Термопомпа въздух-вода: преглед на самостоятелно разработена технология

Принцип и схема на работа на термопомпата, видове

Принцип

Конструкцията на всяка термопомпа се състои от 2 части: външна част (абсорбира топлина от външни източници) и вътрешна част (предава извлечената топлина директно към отоплителната система на помещението). Външната част възобновяеми източници на топлина са например топлина от земята, въздуха или подпочвените води. Тази конструкция позволява значително да се намалят разходите за отопление или охлаждане на частен дом, тъй като около 75 % от енергията се генерира от безплатни източници на топлина.

Схема на работа

Отоплителната система се състои от: изпарител; кондензатор; изпускателен клапан, който намалява налягането в системата; компресор, който увеличава налягането. Всяко от тези устройства е свързано помежду си със затворен кръг от тръби, в които има хладилен агент. През първите цикли хладилният агент е в течно състояние, а през следващите цикли - в газообразно състояние. Това вещество има ниска температура на кипене и поради това, в случай на оборудване от земен тип, може да се превърне в газ при достигане на температурата на земята. След това газът постъпва в компресора, където се компресира силно, което води до бързо нагряване. След това горещата пара влиза във вътрешността на термопомпата, където се използва директно за за отопление на помещения или за загряване на вода. След това хладилният агент се охлажда, кондензира и се връща в течно състояние. Течната среда преминава през разширителния клапан в подземната част, за да повтори цикъла на отопление.

Принципът на охлаждане на такава инсталация е подобен на този на отоплението, но вместо радиатори се използват вентилаторни конвектори. В този случай компресорът не функционира. Студеният въздух постъпва директно от кладенеца в климатичната система.

Видове термопомпи

Какви са различните видове термопомпи? Оборудването се различава по външния източник на топлина, използван в системата. Има 3 вида сред националните версии.

Земни или земни ("земя-въздух", "земя-вода")

Използването на земна термопомпа като източник на топлина ще осигури екологична и безопасна работа. Цената на това оборудване е висока, но функционалността му е огромна. Не е необходима честа поддръжка и се осигурява дълъг експлоатационен живот.

Топлинните помпи със земен източник могат да бъдат два вида: с вертикални или хоризонтални тръбопроводи. Методът на вертикално полагане е по-скъп, тъй като са необходими дълбоки сондажи от 50 до 200 метра. При хоризонталното полагане тръбите се полагат на дълбочина около един метър. Общата площ на тръбите трябва да е 1,5 до 2 пъти по-голяма от площта на отопляваните помещения, за да се събере необходимото количество топлина.

Водна помпа (вода-въздух, вода-вода)

Водните инсталации са подходящи за южните райони с топъл климат. Температурата на водата в затоплената вода, нагрявана от слънцето, температурата на водата е относително стабилна на определена дълбочина. Температурата на водата е сравнително стабилна на определена дълбочина в огряваните от слънцето райони. За предпочитане е маркучите да се полагат в най-долната част на земята, където температурата е по-висока. За закрепване на подводните тръби се използват тежести.

Въздух ("въздух-вода", въздух-въздух)

При инсталацията въздух-въздух източникът на енергия е въздухът от външната среда, който влиза в топлообменника на изпарителя, където се намира течният хладилен агент. Температурата на хладилния агент винаги е по-ниска от температурата на въздуха, който влиза в системата, така че веществото кипи незабавно и се превръща в гореща пара.

В допълнение към класическите модели се търсят и комбинирани версии. Тези термопомпи се допълват от газов или електрически нагревател. В случай на лоши климатични условия мощността на отоплителното устройство се намалява и устройството се превключва към алтернативна отоплителна система. Това е особено важно за системите въздух-вода или въздух-въздух, тъй като тези видове системи обикновено са по-малко ефективни.

В региони с дълга и студена зима геотермалните термопомпи са най-надеждни. Термопомпите с въздушен източник са подходящи за райони с мек южен климат. При инсталирането на наземно енергийно оборудване трябва да се вземат предвид и условията на почвата. Ефективността на термопомпата ще бъде много по-висока при глинеста почва, отколкото при песъчлива почва. Освен това е важна дълбочината на тръбите; в по-студените периоди те трябва да се полагат по-дълбоко от нивото на замръзване на почвата.

