Toplotna črpalka: načelo delovanja, področja uporabe

Poganja FORUMHOUSE

Toploto dobimo s kurjenjem lesa, premoga, naftnih derivatov in plina. Toda ti načini ogrevanja, ki so nam znani, so dejansko primitivni in nevarni: nepovratno zapravljajo zemeljske vire in onesnažujejo ozračje. To ne more trajati dolgo. Zato tradicionalne metode nadomeščajo energetsko učinkovite tehnologije, ki lahko ustvarjajo toploto iz zemlje in zraka, ne da bi škodovale naravi.

Kaj je toplotna črpalka?

Toplota je povsod: v zraku, vodi in zemlji. Toplotna črpalka je povečevalni toplotni transformator, naprava, ki odvaja toploto iz okolice in jo prenaša v sistem za ogrevanje in oskrbo s toplo vodo. Ko deluje toplotna črpalka, se energija ne porabi za neposredno ogrevanje hladilne tekočine, temveč za črpanje in pretvorbo toplote iz okolice v hišo. Tako dosežemo visoko energetsko učinkovitost naprave: ko se za delovanje kompresorja porabi 1 kilovat električne energije, nastane 3-5 kW toplotne energije (toplotni koeficient COP je 3-5 enot).

Kakšne toplotne črpalke obstajajo?

Toplotne črpalke so razvrščene v tri vrste:

• Aerotermalni (zrak), ki prejemajo toplotno energijo iz ozračja.
• Geotermalno, črpa toploto iz zemlje.
• Aquathermal (voda) - razred opreme, ki uporablja toploto vodnega okolja: reke, jezera, morje, podzemni vodonosnik.

Aerotermalna črpalka odvaja toploto skozi zračni izmenjevalnik toplote - zunanji radiator. Zemeljske črpalke prejemajo toploto iz tal skozi geotermalna polja - ta so položena vodoravno pod površino zemeljskih cevi ali vrtin (sond), kjer so cevi nameščene navpično. Sonde je mogoče postaviti tudi pod kotom, saj nimajo vsa področja možnosti vrtanja v globino. Kolektorji vodne črpalke so nameščeni v rezervoarju ali vodnjaku.

Toplotne črpalke z zemeljskim virom delujejo učinkoviteje zaradi stabilnih talnih temperatur skozi vse leto. Pri aerotermalnih črpalkah toplotni koeficient (COP) pade pri zunanji temperaturi -15 ° C. Vodne toplotne črpalke so odvisne od kakovosti vode: alge, vodni kamen, korozija - ti dejavniki bistveno zmanjšajo delovanje naprave.

Kako deluje toplotna črpalka z virom zraka?

Delovanje katere koli toplotne črpalke je razdeljeno na tri stopnje:

• zbiranje toplote iz okolja;
• povišana temperatura zbrane toplote;
• prenos toplote na ogrevalni sistem in oskrbo s toplo vodo.

Razlika je le v načinu pridobivanja nizko kakovostne toplote iz okolja. Pri toplotni črpalki z zračnim virom se to izvede na naslednji način:

• Hladilno sredstvo kroži skozi uparjalnik zračne toplotne črpalke - freon. Je antifrizna in zelo hlapljiva tekočina, ki vre pri nizkih temperaturah. Temperatura freona je vedno nižja od temperature zraka, zato hladilno sredstvo pod njenim vplivom zavre in se pretvori v paro. To se imenuje toplotni diferenčni prenos toplote.
• Hlap freona vstopi v kompresor, kjer se stisne. Pod vplivom visokega tlaka se hladivo hladi segreje: temperatura stisnjene pare freona lahko doseže 128 ° C. Ta toplota vstopi v kondenzator.
• V kondenzatorju vroča freonska para prenaša toplotno energijo v ogrevalni in vodni ogrevalni krog. Ko se toplotna energija sprosti, se para ohladi in spet postane tekoče stanje, a hkrati ohranja visok tlak. In tudi temperatura hladilnega sredstva v tej fazi še vedno ni zadostna za nov krog absorpcije toplote iz okolja. Zato po izmenjevalniku toplote freon prehaja skozi dušilni ventil, kjer tlak pade in temperatura pade. Po tem hladilno sredstvo za večkratni cikel preide v zunanji krog.

Kako deluje geotermalna in vodna toplotna črpalka?

Načelo delovanja teh toplotnih črpalk se razlikuje le pri odvajanju toplote iz okolja. Tu vezje cevi, položene pod zemljo ali potopljene v vodo, deluje kot izmenjevalnik toplote. Po hladilnih vodah ne kroži hladilno sredstvo, kot pri zračnih črpalkah, temveč posrednik - propilenglikol, alkohol ali mešanica vode in glikola. Te tekočine akumulirajo toploto, pridobljeno iz vode ali zemlje, in jo prenesejo v uparjalnik naprave.

Hladilno sredstvo vstopi v uparjalnik, segreje freon in ga pretvori v paro. Hlapi freona prehajajo skozi kompresor, kjer se stisnejo in segrejejo. Po tem pride tudi v kondenzator, kjer toploto prenaša na ogrevanje in oskrbo s toplo vodo. Cikel se konča, ko hladilno sredstvo preide skozi dušilni ventil, kjer poteka postopek razbremenitve in hlajenja. Ohlajeni freon spet vstopi v uparjalnik.

Poenostavljeno povedano: toplota zraka, vode ali zemlje je potrebna le za vrenje freona in njegovo pretvorbo v paro. Nadalje se v kompresorju para pod vplivom tlaka segreje na visoke temperature, katerih energija se uporablja za ogrevanje vode v ogrevalnem sistemu in oskrbi s toplo vodo. Na ta način se nizko kakovostna toplota zunanjega okolja pretvori v visoke temperature ogrevalnega medija ogrevalnega krogotoka.

