Šilumos siurblio, skirto namui šildyti, veikimo principas

Šilumos energijai transformuoti, perduoti ir paversti naudojamas specialus prietaisas, primenantis oro kondicionierių ar šaldytuvą. Šilumos siurblys nenaudojamas šildymui - jis tik perduoda daugiau šilumos, nei gauna iš tinklo. Naudojant prietaisą, galima perpilti dirvožemio, oro ar vandens energiją į šildymo komunikacijas.

Veikimo principas ir projektavimas

Šilumos siurblį sudaro freono grandinė su kompresoriumi, išsiplėtimo vožtuvas, šilumokaičiai (kondensatorius, garintuvas) ir varinis vamzdis. Mazgai yra sujungti, naudojant armatūrą ir automatines dalis.

Įrenginio veikimo principas grindžiamas žemos kokybės šilumos pasirinkimu:

• vanduo (nuo +2 iki +7 laipsnių);
• oras (nuo -25 iki +35 laipsnių);
• dirvožemis (nuo -5 iki +5 laipsnių).

Šilumos išteklių paėmimo metu pradinė terpė aušinama, o vidinės grandinės šaltnešis pradeda virti ir virsta garais. Dujos suspaudžiamos kompresoriaus pagalba ir smarkiai praranda tūrį, tuo pačiu padidindamos temperatūrą ir slėgį. Iš anksto pašildyto freono paskirtis yra perduoti šilumos išteklius į šildymo magistralę. Šilumos siurbliai veikia uždaru būdu, sunaudodami tik energiją, tiesiogiai nešildydami aušinimo skysčio.

Įrenginys leidžia jums gauti 3–5 kW šilumos iš 1 kW sunaudotos energijos.

Šilumos siurblių įvairovė

Šilumos siurbliai privačiam namui šildyti klasifikuojami pagal kelis kriterijus. Priklausomai nuo energijos perdavimo rūšies:

• Suspaudimas - susideda iš kompresoriaus, kondensatoriaus, garintuvo ir plėtiklio. Įranga veikia suspaudimo ciklo principu ir aušinimo skysčio plėtimu tolimesniam šildymui.
• Absorbcija - veikia absorbento ir freono pagrindu. Absorbcijos įtaisas yra labai efektyvus ir yra naujos kartos siurblys.

Pagal šilumos šaltinį galite pasiimti įrenginį:

• oras - ištraukia šilumą iš atmosferos;
• geoterminė - paima energiją iš vandens ar dirvožemio;
• antrinis - veikia su antrine vandens ar oro šiluma.

Antriniai šilumos įrenginiai gali imti energiją iš nuotekų.

Šilumos siurblio aparatai taip pat skiriasi energijos suvartojimo ir transformavimo aplinka, ypatybėmis ir veikimo būdais.

Požeminio vandens sistema

Įrenginiai leidžia šilumą ištisus metus gauti iš žemės žarnų. Pagal geoterminio kontūro tipą galima pasirinkti šias modifikacijas:

• Horizontali - sistema vamzdžių pavidalu, esanti žemiau dirvožemio užšalimo, 1,5–2 m gylyje. Temperatūros režimas per metus siekia + 3 ... + 15 laipsnių, todėl šilumą galima gauti bet kuriuo metu.
• Vertikalus - kolektorius atrodo kaip 50-200 m gylio šulinys. Viduje yra specialūs zondai, atitraukiantys šilumą nuo pastovaus temperatūros gradiento.

Tvarkydami vertikalų kontūrą, reikia atsižvelgti į dirvožemio geologinę sudėtį. Vietoje, kurioje yra horizontalus kontūras, negalima statyti namų ar kloti plytelių.

Vanduo-vanduo sistema

Norėdami šildyti kambarį, turėsite naudoti požeminio vandens, kurio temperatūra yra pastovi +7 ir aukštesnė laipsnių, energiją. Ši technologija numato vandens tiekimą išcentrinio siurblio pagalba į specialią stotį. Šiluminė energija į antifrizą perduodama apatine prietaiso grandine. Ši parinktis leidžiama šiose vietose:

• be gruntinio vandens ar minimaliu jų atsiradimo lygiu;
• su šuliniais, kuriuose vandens ženklas nenukrinta;
• su minimalia druskos sudėtimi ir tarša;
• įrengtas drenažo šulinys, per valandą galintis priimti iš 2200 litrų nuotekų.

Geriausias vandens ir vandens įrangos pasirinkimas yra teritorija prie upės ar kito vandens telkinio.

Vanduo-oras sistema

Šilumos siurbliai nešildo oro patalpų viduje, bet pats aušinimo skystis. Jis gali būti naudojamas šildymui, karšto vandens ruošimui. Sistema turi keletą privalumų:

• montuojamas neišgręžiant išorinės grandinės;
• skiriasi patikimumu ir ilgaamžiškumu;
• efektyvus rudenį ir pavasarį.

Siurblių trūkumai yra šie:

• COP sumažėjimas, kai temperatūra pasiekia +1,2 laipsnius;
• atvirkštinio lauko atitvarų panaudojimas.

Stotys nėra vienintelė šilumos generavimo priemonė. Jie veikia kartu su šildymo katilu.

Oras-oras sistema

Įrenginiai „oras – oras“ gauna šiluminę energiją iš gatvės oro masių. Išoriškai jie primena oro kondicionierius, tačiau gali veikti žemoje temperatūroje. Šaltas oras šildomas kondensatoriuje. VT privalumai apima:

• kaina, panaši į oro kondicionieriaus kainą;
• greitas montavimas;
• nėra šilumos nešiklių nuotėkio pavojaus.

Tarp sistemų trūkumų:

• galimybė veikti tik iki -20 laipsnių temperatūroje;
• poreikis kiekviename kambaryje įrengti specialų bloką;
• trūksta sąlygų karštam vandeniui.

Šiluminė įranga „oras-oras“ gali būti naudojama papildomai šildyti kotedžą ar sodybą.

Sistemos parinkimo kriterijai

Prieš pirkdami šilumos siurblį, turite atsižvelgti į:

• Sistemos sutvarkymo išlaidos. Norėdami prijungti VT Maskvoje, turėsite išdėstyti horizontalų kontūrą. Iškasta duobė (10 tūkst. Rublių / pamaina už ekskavatoriaus nuomą), tada atliekamas pasiruošimas darbui (5 tūkst. Rublių). Šulinys kainuoja 1000 rublių / mp, atsižvelgiant į zondo įrengimą ir susiejimą. Norint, kad sistema tinkamai veiktų, jums reikia 350 m grandinės arba 350 tūkstančių rublių.
• Energijos suvartojimas. 9 kW VT sunaudoja 2,7 kWh elektros energijos, tai yra pigiau nei panašus elektrinis katilas.
• Atsipirkimas. Alternatyvus šildymas, atsižvelgiant į įrengimo ir elektros energijos sąnaudas, atsipirks po 3 metų.
• Gyvenamojo regiono klimato sąlygos. VT yra neveiksmingos tose vietose, kur žiemos yra šaltos. Jie negalės pasiimti reikiamo šilumos kiekio iš dirvožemio, oro ar vandens.
• Įrenginio galia. 10x10 kvadratų vieno aukšto namo savininkas turėtų atlikti skaičiavimus, remdamasis: maksimalia neigiama temperatūra (-20 laipsnių); temperatūros skirtumai gatvėje ir kambaryje (20 - -20 = 40); šilumos nuostoliai sienoms (plytos - 13,5 kW). Prie paskutinio minimalaus galios indikatoriaus reikėtų pridėti apie 50%.
• Talpyklos talpa. Su 3 siurblio paleidimais reikia 30 litrų vandens, 5 paleidimais - 20 litrų vandens.

Renkantis įrangą, atsižvelgiama į namo būklę ir vietovės, kurioje jis yra, ypatybes.

Privalumai ir trūkumai

Šildymo komunikacijos su šilumos siurbliu turi keletą privalumų:

• energijos taupymas: esant 1 kW / h srautui gaunama 4 kW / h šilumos;
• sistemos remonto išlaidų sumažinimas;
• universalumas - tinka montuoti regionuose, kuriuose nėra dujotiekių, elektros linijų, kaip dirbs iš oro, dirvožemio ar vandens;
• visiška sistemos automatizacija - ilgo nebuvimo atveju savininkas gali nustatyti pastovų +10 laipsnių temperatūros režimą;
• aplinkos sauga - negamina oksidų, rūgščių ir benzoinės junginių;
• nėra avarinių situacijų - aušinimo skystis ir sistemos komponentai neįkaista iki kritinės temperatūros;
• galimybė dirbti iki -15 laipsnių temperatūroje;
• grįžtamumas - įrenginiai vėsina namą vasarą, pašalindami šilumą iš kambarių ir nukreipdami jį į rezervinę aplinką;
• ilgalaikis naudojimas: neatlikus kapitalinio remonto, siurblys naudojamas 25-50 metų, kompresoriaus atsarginė dalis sugenda kartą per 15-20 metų.

Šilumos siurblių naudojimo trūkumai yra šie:

• finansinės geoterminės sistemos organizavimo išlaidos;
• ilgas (5-10 metų) sistemos atsipirkimas;
• papildomo šildymo poreikis šaltuose regionuose.

Grindinio šildymo sistemose leidžiama naudoti ventiliatoriaus ritės įrenginius, kurie šilumą ar šaltį iš oro perduoda iš vandens. Jei turite seną būstą, jums reikės pertvarkyti šildymą.

Populiarūs šilumos siurblių gamintojai

Šilumos siurblius daugiausia gamina Azijos įmonės. Pirmieji Europos gaminius išleido „Daikin“, „Mitsubishi Electric“ ir „Hitach“. Įrangą taip pat gamina Pietų Korėjos (LG ir Samsung), Kinijos (Midea ir Gree) gamintojai.

Europos prekės ženklai „Dimplex“, „Nibe“, „Alpha-Inno Tec“, „AJ Tech“, „CIAT“, „Technibel“, „Atlantic“, „Airwell“, „Buderus“ taip pat turi ATW modifikacijas.

„Pasidaryk pats“ šilumos siurblys

Pačiam pasidaryti šilumos siurblį galima tik nedidelio namo šildymui.

1. Įsigykite seną šaldytuvą ir išmontuokite jį pašalindami automatiką.
2. Iš 100 L plieno rezervuaro pagaminkite kondensatorių, perpjautą per pusę. Į rezervuarą įdedama varinė ritė, kurios sienelės yra 1 mm storio.
3. Norėdami pagaminti ritę, apvyniokite vario vamzdelį ant dujų arba deguonies baliono tuo pačiu atstumu tarp posūkių.
4. Užfiksuokite ritinius, perverdami vielą per skylutes aliuminio kampuose.
5. Suvirinimo bako dalys.
6. Iš 60–80 litrų plastikinės talpyklos pagaminkite garintuvą. Jame sumontuojama ritė ir sriegis kanalizacijos ir tiekimo vamzdžiams.
7. Įrenkite įrangą kambaryje ir atneškite į ją 2 priekinėje varčioje supjaustytus oro kanalus.
8. Lydmetalio variniai vamzdžiai, siurblio freonas.
9. Padarykite paleidimą ir prijunkite konstrukciją prie šildymo.

Oras bus tiekiamas per viršutinį kanalą į šaldiklį, atvėsinamas ir bus tiekiamas į korpusą. Pašildžius šilumokaičiu ant galinės sienos, oro masė pateks į patalpą.

Atlikus darbą gaunama sistema su uždara kilpa. Jame cirkuliuoja šaltnešis, imantis ir pernešantis energiją iš garintuvo į kondensatorių. Gauta šiluminė energija turi nedidelę galią, todėl būtina papildomai prijungti šiltas grindis arba mažos inercijos tipo radiatorius.

Išleidžiamo vandens temperatūra bus ne didesnė kaip 50–60 laipsnių.

Schema

Sutaupyti dėl savarankiško prietaiso pagaminimo ir jo įrengimo padės dvivalentė šildymo sistemos schema. Tai apima VT galios apskaičiavimą pagal minimalią temperatūrą. Per metus diegimas neveiks visu pajėgumu.

„Nanos“ šiuo atveju yra pasyvus vienetas, prie kurio yra prijungtas dujų ar kietojo kuro katilas. Prie pastarojo yra prijungtas aplinkkelis.

Šiluminis siurblių modifikavimas yra efektyvi, tačiau brangi įranga. Ilgas atsipirkimo laikotarpis bus vienintelė alternatyva vietovėse, kur nėra dujų tiekimo.