İklim

Isı pompası ısıtma sistemi

Durum öyle ki, şu anda bir evi ısıtmanın en popüler yolu, ısıtma kazanlarını – gaz, katı yakıt, dizel ve çok daha az sıklıkla – elektrik kullanmaktır. Ancak ısı pompaları gibi bu kadar basit ve aynı zamanda yüksek teknolojili sistemler yaygın bir dağıtım almamış ve boşuna. Her şeyi önceden nasıl hesaplayacağını seven ve bilenler için avantajları açıktır. Isıtma için ısı pompaları, yalnızca çevre koruma açısından değil, aynı zamanda her yıl daha pahalı hale geldikleri için enerji kaynaklarından tasarruf sağlayan, yeri doldurulamaz doğal kaynak rezervlerini yakmaz. Ayrıca ısı pompaları yardımıyla sadece odayı ısıtmakla kalmaz, aynı zamanda ev ihtiyaçları için sıcak suyu ısıtabilir ve odayı yaz sıcağında şartlandırabilirsiniz..

Isı pompası nasıl çalışır?

Bir ısı pompasının çalışma prensibi üzerinde biraz daha ayrıntılı duralım. Buzdolabının nasıl çalıştığını hatırlayın. İçine konulan ürünlerin ısısı dışarı pompalanarak arka duvarda bulunan radyatöre verilir. Dokunarak bunu doğrulamak kolaydır. Ev klimalarının da benzer bir prensibi vardır: ısıyı odadan dışarı pompalarlar ve binanın dış duvarında bulunan bir radyatöre atarlar..

Isı pompasının, buzdolabının ve klimanın çalışması Carnot döngüsüne dayanmaktadır..

Isı pompası nasıl çalışır?

Isı pompasının çalışması için elektrik gerekir. Ancak bu, yalnızca bir elektrikli ısıtıcı kullanmaktan çok daha karlı. Bir elektrikli kazan veya elektrikli ısıtıcı, ısı verdiği kadar elektrik harcar. Örneğin bir ısıtıcının üzerine 2 kw güç yazılırsa saatte 2 kw harcar ve 2 kw ısı üretir. Bir ısı pompası, elektrik tükettiğinden 3-7 kat daha fazla ısı üretir. Örneğin kompresör ve pompayı çalıştırmak için 5.5 kW/h kullanılır ve 17 kW/h ısı elde edilir. Isı pompasının ana avantajı bu yüksek verimliliktir..

“Isı pompası” ısıtma sisteminin avantajları ve dezavantajları

Bu kadar yenilikçi ve yüksek teknolojili bir buluş olmamasına rağmen ısı pompaları hakkında birçok efsane ve yanılgı var. Isı pompalarının yardımıyla, teknolojinin neredeyse ideal ve uzun süredir çalıştığı ABD’deki tüm “sıcak” eyaletler, neredeyse tüm Avrupa ve Japonya ısıtılır. Bu arada, böyle bir ekipmanın tamamen yabancı bir teknoloji olduğunu ve bize oldukça yakın zamanda geldiğini düşünmeyin. Gerçekten de, SSCB’de bile, bu tür birimler deney tesislerinde kullanıldı. Bunun bir örneği, Yalta kentindeki Druzhba sanatoryumudur. “Tavuk bacağı üzerinde bir kulübeyi” andıran fütüristik mimariye ek olarak, bu sanatoryum, 20. yüzyılın 80’li yıllarından beri endüstriyel ısı pompalarının kullanıldığı gerçeğiyle de ünlüdür. Isı kaynağı yakındaki denizdir ve pompa istasyonunun kendisi sadece sanatoryumun tüm binalarını ısıtmakla kalmaz, aynı zamanda sıcak su sağlar, havuzdaki suyu ısıtır ve sıcak bir dönemde soğutur. Öyleyse efsaneleri ortadan kaldırmaya çalışalım ve evinizi bu şekilde ısıtmanın mantıklı olup olmadığını belirleyelim..