Kako izboljšati učinkovitost toplotne črpalke?

Ogrevalni sistem igra pomembno vlogo pri delovanju toplotne črpalke. Oprema najučinkoviteje deluje z nizkotemperaturnimi ogrevalnimi sistemi: talno ogrevanje; enote ventilatorskih konvektorjev (ventilatorski izmenjevalniki toplote). Dejstvo je, da toplotna črpalka deluje čim bolj učinkovito pri temperaturi 35-40 ° C na izhodu in to ustreza optimalni temperaturi ogrevalnega medija v vodnem talnem ogrevanju ali zračnem ogrevanju.

Ali se lahko toplotna črpalka ohladi?

Toplotne črpalke ne morejo samo ogrevati, temveč tudi hladiti - uporabljajo se za klimatizacijo. To pomeni, da naprava lahko po istem principu odvzame toploto iz prostora in jo odstrani zunaj, vendar le v obratnem vrstnem redu. Hladilnik je tudi toplotna črpalka. Ta gospodinjski aparat ne proizvaja mraza, preprosto odstrani vso toploto iz zaprte toplotne izolacijske komore.

Na katerih področjih se uporabljajo toplotne črpalke?

Toplotne črpalke se uporabljajo za ogrevanje in klimatizacijo industrijskih objektov, občinskih stavb, večnadstropnih in zasebnih stanovanjskih stavb. Ta tehnologija lahko nadomesti vse tradicionalne načine ogrevanja. Primer tega je Švedska, kjer se več kot 90% zgradb za različne namene ogreva s pomočjo toplotnih črpalk. Geotermalne in aerotermalne črpalke so razširjene v Evropi, ZDA, na Japonskem.

Komu je primerna ta vrsta ogrevanja?

Toplotna črpalka za delovanje potrebuje le elektriko. Ta vrsta ogrevanja je primerna za zasebne hiše, ki se nahajajo daleč od plinovoda ali kjer je priključek na plin nerazumno drag. Toplotna črpalka je kot nalašč za neplinificirana naselja, kjer ni dovolj moči za vgradnjo električnega kotla. Ta vrsta ogrevanja je priljubljena pri tistih, ki ne želijo živeti na "sodu s smodnikom", torej je primeren za ljudi, ki se bojijo zadušitve ali eksplozije, če pušča plin. Toplotno črpalko lahko v poslovnih stavbah uporabljamo kot energetsko učinkovito ogrevanje.

Kakšne nevarnosti ima toplotna črpalka?

Toplotna črpalka ne gori goriva; ne povzroča škodljivih emisij v ozračje in odpadkov v okolje. Je protipožarna / eksplozijska in okolju prijazna naprava. Hladilno sredstvo kroži v zaprtem krogu in ne predstavlja nevarnosti za naravo in ljudi.

Na kaj paziti pri izbiri toplotne črpalke?

Kot smo že omenili, toplotne črpalke delimo na tri vrste: aerotermalne, vodne in geotermalne. Prvi delujejo iz atmosferske toplote in imajo dve pomembni pomanjkljivosti: padce temperature in redno onesnaževanje radiatorja. V hudih zmrzalih se toplotni koeficient (COP) zniža na 1, namesto deklariranih 3-5. In tudi nenehno onesnaževanje zunanjih radiatorjev zmanjšuje učinkovitost aerotermalnih črpalk. Te naprave so primernejše za zmerno podnebje z milimi zimami.

Črpalke Aquathermal so zahtevne glede kakovosti vode in njihova učinkovitost se zmanjša, ko se hladilni krog umaže ali prekrije z oblogami.

Za naše pogoje je najboljša izbira geotermalne toplotne črpalke. Sistem "zemlja-voda" je najbolj priročen, zanesljiv in učinkovit za ogrevanje in oskrbo s toplo vodo doma. To je posledica skoraj konstantne temperature tal skozi vse leto. Geotermalno polje je položeno pod ledišče tal, kar omogoča stabilno delovanje naprave in ustvarja visok toplotni koeficient. Na primer COP geotermalnih toplotnih črpalk serije FH (ФХ-401, FH-405, FH-415) do 5 enot!

Pri izbiri opreme je pomembno, da vodo ne ogreva le banalno, temveč ima tudi napredne lastnosti, ki ustrezajo zahtevam sodobne toplotne črpalke. Vzemimo za primer geotermalna toplotna črpalka IQ (pretvornik) ФХ-415. Namestitev je opremljena z: napravo za oddaljeni dostop; samodejni ponovni zagon v primeru izpada električne energije; zaščita obtočnih črpalk; zaščita pred faznim neravnovesjem; način klimatskega nadzora temperature zraka; tedenski urnik dela; vremensko odvisen način; nadzor grelnega elementa rezervoarja za toplo vodo; trajni spomin; zvočno izolirano ohišje. To zagotavlja zanesljivost, trajnost in visoko energetsko učinkovitost opreme.

Kako se počutite pri takšnih ogrevalnih sistemih? Napišite v komentarje.

Prijatelji, že več kot 85 tisoč nas je! Všečkajte, naročite se na kanal, delite publikacijo - delamotako da boste prejeli koristne in ustrezne informacije!

Preberite tudi:

• Brez prahu in hrupa: kako z nohtom razrezati valovito ploščico.
• Katera drevesa so dehidratorji tal in kaj je bolje posaditi v bližini greznice.

Poglej si posnetek - Mat ali sijajni? Kako izbrati barvo za svoj dom.