Lämpöpumppu talon lämmitykseen: toimintaperiaate, lajikkeet ja käyttö
Ympäristöolosuhteiden heikentyessä maailmassa ja (keskivertokuluttajan kannalta tärkeämpänä) kaasun ja sähkön tariffien nopeaa nousua yhä useammat eurooppalaiset yrittävät ottaa käyttöön vaihtoehtoisia energialähteitä käyttäviä järjestelmiä päivittäiseen elämäänsä. Yksi tällaisten järjestelmien vaihtoehdoista on ns. Lämpöpumppu, jonka kautta voit lämmittää kotisi talvella ja lämmittää vettä kotitalouskäyttöön kuluttamalla siihen minimaalisen sähkön.
Myös viime vuosien kotimaamme kotimaissamme voit tavata yhä enemmän tämän tekniikan ihmeen. Tietysti venäläisten kannalta perinteisten energialähteiden korkeiden hintojen ongelma ei ole niin akuutti kuin Euroopassa, mutta ensinnäkin se on vasta toistaiseksi, ja toiseksi, en halua olla jäljessä sivistyneestä maailmasta ...
Joten, lämpöpumppu ... Mikä se on? Mihin toimintaperiaate perustuu? Missä, missä ja miten hän pumppaa lämpöä? Mennään oikein.
sisältö:
Lämpöpumpun toimintaperiaate
Lämpöpumppujen toimintaperiaate perustuu aineen (kylmäaineen) kykyyn absorboida tai antaa lämpöä, kun aggregaation tila muuttuu. Pohjimmiltaan tällaiset pumput eivät eroa paljon kylmälaitteista. (Tämä outo, ensi silmäyksellä oleva lausunto ei yllätä lainkaan, jos olet koskenut tavallisen kotitalousjääkaapin kuumaa takaseinää.)
Lämpöpumppua voidaan kaavamaisesti kuvata kolmesta piiristä koostuvana järjestelmänä. Ensimmäinen on jäähdytysneste, joka siirtää energiaa potentiaalisen lämmön lähteestä. Toisessa piirissä kiertää kylmäaine (freoni), joka hajoaa ajoittain, ottaen lämpöä ensimmäisestä piiristä, kondensoituu sitten uudelleen antaen sen kolmanteen piiriin. Ja lopuksi, jäähdytyselementti “juoksee” pitkin kolmatta virtapiiriä, tässä tapauksessa vettä, joka siirtää lämpöä lämmitysjärjestelmän läpi.
Lämpöpumpun käyttöjakso voidaan yleisesti kuvata seuraavasti. Nestemäinen kylmäaine pääsee höyrystimeen, josta se siirtyy kaasumaiseen tilaan. Tämän prosessin kulkemiseen tarvittava energia otetaan ensiöpiirissä kiertävästä jäähdytysnesteestä. Sitten kompressoriin imetään useilla asteilla esilämmitetty kaasumainen kylmäaine, jonka päätarkoitus on kaasunpuristus (tämä tietysti kuluttaa sähköä).
Kaasunpaine nousee useita kertoja, samalla kun se lämpenee huomattavasti: jos kylmäaineen lämpötila kompressorin tuloaukossa on 6-10 ° C, poistoaukossa se on jo noin 60 ° C. Seuraavassa vaiheessa lämmitetty kaasu johdetaan lauhduttimeen, jossa se antaa vastaanotetun lämmön lämmitysjärjestelmään, samalla kun se kondensoituu itseensä, ts. menee nestemäiseen tilaan. Sitten ylipaine vapautetaan kuristusventtiilin avulla ja jakso alkaa uudelleen.
Kuten näette, lämpöpumpun laite ei eroa perusteellisesti jäähdyttimen laitteesta. Jäähdytysyksiköiden päätarkoitus on vain tuottaa kylmää, joten höyrystin ottaa lämmön pois ja lauhdutin vain vie tämän lämmön ympäröivään tilaan.Lämpöpumpussa on päinvastoin: lauhdutin on lämmönvaihdin, joka antaa lämpöä kuluttajalle, ja höyrystin on lämmönvaihdin, joka käyttää toissijaisten energialähteiden matalan potentiaalin lämpöä.