Isı pompalı ısıtma sistemlerinin faydaları:

  • Enerji tasarrufu. Gaz ve dizel yakıt fiyatlarındaki artışla bağlantılı olarak, çok önemli bir avantaj. “Aylık giderler” sütununda, yalnızca daha önce yazdığımız gibi, gerçekte üretilen ısıdan çok daha azına ihtiyaç duyan elektrik listelenecektir. Bir ünite satın alırken, ısı dönüşüm katsayısı “ϕ” gibi bir parametreye dikkat etmek gerekir (ısı dönüşüm katsayısı, güç veya sıcaklık dönüşüm katsayısı olarak da adlandırılabilir). Isı çıkışı miktarının harcanan enerjiye oranını gösterir. Örneğin, ϕ = 4 ise, 1 kW / s tüketimde 4 kW / s termal enerji elde ederiz..
  • Bakım tasarrufu. Isı pompası herhangi bir özel işlem gerektirmez. Bakım maliyetleri minimumdur.
  • Herhangi bir yere kurulabilir. Isı pompasının çalışması için düşük sıcaklıklı ısı kaynakları toprak, su veya hava olabilir. Nerede bir ev inşa ederseniz edin, kayalık arazide bile, ünite için her zaman “yiyecek” bulma fırsatı vardır. Gaz şebekesinden uzak bir alanda bu, en uygun ısıtma sistemlerinden biridir. Elektrik hatları olmayan bölgelerde bile kompresörü çalışır durumda tutmak için benzinli veya dizel motor takılabilir..
  • Katı yakıt veya dizel kazanda olduğu gibi pompanın çalışmasını izlemeye, yakıt eklemeye gerek yoktur. Tüm ısı pompası ısıtma sistemi otomatiktir.
  • Uzun süre ayrılabilir ve sistemin donacağından korkmazsınız. Aynı zamanda oturma odasına + 10 ° С sıcaklık sağlayacak bir pompa kurarak paradan tasarruf edebilirsiniz..
  • Çevre için güvenli. Karşılaştırma için, yakıt yakan geleneksel kazanlar kullanıldığında, her zaman çeşitli CO, CO2, NOx, SO2, PbO2 oksitleri oluşur, bunun sonucunda evin etrafındaki toprakta fosforik, nitröz, sülfürik asitler ve benzoik bileşikler birikir. Isı pompası çalışırken hiçbir şey yayılmaz. Ve sistemde kullanılan soğutucu akışkanlar kesinlikle güvenlidir..
  • Bu aynı zamanda gezegenin yeri doldurulamaz doğal kaynaklarının korunmasını da içerir..
  • İnsanlar ve mülk için güvenlik. Bir ısı pompasında hiçbir şey aşırı ısınmaya veya patlamaya neden olacak kadar ısınmaz. Ayrıca, içinde patlayacak hiçbir şey yok. Bu yüzden tamamen yanmaz birimlere atfedilebilir..
  • Isı pompaları -15 °C ortam sıcaklıklarında dahi başarıyla çalışır. Öyleyse, böyle bir sistemin sadece +5 ° C’ye kadar ılık kışları olan bölgelerde bir evi ısıtabileceği birine benziyorsa, o zaman yanılıyorlar..
  • Isı pompası tersinirliği. Tartışmasız bir avantaj, hem kışın ısıtmanın hem de yazın serinlemenin mümkün olduğu ünitenin çok yönlülüğüdür. Sıcak günlerde, ısı pompası odadan ısı alır ve kışın tekrar alacağı yerden depolamak için toprağa yönlendirir. Lütfen tüm ısı pompalarının geri dönüşümlü olmadığını, yalnızca bazı modellerin.
  • dayanıklılık Uygun bakım ile, ısıtma sisteminin ısı pompaları büyük onarımlar olmadan 25 ila 50 yıl arasında yaşayabilir ve her 15 ila 20 yılda bir kompresörün değiştirilmesi gerekecektir..

