Vai siltuma sūknim vajadzētu izmantot mājas apkurei

Sūknēšanas nozare nav nostabilizējusies, un jauni inženiertehniskie risinājumi rodas, pamatojoties uz pazīstamām tehnoloģijām. Tirgotāji, kas vēlas gūt peļņu un palielināt pārdošanas apjomu, bieži slēpj datus par konkrētu produktu, veicinot to kā revolucionāru, nepārspējamu. Visspilgtākais piemērs ir siltumsūkņi. Reklāmas materiālos nav aprakstīts šādu ierīču darbības princips, kā arī mājas apkures efektivitātes līmenis. Tomēr ir iespējams saprast, kā viss darbojas, un kā šī vai šī sistēma var būt noderīga no šī materiāla.

Kas ir siltumsūknis, tā darbības joma

Siltuma sūkņa tehniskā definīcija ir ierīce enerģijas pārnešanai no vienas zonas uz otru, vienlaikus palielinot tās darba efektivitāti. Šādu mehāniķi ir viegli ilustrēt. Iedomājieties spaini aukstu ūdeni un karstu glāzi. Lai tos sakarsētu, zināms enerģijas daudzums ir iztērēts no noteikta siltuma līmeņa. Tomēr tās piemērošanas efektivitāte ir atšķirīga. Ja vienlaicīgi samazina ūdens spaiņa temperatūru par 1 grādu, tad iegūtā siltuma enerģija var likt šķidrumu stiklā gandrīz vārīties.

Šim mehāniķim ir siltumsūknis, ar kuru jūs varat apsildīt baseinu vai pilnībā nodrošināt siltumapgādi lauku mājai. Ierīce nodod siltumu no vienas zonas uz otru, parasti ārpus telpas. Šādai tehnikai ir daudz pieteikumu.

1. Pie noteikta siltuma sūkņa jaudas apkures māju kļūst lēti un efektīvi.
2. Viegli izgatavojams Karstais ūdens ar siltumsūkniizmantojot katlus sekundārā apkure.
3. Ar nelielu piepūli un pareizu dizainu radīšana ir pieejama pilnībā. autonomā apkures sistēmadarbina saules paneļi.
4. Lielākā daļa siltumsūkņu modeļu ir pieņemami. siltai grīdai, izmanto kā apkures loku.

Lai izvēlētos un iegādātos piemērotu sistēmu, vispirms ir nepieciešams pareizi iestatīt uzdevumu. Un tikai pēc tam, kad ir radušās prasības pēc enerģijas un novērtēt atsevišķu siltuma katlu veidu atbilstību visām vajadzībām.

Darba vispārējais princips

Tehnoloģiski siltumsūknis darbojas saskaņā ar visiem pazīstamajiem Carnot cikls, virkne materiālu stāvokļa transformāciju. Šādi vārdi vairumam lietotāju var būt pilnīgi sveši. Tomēr praktiski katrai no tām ir vismaz viena ierīce mājās, pamatojoties uz šo fizisko procesu.

Vienkārši sakot, siltumsūknis ir ledusskapis. Jebkurš mājsaimniecības modelis, kurā iedzīvotāji ir pieraduši uzglabāt gaļu un dzērienus, ir sildītājs, kura efektivitāte ir lielāka par 100%. Viss darbojas šādi:

• ledusskapis noņem siltumu no tajā ievietotajiem produktiem un nodod to režģim un līdz ar to telpas telpai;
• tajā pašā laikā gaisu silda kompresors.

Tā rezultātā, patērējot noteiktu elektroenerģijas daudzumu, lietotājs saņem divus siltuma avotus, no kuriem viens (no produktiem izņemtā enerģija) ir pilnīgi bez maksas.

Tas ir siltumsūkņa princips. Ierīcei ir apgrieztā funkcionālā diagramma salīdzinājumā ar ledusskapi - tajā siltummaiņa un radiatora grils ir noderīgi un ir atbildīgi par iekārtas galīgo efektivitāti. Viss darbojas šādi:

• siltuma ieguves ķēde atrodas ārpus telpas, ko ieskauj stabila temperatūras vide;
• siltumsūkņa darbības laikā darba šķidruma temperatūra tiek piespiedu kārtā samazināta par dabiskiem fiziskiem procesiem, kas ir zemāki par ekoloģiskajiem raksturlielumiem;
• siltumu atņem darba šķidrums, kura intensitāte ir atkarīga no veidotās temperatūras atšķirības;
• darba šķidrums nonāk valsts konversijas kontūrā un telpas siltummainis;
• enerģija tiek izvadīta gaisā vai citā vidē;
• darba šķidrums sākotnējā stāvoklī tiek piegādāts cikla sākumā (siltuma izvades ķēde).