Toisin sanoen lämpöpumppu on "jääkaappi päinvastoin". Samalla "päinvastoin" ei ole vain laite, vaan myös tulos. Jos jääkaapin tapauksessa sisällä varastoiduista tuotteista otettu lämpö menee hukkaan, lämpöpumpun tuottama energia tuo todellisia etuja - se kuluu talon kohdennettuun lämmitykseen.
Erilaisia lämpöpumppuja ja järjestelmiä
Rakennuksen ja kuumavesijärjestelmän lämmitykseen käytetty lämpöenergia on seurausta ympäristöenergian muuntamisesta lämpöpumppua käyttämällä. Pumppu keskittää tämän matalan potentiaalin (matalan lämpötilan) energian ja siirtää sen lämmitysjärjestelmään.
On vielä ymmärrettävä, mitä tässä tapauksessa tarkoitetaan ympäristön energialla. Useimpien kotimaisten lämpöpumppujen avulla voit käyttää auringon lämpöä ja maan sisäistä lämpöä, jonka maankuoren ja veden ylemmät kerrokset keräävät ympäri vuoden.
Lämmönvaihtimen ensimmäisen piirin suunnittelutyypin mukaan kaikki lämpöpumput jaetaan maaperään, veteen ja ilmaan.
Maan lämpöpumput
Maalämpöpumput vastaanottavat lämpöä, joka tarvitaan kylmäaineen lämmittämiseen höyrystimessä maasta. Viimeksi mainitun lämpötila useiden metrien syvyydessä ei käytännössä ole alttiina kausivaihteluille. Maahan sijoitetussa suljetussa putkijärjestelmässä "suolavesi" kiertää. Ei ole sattumaa, että lainasimme sanaa "suolakurkku" lainausmerkeissä: suola, kuten nimestä voidaan odottaa, ei sisällä sitä. Itse asiassa se on jäätymisenestoaine, joka perustuu etyleeniglykoliin tai propyleeniglykoliin, harvemmin vesipitoiseen etanoliin. Lämmönvaihtimen putket voidaan asentaa maahan sekä vaakasuoraan (vaakasuora keräin) että pystysuoraan (geoterminen anturi).
Vaakasuuntaisen kollektorin putket on asetettu maahan syvyyteen, joka on maan alueen jäätymispisteen alapuolella (yleensä 1,5-2 m). Tämän tyyppinen lämmönvaihtojärjestelmä vie melko suuren alueen. Esimerkiksi lämmön tuottamiseksi suhteellisen pienelle talolle, jonka pinta-ala on 100 m2 on tarpeen varata 2-3 hehtaaria maata. Olisi otettava huomioon, että keräilijän miehittämällä alueella voidaan istuttaa vain niitä puita ja pensaita, joiden juuret eivät mene liian syvälle maaperään, ja rakennusten sijoittaminen tähän alueeseen on täysin mahdotonta.
Geoterminen koetin on lämmönvaihdin, jonka putket sijoitetaan pystysuoraan ja upotetaan maahan 100-200 m syvyyteen. Asennettujen anturien lukumäärä riippuu asennuksen vaaditusta kapasiteetista. Talon lämmittämiseksi, jota olemme jo katsoneet edellä esimerkiksi, riittää kaksi noin 80 m: n pituista anturia, jotka sijaitsevat 5 m: n etäisyydellä toisistaan.
Kuten huomaat, tämä järjestelmä ei vaadi suuria alueita, voit porata kaivoja mihin tahansa sivustosi osaan - minne tahansa se on sinulle sopivaa. Maalämpöpumppujen, joilla on geotermiset koettimet, suurin haitta on kaivojen porauksen korkeat kustannukset. Tästä huolimatta suurin osa käyttäjistä antaa etusijan juuri näille järjestelmille, koska geotermiset anturit ovat tehokkaampia kuin vaakasuorat kollektorit, ja niillä on vähemmän rajoituksia.
Kaivon poraus geotermiselle koettimelle.
