Toplotna črpalka

Verjetno poznate sodobne ogrevalne sisteme. Ali veste, kako bo čez 10 let? Ali veste, kateri sistemi ogrevanja so po zakonu odobreni za gradnjo novih javnih zgradb v ZDA? Pri nameščanju katerega sistema nemška vlada plača dodatnih 400 mark na kW moči? Če ne, potem spoznajte – Njegovo Veličanstvo toplotno črpalko. Razlogi za tako visoko pozornost do njegove “osebe” so seveda v njegovih zaslugah. V tem članku bomo govorili o prednostih in tudi razmislili.

• Toplotna črpalka je predraga in se ne bo obrestovala
• Oprema katerih podjetij je na voljo na trgu?
• Ali ga lahko namestim sam?

Zgodovina nastanka toplotne črpalke

Ta tehnologija sega v daljno 19. stoletje, ko je fizik in inženir William Thompson prvič razvil koncept toplotne črpalke. Potem je bilo skoraj stoletje pozabljeno na to tehnologijo in že v 40. letih dvajsetega stoletja je idejo o toplotni črpalki oživil Robert Weber. Toda zaradi nizkega zanimanja za novosti na področju oskrbe s toploto toplotne črpalke ne dobijo svojega zasluženega priznanja. In šele 30 let kasneje je štafeta pri razvoju geotermalnih toplotnih črpalk prešla na dr. Jamesa Boseja z Univerze v Oklahomi. Zato je bilo na podlagi iste univerze ustanovljeno Mednarodno združenje geotermalnih toplotnih črpalk, profesor Bose pa je izvršni direktor tega združenja. In potem: politika mnogih evropskih držav na področju ekologije je dejansko sprožila “vztrajnik” alternativne energije in stvari so se premaknile naprej, vodilni svetovni proizvajalci so se pridružili razvoju in industrijski proizvodnji. Zahvaljujoč temu so nam danes na voljo sistemi z dobrimi lastnostmi. Toda o tem bo govora v nadaljevanju..

Sistemi toplotnih črpalk

Poglejmo, kako delujejo toplotne črpalke. Iz imena sledi, da črpa toploto. Kje in kje? Odvisno od sistema se toplota črpa iz naslednjih virov:

– zrak;

– voda;

– polnjenje.

No, bralec bo rekel, poleti se lahko voda segreje pri + 40 ° C. Toda pri tej temperaturi potrebujemo klimatsko napravo in ne ogrevalni sistem. In kako sistem deluje zunaj okna pri -400C? Deluje na enak način, zdaj bomo videli, kako. Toda za to je treba upoštevati glavne sestavne dele enote. Pogojno ga lahko razdelimo na tri dele:

– primarni krog;

– kompresijski krog (v nekaterih različicah je ogrevanje zagotovljeno);

– ogrevalni krog, v katerem se toplota prenaša na grelne naprave (kotel, ogrevalni sistemi itd.).

Primarni krog je zasnovan tako, da odvaja toploto iz okolja. Na primer zemljišče. Sonda je položena v zemljo do globine 1 do 3 metre, odvisno od stopnje prodiranja zmrzali. Temperaturni režim je tam praktično nespremenjen in vzeli bomo približno + 80C. Tekočina (hladilno sredstvo), ki absorbira toploto zemlje v prvem krogu in se segreje do + 80C, vstopi v drugi krog, kjer se stisne s pomočjo kompresorja. Hladilno sredstvo je snov, ki je zelo občutljiva na temperaturne razmere in ima zelo nizko vrelišče. Zahvaljujoč tem lastnostim se izvaja učinkovit prenos toplote od vira do potrošnika. Pri stiskanju, torej povečanju tlaka, se temperatura hladilnega sredstva večkrat dvigne, odvisno od stopnje stiskanja in drugih dejavnikov. Po tem segreto hladilno sredstvo vstopi v ogrevalni krog, kjer se toplota neposredno prenese in voda v ogrevalnem sistemu segreva. In potem – kot običajni ogrevalni sistem. V tem primeru ohlajeno hladilno sredstvo vstopi skozi dušilko v primarni krog s temperaturo pod temperaturo tal. In zgoraj opisana veriga ogrevanja in hlajenja se zažene. Na splošno toplotna črpalka deluje tako..

Poleg uporabe geotermalne energije zemlje se črpalke uporabljajo tudi s temperaturami zraka in vode. In tudi sistemi z vzvratno. Načelo delovanja je skoraj enako zgoraj opisanemu, vendar obstajajo nekatere posebnosti. Osredotočimo se nanje.

Toplotna črpalka zrak-zrak:

-morda najbolj poceni vrsta;

-visok izkoristek (to je za 1 kW porabljene električne energije do 5 kW toplote);

-sistem ima vzvratno vožnjo (v topli sezoni deluje v načinu klimatske naprave);

– enostavnost in enostavnost namestitve v primerjavi z drugimi vrstami toplotnih črpalk.

Toplotna črpalka voda – voda, tukaj je morda vse veliko bolj zapleteno kot pri drugih možnostih. Prvi razlog za težave je prisotnost rezervoarjev neposredno v bližini hiše, ki jih ni vedno tam. Toda tudi v tem primeru se pojavijo številni regulativni problemi, in sicer lokalni zakonodajni akti o uporabi vodnih teles. To pomeni, da potrebujete dovoljenje za namestitev sistema, kar pa pomeni hojo po pisarnah. Poleg tega je cena takega sistema veliko višja od sistema, ki uporablja toploto zraka ali tal. Zakaj – jasno je razvidno iz naslednjih zahtev: povprečno 30 W pade na 1 meter cevovoda, za namestitev sistema z močjo 5 kW bomo morali položiti približno 150 – 170 metrov primarnega vezje. Zelo okoren dizajn, kajne? In stroški so zelo hudi. Delno se nekatere težave takega sistema rešijo pri uporabi podtalnice, temperatura je skoraj konstantna od + 40C in več, to pomeni, da bo prenos toplote večji, posnetki cevi manjši. V tem primeru pridemo do zaključka, da je ta sistem bolj primeren za velike objekte, na primer rekreacijske centre na obali jezera ali morja. Levji delež vseh sistemov toplotnih črpalk so torej toplotne črpalke z geotermalnimi in zračnimi viri..

In zadnji odtenek, povezan je s prisotnostjo vzvrata v sistemu. Ta zasnova omogoča, da sistem deluje v dveh načinih, kot v primeru sistema zrak-zrak, ogrevanje s toplotnimi črpalkami pozimi in hlajenje poleti. Ne bomo se spuščali v zapletene tehnične izračune, rekli bomo le, da je to doseženo z uporabo toplotnega izmenjevalnika v nasprotni smeri. To pomeni, da se toplota iz prostora odvaja v primarni krog in se sprošča v okolje..

Kako določiti zmogljivost geotermalnega ogrevalnega sistema?

V vsakem primeru bo namestitev toplotne črpalke izvedlo podjetje, ki ste ga izbrali vi. Posredovala vam bo tudi natančen izračun vseh potrebnih parametrov. Kljub temu se zdi zelo smiselno navesti primer takšnih izračunov, potem bo potencialni kupec, še preden namesti toplotno črpalko, vedel, kaj potrebuje in kako bo videti v praksi.

Pa začnimo. Naša pogojna hiša ima površino 100 m2. Nato izberemo naše podnebno območje: severno ali južno. Vzemimo za primer severno podnebno območje. Pri izračunu moči kotla za to območje vzamemo naslednje vrednosti 1,5 – 2,0 kW na 10 m2 površine. To pomeni, da mora biti običajen kotel z električnim grelnim elementom za ogrevanje 100 m2 za severno regijo 10 × 1,5 = 15 kW skupne moči. Količine tekočine v ogrevalnem sistemu ne bomo izračunali, da ne zavzamemo prostora, samo upoštevajte, da je za običajno kočo približno enaka 220 – 230 litrov. To so parametri običajnega ogrevalnega sistema.

Kar zadeva sistem toplotne črpalke, razmislimo tudi o sistemu, ogrevanem z vodo, tukaj je nekoliko bolj zapleteno. Vzemimo sistem zemlja – voda, ima največjo zmogljivost: proizvede 4 kW toplote na 1 kW. To pomeni, da potrebujemo enako zmogljivost sistema s toplotno črpalko v 15 kW, v resnici pa bo naš sistem porabil 3,7 kW električne energije..

Hkrati ugotavljamo, da je ta sistem najbolj koristen v kombinaciji s sistemom talnega ogrevanja. Temperatura vezja za talno ogrevanje potrebuje majhno, praviloma največ 550 ° C, območje odvajanja toplote pa je pomembno. To vam omogoča, da znatno prihranite tako pri opremi kot tudi pri ogrevanju prostora..

Izračuni vezij, ogrevanih sistemov in drugi tehnični podatki ne bodo podani. Ti podatki v resnici niso potrebni običajni osebi, ki se ne ukvarja z načrtovanjem in namestitvijo takšnih sistemov..

Prednosti toplotnih črpalk

Zdaj je čas, da razmislimo o razlogih za vse večjo priljubljenost toplotnih črpalk:

• – prijaznost do okolja, ena najpomembnejših značilnosti, ni emisij CO2 in drugih škodljivih snovi;
• – varnost, brez ognja, brez ogljikovega monoksida in druge dobrote drugih vrst kotlov;
• – vzdržljivost, za nekatere elemente proizvajalec obljublja 100 let neprekinjenega delovanja, na primer zemeljske sonde, sama črpalka traja do 20 – 25 let;
• – nizki stroški ogrevanja, plačujemo le za delovanje kompresorja, kot je razvidno iz prejšnjih podatkov, vsaj ogrevanje stane 4 -krat ceneje, v nekaterih primerih pa 7 -krat;
• – načelo vse v enem: topla voda, ogrevanje in hlajenje;
• – skoraj popolna avtonomija vašega doma itd..

Toplotna črpalka: povračilo, cena in najboljši proizvajalci

O temi toplotnih črpalk je veliko govoric in ugibanj. V zadnjem delu članka bomo poskušali odpraviti nekatere fikcije. To bomo naredili v obliki vprašanja – odgovora.

Toplotna črpalka je predraga in se ne bo obrestovala

Ja, priznajmo, cena sistema grize, toda … In cena drugih vrst goriva se ne znižuje, in če imajo strokovnjaki prav in bo v prihodnje rasla, koliko bo stala kurilna sezona mi? Na tej stopnji so te tehnologije bolj verjetno na voljo ljudem srednjega razreda, vendar je vedno tako pri novih tehnologijah. Z rastjo trga se bo cena znižala, v bližnji prihodnosti pa bo na voljo drugim kategorijam prebivalstva..

Še več, tak projekt je skoraj primerljiv z gradnjo hiše, praviloma gre za vseživljenjski nakup, kar pomeni, da je cena povsem sprejemljiva. Poleg tega, če ne bomo zapletenih izračunov za samooskrbo, bomo videli naslednjo sliko:

Povprečna cena sistema za ogrevanje 100 m2 je v območju 6000 – 7000 USD. skupaj z namestitvijo.

Cena kotla z visokim izkoristkom z električnimi grelnimi elementi je v povprečju 500 USD.

Zdaj pa izračunajmo stroške ogrevanja za obdobje 120 dni:

• Pogojno vzemimo stroške ogrevanja z elektriko na dan 15 × 15 = 225 kW, v dolarjih bo to stalo 15 USD. v enem dnevu.
• 120 dni × 15 c.u. = 1800 USD za kurilno sezono z navadnim električnim kotlom.
• zdaj lahko ta znesek varno zmanjšamo za 4 -krat in dobimo 450 USD. pri uporabi toplotne črpalke. Prihranite 1350 dolarjev na leto, to ne šteje ogrevanja tople vode in klimatske naprave poleti.
• zdaj razdelimo 7000 $ do 1350 in dobite 5 let, to je celotno obdobje vračila.

Pri izračunih ne trdimo o akademski natančnosti, so bolj zapleteni in jih je treba nenehno preračunavati, saj so cene električne energije in plina dinamične. Pa tudi za sisteme s toplotnimi črpalkami. Hkrati je poraba energije odvisna od stanja in izolacije ogrevanih prostorov in še veliko več. Pomembno je bilo, da smo pokazali, da so v celoti plačljivi, v prihodnje pa za njih še niso bile izumljene druge možnosti..

Oprema katerih podjetij je na voljo na trgu?

Naslednja podjetja so vodilna v proizvodnji toplotnih črpalk:

– ClimateMaster (več kot 50 let v proizvodnji toplotnih črpalk, ZDA);

– Vaillant (največji svetovni proizvajalec s prometom v višini 2 milijard evrov, 2,7 milijona prodane opreme za ogrevanje na leto, Nemčija);

– Heliotherm (mlado podjetje, ki je že prejelo nagrado »Hansjörg-Jäger Zukunftspreis 2007« (nagrada prihodnosti), več kot 15.000 prodanih in nameščenih sistemov, Avstrija);

– NIBE AB (glavni sedež podjetja je na Švedskem, vendar ima svoje podružnice v drugih evropskih državah, so znani po visoki učinkovitosti, promet s prodajo toplotnih črpalk presega 1 milijardo evrov na leto);

– Stiebel Eltron (že skoraj stoletje razvija in izdeluje inženirska omrežja za dom, Nemčija) itd..

Med domačimi proizvajalci velja omeniti podjetje Korsa (s toplotnimi črpalkami se ukvarja že več kot 10 let) in podjetje Ecoteplo LLC (več kot 5 let)..