Isı pompası ısıtma sistemlerinin dezavantajları:

  • Büyük ilk yatırım. Isıtma için ısı pompalarının fiyatlarının oldukça yüksek olmasına (3.000 ila 10.000 USD) ek olarak, jeotermal sistemin düzenlenmesine ek olarak, pompanın kendisinden daha az harcama yapmanız gerekecektir. Bir istisna, ek çalışma gerektirmeyen hava kaynaklı ısı pompasıdır. Isı pompası yakında (5 – 10 yıl içinde) kendini amorti etmeyecektir. Bu nedenle, ısıtma için bir ısı pompası kullanıp kullanmama sorusunun cevabı, daha çok sahibinin tercihlerine, finansal yeteneklerine ve inşaat koşullarına bağlıdır. Örneğin, bir gaz şebekesinin temini ve bağlantısının bir ısı pompası ile aynı maliyetli olduğu bir bölgede, ikincisini tercih etmek mantıklıdır..

Çift modlu ısı pompası ısıtma sistemi

  • Kışın sıcaklığın -15°C’nin altına düştüğü bölgelerde ek bir ısı kaynağı kullanılması gerekir. Buna, bir ısı pompasının dışarısı -20 °C’ye kadar düştüğünde ısı sağladığı ve arızalandığında, örneğin bir elektrikli ısıtıcı veya gaz kazanı veya bir ısı üreticisinin bağlı olduğu çift değerli bir ısıtma sistemi denir..

Isı pompası çalışması

  • Isı pompasının düşük sıcaklıklı ısı taşıyıcısı olan sistemlerde kullanılması tavsiye edilir, örneğin: yerden ısıtma sistemi (+35 °C) ve fan coil üniteleri (+35 – +45 °C). Fan coil üniteleri ısının/soğukluğun sudan havaya aktarıldığı fanlı konvektörlerdir. Böyle bir sistemi eski bir evde donatmak, ek maliyetler gerektirecek tam bir yeniden geliştirme ve yeniden yapılanma gerektirecektir. Yeni bir ev inşa ederken bu bir dezavantaj değildir..
  • Su ve topraktan ısı alan ısı pompalarının çevre dostu olması biraz görecelidir. Gerçek şu ki, çalışma sürecinde, soğutma sıvısı ile boruların etrafındaki alan soğur ve bu, yerleşik ekosistemi ihlal eder. Gerçekten de, toprağın derinliklerinde bile anaerobik mikroorganizmalar yaşar ve daha karmaşık sistemlerin hayati aktivitesini sağlar. Öte yandan, gaz veya akaryakıt üretimine kıyasla, bir ısı pompasından kaynaklanan hasar minimumdur..

Doğru kararı vermek için tüm artıları ve eksileri değerlendirin.

Isı pompası çalışması için ısı kaynakları

Isı pompaları, sıcak mevsimde güneş radyasyonu biriktiren doğal kaynaklardan ısı alır. Isı pompaları, ısı kaynağına bağlı olarak farklılık gösterir..

astarlama

Zemin, mevsim boyunca biriken en istikrarlı ısı kaynağıdır. 5 – 7 m derinlikte, toprak sıcaklığı hemen hemen her zaman sabittir ve yaklaşık +5 – + 8 ° С’ye eşittir ve 10 m derinlikte her zaman sabit + 10 ° С’dir. Yerden ısı toplamanın iki yolu vardır..

Isı pompası yatay toprak toplayıcı

Yatay toprak toplayıcı içinden soğutucunun dolaştığı yatay olarak döşenmiş bir borudur. Yatay kollektörün derinliği koşullara bağlı olarak ayrı ayrı hesaplanır, bazen 1,5 – 1,7 m – toprak donma derinliği, bazen daha düşük – 2 – 3 m, daha yüksek sıcaklık stabilitesi ve daha az fark sağlamak ve bazen sadece 1 – 1,2 m – burada toprak ilkbaharda daha hızlı ısınmaya başlar. İki katmanlı bir yatay kollektörün donatıldığı zamanlar vardır..