Vesilämpöpumput
Vesilämpöpumppu "käyttää" pohjaveden energiaa, joka pumpataan sen höyrystimen läpi. Tällaiselle järjestelmälle on ominaista lisääntynyt tehokkuus ja hyvä stabiilisuus: ensimmäinen ominaisuus on seurausta veden korkeasta lämmönsiirrosta, toinen johtuu pohjaveden lämpötilan vakiosta.
Tietysti tällaisen asennuksen käyttämiseksi vaaditaan, että näitä samoja pohjavesiä on oltava saatavilla alueellasi ja riittävän suurena määränä.On erittäin toivottavaa, että pohjavesikerros sijaitsee korkeintaan 30–40 m. Näiden kahden edellytyksen samanaikainen toteutuminen on harvinainen ilmiö. Toinen ehto, jonka epäonnistumisesta voi tulla este vesilämpöpumpun asentamiselle talosi tai mökille, on alhainen rautasuolojen ja muiden epäpuhtauksien pitoisuus pohjavedessä.
Heikkolaatuisen veden käyttö aiheuttaa laitteiden rikkoutumisen nopeasti, koska lämmönvaihdin yksinkertaisesti tukkeutuu. Niin monien rajoitusten vuoksi syy siihen, että tällaisia lämpöpumppuja kiinnitetään houkuttelevuudestaan huolimatta harvoin (noin 5% kaikista toteutetuista hankkeista).
Ilmalämpöpumput
Asennuksen helppoudesta ilmalämpöpumppuilla on valtava etu "veljiinsä" nähden. Jotta ympäröivää ilmaa voitaisiin käyttää lämmönlähteenä, sinun ei tarvitse porata kaivoja tai suorittaa muita suuria maaperätöitä. Seurauksena on, että jos lasket laitteiden asennuksen kustannukset, ilmapumppu maksaa sinulle paljon vähemmän kuin vesi- tai maapumppu.
Tällaisesta merkittävästä eduesta huolimatta tämän tyyppisiä ilmastovarusteita ei voida kutsua ihanteellisiksi, koska niillä on myös merkittävä haitta. Tällainen pumppu toimii tehokkaasti vain, kun ympäristön lämpötila on yli –15 ° C ... –20 ° C. Lämpötilan lasku tämän rajan alapuolelle, joka talvella ei ole harvinaista useimmissa maamme alueissa, johtaa ilman lämpöpumpun tehokkuuskertoimen huomattavaan laskuun.
Lämpöpumpun hyötysuhde
Hieman korkeampi, käytimme uutta termiä - ”hyötysuhdekerroin”. Olisi väärin selittää mitä se on, etenkin koska se on lämpöpumppujen tärkeä ominaisuus, jonka avulla voit verrata erityyppisiä pumppuja toisiinsa.
Tehokkuuskerroin (jota kutsutaan myös muuntokerroimeksi) on pumpun tuottaman lämpöenergian suhde sen kuluttamaan sähköenergiaan. Itse asiassa tämä on lämpöpumpun tehokkuus. Vesilämpöpumppujen tapauksessa tämä kerroin on 5 vuodenajasta riippumatta. Tämä tarkoittaa, että kun kulutetaan 1 kW * h sähköä, laitos tuottaa 5 kW * h lämpöenergiaa.
Maaperäpumppuissa hyötysuhdekerroimen arvo on hiukan alhaisempi - 4: stä 4,5: een. Ja lopuksi, ilmalämpöpumppuille on tunnusomaista pienin kerroin, ja niiden tehokkuus riippuu voimakkaasti ympäristön lämpötilasta: 0 ° C: ssa kerroin on ~ 3,5 ja -20 ° C: ssa se ei ylitä 1,5 (niin alhaisella hyötysuhteella pumppu sitä ei vain makseta, ja on järkevää ajatella halvempien ilmastolaitteiden, kuten sähkökattilan, ostamista.
Jotkut johtajat, mainostaessaan myymiään lämpöpumppuja, vakuuttavat potentiaalisille asiakkaille, että näiden laitteiden hyötysuhde on 400–500%. Termodynamiikan lakien rikkomisesta ei tietenkään ole puhuttu. Ainoa, että tässä tapauksessa laskelmat tehdään tarkoituksella väärin: muita energialähteitä kuin kulutettua sähköä ei oteta huomioon - ilmaa, vettä tai maaperää, joita aurinko lämmittää, ja geotermisiä prosesseja. Tehokkuutta laskettaessa otetaan huomioon vain sähkö ja he unohtavat heikkolaatuisen lämmön lähteen, tulos on yli 100%.
Lämpöpumppujen käyttö Venäjän ilmastossa
Tutustuttuaan yllä oleviin erityyppisten lämpöpumppujen kuvauksiin voit helposti vastata itse kysymykseen, mikä pumppu soveltuu parhaiten Venäjän ilmastoon.
Ilmalämpöpumput ovat sopivia käytettäväksi vain rajoitetulla alueella maamme alueilla - joilla ilman lämpötila talvella melkein ei laske nollan alapuolelle. Tietysti Siperian, Kaukoidän, Venäjän Euroopan osan pohjoisosan asukkaiden ei pitäisi edes ajatella ilman lämpöpumppuista.
Vesilämpöpumppujen käyttöön on monia rajoituksia. Olemme jo puhuneet joistakin niistä, on vielä mainittava vielä yksi. Yli puolet maamme alueesta on ikirouta-alueella. Jos edes jotkin Itä-Siperian tai Kaukoidän pohjoisosan asukkaat ovat "onnekkaita" ja sen osassa on pohjavettä, joka ei ole liian syvä, silloin nämä pohjavedet ovat jäässä, mikä tarkoittaa, että se ei sovellu käytettäväksi lämmitysjärjestelmässä .
Siten suurimman osan maanmieheistämme on luotettava ainoaan, win-win-vaihtoehtoon - maapallon lämpöpumppuun. Lisäksi Venäjän ilmasto-olosuhteissa sopivampi on pumppu, jossa on vaakasuora keräin eikä vaakasuora anturi, joka mahdollistaa syvyyden saavuttamisen siellä, missä maaperän lämpötila on vakaampi.
Lämpöpumppusovellus jäähdytykseen
Lämpöpumppujen valtava etu on, että ne eivät vain lämmitä taloa, vaan myös tarvittaessa jäähdytävät sen. Lyhyt venäläinen kesämme on joskus erittäin kuuma, ja kun kotisi kirjaimellisesti kuumenee, ehdotus lämmittimen muuttamisesta ilmastointilaitteeksi on erittäin hyödyllinen.
Tekninen ratkaisu tähän kysymykseen voidaan integroida lämpöpumppuun aluksi, valmistusvaiheessa, ja melkein kaikilla valmistajilla on pumppusarja, joka voi kunnostaa tilaa (luonnollinen jäähdytystila). Jos lämpöpumpullasi ei ole sellaisia kykyjä, kaikki ei ole vielä menetetty - tavanomainen pumppu voi toimia myös jäähdytykseen. Tarvittavat lisälaitteet hydraulisen irrottamisen muodossa asennetaan pumpun ulkopuolelle. Molemmat vaihtoehdot eivät vaadi suuria investointeja.
Voit kuljettaa lämpöpumpun tuottamaa kylmää suoraan huoneeseen eri tavoin. Tämä toiminto voidaan osoittaa kylmille seinäjen tai kattojen paneeleille, jäähdytyslattialämmitykselle, hyvän ilmavirtauksen omaaville lämpöpattereille tai puhallinkäämille - laitteelle, johon on sisäänrakennettu puhaltimen puhaltama levylämmönvaihdin.
Lämpöpumpun käyttö kuumaa vettä varten
Kaikki lämpöpumput eivät vain lämmitä kotiasi, vaan myös toimittavat sinulle kuumaa vettä ympäri vuoden. On kuitenkin pidettävä mielessä, että tämä järjestelmä on matala lämpötila, mikä tarkoittaa, että kattilan veden lämpötila ei ylitä 45-55 ° C. Tästä seuraa, että kattilan tilavuuden tulisi olla suurempi kuin käytettäessä tavallista lämmitysjärjestelmää, muuten sinun ja kotitaloudesi täytyy elää kuuman veden säästöolosuhteissa.