Kar zadeva oceno toplotnih črpalk, je treba omeniti TOP-10 avstrijske agencije za energijo. V oceno so vključene naslednje znamke črpalk:

• Vodilno je švedsko podjetje NIBE AB, zavzema prva tri mesta in ga predstavljajo naslednje črpalke: KNV F114512; KNV F1140 – 6 in KNV F1240 – 10;
• Toplotna črpalka HP 16s18W – M -WEB avstrijskega podjetja HELIOTHERM zaseda četrto mesto na lestvici;
• Podjetje Viessman, ustanovljeno leta 1917, v reytengu predstavlja naslednji model Vitokal 300GBW 106;
• VAILLANT zastopa blagovna znamka VWS 101/3;
• OCHSNER GMLW 14 plus je priznan kot najboljša toplotna črpalka z virom zraka.

Če si podrobneje ogledamo te toplotne črpalke, bomo videli številne edinstvene lastnosti, ki so jih vdelala proizvodna podjetja..

Na primer, geotermalna črpalka NIBE AB F114512, ki je zasedla vodilna mesta na lestvici. Izstopa predvsem po svoji “inteligenci”. Je popolnoma avtomatiziran, črpalko je mogoče upravljati z daljinskim upravljalnikom, programirati. Navedimo primer “uma” te toplotne črpalke, zahvaljujoč sistemu temperaturnih senzorjev (eden na ulici, drugi v hiši), avtomatizacija kotla neodvisno uravnava delovanje sistema za maksimalno udobje uporabnika. Ali sistem senzorjev napetosti: v primeru prenapetosti napetosti v omrežju izklopi opremo zaradi zaščite ali pa, ko pade, izklopi del svojih funkcij, vse za udobje uporabnika.

Upoštevajte tudi lastnosti toplotne črpalke Viessman Vitokal 300GBW 106. Tako kot prej omenjeni izdelek je tudi pametna in enostavna za uporabo. Njegov modularni sistem olajša in poceni namestitev in vzdrževanje sistema. Zahvaljujoč sistemu naravnega hlajenja sistem poleg ogrevanja hladi stanovanje. Nedvomna prednost je popolna brezšumnost dela..

In zaključek pregleda s funkcijami zračne toplotne črpalke OCHSNER. Treba je opozoriti, da so med stalnimi kupci podjetja takšni »ugledni« kupci, kot sta NASA in ameriška vojska, kar seveda govori o kakovosti izdelkov. Toplotna črpalka GMLW 14 plus je najtiša zračna črpalka na trgu. Njegova zmogljivost zadostuje za ogrevanje prostora s površino 300 m2. Najvišja temperatura ogrevanja doseže 650C.

Treba je opozoriti, da je koeficient prenosa toplote vseh zgoraj navedenih črpalk praktično enak 5. Kaj to pomeni? To pomeni, da s porabo 1 kW električne energije črpalka toplotno odda 5 -krat več energije..

Ali ga lahko namestim sam?

Ideja je recimo mamljiva. Hkrati pa res prihranite veliko denarja. Toda to je zelo težaven posel. Na primer, za postavitev primarnega kroga toplotne črpalke z zemeljskim virom boste potrebovali vrtalno ploščad, da ustvarite vrtine, v katere morate spustiti sondo. Čeprav so ljudje nekoč ročno kopali vodnjake…

A vseeno tega ne priporočamo, tla so povsod drugačna, globina polaganja pa bi morala biti spodobna, vsaj 3 metre za geotermalno. In če zemlja plazi, lahko ostanete pod zemljo. To pomeni, da vsaj potrebujete bager, vrtalno napravo – to je za jarke in jame. Za polaganje v ribniku ali v podtalnici ločen pogovor.

Namestitev, priključitev in polnjenje sistema je treba izvesti tudi v skladu s tehnologijo, imeti morate ustrezno orodje itd. Ne, sploh ne trdimo, da tega ni mogoče narediti sami, to počnejo ljudje iz videa. Torej lahko. Toda za to se boste morali vsaj seznaniti s tehnologijami, vsaj enkrat videti, kako bo tak sistem sestavljen, in šele potem se lotite dela. In orodje za pridobitev pravega.

Omeniti je treba tudi takšen odtenek: praviloma, če namestitev izvajajo neodobreni obrtniki, garancija za izdelek ne velja več. In v tem primeru govorimo o tisočih dolarjih, ali je to vredno?

Toda ta tema je zanimiva in morda bomo v naslednjem članku pogledali, kako v instalacijo priključiti najcenejšo – zračno toplotno črpalko.

Bolj ko se seznanite s sistemi toplotnih črpalk za ogrevanje, bolj se prepričate, da so prihodnost. Vsaj dokler ne izumijo nekaj povsem revolucionarnega v ogrevalnih sistemih. Ampak to je čisto druga tema …