Bir evi ısıtmak için ısı pompası: çalışma prensibi, çeşitleri ve kullanımı
Dünyadaki kötüleşen çevresel koşullar ve (ortalama tüketici için daha önemli) karşısında, gaz ve elektrik tarifelerinde hızlı bir artış, gittikçe daha fazla Avrupalı günlük yaşamlarına alternatif enerji kaynakları sunmaya çalışıyor. Bu tür sistemler için seçeneklerden biri, kışın evinizi ısıtabileceğiniz ve evsel amaçlar için suyu ısıtabileceğiniz ve üzerine minimum elektrik harcayabileceğiniz ısı pompasıdır.
Son yıllarda yurttaşlarımızın evlerinde de bu mühendislik mucizesini giderek daha fazla karşılayabilirsiniz. Tabii ki, Ruslar için, geleneksel enerji kaynakları için yüksek fiyat sorunu Avrupa'daki kadar akut değil, ama ilk olarak, sadece şimdilik ve ikinci olarak, medeni dünyanın gerisinde kalmak istemiyorum ...
Peki, ısı pompası ... Nedir? Eyleminin dayanağı nedir? Nerede, nerede ve nasıl ısı pompalar? Hadi doğru yapalım.
İçindekiler:
Isı pompasının çalışma prensibi
Isı pompalarının çalışma prensibi, bir maddenin (soğutucu akışkan) agregasyon durumu değiştiğinde ısıyı emme veya verme yeteneğine dayanır. Esasen, bu tür pompalar soğutma ünitelerinden çok farklı değildir. (Bu garip, ilk bakışta, sıradan bir ev buzdolabının sıcak arka duvarına dokunursanız sizi hiç şaşırtmayacaktır.)
Şematik olarak, bir ısı pompası üç devreden oluşan bir sistem olarak temsil edilebilir. Birincisi, enerjiyi düşük potansiyel ısı kaynağından aktaran bir soğutma sıvısıdır. İkinci devrede, periyodik olarak buharlaşan, ilk devreden ısı alarak, daha sonra tekrar yoğunlaşarak üçüncü devreye veren soğutucu (freon) dolaşır. Ve son olarak, ısı emici üçüncü devre boyunca, bizim durumumuzda ısıyı ısıtma sisteminden aktaran su “akar”.
Isı pompasının genel anlamda görev döngüsü aşağıdaki gibi tarif edilebilir. Sıvı soğutucu buharlaştırıcıya girer ve burada gaz halini alır. Bu işlemin akması için gereken enerji, birincil devrede dolaşan soğutucu akışkandan alınır. Daha sonra, birkaç derece önceden ısıtılmış gazlı soğutucu, ana amacı gaz sıkıştırma olan (elbette bu elektrik tüketir) kompresöre emilir.
Gaz basıncı birkaç kez artar, ancak önemli ölçüde ısınır: kompresörün girişindeki soğutucu sıcaklığı 6-10 ° C ise, çıkışta zaten yaklaşık 60 ° C'dir. Bir sonraki aşamada, ısıtılmış gaz kondensere gönderilir, burada alınan ısıyı ısıtma sistemine verir, kendini yoğunlaştırırken, yani. sıvı hale gelir. Aşırı basınç daha sonra bir gaz kelebeği valfı vasıtasıyla tahliye edilir ve döngü yeniden başlar.
Gördüğünüz gibi, ısı pompasının cihazı, soğutma makinesinin cihazından temel olarak farklı değildir. Sadece soğutma ünitelerinin ana amacı soğuk üretmek, bu nedenle ısı evaporatör tarafından alınır ve kondenser sadece bu ısıyı çevredeki boşluğa atar.Isı pompasında bunun tersi doğrudur: kondansatör, tüketiciye ısı veren bir ısı değiştiricidir ve evaporatör, ikincil enerji kaynaklarının düşük potansiyel ısısını kullanan bir ısı değiştiricidir.