Вътрешен монтаж на термопомпа моноблок

Тази термопомпа въздух-вода е моноблок с възможност за вътрешен монтаж. За да функционира такава система, е необходимо да се осигурят въздуховоди, които да гарантират циркулацията на правилното количество въздух.

Възможност за монтаж на моноблок термопомпа въздух-вода на закрито

Предимства

• Всички компоненти на термопомпата са разположени на закрито и следователно са защитени от атмосферните влияния.
• Никакви видими компоненти не намаляват външния вид на сградата.
• Няма опасност от замръзване на системата.
• По време на монтажа не се извършва намеса в кръга на хладилния агент (фреон).

Недостатъци

• Необходимостта от организиране на големи отвори в стените на котелното помещение, които невинаги са подходящи за реконструкция на системата.
• Всички елементи, генериращи шум, са разположени на закрито.

Характеристики на инсталацията на устройството

Процедура за свързване на термопомпата термопомпа за плувен басейн зависи от специфичните характеристики на конкретния модел. Затова преди започване на работа трябва внимателно да се проучат инструкциите на производителя и стриктно да се спазват дадените в тях изисквания и препоръки. Обикновено промишлените модели се доставят вече сглобени и комплектовани с набор от аксесоари, необходими за монтажа.

Функционална схема на термопомпата, свързана с плувния басейн:1 - Термопомпа за басейн2 - Дистанционно управление3 - Свежа вода за басейна4 - Циркулационна помпа5 - Байпас и регулиращи клапани6 - Тръба за вода в басейна7 - Филтър

По време на свързването ще трябва да инсталирате няколко тръби, както и захранването. В система за обслужване на басейни монтирайте нагревателя така, че да е разположен след филтриращата система и преди устройството за хлориране.

Както е показано на тази схема, термопомпата трябва да се свърже след водния филтър, но преди устройството за хлориране.

Важно е да се избере подходящо място за устройството. Термопомпата въздух-вода обикновено представлява внушителна по размери единица, наподобяваща външното тяло на климатична сплит система.

Въздушната термопомпа изисква достатъчно голямо пространство, което трябва да бъде защитено от външни влияния, например чрез покрив.

Мястото за инсталиране трябва да отговаря на следните изисквания

• добра вентилация;
• няма пречки за движението на въздушните маси;
• разстояние от открит огън и други източници на топлина;
• Защита от външни въздействия на околната среда: валежи, падащи отломки отгоре и др;
• Достъпност за поддръжка и необходими ремонти.

Термопомпата често се монтира под покрива. Често се монтира на закрито място, но то не трябва да пречи по никакъв начин на въздушния поток, предизвикан от вентилаторите.

Помпата се монтира на метална рамка, като основната рамка трябва да бъде абсолютно хоризонтална. Това ще сведе до минимум проблеми като вибрации и шум и ще предпази устройството от повреди.

Въздушната термопомпа трябва да се монтира върху стабилна и твърда хоризонтална основа. Това ще намали вибрациите и нивото на шума на въздушната термопомпа.

При инсталирането на термопомпата и свързването ѝ към системата е важно да се уверите, че всички компоненти са чисти. Добре е да проверите и вътрешността на тръбите, които се използват за свързване.

Всички връзки на тръбите, през които тече водата, трябва да бъдат добре уплътнени и проверени за течове. За да се предотврати предаването на вибрации от термопомпата по време на работа към останалата част от системата, е добре да се помисли за гъвкави маркучи.

Захранването на термопомпата изисква специално внимание. Това трябва да е в пълно съответствие с правилата за електрическа инсталация, като се вземат предвид всички изисквания за пожарна безопасност.

В близост до плувния басейн обикновено има високи нива на влажност и възможността електрическото оборудване да влезе в контакт с вода се увеличава значително. Поради това всички електрически контактни точки трябва да бъдат внимателно изолирани и допълнително защитени от възможен контакт с влага.

Задължително е захранващата верига на термопомпата да включва прекъсвачи, оборудвани със сензори, които реагират на повишаване на температурата. Трябва да се включат и защитни устройства, които предотвратяват изтичането на ток.

