uvolňuje do vzduchu nebo jiného média;
• Pracovní médium je v počátečním stavu přiváděno na začátek cyklu (okruh odběru tepla).

Tento systém vytápění má řadu výhod i nevýhod. Za optimálních podmínek však tepelné čerpadlo vykazuje značné úspory. V porovnání s klasickými plynovými kotli a kotli na tuhá paliva potřebuje k vytápění domu o 70-80 % méně energie.

Konečná účinnost tepelného čerpadla závisí na mnoha faktorech. Některá technologická řešení jsou schopna vyřešit pouze omezený počet problémů. Ostatní předpokládají složitou instalaci tepelného čerpadla.

Dnes existuje řada domácích spotřebičů, jejichž majitelé si neuvědomují, že využívají inovativní, revoluční myšlenky pro získávání tepla z prostředí. to může nastat i při venkovních teplotách pod bodem mrazu. To je Klimatizace s funkcí vytápění, který je ve skutečnosti založen na mechanice tepelného čerpadla. Principy činnosti těchto zařízení třídy vzduch – vzduch jsou uvedeny později.

Schéma vytápění soukromého domu pomocí tepelného čerpadla

Optimální použití tepelného čerpadla pro vytápění domu zahrnuje skladovací nádrž. Zjednodušeně to vypadá takto:

Klasifikace tepelných čerpadel podle vlastností média

Klasifikace tepelných čerpadel je poměrně rozsáhlá. Zařízení se dělí podle typu pracovního média, principu změny jeho fyzikálního stavu, použití konverzních zařízení a charakteru energie potřebné k provozu. Uvážíme-li, že na trhu existují modely s různými kombinacemi klasifikačních kritérií, je zřejmé, že je poměrně obtížné je všechny vyjmenovat. Základní principy dělení skupin však lze považovat za.

Instalace, konstrukce i konečný výkon tepelného čerpadla závisí na parametrech zdroje tepla a recipientu. V současné době je k dispozici několik typů technických řešení.

Vzduch-vzduch

Tepelná čerpadla vzduch-vzduch jsou nejběžnější zařízení. Jsou kompaktní a relativně jednoduché. Domácí klimatizace s režimem vytápění pracují na tomto typu mechaniky. Princip je jednoduchý:

• Venkovní výměník tepla se ochlazuje pod teplotu vzduchu a odebírá teplo;
• Jakmile je vstupující freon stlačen v chladiči, jeho teplota se výrazně zvýší;
• Ventilátor uvnitř místnosti ohřívá místnost foukáním na výměník tepla.

Okolní energie nemusí být nutně odebírána vnějším výměníkem tepla. Za tímto účelem lze vzduch vhánět do jednotky umístěné v místnosti. Takto některé potkorunaní systémy.

Tepelná čerpadla voda-voda mají větší kapacitu a efektivní výkon. Důvodem je zvýšená tepelná kapacita kapaliny. Vrstva vody, ve které se nachází sonda nebo výměník tepla, rychle odevzdává energii a vzhledem k obrovskému objemu je její výkon zanedbatelný, což přispívá ke stabilitě systému. Systémy voda-voda se liší také vyšší účinnost.

Poradenství! Za určitých okolností lze okruh voda-voda realizovat bez mezičlánků v podobě akumulačních nádrží topné sítě. Správným posouzením převládajících klimatických podmínek a dimenzováním výkonu systému se v domě nainstaluje ohřívač vody s tepelným čerpadlem a zajistí se účinný systém podlahového vytápění.

Voda-vzduch, vzduch-voda

volba kombinovaného systému musí být obzvláště pečlivá. Stávající klimatické podmínky jsou pečlivě vyhodnoceny. Například cyklus tepelného čerpadla voda-vzduch má dobrou účinnost při vytápění V oblastech s vysokou úrovní mrazu. Systém vzduch-voda v kombinaci s podlahovým vytápěním a sekundárním zásobníkem teplé vody může vykazovat maximální výsledky z hlediska úspory plochy, kde teploty zřídka klesají pod -5…-10 stupňů.