Başka bir deyişle, bir ısı pompası “tam tersi bir buzdolabı” dır. Aynı zamanda, "tam tersi" sadece bir cihaz değil, aynı zamanda bir sonuçtur. Bir buzdolabı söz konusu olduğunda, içinde depolanan ürünlerden alınan ısı israf edilirse, ısı pompası tarafından üretilen enerji gerçek faydalar sağlar - evin hedefli ısıtmasına harcanır.
Isı pompaları ve sistemleri çeşitleri
Bir binayı ve sıcak su sistemini ısıtmak için harcanan ısı enerjisi, bir ısı pompası kullanarak çevresel enerjinin dönüştürülmesinin sonucudur. Pompa, bu düşük potansiyel (düşük sıcaklık) enerjisini yoğunlaştırır ve ısıtma sistemine aktarır.
Bu durumda çevrenin enerjisi ile ne anlama geldiğini anlamak için kalır. Çoğu ev tipi ısı pompası, yıl boyunca yer kabuğunun ve suyun üst katmanları tarafından biriken güneş ısısını ve dünyanın iç ısısını kullanmanızı sağlar.
Isı eşanjörünün ilk devresinin tasarım tipine göre, tüm ısı pompaları toprak, su ve havaya ayrılır.
Toprak Isı Pompaları
Yer ısı pompaları evaporatördeki soğutucuyu zeminden ısıtmak için gerekli ısıyı alır. İkincisinin birkaç metre derinlikte sıcaklığı pratik olarak mevsimsel dalgalanmalara maruz kalmaz. Toprağa yerleştirilen kapalı bir boru sisteminde, bir "tuzlu su" dolaşır. “Turşu” kelimesini tırnak içinde alıntılamamız şans eseri değildir: tuz, adından da anlaşılacağı gibi onu içermez. Aslında, etilen glikol veya propilen glikole, daha az sıklıkla sulu etanole dayanan bir antifrizdir. Isı eşanjörü boruları hem yatay (yatay kolektör) hem de dikey (jeotermal prob) zemine döşenebilir.
Yatay toplayıcının boruları, bu bölgedeki toprak donma seviyesinin (genellikle 1.5-2 m) altında bir derinlikte toprağa serilir. Bu tip ısı değişim sistemi oldukça geniş bir alanı kaplar. Örneğin, 100 m'lik bir alana sahip nispeten küçük bir eve ısı sağlamak için2 2-3 dönümlük arazi tahsis edilmesi gerekecektir. Toplayıcı tarafından işgal edilen bölgede, kökleri toprağa çok derine gitmeyen sadece ağaçlar ve çalılar dikilebileceği ve buraya herhangi bir bina yerleştirmenin tamamen imkansız olduğu dikkate alınmalıdır.
Jeotermal prob, boruları dikey olarak yerleştirilen ve 100-200 m derinliğe kadar toprağa daldırılan bir ısı eşanjörüdür Takılan probların sayısı, kurulumun gerekli kapasitesine bağlıdır. Yukarıda örnek olarak düşündüğümüz evi ısıtmak için, birbirinden 5 m mesafede bulunan yaklaşık 80 m uzunluğunda iki prob yeterli olacaktır.
Gördüğünüz gibi, bu sistem geniş alanlar gerektirmez, sitenizin herhangi bir yerinde kuyuları delebilirsiniz - sizin için uygun olan her yerde. Jeotermal problu toprak ısı pompalarının ana dezavantajı, kuyu sondajının yüksek maliyetidir. Bununla birlikte, buna rağmen, çoğu kullanıcı tam olarak bu sistemleri tercih eder, çünkü jeotermal problar yatay toplayıcılardan daha verimlidir ve daha az kısıtlamaya sahiptir.
Jeotermal prob için bir kuyu açılması.
Su ısı pompaları
Su ısı pompası, evaporatöründen pompalanan yeraltı suyunun enerjisini "çeker". Böyle bir sistem, artan verimlilik ve iyi stabilite ile karakterize edilir: ilk özellik, suyun yüksek ısı transferinin sonucudur, ikincisi, yeraltı suyu sıcaklığının sabit olmasından kaynaklanmaktadır.
Tabii ki, bu tür bir kurulumu kullanmak için, bu aynı yeraltı sularının bölgenizde ve yeterince büyük miktarda mevcut olması gerekir.Akiferin 30-40 m'den daha derine yerleştirilmemesi son derece arzu edilir, bu iki durumun aynı anda yerine getirilmesi nadir bir fenomendir. Arızası evinize veya kulübenize bir su ısı pompasının kurulmasına engel olabilecek başka bir durum, demir tuzlarının ve yeraltı sularındaki diğer yabancı maddelerin düşük içeriğidir.
Isı eşanjörü tıkanacağı için düşük kaliteli su kullanılması ekipmanın hızlı bir şekilde arızalanmasına neden olacaktır. Bu kadar çok kısıtlamanın varlığı, bu tür ısı pompalarının çekiciliğine rağmen seyrek olarak monte edilmesinin sebebidir (uygulanan tüm projelerin yaklaşık% 5'i).
Hava ısı pompaları
Kurulum kolaylığı açısından, hava ısı pompaları "kardeşleri" üzerinde büyük bir avantaja sahiptir. Ortam havasını ısı kaynağı olarak kullanmak için, kuyu açmanız veya başka büyük ölçekli toprak işleri yapmanız gerekmez. Sonuç olarak, ekipman kurulum maliyetini tahmin ederseniz, bir hava pompası size bir su veya toprak pompasından çok daha ucuza mal olacaktır.
Böyle önemli bir avantaja rağmen, bu tip iklim ekipmanı ideal olarak adlandırılamaz, çünkü aynı zamanda önemli bir dezavantajı vardır. Böyle bir pompa sadece ortam sıcaklığı –15 ° C ... –20 ° C'nin üzerinde olduğunda verimli çalışır. Kışın ülkemizin çoğu bölgesinde nadir olmayan bu sınırın altındaki sıcaklık düşüşü, bir hava ısı pompasının verimlilik katsayısında önemli bir azalmaya yol açar.
Isı Pompası Verim Oranı
Biraz daha yüksek, yeni terimi kullandık - “verimlilik katsayısı”. Ne olduğunu açıklamamak yanlış olur, özellikle de farklı pompa türlerini birbiriyle karşılaştırmanıza izin veren ısı pompalarının önemli bir özelliği olduğu için.
Verimlilik katsayısı (dönüşüm katsayısı olarak da bilinir), pompa tarafından üretilen termal enerjinin tükettiği elektrik enerjisine oranıdır. Aslında, bu ısı pompasının verimliliği. Su ısı pompaları durumunda, bu katsayı yılın zamanından bağımsız olarak 5'tir. Bu, 1 kW * s elektrik tüketildiğinde, tesisatın 5 kW * s termal enerji ürettiği anlamına gelir.
Toprak pompalarında, verimlilik katsayısının değeri biraz daha düşüktür - 4'ten 4.5'e. Ve son olarak, hava ısı pompaları en küçük katsayı ile karakterize edilir ve verimlilikleri büyük ölçüde ortam sıcaklığına bağlıdır: 0 ° C'de katsayı ~ 3.5 ve –20 ° C'de 1,5'i geçmez (bu kadar düşük bir verimde, pompa sadece işe yaramaz ve elektrikli bir kazan gibi daha ucuz iklim ekipmanı satın almayı düşünmek mantıklıdır).
Bazı yöneticiler, sattıkları ısı pompalarının reklamını yaparak, potansiyel müşterilere bu ekipmanın% 400-500 verimliliğe sahip olmasını sağlar. Tabii ki, termodinamik yasalarının herhangi bir ihlali hakkında konuşulmuyor. Sadece bu durumda, hesaplamalar kasıtlı olarak yanlış yapılır: tüketilen elektrik dışındaki enerji kaynakları dikkate alınmaz - hava, su veya toprak, Güneş tarafından ısıtılan ve jeotermal süreçler. Verimliliği hesaplarken, sadece elektrik dikkate alınır ve düşük dereceli ısı kaynağını unuturlar, sonuç% 100'den fazladır.
Rus ikliminde ısı pompalarının kullanımı
Çeşitli ısı pompası tiplerinin yukarıdaki açıklamalarına aşina olduktan sonra, soruyu kendiniz kolayca cevaplayabilirsiniz, bu pompa Rus ikliminde çalışmaya en uygun olanıdır.
Hava ısı pompaları, ülkemizin sadece sınırlı sayıda bölgesinde kullanıma uygundur - kışın hava sıcaklığının neredeyse sıfırın altına düşmediği yerler. Tabii ki, Rusya'nın Avrupa kısmının kuzeyindeki Sibirya sakinleri, Uzak Doğu, hava ısı pompalarını bile düşünmemelidir.
Su ısı pompalarının kullanımında birçok sınırlama vardır. Zaten bazılarından bahsettik; birinden daha bahsetmeye devam ediyor. Ülkemizin topraklarının yarısından fazlası permafrost bölgesinde. Doğu Sibirya'da ya da Uzak Doğu'nun kuzeyinde yaşayan bir kişi bile “şanslı” ise ve bölümünde çok derin olmayan yeraltı suyu varsa, yine de bu yeraltı suyu buz biçimindedir, yani ısıtma sisteminde kullanım için uygun değildir. .
Bu nedenle, yurttaşlarımızın çoğu, tek bir kazan-kazan seçeneğine - bir zemin ısı pompası - güvenmek zorundadır. Dahası, Rus iklimi koşullarında, toprak sıcaklığının daha kararlı olduğu bir derinliğe ulaşmaya izin veren yatay bir prob yerine yatay toplayıcılı bir pompa daha uygundur.
Soğutma için ısı pompası uygulaması
Isı pompalarının büyük bir avantajı, sadece evi ısıtmakla kalmaz, aynı zamanda gerekirse soğutur. Kısa Rus yazımız bazen çok sıcaktır ve eviniz tam anlamıyla ısındığında, ısıtıcıyı klimaya dönüştürme teklifi çok yararlı olacaktır.
Bu soruna teknik bir çözüm, başlangıçta, üretim aşamasında ısı pompasına entegre edilebilir ve neredeyse tüm üreticilerin odayı koşullandırabilen bir pompa serisi vardır (Doğal Soğutma modu). Isı pompanızda bu gibi yetenekler yoksa, her şey hala kaybolmaz - düzenli bir pompa soğutma için de çalışabilir. Hidrolik ayırma şeklinde gerekli ek ekipman pompanın dışına monte edilecektir. Her iki seçenek de büyük yatırımlar gerektirmez.
Isı pompası tarafından üretilen soğuğu doğrudan odaya çeşitli şekillerde taşıyabilirsiniz. Bu işlev, duvar veya tavanlardaki soğuk panellere, yerden ısıtma soğutma, iyi hava akışına sahip radyatörler veya bir fan coil - bir fan tarafından üflenen bir plakalı ısı değiştiricinin yerleşik olduğu bir cihaz olarak atanabilir.
Sıcak su için ısı pompası kullanımı
Herhangi bir ısı pompası sadece evinizi ısıtmakla kalmaz, aynı zamanda size yıl boyunca sıcak su sağlar. Bununla birlikte, bu sistemin düşük sıcaklık olduğu unutulmamalıdır, bu da kazandaki su sıcaklığının 45-55 ° C'yi aşmayacağı anlamına gelir. Bu, kazanın hacminin standart bir ısıtma sistemi kullandığınızdan daha fazla olması gerektiği sonucuna varır, aksi takdirde siz ve eviniz sıcak su kemer sıkma koşullarında yaşamak zorunda kalacaksınız.
Kazan dairesi için yer tahsis ederken, yani bir ev tasarlama aşamasında bile bu gerçek dikkate alınmalıdır. Ayrıca, bir kazan seçerken, bunun ısı pompası tesisatlarıyla çalışmak için tasarlanmış özel ekipman olması gerektiğini dikkate almanız gerekir. Bu kazan ile olağan olan arasındaki ana fark, ısı pompasından en verimli ısı transferi için gerekli olan ısı değiştiricinin artan alanıdır.
Entegre ısıtma elemanlı ısı pompaları
Genellikle üreticiler ek elektrikli ısıtıcıları ısı pompalarına entegre ederler. Dahili ısıtıcı, gerekirse, ısı pompası - elektrik açısından alternatif bir enerji kaynağına geçmeye izin verir. Bu ne için? Hangi durumlarda bir ısıtma elemanı kullanmak gerekli olur?
Bir evi ısıtmak için bir ısı pompası seçimi, bölgenin iklim özellikleri de dahil olmak üzere çeşitli parametreler dikkate alınarak gerçekleştirilir. Aşırı güce sahip bir pompanın takılması uygun değildir. Gerçek şu ki, aşırı soğuk günler, en azından Rusya'nın orta Avrupa kısmında çok sık gerçekleşmiyor. Uygulama, bu soğuk dönemlerde başlangıçta daha güçlü bir pompa kurmaktan daha fazla elektrik seçeneğinin gerekli gücü elektrikle elde etmek olduğunu göstermektedir. Bir ısıtma elemanının varlığı, sistemi ısıtma mevsiminin çoğu için gerekenden daha güçlü hale getirme ihtiyacını ortadan kaldırır.
Su ve toprak ısı pompaları sahipleri için, entegre bir ısıtıcı bir zorunluluktan daha fazladır. Hava ısı pompalarındaki durum tamamen farklı görünüyor. –20 ° C ve altındaki bir hava sıcaklığında, böyle bir pompa kapanmazsa etkisiz olacaktır. Ve yıl içinde çok fazla soğuk gün ve gece olmamasına rağmen, iyi bir anda hızla donan bir evde kalmak istemiyorum. Bu durumda yinelenen bir ısı jeneratörünün varlığı lüks olarak adlandırılamaz.
Hava ısı pompası.
İpuçları ve Püf Noktaları
Bir ısı pompası teknik olarak sofistike ve oldukça pahalı bir ekipmandır, bu nedenle seçimine büyük sorumlulukla yaklaşmalısınız. Asılsız olmamak için bazı çok spesifik önerilerde bulunuyoruz.
1. Asla hesaplama yapmadan ve bir proje oluşturmadan bir ısı pompası seçmeye başlamayın. Bir projenin olmaması ölümcül hatalara neden olabilir, bu da sadece büyük ek finansal yatırımların yardımıyla düzeltilebilir.
2. Isı pompası ve ısıtma sisteminin tasarımını, kurulumunu ve bakımını sadece profesyoneller yapmalıdır. Profesyonellerin bu şirkette çalıştığından nasıl emin olabilirim? Her şeyden önce, gerekli tüm belgelerin kullanılabilirliğine göre, satılan nesnelerden oluşan bir portföy, ekipman tedarikçilerinden gelen sertifikalar. Gerekli tüm hizmetlerin tek bir şirket tarafından sağlanması son derece arzu edilir, bu durumda projenin uygulanmasından tamamen sorumlu olacaktır.
3. Avrupa yapımı ısı pompasını tercih etmenizi öneririz. Çin veya Rus ekipmanlarından daha pahalı olduğu gerçeğiyle karıştırmayın. Tüm ısıtma sisteminin kurulum, devreye alma ve hata ayıklama maliyetini tahmin ettiğinizde, pompaların fiyatındaki fark neredeyse görünmez olacaktır. Ancak daha sonra, emrinizde bir “Avrupa” olması, güvenilirliğinden emin olacaksınız çünkü pompanın yüksek fiyatı, yalnızca modern teknolojilerin ve yüksek kaliteli malzemelerin oluşturulmasında kullanılmasının sonucudur.
