Czym jest pompa ciepła i jak wybrać właściwą
Wybór sprzętu do ogrzewania mieszkań z reguły zależy od dostępności zasobów energii. Jednak sytuacja ekologiczna i ekonomiczna na planecie skłania ludzi do myślenia o przyszłości. Dlatego sprzęt high-tech stopniowo zastępuje kotły gazowe i elektryczne. A jednym z nich jest pompa ciepła, która do ogrzewania domu wykorzystuje alternatywną formę energii.
Jak działa pompa ciepła
W rzeczywistości instalacja jest bardzo podobna do lodówki. W końcu zasada działania pompy ciepła opiera się na zdolności oddawania ciepła, zmieniając stan skupienia substancji. A czynnik chłodniczy, który porusza się w obiegu zamkniętym, może nie tylko pobierać ciepło z otaczającej przestrzeni, ale także je do niej przenosić.
Widać to, zwracając uwagę na działanie konwencjonalnej zamrażarki. Wszystko w środku pokryte jest szronem i lepiej nie dotykać tylnej ściany. W przeciwnym razie możesz się poparzyć.
Schematycznie instalację można przedstawić jako system, który ma trzy obwody:
- Po pierwsze, płyn chłodzący, poruszając się w obiegu pierwotnym, odbiera ciepło z otaczającej przestrzeni, podnosząc jego temperaturę tylko o kilka stopni.
- Następnie wchodzi do parownika, gdzie oddaje to nieznaczne ciepło do czynnika chłodniczego.
- Ale to wystarczy, aby ta ostatnia natychmiast zamieniła się w parę, która natychmiast wchodzi do sprężarki.
- Tam czynnik chłodniczy jest sprężany. Zwiększa się ciśnienie substancji, przy której znacznie zwiększa się jej temperatura.
- Gorący materiał dostaje się do skraplacza. Tam podgrzewa wodę, która krąży w systemie grzewczym domu.
- Po schłodzeniu czynnik chłodniczy ze stanu parowego ponownie przechodzi w stan ciekły.
- I przenosi się do parownika do punktu wyjścia, gdzie cały proces zaczyna się od nowa.
Do swoich działań pompy ciepła do ogrzewania prywatnego domu zużywają energię elektryczną. Ale ten ostatni nie jest zaangażowany w podgrzewanie elementów grzejnych ani spiral. Urządzenie nie wytwarza samej energii cieplnej, a jedynie służy do aktywacji systemu, który przenosi ją ze źródła do odbiorcy.
Dlatego koszt energii elektrycznej w tym przypadku jest minimalny w porównaniu ze zużyciem innych systemów. A jeśli kocioł elektryczny musi pochłonąć dokładnie taką samą ilość energii elektrycznej, aby wytworzyć dwa kilowaty ciepła, to pompa ciepła potrzebuje tylko 300 do 700 watów. Ta różnica jest główną zaletą instalacji.
Plusy i minusy systemów geotermalnych
Ogrzewanie domów pompą ciepła nie jest przełomowe. Kraje takie jak Japonia i Stany Zjednoczone (stany o ciepłym klimacie) wypracowały tę metodę od dawna i do perfekcji. Dosłownie cała Europa nie pozostaje w tyle.
Ale autorstwo metody pozostaje pod znakiem zapytania. W końcu Związek Radziecki również używał tej technologii od połowy ubiegłego wieku. To prawda, że nie otrzymał szerokiej dystrybucji. Ale w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku jedno z sanatoriów na terenie Jałty było bardzo popularne. I był stale pokazywany jako żywy przykład osiągnięć postępu technicznego i nauki radzieckiej.
Najbliższe morze służyło do ogrzewania całego sanatorium Drużba. Ale przepompownia termalna zaopatrywała również całą dzielnicę w ciepłą wodę i podgrzewane baseny na terenie uzdrowiska. Chłodziła też pomieszczenia w szczególnie upalne dni.
Zalety instalacji grzewczej zasilanej pompą ciepła:
- Pozwala zaoszczędzić energię. Pod uwagę brana jest tylko energia elektryczna w porównaniu z kosztami eksploatacji kotłów elektrycznych.
- Minimalna konserwacja. Po uruchomieniu systemu wystarczy monitorować integralność obiegu grzewczego.
- Używaj w prawie każdym terenie. Z wyjątkiem regionów północnych. Pompa ciepła do ogrzewania domu sprawdzi się tam, gdzie występują zasoby wodne, ziemia i powietrze.
- Nie jest wymagana stała ani regularna uwaga. System nie musi być cyklicznie uzupełniany paliwem. Jego praca jest w pełni zautomatyzowana.