Tämä tosiasia tulisi ottaa huomioon varaettaessa tilaa kattilahuoneelle, ts. Jopa talon suunnittelun vaiheessa. Kattilaa valittaessa on myös otettava huomioon, että tämän tulee olla erityinen laite, joka on suunniteltu toimimaan lämpöpumppulaitteistojen kanssa. Suurin ero tämän kattilan ja tavallisen kattilan välillä on lämmönvaihtimen suurempi pinta-ala, jota tarvitaan tehokkaimpaan lämmönsiirtoon lämpöpumpusta.
Lämpöpumput integroidulla lämmityselementillä
Usein valmistajat integroivat ylimääräiset sähkölämmittimet lämpöpumppuihinsa. Sisäänrakennettu lämmitin mahdollistaa tarvittaessa siirtymisen vaihtoehtoiselle energialähteelle lämpöpumpun kannalta - sähkölle. Mitä varten tämä on? Missä tapauksissa lämmittimen käyttö on tarpeen?
Lämpöpumpun valinta talon lämmitykseen suoritetaan ottaen huomioon eri parametrit, mukaan lukien alueen ilmasto-olosuhteet. Pumpun asentaminen liiallisella teholla pidetään sopimattomana. Tosiasia, että erittäin kylmiä päiviä ei tapahdu kovin usein, ainakaan Venäjän Keski-Euroopan osassa. Käytäntö osoittaa, että taloudellisempi vaihtoehto on "hankkia" tarvittava voima sähköllä näinä pakkasiaikoina kuin aluksi asentaa tehokkaampi pumppu. Lämmityselementin läsnäolo eliminoi tarpeen tehdä järjestelmästä tehokkaampi kuin suurin osa lämmityskaudesta vaatii.
Vesi- ja maanpumppujen omistajille integroitu lämmitin on enemmän kuin ylimääräistä kuin välttämättömyys. Ilmalämpöpumppujen tilanne näyttää aivan erilaiselta. Ilman lämpötilassa –20 ° C tai matalampi tällainen pumppu on tehoton, jos se ei sammu. Ja vaikka vuodessa ei ole kovin monta kylmää päivää ja yötä, en halua pysyä nopeasti jäätyvässä talossa yhdellä hienolla hetkellä. Päällekkäisen lämpögeneraattorin läsnäoloa ei tässä tapauksessa voida kutsua ylellisyydeksi.
Ilmalämpöpumppu.
Vihjeitä
Lämpöpumppu on teknisesti hienostunut ja melko kallis laite, joten sinun tulee lähestyä sen valintaa suurella vastuulla. Annamme erittäin täsmällisiä suosituksia, jotta se ei olisi perusteeton.
1. Älä koskaan aloita lämpöpumpun valitsemista tekemättä ensin laskelmia ja luomasta projektia. Projektin puuttuminen voi aiheuttaa kohtalokkaita virheitä, jotka voidaan korjata vain suurien lisäinvestointien avulla.
2. Vain ammattilaisten tulee uskoa lämpöpumpun ja lämmitysjärjestelmän suunnitteluun, asennukseen ja ylläpitoon. Kuinka varmistaa, että ammattilaiset työskentelevät tässä yrityksessä? Ensinnäkin, kaiken tarvittavan dokumentaation saatavuuden mukaan, myytävien kohteiden tuotevalikoima, laitetoimittajien sertifikaatit. On erittäin toivottavaa, että kaikki tarvittavat palvelut tarjoaa yksi yritys, joka on tässä tapauksessa täysin vastuussa hankkeen toteuttamisesta.
3. Suosittelemme etusijalle Euroopassa valmistettua lämpöpumppua. Älä sekoita sitä, että se on kalliimpaa kuin kiinalainen tai venäläinen laite. Kun sisällytät arvioon koko lämmitysjärjestelmän asennus-, käyttöönotto- ja virheenkorjauskustannukset, pumppujen hintaero on melkein näkymätön. Mutta kun sinulla on ”eurooppalainen” käytettävissänne, olet varma sen luotettavuudesta, koska pumpun korkea hinta johtuu vain siitä, että sitä käytetään moderneilla tekniikoilla ja korkealaatuisilla materiaaleilla.