Šai apkures shēmai ir vairākas priekšrocības un trūkumi. Tomēr optimālos apstākļos tiek parādīts siltumsūknis ievērojami ietaupījumi. Mājas apkurei būs nepieciešamas 70–80% mazākas izmaksas, salīdzinot ar klasiskajiem gāzes un cietvielu katliem.

Siltumsūkņa galīgā efektivitāte ir atkarīga no daudziem faktoriem. Daži tehnoloģiskie risinājumi spēj risināt tikai ierobežotu uzdevumu skaitu. Citi iesaka kompleksu siltuma sūkņa uzstādīšanu.

Šodien ir vairākas sadzīves tehnikas ierīces, kuru īpašnieki pat neuzskata, ka izmanto siltumenerģijas izvēli, izmantojot novatoriskas, revolucionāras idejas. Turklāt tas var notikt pat pie negatīvas gaisa temperatūras ārpus loga. Tas ir gaisa kondicionētājs ar apkures funkciju, kas faktiski balstās uz siltumsūkņa mehāniku. Šādu gaisa un gaisa ierīču darbības principi tiks apspriesti vēlāk.

Privātmājas apsildes shēma, izmantojot siltumsūkni

Optimālā shēma siltuma sūkņa izmantošanai mājas apkurei ietver uzglabāšanas tvertne. Vienkāršots tas izskatās šādi:

Šeit 1. un 2. bloks ir vārsti, kas risina ienākošo siltuma plūsmu regulēšanas problēmu. Tās var būt plūsmas manuāla pārklāšanās vai arī automatizētas termiskās galviņas. 3. bloks ir kopīgs termostats vai sensoru sistēma.

Apkure darbojas saskaņā ar šādu principu:

• siltumsūknis ņem siltumu no vides un silda ūdeni;
• šķidrums iekļūst uzglabāšanas tvertnes sekundārās apkures siltummainī vai cirkulē vienā ķēdē;
• apkures sistēma ir balstīta uz klasisko principu, ūdens plūsmu tajā nodrošina apļveida sūknis.

Skaitlis attēlots shēmā - mājas minimālā iekārta. To var viegli pievienot. Jo īpaši neviens neuztraucas instalējiet divas tvertnes un izmantot sekundārā apkures šķidruma principu. Viens no tiem - siltumsūkņa apkures katls (uzstādīts tieši pie pēdas) - tiek izmantots karstā ūdens apgādei. Lielāks tvertne atrisina problēmu, ka dzesēšanas šķidrums tiek piegādāts apkures sistēmai.

Lielisks variants darbojas mājas apkure ar siltumsūkni, uzkrāšanas jauda un siltumizolācijas grīdas sistēma. Šādā gadījumā šķidrumu nav nepieciešams sildīt līdz augstai temperatūrai. Optimālais līmenis zemgrīdas apsildei - no 30 līdz 40 grādiem. Apkures shēma ir līdzīga jau minētajai sistēmai, bet radiatoru vietā ūdens plūsma uz kolektoru vienību ar savu plūsmas regulējumu.

Siltumsūkņu klasifikācija pēc vides īpašībām

Siltumsūkņu klasifikācija ir diezgan apjomīga. Ierīces tiek sadalītas atbilstoši darba šķidruma veidam, tā fiziskā stāvokļa maiņas principam, pārveidošanas ierīču izmantošanai, darbībai nepieciešamā enerģijas nesēja būtībai. Ja uzskatām, ka tirgū tiek piedāvāti modeļi ar dažādām klasifikācijas kritēriju kombinācijām, kļūst skaidrs, ka ir diezgan grūti uzskaitīt visu. Tomēr jūs varat apsvērt grupas dalīšanas pamatprincipus.

Siltumsūkņa uzstādīšana, konstrukcija un galīgās īpašības ir atkarīgas no siltuma avota un saņēmēja vides parametriem. Šodien ir vairāki inženiertehnisko risinājumu veidi.

Gaisa-gaisa

Gaisa-gaisa siltumsūkņi - visizplatītākās ierīces. Tie ir kompakti un diezgan vienkārši. Šāda tipa mehāniskie mehānismi darbojas ar apkures režīmu. Darbības princips ir vienkāršs:

• ielu siltummainis tiek atdzesēts zem gaisa temperatūras un uzņem siltumu;
• pēc ienākošā freona saspiešanas radiatorā, tā temperatūra ievērojami palielinās;
• ventilators telpā, pūšot siltummaini, uzsilda telpu.