Odpařovací topné systémy na bázi čpavku, mají pracovní cyklus založený na procesu odpařování látky při nízkých bodech varu. Ke zkapalnění dochází po průchodu vnějším výměníkem tepla. Jedná se o tepelný hořák. Lze použít prakticky jakékoliv palivo: pevné palivo, benzín, naftu, plyn, parafín a v některých případech metylalkohol. Proto jsou odpařovací tepelná čerpadla atraktivní v místech bez elektřiny. Kromě toho může k volbě tohoto konkrétního zařízení vést levnost určitého druhu paliva v regionu.

Systém přizpůsobený okolním podmínkám je založen na termočerpadlo, ventilátorová jednotka, horkovzdušná pistole libovolné třídy. Při dostatečně vysokých venkovních teplotách (do -5 ˚C)…-Tepelné čerpadlo pracuje normálně (10 stupňů Celsia) a poskytuje dostatečný výkon pro vytápění. Speciální konstrukce systému spočívá v umístění jeho vnějšího výměníku tepla v samostatném větracím potkorunaí. Když venkovní teplota klesne pod optimální teplotu, přiváděný vzduch se ohřeje pomocí topného tělesa (dieselového, elektrického nebo plynového).

za zvláštní zmínku stojí, že většina okruhů, které umožňují přizpůsobení teploty nebo stabilizaci provozních parametrů tepelného čerpadla, platí pro jednotky vzduch-vzduch a vzduch-voda. Jiné systémy díky vnějším výměníkům tepla izolovaným v zemi nebo ve vodě neumožňují takové „skleníkové“ podmínky provozu.

Základní charakteristiky a výpočet výkonu tepelného čerpadla

Posuzuje se především celková racionálnost instalace tepelného čerpadla pro vytápění domu, z hlediska finančních výdajů. To zahrnuje:

• pořizovací cena zařízení;
• náklady na instalaci, které mohou zahrnovat zemní práce;
• náklady na pravidelnou údržbu;
• přibližné náklady na odstranění častých poruch.

Volba modelu podle výstupu, Jak bylo uvedeno výše, na základě celkové potřeby tepla. Přibližný výpočet pro jednopodlažní dům o rozměrech 10 x 10 metrů (objem 300 m3) vypadá přibližně takto:

• je zohledněna maximální záporná zimní teplota (-20);
• je určen rozdíl mezi místností a okolím (20 -20 = 40);
• Tepelná ztráta stěn se vypočítá podle referenčních údajů jejich materiálu (pro cihly je tabulková hodnota 1, tepelná ztráta je 1x300x40 – 12000 kilokalorií za hodinu nebo 13,5 kW).

Tento údaj udává minimální výkon tepelného čerpadla, který stačí k vytápění domu. Aby bylo možné vybrat nejlepší model, musí být charakteristika zvýšena alespoň o 50 %. Děje se tak proto, že tepelné čerpadlo bude muset v zimě pracovat v neoptimálních podmínkách, blízko dolního bodu nulové účinnosti z hlediska okolní teploty. Výsledná hodnota pro daný příklad je přibližně 20 kW.

Druhá část výpočtu je Volba kapacity skladovací nádrže. doporučuje se, aby tato část systému byla instalována tak, aby tepelné čerpadlo mohlo pracovat v omezeném počtu cyklů za den. V dokumentaci k zařízení jsou uvedena doporučení ohledně kapacity akumulace tepla pro danou rychlost cyklování. Průměrná hodnota je 30 litrů na kilowatt při 3 startech, 20 litrů při 5 startech. Pro dům v uvažovaném příkladu byste tedy potřebovali zásobník o objemu nejméně 400 litrů pro pět cyklů tepelného čerpadla za den.

Závěr

Pokud jste se po analýze klimatu, dostupných zdrojů energie nebo charakteru půdy rozhodli pořídit tepelné čerpadlo pro vytápění, je vhodné, abyste si svěřit návrh systému odborníkům. Optimální volba modelu není založena pouze na vlastnostech výbavy a mechanice. Specialisté zohlední tepelné zisky půdy, vyberou kombinované schéma s dobrou účinností, vypočítají nejlepší variantu zemních prací. Proto vás topný systém s tepelným čerpadlem navržený profesionály nepřekvapí a nebudete litovat své volby.