Isı pompası toprak toplayıcı

Yatay kollektör boruları 25 mm, 32 mm ve 40 mm farklı çaplarda mevcuttur. Düzenlerinin şekli de farklı olabilir – yılan, döngü, zikzak, çeşitli spiraller. Yılandaki borular arasındaki mesafe en az 0,6 m ve genellikle 0,8 – 1 m olmalıdır..

Borunun her bir metreden özgül ısı tahliyesi toprağın yapısına bağlıdır:

  • Kuru kum – 10 W / m2;
  • Kuru kil – 20 W / m2;
  • Kil daha ıslak – 25 W / m;
  • Çok yüksek su içeriğine sahip kil – 35 W / m.

100 m2 alana sahip bir evi ısıtmak için toprağı ıslak kil olmak şartıyla kollektör için 400 m2 arsa alanına ihtiyacınız olacaktır. Bu oldukça fazla – 4 – 5 ares. Ve bu sitede hiçbir bina olmaması ve sadece yıllık çiçeklere sahip bir çim ve çiçek tarhlarına izin verilmesi gerektiği gerçeği göz önüne alındığında, herkes yatay bir toplayıcı donatmayı göze alamaz..

Kolektörün borularından özel bir sıvı akar, buna aynı zamanda denir. “salamura” veya antifriz, örneğin, %30’luk bir etilen glikol veya propilen glikol çözeltisi. “Tuzlu su”, toprağın ısısını toplar ve ısı pompasına yönlendirilir ve burada onu soğutucuya aktarır. Soğutulan “tuzlu su”, toprak toplayıcıya geri akar..

Isı pompası için dikey topraklama probu

Dikey zemin probu 50 – 150 m’ye gömülü bir boru sistemidir, 80 – 100 m derinliğe indirilmiş ve betonla doldurulmuş sadece U şeklinde bir boru olabilir. Ya da daha geniş bir alandan enerji toplamak için 20 m alçaltılmış U şeklinde borulardan oluşan bir sistem olabilir. 100 – 150 m derinliğe kadar delme sadece pahalı olmakla kalmaz, aynı zamanda özel bir izin gerektirir, bu yüzden sık sık hileye giderler ve birkaç sığ sonda donatırlar. Bu tür problar arasındaki mesafe 5 – 7 m’dir..

Dikey kollektörden özgül ısı giderme ayrıca kayaya da bağlıdır:

  • Kuru tortul kayaçlar – 20 W / m;
  • Su ve taşlı toprakla doymuş tortul kayaçlar – 50 W / m;
  • Yüksek ısıl iletkenlik katsayısına sahip taşlı toprak – 70 W / m;
  • Yeraltı (kıvrım) suyu – 80 W / m.

Dikey bir kollektörün alanı çok küçüktür, ancak düzenlemelerinin maliyeti yatay bir kollektörünkinden daha yüksektir. Dikey kollektörün avantajı ayrıca daha kararlı bir sıcaklık ve daha yüksek ısı çıkışıdır..

Suçlu

Suyu ısı kaynağı olarak kullanmanın birçok yolu vardır..

ısı pompası su manifoldu

Açık, donmayan bir rezervuarın altındaki toplayıcı – nehirler, göller, denizler – kargo yardımıyla batırılmış “tuzlu su” içeren boruları temsil eder. Soğutma sıvısının yüksek sıcaklığı nedeniyle, bu yöntem en karlı ve ekonomiktir. Sadece rezervuarı 50 m’den daha uzak olmayanlar su toplayıcıyı donatabilir, aksi takdirde tesisatın verimliliği kaybolur. Anladığınız gibi, herkesin böyle koşulları yoktur. Ancak kıyı sakinleri için ısı pompası kullanmamak sadece dar görüşlü ve aptalca..

Isı pompası çalışması için atık sudan gelen ısı

Kanalizasyon toplayıcı veya teknik tesisat sonrası atık sular, şehir içinde evlerin ve hatta yüksek binaların ve sanayi işletmelerinin ısıtılmasında ve ayrıca sıcak su hazırlanmasında kullanılabilir. Anavatanımızın bazı şehirlerinde başarılı bir şekilde yapılanlar.

Isı pompası için su kuyusu

Kuyu veya yeraltı suyu Diğer koleksiyonculara göre daha az kullanılır. Böyle bir sistem, ısısını ısı pompasındaki soğutucu akışkana aktaran bir sudan alınan iki kuyunun yapımını ima eder ve soğutulmuş su ikinciye boşaltılır. Kuyu yerine filtrasyon kuyusu olabilir. Her durumda, deşarj kuyusu, ilk ve hatta akış aşağısından 15-20 m uzaklıkta olmalıdır (yeraltı suyunun da kendi rotası vardır). Bu sistemin çalıştırılması oldukça zordur, çünkü sağlanan suyun kalitesi izlenmelidir – filtrelenmeli ve ısı pompasının (evaporatör) parçaları korozyon ve kirlilikten korunmalıdır..

Hava

Hava kaynaklı ısı pompası

En basit tasarım hava kaynaklı ısı pompası ısıtma sistemi. Ek manifolda gerek yoktur. Ortamdan gelen hava doğrudan evaporatöre gider, burada ısısını soğutucuya aktarır, bu da ısıyı evin içindeki soğutucuya aktarır. Fan coil üniteleri için hava veya yerden ısıtma ve radyatör için su olabilir..

Hava kaynaklı ısı pompasının çalışma prensibi

Bir hava ısı pompası kurmanın maliyeti en düşüktür, ancak kurulumun performansı hava sıcaklığına çok bağlıdır. Kışları ılık geçen bölgelerde (+5 – 0°C’ye kadar), bu en ekonomik ısı kaynaklarından biridir. Ancak hava sıcaklığı -15 ° C’nin altına düşerse, performans o kadar düşer ki bir pompa kullanmak anlamsızdır, ancak geleneksel bir elektrikli ısıtıcı veya kazanı açmak daha karlı.

Isıtma için hava ısı pompalarının incelemeleri çok tartışmalıdır. Her şey kullanım bölgelerine bağlıdır. Bunları, örneğin şiddetli donlarda çift bir ısı kaynağının gerekli olmadığı Soçi’de, ılık kışları olan bölgelerde kullanmak faydalıdır. Havanın nispeten kuru olduğu ve kışın sıcaklığın -15 °C’ye kadar düştüğü bölgelere hava kaynaklı ısı pompaları kurmak da mümkündür. Ancak nemli ve soğuk bir iklimde, bu tür tesisler buzlanma ve donmaya maruz kalır. Fana yapışan buzlar tüm sistemin normal şekilde çalışmasını engeller.

Isı pompasıyla ısıtma: sistem maliyeti ve işletme maliyetleri

Isı pompasının gücü, kendisine atanacak fonksiyonlara göre seçilir. Sadece ısıtma ise, binanın ısı kayıplarını dikkate alan özel bir hesap makinesinde hesaplamalar yapılabilir. Bu arada, bina ısı kaybı 80 – 100 W / m2’den fazla olmayan bir ısı pompasının en iyi performansı. Kolaylık olması açısından 100 m2’lik bir evi 3 m yüksek tavanlı ve 60 W/m2 ısı kaybı olan bir evi ısıtmak için 10 kW’lık bir pompaya ihtiyaç olduğunu varsayacağız. Suyu ısıtmak için güç rezervine sahip bir ünite almanız gerekecek – 12 veya 16 kW.