Vides enerģijas izvēli ne vienmēr veic ārējs siltummainis. Šim nolūkam gaisu var piespiest blokā, kas atrodas telpā. Tas ir, kā daži darbi kanālu sistēmas.

Ja freons ir saspiests un paplašināts gaisa kondicionierī, tad jauktos siltuma sūkņos tiek izmantots vienkāršs gaiss. Darba mehānika ir līdzīga: pirms gāze nonāk iekšējā siltummainī, gāze tiek saspiesta, un pēc atteikšanās no enerģijas tas tiek uzspridzināts ar intensīvu plūsmu siltuma ekstrakcijas kamerā.

Vortex siltumsūknis ir liela, masīva instalācija, kas efektīvi darbojas tikai tad, kad apkārtējā temperatūra ir augsta. Tāpēc šādas sistēmas tiek uzstādītas rūpnieciskajās darbnīcās, tās izmanto karsēšanas izplūdes gāzes vai galvenā gaisa kondicionēšanas sistēmas karsto gaisu kā siltuma avotu.

Ūdens - ūdens

Ūdens-ūdens siltumsūknis darbojas ar tādu pašu principu kā citām iekārtām. Tikai enerģijas pārraides nesēji ir atšķirīgi. Aprīkojums ir aprīkots iegremdēšanas zondeslai nonāktu pie gruntsūdens horizonta ar pozitīvu temperatūru pat stingros ziemas apstākļos.

Atkarībā no apkures vajadzībām, ūdens-ūdens siltumsūkņu sistēmas var būt pilnīgi dažādi. Piemēram, sākot no vairākiem urbumiem, kas ir urbti ap privātmāju, beidzot ar lieliem platību siltummaiņiem, kas atrodas tieši ūdens nesējslāņos, kas atrodas ēkas būvniecības posmā.

Ūdens un ūdens siltumsūkņi atšķiras ar lielāku produktivitāti un efektīvu izejas jaudu.. Iemesls ir šķidruma paaugstinātā siltuma jauda. Ūdens slānis, kurā atrodas zonde vai siltummainis, ātri atbrīvo enerģiju, un lielā apjoma dēļ tas nedaudz samazina tā īpašības, veicinot sistēmas stabilu darbību. Arī ūdens un ūdens iekārtas ir atšķirīgas. paaugstināta efektivitāte.

Ūdens-gaiss, gaiss-ūdens

Kombinētās sistēmas ir jāizvēlas uzmanīgi. Vienlaikus rūpīgi izvērtē esošos klimatiskos apstākļus. Piemēram, ūdens un gaisa siltumsūkņa ciklam ir laba apkures efektivitāte. reģionos ar smagu salnām. Gaisa-ūdens sistēma kopā ar siltu grīdu un kumulatīvo apkures katlu var uzrādīt maksimālu ietaupījumu teritorijās, kur gaisa temperatūra reti samazinās zem -5 ... -10 grādiem.

Sula (ūdens sāls)

Šīs klases siltumsūknis ir sava veida vagons. Viņš var lieto burtiski visur. Tā neto siltuma jaudas rādītāji ir nemainīgi un stabili. Sālsūdens ierīces darbības princips balstās uz siltuma ieguvi, pirmkārt, no augsnes, kurā ir normāli mitruma vai purvainie rādītāji.

Sistēmu ir viegli uzstādīt: ārējo siltummaiņu izvietošanai pietiek ar to, lai tos apglabātu noteiktā dziļumā. Varat arī izvēlēties kādu no aprīkojuma iespējām ar gāzveida vai šķidruma darba šķidrumu.

Tiek veikts siltumsūkņa klases sālsūdens ūdens aprēķins attiecībā uz enerģijas pieprasījumu pēc apkures. Tā kvantitatīvās noteikšanas metodes ir daudz. Jūs varat veikt visprecīzāko aprēķinu, ņemot vērā mājas sienu materiālu, logu dizainu, augsnes dabu, vidējo svērto gaisa temperatūru un daudz ko citu.

Sālsūdens sistēmu ražotāji piedāvā dažādus modeļu variantus, kas atšķiras no pārveidošanas vienības enerģijas patēriņa, ārējo siltummaiņu konstrukcijas un izmēriem un izejas ķēdes parametriem. Izvēlēties optimālu siltumsūkni, kas ir viegli sastādīts iepriekš sastādītajā prasību sarakstā.

Sadalījums pēc ķermeņa veida

Mūsdienu siltumsūkņi kā siltumnesējs var izmantot gāzveida korpusu vai ķīmisku šķidru amonjaka šķīdumu. Konkrētas shēmas piemērotību novērtē vairāki faktori, sistēmu raksturojums.

1. Iekārtas, kas izmanto freonu, ir siltumsūkņa cikls, kas balstīts uz gāzes kompresijas un izplešanās procesiem. Tie ir kaut kādā veidā būvēti uz kompresoru ķēdes. Iekārtai ir pievilcīgi darbības rādītāji, taču tam ir arī trūkumi. Lai gan vidējais svērtais sistēmas patēriņš darbības cikla laikā ir stabils, elektroinstalācija ir ļoti piekrauta. Turklāt siltumsūkņi ar gāzveida siltuma konveijeru nebūs noderīgi reģionos, kuros nav centralizētu elektrotīklu vai barošanas avota ar pietiekamu slodzi.
   
2. Iztvaikošanas tipa iekārtas, izmantojot amonjaka šķīdumu, ir darba cikls, kura pamatā ir vielas iztvaikošanas process zemā viršanas temperatūrā. Sašķidrināšana pēc ārējā siltummaiņa pārejas notiek enerģijas avota darbības rezultātā. Tas ir siltuma deglis. Par to var izmantot gandrīz jebkuru degvielu: cieto, benzīnu, dīzeļdegvielu, gāzi, petroleju, dažos gadījumos - metilspirtu. Tāpēc iztvaikošanas siltumsūkņi ir pievilcīgi vietās, kur nav elektrības. Turklāt šāda aprīkojuma izvēle var virzīt lētu degvielu, kas ir noteikta veida reģionā.
   

Sistēmā izmantotā darba vides raksturs var daudz pastāstīt par iekārtas veiktspēju un jaudu. Tātad, freona kompresoru siltumsūkņi spēj strauji saraustīties, ātri sasildot telpu. Amonjaka iztvaikošanas modeļi šādām cīņām nav spējīgi. To vēlamais izmantošanas veids ir stabils, pastāvīga darbība ar nominālo siltuma emisiju.

Siltumsūkņu priekšrocības un to uzstādīšanas iespējamība

Kā norādīts reklāmā, siltumsūkņu galvenā priekšrocība ir apkures efektivitāte. Zināmā mērā tā darbojas tādā veidā. Ja siltumsūknim ir enerģijas pacelšanās vide, kas nodrošina optimālus temperatūras rādījumus, uzstādīšana darbojas efektīvi, apkures izmaksas tiek samazinātas par aptuveni 70-80%. Tomēr vienmēr ir gadījumi, kad siltumsūknis var būt neracionāls ieguldījums.

Siltumsūkņa efektivitāti nosaka šādi tehnoloģiskie raksturlielumi:

• temperatūras samazinājuma robežas parametrs, ko samazina darba vide
• minimālā ārējās siltummaiņa un vides temperatūras atšķirība, kurā siltuma ieguve ir ļoti maza;
• enerģijas patēriņa līmenis un lietderīgās siltumenerģijas atgriešanās.

Siltuma sūkņa izmantošanas iespējamība ir atkarīga no vairākiem faktoriem.

1. Teritorijas, kurās šāda ierīce nerada labus rezultātus - reģionos ar sala ziemām un zemu dienas vidējo temperatūru. Šādā gadījumā siltumsūknis vienkārši nespēj noņemt pietiekami daudz siltuma no vides, tuvojoties nulles efektivitātes zonai. Pirmkārt, tas attiecas uz gaisa un gaisa sistēmām.
2. Pieaugot apsildāmās telpas apjomam, siltumsūkņa tehnoloģiskie parametri palielinās gandrīz eksponenciāli.Siltummaiņi kļūst lielāki, ūdenī vai zemē palielinās iegremdējošo zondu skaits un skaits. Noteiktā brīdī siltuma sūkņa izmaksas ir nepieciešamas apkurei izmaksas par tā uzstādīšanu un uzturēšanu, kā arī enerģijas patēriņa maksājumi ir vienkārši neracionāli ieguldījumi. Ir daudz lētāk izveidot klasisku gāzes apkures shēmu ar katlu.
3. Jo sarežģītāka sistēma, jo dārgāka un vairāk problemātisku remontu sadalījuma gadījumā. Tas ir negatīvs papildinājums apsildāmās platības izmēriem un klimata zonas īpašībām.

