Tepelné čerpadlo: princip činnosti, oblasti použití

Poháněno FORUMHOUSE

Teplo získáváme spalováním dřeva, uhlí, ropných produktů a plynu. Ale tyto metody ohřevu, které známe, jsou ve skutečnosti primitivní a nebezpečné: nenávratně plýtvají zdroji Země a znečišťují atmosféru. To nemůže trvat dlouho. Proto jsou tradiční metody nahrazovány energeticky účinnými technologiemi, které mohou generovat teplo ze země a vzduchu bez poškození přírody.

Co je to tepelné čerpadlo?

Teplo se nachází všude: ve vzduchu, vodě a na zemi. Tepelné čerpadlo je stupňovitý tepelný transformátor, zařízení, které odebírá teplo z okolního prostředí a přenáší jej do systému vytápění a zásobování teplou vodou. Při provozu tepelného čerpadla se energie nevynakládá na přímé ohřívání chladicí kapaliny, ale na čerpání a přeměnu tepla z prostředí do domu. Tím je dosaženo vysoké energetické účinnosti zařízení: při spotřebě 1 kilowattu elektřiny na provoz kompresoru se generuje 3–5 kW tepelné energie (tepelný koeficient COP je 3–5 jednotek).

Jaké tepelné čerpadlo existuje?

Tepelná čerpadla jsou rozdělena do tří typů:

• Aerotermální (vzduch), který přijímá tepelnou energii z atmosféry.
• Geotermální, získávání tepla ze Země.
• Aquathermal (voda) - třída zařízení využívající teplo vodního prostředí: řeky, jezera, moře, podzemní vodonosná vrstva.

Aerotermální čerpadlo čerpá teplo vzduchovým výměníkem tepla - venkovním radiátorem. Čerpadla zemního zdroje přijímají tepelnou energii ze země prostřednictvím geotermálních polí - ty jsou položeny vodorovně pod povrchem zemních potrubí nebo vrtů (sond), kde jsou potrubí instalována vertikálně. Sondy mohou být také umístěny pod úhlem, protože ne všechny oblasti mají schopnost vrtat do hloubky. Sběrače aquathermálního čerpadla jsou umístěny v nádrži nebo ve studni.

Tepelná čerpadla země-zdroj fungují efektivněji díky stabilním teplotám země po celý rok. U aerotermálních čerpadel klesá tepelný koeficient (COP) při venkovní teplotě -15 ° C. Vodní tepelná čerpadla závisí na kvalitě vody: řasy, vodní kámen, koroze - tyto faktory výrazně snižují výkon zařízení.

Jak funguje tepelné čerpadlo se zdrojem vzduchu?

Provoz libovolného tepelného čerpadla je rozdělen do tří fází:

• sběr tepla z prostředí;
• zvýšení teploty nashromážděného tepla;
• přenos tepla do topného systému a přívod teplé vody.

Jediným rozdílem je způsob získávání nízko kvalitního tepla z prostředí. U tepelného čerpadla se vzduchem se to děje následovně:

• Chladivo cirkuluje výparníkem vzduchového tepelného čerpadla - freon. Je to nemrznoucí a vysoce těkavá kapalina, která se vaří při nízkých teplotách. Teplota freonu je vždy nižší než teplota vzduchu, a proto pod jeho vlivem chladivo vaří a přeměňuje se na páru. Toto se nazývá tepelný diferenciální přenos tepla.
• Freonová pára vstupuje do kompresoru, kde je stlačena. Pod vlivem vysokého tlaku se pára chladiva zahřívá: teplota stlačené páry freonu může dosáhnout 128 ° C. Toto teplo vstupuje do kondenzátoru.
• V kondenzátoru přenáší horká freonová pára tepelnou energii do okruhu vytápění a ohřevu vody. Když se uvolní tepelná energie, pára se ochladí a opět se stane kapalným stavem, ale zároveň udržuje vysoký tlak. A také teplota chladiva v této fázi je stále nedostatečná pro nový cyklus absorpce tepla z prostředí. Proto po výměníku tepla prochází freon škrticí klapkou, kde klesá tlak a teplota klesá. Poté chladivo opakovaně přechází do vnějšího okruhu.

Jak funguje geotermální a aquathermální tepelné čerpadlo?

Princip fungování těchto tepelných čerpadel se liší pouze v odběru tepla z okolního prostředí. Zde funguje jako výměník tepla okruh potrubí položený pod zemí nebo ponořený ve vodě. Nejde o chladivo, které cirkuluje trubkami, jako u vzduchových čerpadel, ale o prostředník - propylenglykol, alkohol nebo směs voda-glykol. Jsou to tyto kapaliny, které akumulují teplo získané z vody nebo půdy a přenášejí je do výparníku zařízení.

Chladicí kapalina vstupuje do výparníku, ohřívá freon a přeměňuje ho na páru. Freonová pára prochází kompresorem, kde je stlačována a zahřívána. Poté také vstupuje do kondenzátoru, kde přenáší teplo na vytápění a na dodávku teplé vody. Cyklus končí, když chladivo projde škrticím ventilem, kde probíhá proces odtlakování a chlazení. Ochlazený freon vstupuje znovu do výparníku.

Jednoduše řečeno: teplo vzduchu, vody nebo země je zapotřebí pouze k tomu, aby se freon vařil a přeměnil na páru. Dále se v kompresoru pára ohřívá pod tlakem na vysoké teploty, jejichž energie se používá k ohřevu vody v topném systému a zásobování horkou vodou. Tímto způsobem se nízké teplo vnějšího prostředí převádí na vysoké teploty topného média topného okruhu.

Jak zlepšit účinnost tepelného čerpadla?

Topný systém hraje důležitou roli při výkonu tepelného čerpadla. Zařízení pracuje nejefektivněji s nízkoteplotními topnými systémy: podlahové vytápění; jednotky fan coil (výměníky tepla s ventilátorem). Faktem je, že tepelné čerpadlo pracuje co nejúčinněji při teplotě 35-40 ° C na výstupu, a to odpovídá optimální teplotě topného média ve vodním systému podlahového vytápění nebo ohřevu vzduchu.

Může tepelné čerpadlo chladit?

Tepelná čerpadla mohou nejen vytápět, ale také chladit - používají se pro klimatizaci. To znamená, že zařízení může odebírat teplo z místnosti a odvádět jej venku podle stejného principu, ale pouze v opačném pořadí. Chladnička je také tepelným čerpadlem. Tento spotřebič pro domácnost nevytváří chlad, jednoduše odvádí veškeré teplo z uzavřené tepelně izolační komory.

V jakých oblastech se tepelná čerpadla používají?

Tepelná čerpadla se používají pro vytápění a klimatizaci průmyslových zařízení, obecních budov, vícepodlažních a soukromých obytných budov. Tato technologie je schopna nahradit všechny tradiční způsoby ohřevu. Příkladem toho je Švédsko, kde je více než 90% budov pro různé účely vytápěno pomocí tepelných čerpadel. Geotermální a aerotermální čerpadla jsou velmi rozšířená v Evropě, USA a Japonsku.

Pro koho je tento typ vytápění vhodný?

Tepelné čerpadlo potřebuje k fungování pouze elektřinu. Tento typ vytápění je vhodný pro soukromé domy umístěné daleko od plynového potrubí nebo tam, kde je plynová přípojka nepřiměřeně nákladná. Tepelné čerpadlo je ideální pro neplynová zařízení, kde není dostatek energie pro instalaci elektrického kotle. Tento typ topení je oblíbený u těch, kteří nechtějí žít na „sudu s práškem“, to znamená, že je vhodný pro lidi, kteří se obávají udušení nebo výbuchu, pokud dojde k úniku plynu. Tepelné čerpadlo lze použít v komerčních budovách jako energeticky účinné vytápění.

Jaká jsou nebezpečí tepelného čerpadla?

Tepelné čerpadlo nespaluje palivo; neprodukuje škodlivé emise do atmosféry a odpad do životního prostředí. Jedná se o zařízení odolné vůči požáru / výbuchu a šetrné k životnímu prostředí. Chladivo cirkuluje v uzavřeném okruhu a nepředstavuje nebezpečí pro přírodu a lidi.

Co hledat při výběru tepelného čerpadla?

Jak jsme již zmínili, tepelná čerpadla se dělí na tři typy: aerotermální, aquathermální a geotermální. První fungují z atmosférického tepla a mají dvě významné nevýhody: poklesy teploty a pravidelné znečištění radiátoru. Při silných mrazech klesne tepelný koeficient (COP) na 1 namísto deklarovaných 3-5. A také neustálé znečištění venkovních radiátorů snižuje účinnost aerotermálních čerpadel. Tyto instalace jsou vhodnější pro mírné podnebí s mírnými zimami.

Čerpadla Aquathermal jsou náročná na kvalitu vody a jejich účinnost klesá, když je okruh chladicí kapaliny znečištěný nebo pokrytý usazeninami.

Pro naše podmínky je nejlepší volbou geotermální tepelná čerpadla. Systém „půda-voda“ je nejpohodlnějším, nejspolehlivějším a nejúčinnějším zařízením pro vytápění a zásobování teplou vodou doma. To je způsobeno téměř konstantní teplotou půdy po celý rok. Geotermální pole je položeno pod bodem mrazu půdy, což umožňuje stabilní fungování zařízení a produkci vysokého tepelného koeficientu. Například COP geotermálních tepelných čerpadel řady FH (ФХ-401, FH-405, FH-415) až 5 jednotek!

Při výběru zařízení je důležité, aby nejen neohřívalo vodu, ale aby mělo také pokročilé vlastnosti, které splňují požadavky moderního tepelného čerpadla. Vezměme si například geotermální tepelné čerpadlo IQ (invertor) ФХ-415. Instalace je vybavena: zařízením pro vzdálený přístup; automatický restart v případě výpadku proudu; ochrana oběhových čerpadel; ochrana proti fázové nerovnováze; režim klimatizace pro teplotu vzduchu; týdenní pracovní plán; režim závislý na počasí; ovládání topného článku zásobníku teplé vody; energeticky nezávislá paměť; zvukotěsné pouzdro. To zaručuje spolehlivost, trvanlivost a vysokou energetickou účinnost zařízení.

Co si myslíte o takových topných systémech? Napište do komentářů.

Přátelé, je nás již více než 85 tisíc! Stejně jako, přihlásit se k odběru kanálu, sdílet publikaci - pracujemeabyste dostali užitečné a relevantní informace!

Přečtěte si také:

• Žádný prach a hluk: jak snížit vlnovou břidlici hřebíkem.
• Jaké stromy jsou odvodňovače půdy a co je lepší zasadit poblíž žumpy.

Podívejte se na video - Matný nebo lesklý? Jak si vybrat barvu pro váš domov.