Всички тоководещи компоненти трябва да бъдат заземени. Необходими са специални клеми за свързване на кабелите, както за захранване, така и за управление. В инструкциите на производителя обикновено се посочва необходимото сечение на електрическите кабели, чрез които оборудването може да се свърже към захранването.

Тези данни трябва да бъдат спазвани. Сечението на кабела може да е по-голямо от препоръчаното, но никога по-малко.

Монтажът на термопомпата за загряване на водата в плувния басейн трябва да се извърши в съответствие с препоръките на производителя. Обикновено се монтира след системата за пречистване на водата, но преди устройството за хлориране, ако има такова.

Препоръки и правила за инсталиране на термопомпи въздух-вода

Термопомпите въздух-вода могат да се инсталират навсякъде в дома. Съществуват общи правила за инсталиране:

• На разстояние от 2 до 20 м от жилищната сграда.

Минимално разстояние до котелното помещение, към което устройството е свързано с помощта на редица тръби и електрически кабели.

В котелното помещение е разположен буферен резервоар и е инсталирано циркулационно оборудване.

Нивата на шума по време на работа са незначителни. Въпреки това, ако моноблокът трябва да се монтира на закрито, за него трябва да се отдели отделно звукоизолирано помещение.

Външното тяло прилича на кутия за климатик. Долната част на устройството е снабдена с крачета за монтаж, както и със стенни скоби.

Повечето модели са оборудвани с функция за предотвратяване на замръзване. Поради това не е необходимо външното тяло да се изолира.

Едно от най-разпространените решения за експлоатация на термопомпа е използването на системата за отопление на плувни басейни. Оборудването се използва за затопляне на водата през лятото и за отопление на помещението през зимата.

Колко струва термопомпа на система въздух-вода

Ползите от използването на термопомпи въздух-вода станаха особено очевидни след появата на COP. Този термин се отнася до коефициента, сравняващ необходимите енергийни разходи при отопление с термопомпа въздух-вода. На практика това означава следното:

• За работата на TH е необходимо електричество. Напрежението е необходимо на компресора, който повишава налягането в системата. Коефициентът COP показва колко топлина е произведена от потреблението на електроенергия за един ден.

Ако COP е 3, това означава, че помпата генерира 3 kW топлина за всеки kW консумирана електроенергия.

Изглежда просто, но има едно нещо! Помпата въздух-вода зависи от температурата. Когато температурата се понижи, топлинната мощност намалява значително. През зимата ефективността намалява. Именно поради тази причина прегледите на реалните собственици на термопомпи на системата въздух-вода от средния пояс на Русия се различават от същите коментари на жителите на северните ширини.

Всички недостатъци на термопомпите въздух-вода се свеждат основно до зависимостта от външни температурни фактори.

Но това може да се вземе предвид при избора на модела, като се обърне внимание на параметъра, указващ долната граница на температурата, за да се запази работоспособността на TH

Преди да вземете решение за покупка, си струва да прочетете някои прегледи, които показват предимствата и недостатъците на термопомпите, както и възможностите и обхвата на оборудването.

Видове термопомпи

• въздух-въздух;
• въздух-вода;
• подпочвени води;
• вода-вода.

Първата дума в тези съчетания се отнася до външната среда, от която се черпи енергия. Втората дума е видът на топлоносителя, с който се осигурява отоплението на помещенията.

Използването на геотермални и хидротермални инсталации е по-малко рентабилно. Факт е, че получаването на топлинна енергия от земята или от водата в резервоарите изисква по-големи разходи, пробиване на кладенец, осигуряване на защита на понижената част на системата от въздействието на корозията и замърсяването. Извличането на топлина от околния въздух прави работата на термопомпите По-изгодно и икономически оправдано, за сметка на бързото възстановяване на капиталовите разходи. В същото време експлоатационният живот на оборудването е няколко пъти по-дълъг.

Перспективи за приложение на термопомпите в света

Спадът на цените на петрола се отрази на други топлоносители, поради което търсенето на термопомпи намаля. Въпреки това тя се разраства и това стимулира производството. Това до голяма степен се дължи на факта, че тези инсталации могат да бъдат инсталирани без връзка с инфраструктурата, с изключение на електропреносната мрежа.