- Bazując na poprzednim akapicie, nie można bać się wychodzić z domu w sezonie grzewczym na długi czas. Wystarczy ustawić tryb pracy na parametry minimalne i obieg grzewczy będzie w pełni bezpieczny.
- Zachowany zostanie również cały budynek. Ponieważ w systemie nie ma ani jednego obszaru, w którym temperatura mogłaby wzrosnąć krytycznie. Tak, w działającym obwodzie po prostu nie ma co eksplodować.
- System jest całkowicie przyjazny dla środowiska. Nie ma szkodliwych emisji do atmosfery i gleby, nie ma utleniania. A nowoczesne czynniki chłodnicze są bezpieczne dla innych.
- Uniwersalność instalacji pozwala wykorzystać ją nie tylko do ogrzewania, ale także do chłodzenia przestrzeni domowej.
- Wiele modeli jest odwracalnych. Odbierając ciepło z pomieszczenia w czasie upałów, pompa ciepła do prywatnego domu oddaje je do gruntu, aby wykorzystać je na zimno.
- System jest w stanie pracować nawet przy silnych mrozach. Już od minus 20°C będzie musiała podłączyć grzałkę elektryczną, aby jej pomóc.
- Jeśli warunki otoczenia są łagodne, pompa ciepła jest w stanie pracować bez większych napraw nawet do 50 lat. To prawda, że kompresor tak bardzo nie wytrzyma. W tym okresie może być konieczna kilkakrotna wymiana.
System ma kilka wad. Ale są też znaczące. Na przykład na początkowym etapie wymagane będą duże inwestycje kapitałowe. Oczywiście się opłaci, ale zajmie to lata. Do tej pory koszt takiego sprzętu jest bardzo wysoki w porównaniu z kotłami grzewczymi. Tak, a utworzenie systemu geotermalnego będzie wymagało znacznej kwoty.
Wielu uważa, że poważną wadą jest to, że pompa ciepła jest bezsilna w obliczu mrozu. Pomoc innego systemu grzewczego, gdy temperatura spadnie poniżej minus 15-20 stopni Celsjusza, jest koniecznym środkiem. I wymaga dodatkowych inwestycji na zakup i podłączenie zduplikowanego sprzętu.
Tak, a całkowita nieszkodliwość jest nieco przesadzona. W końcu płyn chłodzący, pobierając ciepło z otaczającej przestrzeni, narusza ekosystem, który powstał od tysiącleci. A na dużych głębokościach znajdują się mikroorganizmy, których istnienie jest ważne, ponieważ zapewniają podtrzymywanie życia innym systemom.
To prawda, że zawsze możesz się upewnić, że w porównaniu z wydobyciem ropy takie szkody na planecie są prawie niewidoczne.
Odmiany systemów
Pompa ciepła do ogrzewania jest w stanie wykorzystać energię zgromadzoną przez naturę. Z reguły wszystkie źródła gromadzą ciepło pochodzące z promieniowania słonecznego. A rodzaje sprzętu wyróżniają miejsce, z którego pobierana jest energia, aby przenieść ją do konsumenta.
Grunt
Gleba jest najbardziej stabilnym magazynem sezonowego ciepła. Jeśli na głębokości siedmiu metrów temperatura waha się od +5 do +8 °C, to na poziomie dziesięciu metrów jest stała (+10 °C). A można go zdjąć na dwa sposoby za pomocą pompy ciepła.
Kolektor w płaszczyźnie poziomej
Rury do nośnika ciepła układane są poziomo. Głębokość ich występowania zależy wyłącznie od przemarznięcia gleby. W ciepłych miejscach kolektor znajduje się zaledwie metr od powierzchni. W bardziej surowych regionach rury są zakopywane na głębokości do trzech metrów. Bardzo rzadko jest wyposażony kolektor dwupoziomowy.
Do konturu przyjmuje się polimerową elastyczną rurę o średnicy od 25 do 40 mm. Umieszcza się go na powierzchni na różne sposoby - pierścienie, wąż, spirala. Najważniejsze podczas układania jest zachowanie odległości między sąsiednimi rurami. Powinien wynosić od 0,6 do 0,8 metra.
Struktura gleby powie o konkretnym odprowadzaniu ciepła:
- suchy piasek da 10 W z jednego metra kolektora;
- glina bez wody - 20 W na metr;
- mokra glina - 25 W;
- glina o dużej zawartości wody da 35 watów z jednego metra.