Isı pompası maliyeti sadece güce değil, aynı zamanda güvenilirliğe ve üreticinin isteklerine de bağlıdır. Örneğin, Rus yapımı 16 kW’lık bir ünite 7.000 $’a mal olurken, 17 kW’lık bir yabancı pompa RFM 17’nin maliyeti yaklaşık 13.200 $’dır. manifold hariç tüm ilgili ekipmanlarla birlikte.

Bir sonraki gider satırı toplayıcı düzeni. Ayrıca kurulumun kapasitesine de bağlıdır. Örneğin, her yere yerden ısıtma (100 m2) veya 80 m2 ısıtma radyatörlerinin monte edildiği 100 m2’lik bir ev için ve ayrıca 150 l / s hacimli +40 ° C’ye kadar su ısıtmak için, kollektörler için kuyular açmak gerekir. Böyle bir dikey toplayıcı 13.000 dolara mal olacak..

Rezervuarın altındaki bir toplayıcı biraz daha ucuza mal olacak. Aynı şartlar altında 11.000 dolara mal olacak. Ancak uzman şirketlerde bir jeotermal sistem kurmanın maliyetini netleştirmek daha iyidir, çok farklı olabilir. Örneğin, 17 kW gücünde bir pompa için yatay bir kollektörün düzenlenmesi sadece 2.500 USD’ye mal olacaktır. Ve bir hava ısı pompası için bir kollektöre hiç ihtiyaç yoktur..

Toplamda, ısı pompasının maliyeti 8000 USD’dir. ortalama olarak, koleksiyoncu aranjmanı 6000 USD’dir. ortalama.

Bir ısı pompası ile aylık ısıtma maliyeti yalnızca şunları içerir: elektrik maliyetleri. Bunları şu şekilde hesaplayabilirsiniz – güç tüketimi pompada belirtilmelidir. Örneğin bahsi geçen 17 kW pompa için güç tüketimi 5,5 kW/saattir. Toplamda, ısıtma sistemi yılda 225 gün, yani. 5400 saat. Isı pompası ve içindeki kompresörün döngüsel olarak çalıştığı göz önüne alındığında, güç tüketimi yarı yarıya azaltılmalıdır. Isıtma sezonunda 5400 h * 5.5 kW/h/2 = 14850 kW harcanacaktır..

Tüketilen kWt sayısını bölgenizdeki enerji taşıyıcısının maliyeti ile çarpıyoruz. Örneğin, 0,05 dolar. 1 kW / saat için. Yıl için toplam 742,5 USD harcanacaktır. Isı pompasının ısıtma için çalıştığı her ay için 100 dolar var. elektrik maliyetleri. Maliyetleri 12 aya bölerseniz, ayda 60 USD alırsınız..

Isı pompası verimliliği

Isı pompasının güç tüketimi ne kadar düşükse, aylık maliyetlerin o kadar düşük olduğunu lütfen unutmayın. Örneğin, yılda sadece 10.000 kW tüketen 17 kW pompa var (maliyeti 500 dolar). Isı pompasının performansının ne kadar büyük olursa, ısıtma sistemindeki ısı kaynağı ile soğutma sıvısı arasındaki sıcaklık farkı o kadar küçük olması da önemlidir.. Bu nedenle yerden ısıtma ve fan coil üniteleri kurmanın daha karlı olduğunu söylüyorlar. Yüksek sıcaklıklı bir ısı taşıyıcıya (+65 – +95 ° C) sahip standart ısıtma radyatörleri de kurulabilir, ancak örneğin dolaylı bir ısıtma kazanı gibi ek bir ısı akümülatörü ile. Sıcak suyu tekrar ısıtmak için bir kazan da kullanılır..

Isı pompaları, bivalent sistemlerde kullanıldığında faydalıdır. Pompaya ek olarak, soğutma için çalışacağı yaz aylarında pompaya tam olarak elektrik sağlayabilecek bir güneş kollektörü takılabilir. Kış güvenliği için, sıcak su temini ve yüksek sıcaklık radyatörleri için suyu ısıtacak bir ısı üreticisi ekleyebilirsiniz..