Използването на алтернативни източници на енергия в комбинация с термопомпата може да повиши нейната ефективност. Например, за работата му можете да получавате електроенергия от слънчеви панели и вятърни турбини, а за подгряване на водата да използвате слънчеви вакуумни или плоски колектори.

Експертите прогнозират, че пазарът на термопомпи ще се разраства през следващите години въпреки активното разработване на нови находища на изкопаеми горива. В резултат на това ще има по-голяма конкуренция, което ще доведе до по-ниски разходи за оборудване.

В много страни от втория и третия свят се изпълняват правителствени програми за стимулиране на приложенията на алтернативната енергия. В резултат на това ще се стигне до широко разпространение и увеличаване на продажбите на термопомпени системи.

Не забравяйте да споделите публикацията в социалните мрежи!

Избор на редактора

Дългогодишният опит в производството и експлоатацията на термопомпи в Северна Европа позволи на нашите сънародници да стеснят полето на търсене на най-икономичния начин за отопление на домовете си. За всяка заявка има реални възможности.

Дали се нуждаете от топлина за отоплителния кръг кръг за гореща вода или отоплителна система на къща с площ до 80-100 m²? Помислете за потенциала на NIBE F1155 - неговото "интелигентно" пълнене пести, без да прави компромис с топлоподаването.

Стабилен температура в подовото отоплениеDaikin EGSQH осигурява стабилна температура в кръговете за подово отопление, гореща вода и БГВ в жилище с площ 130 m² и топлообменник (180 литра).

DANFOSS DHP-R ECO осигурява постоянен топлинен поток към всички потребители едновременно. Възможността за създаване на каскада от 8 VT дава възможност за осигуряване на топлина за m2 от подовата площ е най-малко 3 000 м².

Всеки от тези модели е по-скоро основна, отколкото безусловна опция. Ако сте намерили подходящия за вас TH, разгледайте цялата гама и разгледайте допълнителните предложения. Обхватът на оборудването е голям и съществува риск да пропуснете идеалния вариант.

Термопомпа въздух-въздух за дома

Системите въздух-въздух са познати на широката публика като климатици (или по-скоро сплит системи). Въпреки многото имена става дума за едно и също устройство, базирано на цикъла на Карно. Той описва процесите, които протичат, когато течност се изпарява последователно, полученият газ се компресира силно, кондензира и течността отново се кондензира. По време на сгъстяването температурата на газа силно се повишава, а по време на изпарението на течността тя спада. Тези две явления се използват в хладилниците, климатиците и термопомпите, само че в първите два случая полезният продукт е студът, а във втория - топлината.

Принципи на работа

Основната конструкция на VT въздух-въздух е затворен кръг, запълнен с хладилен агент (фреон). Тази верига се състои от две части - изпарител и кондензатор. В изпарителя течният фреон се превръща в газообразно състояние, като активно извлича топлинна енергия от околната среда. Полученият газ се подава към компресора, където се компресира силно, което води до повишаване на температурата му. От компресора горещият газ преминава в кондензатора, където се превръща в течна фаза. След това фреонът преминава през редукционен клапан, влиза в изпарителя и целият цикъл се повтаря отново.

По този начин термопомпата въздух-въздух се нуждае само от затворен кръг с фреон и два вентилатора, което значително опростява и намалява разходите за изграждане в сравнение с други видове термопомпи. Ако е необходимо да се охлади помещението, въздухът от изпарителя се вкарва вътре, а потокът от кондензатора се отвежда навън.

Предимства и недостатъци

Предимствата на въздушните термопомпи включват:

• Многофункционалност. Системата може да охлажда или отоплява без никакви модификации или сложни преконфигурации.
• чистота на околната среда. Системата не се нуждае от въглеводородно гориво и не използва опасни за околната среда вещества.
• лесно изграждане. Монтажът на закупените термопомпи е много лесен
• възможност за самостоятелно строителство
• ефективност. Въздушното отопление бързо загрява помещението и има ниска инерция, която му позволява бързо да се охлади, ако е необходимо.
• рентабилност. Разходите за електроенергия за компресора и вентилаторите се изплащат многократно.
• ниски разходи. В сравнение с другите видове термопомпи този вариант е най-евтин.
• противопожарна безопасност

има и недостатъци:

• необходимостта от използване на електроенергия и системата не може да понася прекъсвания на електрозахранването.
• резултатът от работата е пряко свързан с температурата на външния въздух, което намалява стабилността и налага постоянно регулиране
• Постоянно присъствие на фин прах и частици поради активната конвекция на въздуха
• малък, но забележим звуков фон по време на работа на системата.