Dlatego wstępne obliczenia są często rozczarowujące. Rzeczywiście, dla domu o powierzchni ponad 100 m 2 , konieczne będzie wyznaczenie ponad 400 m 2 działki. I to pod warunkiem, że gleba składa się z mokrej gliny. I w tłumaczeniu na język letnich mieszkańców będzie to około pięciu akrów. Co więcej, na powierzchni powinny znajdować się nie tylko budynki, ale nawet drzewa. Dozwolona jest tylko aranżacja trawnika lub maksymalnie ogrodu kwiatowego.
Przydatne wideo
Pionowa sonda gruntowa
Dzięki tej metodzie rury są zakopywane od 20 do 150 metrów. I idą na dwa sposoby. Możliwe jest przebicie studni o długości 100 metrów i umieszczenie w niej jednej rury w kształcie litery U. I możesz wziąć kilka takich rur i zaznaczyć każdą w swojej studni, ale tylko 20 metrów głębokości.
W rzeczywistości przenoszenie ciepła można uzyskać tak samo. Dlatego każdy wybiera metodę według swojego portfela. Musisz tylko pamiętać. Aby ogólnie drążyć swoją witrynę, musisz uzyskać poważne zezwolenie. A penetracja na duże głębokości kosztuje dużo.
Specyfikę odprowadzania ciepła można porównać z poprzednim kolektorem:
- skały osadowe bez wilgoci dadzą 20 W na metr bieżący;
- gleba skalista, a także gleby z wodą - 50 W;
- wysoka przewodność cieplna kamienia da 70 W;
- wody gruntowe uwolni 80 watów.
Do ogrzania domu o powierzchni 100 m 2 potrzebne są tylko dwie sondy zakopane na 80 metrów. A między nimi konieczne jest zachowanie odległości 5 metrów.
Widać z tego, że umieszczenie sondy pionowej jest bardziej wydajne w porównaniu z kolektorem poziomym. Ponadto potrzeba bardzo mało miejsca. I nie ma żadnych skarg. Ponadto temperatura na głębokości jest bardziej stabilna, a im dalej, tym większy transfer ciepła. Ale finansowo sonda będzie kosztować znacznie więcej.
Woda
Zasada działania pompy ciepła wykorzystującej wodę praktycznie nie różni się od źródła gruntowego. Woda w stanie ciekłym ma zawsze dodatnią temperaturę. Dlatego płyn chłodzący w kolektorze nie będzie miał trudności z podniesieniem tych stopni i przeniesieniem ich do czynnika chłodniczego.
Odmiany pomp ciepła pobierających energię z wody:
- Kolektor na dnie zbiornika. Najpopularniejszy projekt ze względu na wydajność i oszczędność. Jego wyposażenie nie wymaga dużych nakładów finansowych. Wystarczy zalać plastikową rurę za pomocą ładunku, a pompa zacznie transportować ciepło do domu. Jedynym warunkiem jest, aby zbiornik nie znajdował się dalej niż 50 metrów od budynku.
- W kanałach. Działają również ścieki. Takie kolektory są bardzo często wykorzystywane w przemyśle do produkcji ciepłej wody.
- Kolektor wód gruntowych. Używany do ogrzewania domów w sektorze prywatnym. W tym przypadku wiercone są dwie studnie, ale nie umieszcza się w nich rur. Tyle, że woda pobierana jest z jednego, który już na powierzchni natychmiast przenosi swoją temperaturę na czynnik chłodniczy. A potem jest wrzucany do drugiej studni.
Ta ostatnia metoda nie jest popularna, ponieważ jest trudna do wdrożenia. Po pierwsze, nadaje się do obszaru tylko z przepływem wód gruntowych, ponieważ zrzut musi odbywać się tylko pod ogrodzeniem. Po drugie, wymagana jest dokładna filtracja wody, aby utrzymać parownik pompy ciepła przed korozją i zanieczyszczeniem.
Powietrze
Pompa ciepła do ogrzewania domu, której zasada działania opiera się na odprowadzaniu ciepła z powietrza, ma najprostszą konstrukcję spośród swoich odpowiedników. Kolektor w obwodzie pierwotnym nie jest w ogóle wymagany. Powietrze natychmiast dostaje się do parownika, gdzie oddaje ciepło do czynnika chłodniczego.
Ale to też jest znacząca wada. Ponieważ wydajność systemu jest całkowicie zależna od pogody. A także z regionu zamieszkania. W końcu, gdy temperatura powietrza spada poniżej minus 15 stopni Celsjusza, system nie jest w stanie ogrzać pomieszczeń z wysoką jakością. I potrzebuje pomocy innych grzejników.
