Pompa ciepła: zasada działania, obszary zastosowań

Obsługiwane przez FORUMHOUSE

Ciepło uzyskujemy spalając drewno, węgiel, produkty ropopochodne i gaz. Ale te znane nam metody ogrzewania są w rzeczywistości prymitywne i niebezpieczne: bezpowrotnie marnują zasoby ziemi i zanieczyszczają atmosferę. To nie może trwać długo. Dlatego tradycyjne metody są zastępowane energooszczędnymi technologiami, które mogą generować ciepło z ziemi i powietrza bez szkody dla przyrody.

Co to jest pompa ciepła?

Ciepło można znaleźć wszędzie: w powietrzu, wodzie i ziemi. Pompa ciepła to podwyższający transformator ciepła, urządzenie, które pobiera ciepło z otoczenia i przekazuje je do systemu ogrzewania i dostarczania ciepłej wody. Gdy pracuje pompa ciepła, energia jest zużywana nie na bezpośrednie ogrzewanie chłodziwa, ale na pompowanie i zamianę ciepła z otoczenia do domu. W ten sposób uzyskuje się wysoką sprawność energetyczną urządzenia: przy zużyciu 1 kilowata energii elektrycznej do pracy sprężarki generowane jest 3-5 kW energii cieplnej (współczynnik cieplny COP wynosi 3-5 jednostek).

Jakie są rodzaje pomp ciepła?

Pompy ciepła dzielą się na trzy typy:

• Aerotermiczne (powietrze), które odbiera energię cieplną z atmosfery.
• Geotermalna, wydobywająca ciepło z ziemi.
• Aquathermal (woda) - klasa urządzeń wykorzystująca ciepło środowiska wodnego: rzek, jezior, morza, podziemnej warstwy wodonośnej.

Pompa aerotermalna pobiera ciepło przez powietrzny wymiennik ciepła - zewnętrzny grzejnik. Pompy gruntowe odbierają energię cieplną z gruntu przez pola geotermalne - te są układane poziomo poniżej powierzchni rur ziemnych lub otworów wiertniczych (sond), w których rury są zainstalowane pionowo. Sondy można również ustawić pod kątem, ponieważ nie wszystkie obszary mają możliwość wiercenia w głąb. Kolektory pompy wodnej są umieszczone w zbiorniku lub studni wodnej.

Gruntowe pompy ciepła działają wydajniej dzięki stabilnym temperaturom gruntu przez cały rok. W przypadku pomp aerotermalnych współczynnik cieplny (COP) spada przy temperaturze zewnętrznej -15 ° C. Wodne pompy ciepła zależą od jakości wody: glony, kamień, korozja - te czynniki znacznie obniżają wydajność urządzenia.

Jak działa powietrzna pompa ciepła?

Działanie dowolnej pompy ciepła dzieli się na trzy etapy:

• odbiór ciepła z otoczenia;
• wzrost temperatury zebranego ciepła;
• przekazywanie ciepła do systemu grzewczego i dostarczanie ciepłej wody.

Jedyną różnicą jest sposób pozyskiwania niskiej jakości ciepła z otoczenia. W przypadku powietrznej pompy ciepła odbywa się to w następujący sposób:

• Czynnik chłodniczy krąży przez parownik powietrznej pompy ciepła - freon. Jest to płyn niezamarzający i bardzo lotny, który wrze w niskich temperaturach. Temperatura freonu jest zawsze niższa od temperatury powietrza, dlatego pod jego wpływem czynnik chłodniczy wrze i zamienia się w parę. Nazywa się to termiczną różnicową wymianą ciepła.
• Pary freonu przedostają się do sprężarki, gdzie są sprężane. Pod wpływem wysokiego ciśnienia para czynnika chłodniczego nagrzewa się: temperatura sprężonej pary freonu może osiągnąć 128 ° C. To ciepło wpływa do skraplacza.
• W skraplaczu gorąca para freonowa przekazuje energię cieplną do obiegu grzewczego i wodnego. Po uwolnieniu energii cieplnej para jest schładzana i ponownie przechodzi w stan ciekły, ale jednocześnie utrzymuje wysokie ciśnienie. A także temperatura czynnika chłodniczego na tym etapie jest nadal niewystarczająca do nowego cyklu pochłaniania ciepła z otoczenia. Dlatego za wymiennikiem ciepła freon przechodzi przez przepustnicę, gdzie spada ciśnienie i spada temperatura. Następnie czynnik chłodniczy trafia do obwodu zewnętrznego w powtórnym cyklu.

Jak działa geotermalna i wodna pompa ciepła?

Zasada działania tych pomp ciepła różni się jedynie pobieraniem ciepła z otoczenia. Tutaj obwód rur ułożonych pod ziemią lub zanurzonych w wodzie pełni rolę wymiennika ciepła. Nie jest to czynnik chłodniczy, który krąży w przewodach, jak w pompach powietrza, ale pośrednik - glikol propylenowy, alkohol lub mieszanina wody i glikolu. To właśnie te ciecze akumulują ciepło uzyskane z wody lub gruntu i przekazują je do parownika instalacji.

Płyn chłodzący dostaje się do parownika, podgrzewa freon, zamieniając go w parę. Pary freonu przechodzą przez sprężarkę, gdzie są sprężane i podgrzewane. Następnie wchodzi również do skraplacza, gdzie przekazuje ciepło do ogrzewania i dostarczania ciepłej wody. Cykl kończy się, gdy czynnik chłodniczy przechodzi przez zawór dławiący, gdzie następuje proces obniżania ciśnienia i chłodzenia. Schłodzony freon ponownie wchodzi do parownika.

Mówiąc prościej: ciepło powietrza, wody lub ziemi jest potrzebne tylko do zagotowania freonu i przekształcenia go w parę. Ponadto w sprężarce para jest podgrzewana pod wpływem ciśnienia do wysokich temperatur, których energia jest wykorzystywana do podgrzewania wody w systemie grzewczym i dostarczania ciepłej wody. W ten sposób niskogatunkowe ciepło otoczenia zewnętrznego zamieniane jest na wysokie temperatury czynnika grzewczego obiegu grzewczego.

Jak poprawić wydajność pompy ciepła?

System grzewczy odgrywa ważną rolę w działaniu pompy ciepła. Sprzęt najefektywniej współpracuje z niskotemperaturowymi systemami grzewczymi: ogrzewanie podłogowe; klimakonwektory (wentylatorowe wymienniki ciepła). Faktem jest, że pompa ciepła działa tak wydajnie, jak to możliwe, w temperaturze 35-40 ° C na wylocie, a to odpowiada optymalnej temperaturze czynnika grzewczego w wodnym ogrzewaniu podłogowym lub powietrznym.

Czy pompa ciepła może chłodzić?

Pompy ciepła mogą nie tylko ogrzewać, ale także chłodzić - wykorzystywane do klimatyzacji. Oznacza to, że urządzenie może pobierać ciepło z pomieszczenia i usuwać je na zewnątrz zgodnie z tą samą zasadą, ale tylko w odwrotnej kolejności. Lodówka jest również pompą ciepła. To urządzenie gospodarstwa domowego nie wytwarza zimna, po prostu usuwa całe ciepło z uszczelnionej komory termoizolacyjnej.

W jakich obszarach stosuje się pompy ciepła?

Pompy ciepła są wykorzystywane do ogrzewania i klimatyzacji obiektów przemysłowych, budynków komunalnych, wielokondygnacyjnych i prywatnych budynków mieszkalnych. Ta technologia jest w stanie zastąpić wszystkie tradycyjne metody ogrzewania. Przykładem jest Szwecja, gdzie ponad 90% budynków o różnym przeznaczeniu jest ogrzewanych za pomocą pomp ciepła. Pompy geotermalne i aerotermalne są szeroko rozpowszechnione w Europie, USA, Japonii.

Dla kogo jest odpowiedni ten rodzaj ogrzewania?

Pompa ciepła potrzebuje tylko energii elektrycznej do działania. Ten rodzaj ogrzewania jest odpowiedni dla domów prywatnych położonych z dala od sieci gazowej lub tam, gdzie podłączenie gazu jest nieracjonalnie drogie. Pompa ciepła doskonale sprawdza się w osadach niezgazowanych, w których nie ma wystarczającej mocy do zainstalowania kotła elektrycznego. Ten rodzaj ogrzewania jest popularny wśród tych, którzy nie chcą mieszkać na „beczce prochu”, to znaczy jest odpowiedni dla osób, które obawiają się uduszenia lub wybuchu w przypadku wycieku gazu. Pompę ciepła można stosować w budynkach komercyjnych jako energooszczędne ogrzewanie.

Jakie są niebezpieczeństwa związane z pompą ciepła?

Pompa ciepła nie spala paliwa; nie powoduje szkodliwych emisji do atmosfery i odpadów do środowiska. Jest to urządzenie odporne na ogień / wybuch i przyjazne dla środowiska. Czynnik chłodniczy krąży w obiegu zamkniętym i nie stanowi zagrożenia dla przyrody i ludzi.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze pompy ciepła?

Jak wspomnieliśmy, pompy ciepła dzielą się na trzy typy: aerotermalne, wodne i geotermalne. Te pierwsze działają od ciepła atmosferycznego i mają dwie istotne wady: spadki temperatury i regularne zanieczyszczenie grzejnika. W przypadku silnych mrozów współczynnik termiczny (COP) spada do 1 zamiast deklarowanych 3-5. A także ciągłe zanieczyszczenie grzejników zewnętrznych zmniejsza wydajność pomp aerotermalnych. Instalacje te są bardziej odpowiednie dla klimatu umiarkowanego z łagodnymi zimami.

Pompy Aquathermal wymagają jakości wody, a ich wydajność spada, gdy obieg płynu chłodzącego zostaje zabrudzony lub pokryty osadami.

Jak na nasze warunki, najlepszym wyborem jest geotermalne pompy ciepła. System „woda gruntowa” jest najwygodniejszym, najbardziej niezawodnym i wydajnym systemem ogrzewania i dostarczania ciepłej wody w domu. Wynika to z prawie stałej temperatury gleby przez cały rok. Pole geotermalne położone jest poniżej punktu zamarzania gruntu, co pozwala na stabilną pracę instalacji i zapewnia wysoki współczynnik ciepła. Na przykład współczynnik COP geotermalnych pomp ciepła serii FH (ФХ-401, FH-405, FH-415) do 5 jednostek!

Przy wyborze sprzętu ważne jest, aby nie tylko banalnie podgrzewał wodę, ale także posiadał zaawansowane właściwości spełniające wymagania nowoczesnej pompy ciepła. Weź na przykład geotermalna pompa ciepła IQ (inwerter) ФХ-415. Instalacja wyposażona jest w: urządzenie do zdalnego dostępu; automatyczny restart w przypadku zaniku zasilania; ochrona pomp obiegowych; ochrona przed asymetrią faz; tryb klimatyzacji dla temperatury powietrza; tygodniowy harmonogram pracy; tryb zależny od pogody; sterowanie elementem grzejnym zbiornika ciepłej wody; pamięć nieulotna; dźwiękoszczelna obudowa. Gwarantuje to niezawodność, trwałość i wysoką energooszczędność sprzętu.

Co myślisz o takich systemach grzewczych? Napisz w komentarzach.

Przyjaciele, jest nas już ponad 85 tysięcy! Polub, zasubskrybuj kanał, udostępnij publikację - pracujemyabyś otrzymywał przydatne i istotne informacje!

Przeczytaj także:

• Bez kurzu i hałasu: jak ciąć łupek fali za pomocą gwoździa.
• Jakie drzewa są odwadniaczami gleby, a co lepiej sadzić w pobliżu szamba.

Obejrzyj wideo - Matowy czy błyszczący? Jak wybrać farbę do swojego domu.