Изчисляване на капацитета на системата

Не се препоръчва самостоятелно изчисляване на капацитета на термопомпата. Необходимо е да се използват много специални данни, коефициенти и други стойности, които могат да се използват само от специалисти. Ако искате да изчислите системата, трябва да се обърнете към професионалисти. Те имат опит и знания, които са необходими в този бизнес.

Как да изградим сами термопомпа? ↑

Цената на термопомпата е доста висока, дори без да се налага да се търсят специалисти за нейния монтаж. Не всеки може да си позволи да похарчи толкова много пари наведнъж, дори ако се надявате да спестите пари в близко бъдеще. Възможно ли е сами да си направите термопомпа? Да, така е. Можете да го сглобите от съществуващи части или да закупите резервни части втора употреба.

И така, започваме. Ако инсталирате такава отоплителна система в стара къща, проверете кабелите и електромера. Уверете се, че измервателният уред е с номинален ток поне 40 ампера.

На първо място трябва да се погрижите за закупуването на компресор. Можете да закупите компресор за климатик от специализирана фирма или от обикновен сервиз за хладилна техника. Той е напълно подходящ за нашите цели. Трябва да се закрепи към стената с помощта на скоба L-300. Сега нека преминем към изработката на кондензатора. За целта ще ни е необходим резервоар от неръждаема стомана с вместимост 100-120 литра. Тя трябва да се разреже наполовина и вътре да се постави серпентина, която лесно може да се направи от медна тръба от хладилник или от обикновена медна тръба с малък диаметър от водопроводната система.

Важно: Не използвайте тръби с много тънки стени, тъй като тяхната крехкост може да причини много неудобства по време на работа. Дебелината на стената на медната тръба трябва да бъде най-малко 1 mm.

• За да направите намотка, вземете газова или кислородна бутилка и я навийте около медна тръба с определено разстояние между намотките. За да се фиксира тръбата в това положение, най-лесно е да се вземе перфориран алуминиев ъгъл, който се използва за защита на ъглите под замазката, и да се прикрепи към намотката, така че всяка намотка да е срещуположна на отвора в ъгъла. Така ще се гарантира, че разстоянието между намотките е еднакво и че цялата конструкция е стабилна.
• След като монтирате намотката, заварете половинките на резервоара, като не забравяте да заварите резбовите съединения.

Импровизиран изпарител за термопомпа

Изпарителят може да бъде пластмасов резервоар с вместимост 60-80 литра и тръбна серпентина с диаметър ¾". За доставка на вода и дренаж Доставката на вода и отводняването могат да се извършват с нормални водопроводни тръби. Изпарителят също трябва да се закрепи към стената с помощта на L-образна скоба с подходящ размер. Когато всичко е готово, е време да повикате специалист по хладилна техника. Той е необходим за сглобяване на системата, заваряване на медните тръби и впръскване на фреона.

Важно! Без специално обучение или опит в областта на хладилната техника не се опитвайте да извършвате сами последния етап от работата. Това може да доведе не само до неуспех на вашата конструкция, но и до наранявания.

Основни разновидности, принципи на работа

Всички термопомпи се различават помежду си по източника на енергия. Основните класове устройства са "земя-вода", "вода-вода", "въздух-вода" и "въздух-въздух".

Първата дума посочва източника на топлина, а втората - в какво се преобразува тя в устройството.

Например при устройството "земя-вода" топлината се извлича от земята и след това се преобразува в гореща вода, която се използва като нагревател в отоплителната система. По-долу ще разгледаме по-подробно разновидностите на термопомпите за отопление.

Подземни води

Системите за подпочвени води извличат топлина директно от земята с помощта на специални турбини или колектори. В този случай източникът е земята, която нагрява фреона. Той загрява водата в резервоара на кондензатора. Така фреонът се охлажда и се връща обратно на входа на помпата, а загрятата вода се използва като отоплителен агент в основната отоплителна система.