Ale oprócz siedliska sama jakość powietrza wpływa na działanie systemu. Sucha atmosfera, a nawet w ciepłym regionie, pozwala na korzystanie z urządzenia przez cały rok i bez żadnych problemów. W miejscach o dużej wilgotności i silnym wietrze lepiej zrezygnować z nagrzewnicy powietrza. Ponieważ oblodzenie lub zamrożenie sprzętu nie pozwoli mu na efektywną pracę.
Przydatne wideo
Uniwersalność pompy ciepła
Ogromną zaletą sprzętu jest jego uniwersalność. W końcu pompa ciepła może nie tylko ogrzać dom, ale także stworzyć w nim przyjemną chłodną atmosferę w letnie upały. A także do przydzielenia oddzielnego obiegu, ogrzewania wody na potrzeby domowe. Dotyczy to zwłaszcza lata, kiedy w miejskich kotłowniach rozpoczynają się planowane remonty.
Chłodzenie
Nie wszystkie modele mają możliwość zintegrowania klimatyzacji. Ale może to zrobić pompa ciepła powietrze-powietrze. A jego przekształcenie latem z grzejnika w klimatyzator to kwestia przełączania trybów. Ale nawet jeśli pompa początkowo nie ma wbudowanego modułu, można ją zainstalować osobno.
Hydrauliczne odsprzęganie do chłodzenia powietrzem ma niską cenę. Jest realizowany jako oddzielna jednostka i może przepuszczać zimno do pomieszczenia przez specjalne panele ścienne z dobrym przepływem powietrza. Lub nawet przez system „ciepłej podłogi”.
Przydatne wideo
Podgrzewanie wody
Zainstalowany oddzielny obieg pozwoli Ci mieć ciepłą wodę w domu przez cały rok. Należy jednak pamiętać, że system niskotemperaturowy nie będzie w stanie zapewnić zbyt wysokich stopni. Dlatego woda może ogrzać się tylko do 55 ° C. Aby nie oszczędzać stale, będziesz musiał zamontować kocioł o wystarczająco dużych rozmiarach. Wystarczy dla wszystkich członków rodziny.
Dlaczego pompa ciepła ma wbudowaną grzałkę?
Powietrzna pompa ciepła jest często wyposażona w dodatkową grzałkę elektryczną do autonomicznego ogrzewania. A to wcale nie jest strata pieniędzy dla regionów, w których temperatura powietrza może spaść poniżej minus 15 stopni Celsjusza. Jeśli nagle pojawi się silne zimno, praca pompy ciepła staje się nieskuteczna. I w tym przypadku lepiej mieć możliwość dogrzania budynku w inny sposób niż przebywać w szybko schładzającym się domu i czekać na ocieplenie.
Jest jeszcze jeden czynnik, który uzasadnia dodatkowy element grzejny. Z ekonomicznego punktu widzenia nieuzasadnione jest instalowanie systemu o oczywiście większej mocy niż jest to konieczne. Ta „rezerwa” będzie stale trafiać do kieszeni. A w ciepłych regionach jest bardzo niewiele naprawdę zimnych dni. Dlatego lepiej jednorazowo wyrzucić niewielką kwotę na ogrzewanie awaryjne, niż regularnie płacić za niewykorzystaną energię.
Przydatne wideo
Podsumowanie
Pompa ciepła to doskonała alternatywa dla wykorzystywanych dziś naturalnych zasobów energii. Mówimy o gazie, paliwie stałym i energii elektrycznej. Aby chronić ekologię na naszej planecie, najwyższy czas pomyśleć o przejściu na sprzęt high-tech, który zamienia alternatywne rodzaje energii na ciepło.
To prawda, że koszt zarówno samego sprzętu, jak i aranżacji systemu geotermalnego do ogrzewania domu jest dość wysoki i nie każdy może sobie na to pozwolić. Ale ta metoda ogrzewania domu jest jak dotąd najbardziej przyjazna dla środowiska. Ponadto jest dość ekonomiczny. Jednak zwrot dużej początkowej inwestycji zajmuje kilka lat.
A jeśli zostanie podjęta decyzja o wyposażeniu systemu geotermalnego i użyciu pompy ciepła, pozostaje tylko wybrać, która odmiana jest lepsza. Najbardziej popularne są pionowe sondy gruntowe. Mają bardzo wysoką wydajność.
Dobrym rozwiązaniem jest skorzystanie z ciepła ze zbiornika. Ale nie każdy ma szczęście mieszkać wystarczająco blisko niego. A powietrzne pompy ciepła mają wiele zalet, ale tylko z zastrzeżeniem. Idealnie nadają się dla nich tylko ciepłe klimaty.