Classic ir siltumsūknis un gāzes / cietā kurināmā katlsstrādā komplektā. Ideja ir vienkārša: degvielas sadegšanas produkti tiek parādīti uz plašas caurules. Tajā ir siltummaiņa siltummainis. Apkures un karstā ūdens apgādes sistēmā ir uzstādīti tvertnes un netiešā apkures katls. Iekārta (katls un sūknis) tiek aktivizēta vienlaicīgi, kad šķidruma temperatūra sadales tīklā samazinās. Strādājot pa pāriem, viņi gandrīz pilnībā izmanto kurināmā dedzināšanas enerģiju, parādot gandrīz maksimālos efektivitātes rādītājus.

Uzbūvēta sistēma ar pielāgošanos vides īpašībām siltumsūknis, ventilatora bloks, jebkuras klases siltuma lielgabals. Ar pietiekami augstu ārējā gaisa temperatūru (līdz -5 ... -10 grādiem pēc Celsija), siltumsūknis darbojas normāli, nodrošinot pietiekamu jaudu, kas paredzēta apkurei. Sistēmas dizaina iezīme ir tās ārējā siltummaiņa izvietojums atsevišķā ventilācijas kanālā. Kad temperatūra uz ielas ir zem optimālās atzīmes, piegādāto gaisu silda siltuma lielgabals (dīzeļdegviela, elektrība vai gāze).

Ir vērts atzīmēt: lielākā daļa shēmu, kas saistītas ar pielāgošanos gaisa temperatūrai vai siltuma sūkņa darbības stabilizējošiem parametriem, tiek pielietotas gaisa un gaisa un gaisa-ūdens ierīcēm. Citas sistēmas, kas radušās ārējos siltummaiņos, kas izolēti zemē vai ūdenī, neļauj radīt tādus „siltumnīcas” darba apstākļus.

Siltuma sūkņa jaudas galvenās īpašības un aprēķins

Tiek novērtēts siltuma sūkņa uzstādīšanas vispārējais racionālums mājas apkurei par finanšu izdevumiem. Tie ietver:

• iekārtu iegādes cena;
• uzstādīšanas izmaksas, kas var ietvert zemes darbus;
• izmaksas par periodisko apkopi;
• aptuvenās izmaksas bieži novērstām problēmām.

Jaudas modeļa izvēle, kā minēts iepriekš, balstās uz vispārējo siltumapgādes nepieciešamību. Aptuvenais aprēķins vienstāvu mājai ar 10x10 metriem (300 kubikmetru tilpuma) izskatās šādi:

• ņem vērā maksimālo negatīvo ziemas temperatūru (-20);
• tiek noteikta atšķirība starp telpu un vidi (20 - -20 = 40);
• sienu siltuma zudumi tiek aprēķināti atbilstoši to materiāla atsauces datiem (par ķieģeļiem tabulas vērtība ir 1, siltuma zudums ir 1x300x40 - 12000 kilokalorijas stundā vai 13,5 kW).

Iegūtais skaitlis ir siltumsūkņa minimālās jaudas rādītājs, kas ir pietiekams, lai apsildītu māju. Lai izvēlētos optimālo modeli, raksturlielumi jāpalielina vismaz par 50%. Tas tiek darīts tāpēc, ka siltumsūknis ziemā būs jāstrādā neoptimālos apstākļos, tuvu zemākajam nulles efektivitātes punktam apkārtējā temperatūrā. Rezultātā iegūtais rādītājs ir aptuveni 20 kW.

Aprēķina otrā daļa ir tvertnes tilpuma izvēle. Ieteicams uzstādīt šo sistēmas daļu tā, lai siltumsūknis varētu strādāt ierobežotu ciklu skaitu dienā.Iekārtas dokumentācijā sniegti ieteikumi par siltuma uzglabāšanas jaudu konkrētam cikliskam indeksam. Vidējais skaitlis ir 30 litri uz vienu kilovatu ar 3 palaišanas reizēm, 20 litri ar 5 palaišanu. Tādējādi šajā piemērā mājai būs nepieciešama vismaz 400 litru uzglabāšanas tvertne pieciem siltumsūkņa darbības cikliem dienā.

Secinājums

Ja klimata, pieejamo enerģijas avotu, augsnes īpašību analīzes rezultātā tika nolemts iegādāties siltumsūkni apkurei, ieteicams uzticēt sistēmas dizainu profesionāļiem. Optimālā modeļa izvēle balstās ne tikai uz aprīkojuma īpašībām un tā darba mehāniku. Eksperti ņems vērā augsnes siltuma pārnesi, izvēlas kombinētu shēmu ar labu efektivitāti, aprēķina labāko variantu zemes darbu veikšanai. Tāpēc apkures sistēma ar siltuma sūkni, ko izstrādājuši profesionāļi, nepadarīs jums pārsteigumus un nožēlu par savu izvēli.