Цикълът на загряване на течността продължава, докато помпата получава електричество от мрежата. Най-скъп в икономическо отношение е методът "подземна вода", тъй като за инсталирането на турбините и колекторите е необходимо да се направят дълбоки сондажи или да се промени местоположението на земята на голяма площ.

Вода-вода

По отношение на техните Технически спецификации помпите вода-вода са много подобни на помпа вода-вода. Техническите спецификации на помпите вода-вода са подобни на тези за подпочвени води, с изключение на това, че те използват вода вместо земя като основен източник на топлина. Източникът на топлина може да бъде както подземна вода, така и вода от най-различни водоеми.

Снимка 2. Конструкция на термопомпа вода-вода: Специални тръби се потапят в резервоара.

Устройствата "вода-вода" са значително по-евтини от помпите за вода, тъй като не е необходимо да се правят дълбоки сондажи.

Забележка. За да работи водната помпа Необходимо е само да вкарате няколко тръби в най-близкия водоем и не е необходимо да пробивате кладенец.

Въздух-вода

Агрегатите въздух-вода черпят топлина директно от околната среда. Тези устройства не се нуждаят от голям външен колектор за събиране на топлинаа за загряването на фреона се използва нормален въздух от околната среда. След като се нагрее, фреонът отдава топлината на водата, след което горещата вода постъпва в отоплителната система по тръбите. Този тип устройство е доста евтино, тъй като не изисква скъп колектор.

Air

Устройството въздух-въздух също получава топлина директно от околната среда и не се нуждае от външен колектор за своята работа. След като топлият въздух влезе в контакт, фреонът се нагрява, а след това фреонът нагрява въздуха в помпата. След това този въздух се изпуска в помещението, което води до локално повишаване на температурата. Устройствата от този тип са и доста евтини, тъй като не изискват скъп колектор.

Снимка 3. Принцип на термопомпата въздух-въздух. Радиаторите са снабдени с отоплителна среда с температура 35 градуса по Целзий.

Заключения

Потребителите разчупиха стереотипите за неефективността на термопомпите въздух-вода при отрицателни температури със своя пример.

Важно. Термопомпата въздух-вода работи оптимално в комбинация с подово отопление - системакоето не изисква нагряване на топлоносителя до високи температури.

Ако свържете отоплителни радиатори към ТН, ще е необходимо да увеличите площта им 3-4 пъти, за да преминете към нискотемпературен режим, без да намалите ефективността на работа. При силни студове ВТ въздух-вода се подсилват от електрически нагревателни елементи.

Термопомпите са решение в случай на недостиг на разпределена електрическа енергия.

В случай на авария или прекъсване на електрозахранването, за да не останете без топлина през зимата, осигурете независим резервен генератор на топлина, например газов конвектор или камина. Изчислете възвръщаемостта на инвестицията в дългосрочен план, като вземете предвид постоянно растящите цени на енергията, електричеството и високите разходи за газовата връзка. Не забравяйте за лесната употреба на термопомпите и на системата като цяло.

Прочетете статиите:

• Изгодно ли е да се построи енергийно ефективна къща? Проучваме проблема за енергийно ефективното строителство в Русия чрез реален опит, изчисления на експерти и съвети от потребители на портала.
• Евтино отопление на селската къща с електричество. Материалът съдържа реалния опит на потребител на портала, който харчи 1500 рубли на месец за отопление на вила през зимата, като през нощта загрява водата в акумулатор за подово отопление с електрически нагреватели.
• Как да изчислим и инсталираме водно подово отопление. Участниците в портала споделят своя опит в експлоатацията, самоизчисляването и нюансите при инсталирането на нискотемпературна отоплителна система.
• Резервно отопление на селска къща с газови бутилки. Плюсове, минуси и особености на отоплението на частна вила с конвектор, работещ с втечнен нефтен газ от бутилки.
• Самостоятелно направен топлинен акумулатор: предимства, конструкция, схема на свързване към отоплителната система. Потребителят на портала споделя опит в производството и експлоатацията на топлинен акумулатор от метален резервоар за отоплителна система на базата на котел на твърдо гориво.

Във видеото - технологии за изграждане на пасивни къщи. Инженерни комуникации: термопомпа, вентилация с рекуперация на топлинаслънчеви колектори.

Източник: