Tepelné čerpadlo pro vytápění domu – typy a ceny, které je lepší koupit? – internetový obchod profesionálních klimatizačních, ventilačních a topných systémů

Jak známo, tepelná čerpadla využívají volné a obnovitelné zdroje energie: nízkopotenciální teplo ze vzduchu, půdy, podzemí, odpadní a odpadní vody z technologických procesů a otevřené, nezamrzající nádrže. Na to se vynakládá elektřina, ale poměr množství přijaté tepelné energie k množství spotřebované elektrické energie je asi 3–6.

Přesněji řečeno, zdroji nekvalitního tepla může být venkovní vzduch s teplotami od –10 do +15 °C, vzduch odváděný z místnosti (15–25 °C), podloží (4–10 °C) a podzemní voda (více než 10 °C), jezerní a říční voda (0–10 °C), povrchová (0–10 °C) a hluboká (více než 20 m) půda (10 °C).

Existují dvě možnosti, jak získat nízkokvalitní teplo ze země: pokládání kovoplastových trubek do výkopů hlubokých 1,2–1,5 m nebo do vertikálních studní hlubokých 20–100 m Někdy jsou trubky položeny ve formě spirál v příkopech 2–4 m hloubky Tím se výrazně zkracuje celková délka příkopů. Maximální přenos tepla povrchovou půdou je 50–70 kWh/m2 za rok. Životnost příkopů a studní je více než 100 let.

Příklad výpočtu tepelného čerpadla

Výchozí podmínky: Je nutné vybrat tepelné čerpadlo pro vytápění a zásobování teplou vodou dvoupodlažního chatového domu o rozloze 200 m2; teplota vody v topném systému by měla být 35 °C; minimální teplota chladicí kapaliny – 0 °C. Tepelná ztráta objektu je 50W/m2. Půda je hlinitá, suchá.

Potřebný tepelný výkon pro vytápění: 200*50=10 kW;

Požadovaný tepelný výkon pro vytápění a dodávku teplé vody: 200*50*1.25=12.5 kW

Pro vytápění objektu bylo zvoleno tepelné čerpadlo WW HRPC 12 o výkonu 14,79 kW (nejbližší větší standardní velikost), které spotřebuje na vytápění 3,44 kW freonu. Odvod tepla z povrchové vrstvy zeminy (suchý jíl) q je roven 20 W/m. Vypočítáme:

1) požadovaný tepelný výkon kolektoru Qo = 14,79 – 3,44 = 11,35 kW;

2) celková délka potrubí L = Qo/q = 11,35/0,020 = 567.5 m. Pro uspořádání takového kolektoru bude zapotřebí 6 okruhů o délce 100 m;

3) s krokem pokládky 0,75 m je požadovaná plocha pozemku A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) celková spotřeba roztoku glykolu (25 %)

Vs = 11,35 3600/ (1,05 3,7 dt) = 3,506 m3/h,

dt je teplotní rozdíl mezi přívodním a vratným potrubím, často se rovná 3 K. Průtok na okruh je 0,584 m3/h. Pro instalaci kolektoru vybereme kovoplastovou trubku velikosti 32 (například PE32x2). Tlaková ztráta v něm bude 45 Pa/m; odpor jednoho obvodu je přibližně 7 kPa; rychlost proudění chladicí kapaliny – 0,3 m/s.

Výpočet horizontálního kolektoru tepelného čerpadla

Odvod tepla z každého metru potrubí závisí na mnoha parametrech: hloubka uložení, přítomnost podzemní vody, kvalita půdy atd. Hrubým odhadem lze předpokládat, že u horizontálních kolektorů je to 20 W/m. Přesněji: suchý písek – 10, suchá hlína – 20, mokrá hlína – 25, hlína s vysokým obsahem vody – 35 W/m. Rozdíl teplot chladicí kapaliny v dopředném a zpětném potrubí smyčky se ve výpočtech obvykle bere jako 3 °C. V prostoru nad kolektorem by se neměly stavět žádné budovy, aby se teplo země doplňovalo slunečním zářením. Minimální vzdálenost mezi uloženými trubkami by měla být 0,7–0,8 m. Délka jednoho výkopu je obvykle od 30 do 120 m. Jako primární chladivo se doporučuje použít 25% roztok glykolu. Při výpočtech je třeba vzít v úvahu, že jeho tepelná kapacita při teplotě 0 °C je 3,7 kJ/(kg K), hustota je 1,05 g/cm3. Při použití nemrznoucí směsi je tlaková ztráta v potrubí 1,5x větší než při cirkulační vodě. Pro výpočet parametrů primárního okruhu instalace tepelného čerpadla budete muset určit spotřebu nemrznoucí směsi:
Vs=Qo·3600/(1,05·3,7·.t),
kde .t je teplotní rozdíl mezi přívodním a vratným potrubím, který se často rovná 3 K,
a Qo je tepelná energie přijatá z nízkopotenciálního zdroje (půdy).
Druhá hodnota se vypočítá jako rozdíl mezi celkovým výkonem tepelného čerpadla Qwp a elektrickým výkonem vynaloženým na ohřev freonu P:
Qo=Qwp–P,kW.
Celková délka kolektorových trubek L a celková plocha plochy A se vypočítá pomocí vzorců:
L=Qo/q, A=L·da.
Zde q je specifický (z 1 m potrubí) odvod tepla; da – vzdálenost mezi trubkami (rozteč pokládky).

Výpočet sondy

Při použití vertikálních vrtů o hloubce 20 až 100 m se do nich ponoří kovoplastové nebo plastové (s průměry nad 32 mm) trubky ve tvaru U. Zpravidla se do jedné jamky vloží dvě smyčky, poté se naplní cementovou maltou. V průměru může být měrný odvod tepla takové sondy roven 50 W/m. Můžete se také zaměřit na následující údaje o odvodu tepla:

* suché sedimentární horniny – 20 W/m;

* kamenitá půda a vodou nasycené sedimentární horniny – 50 W/m;

* kameny s vysokou tepelnou vodivostí – 70 W/m;

* podzemní voda – 80 W/m.

Teplota půdy v hloubce více než 15 m je konstantní a je přibližně +10 °C. Vzdálenost mezi studnami by měla být větší než 5 m Při výskytu podzemních toků by měly být studny umístěny na linii kolmé k toku. Výběr průměrů potrubí se provádí na základě tlakových ztrát pro požadovaný průtok chladicí kapaliny. Výpočet průtoku kapaliny lze provést pro t = 5 °C. Příklad výpočtu. Výchozí údaje jsou stejné jako ve výše uvedeném výpočtu horizontální nádrže. Při měrném odvodu tepla sondy 50W/m a požadovaném výkonu 11,35kW by měla být délka sondy L 225m Pro instalaci kolektoru je nutné vyvrtat tři studny o hloubce 75m . Do každého z nich umístíme dvě smyčky z kovoplastové trubky velikosti 25 (PE25x2.0 .6); celkem – 150 okruhů po XNUMX m.

Celkový průtok chladicí kapaliny při .t = 5 °C bude 2,1 m3/h; průtok jedním okruhem je 0,35 m3/h. Okruhy budou mít následující hydraulické charakteristiky: tlaková ztráta v potrubí – 96 Pa/m (chladivo – 25% roztok glykolu); odpor smyčky – 14,4 kPa; rychlost proudění – 0,3 m/s.

Tepelné čerpadlo je dnes nejpokročilejší způsob vytápění domu. Jeho účinnost dosahuje od 300 do 400 %, to znamená, že na každý spotřebovaný kilowatt elektřiny se vyrobí 3-4 kW tepla. Taková zařízení navíc nespalují palivo, nevypouštějí výfukové plyny do atmosféry a odebírají teplo z obnovitelných zdrojů. V tomto článku vám prozradíme, které to jsou a jak vybrat správné tepelné čerpadlo pro vytápění vašeho domova.

Typy tepelných čerpadel

Zařízení teplo neprodukuje, ale odebírá ho ze vzduchu, půdy nebo vody prostřednictvím chladiva. Poté jej koncentruje v kondenzátoru a uvolňuje do vzduchu nebo vody, která vytápí dům. Podle toho, jaké teplo se čemu předává, se tedy čerpadla dělí na vzduchová a geotermální.

Tepelná čerpadla vzduchu

Výparníkový výměník je profukován vzduchem a ohříván na venkovní teplotu. Kompresor pak čerpá a stlačuje chladivo do kondenzátoru, kde jeho teplota stoupá.

Dále je teplo z kondenzačního výměníku předáváno vzduchu (systém vzduch-vzduch) nebo vodě (systém vzduch-voda). Vzduchová tepelná čerpadla mohou být vyrobena v jednom pouzdře, to znamená ve formě monobloku, nebo se skládají ze samostatných prvků: venkovní jednotky, hydraulického modulu a zásobníku vody, spojených do jednoho systému.

Geotermální tepelná čerpadla

Výparníkový výměník je zde ponořen do jímky nebo do studny do hloubky spodní vody a uvnitř domu je teplo předáváno i vzduchu nebo vodě. Takové systémy se dělí na:

• voda – voda;
• voda – vzduch;
• půda – voda;
• půda – vzduch.

Faktory ovlivňující výběr tepelného čerpadla

Výběr takového zařízení závisí na mnoha faktorech a je téměř vždy vybírán individuálně s přihlédnutím k optimálnímu typu a konfiguraci.

Výběr síly

V první řadě se bere v úvahu chladicí výkon, tedy to, kolik tepla dokáže tepelné čerpadlo předat do domu za hodinu. Podle jednoduchých výpočtů vyžaduje vytápění 10 m² 1 kW chladicího výkonu. Například pro vytápění domu o ploše 160 m² budete potřebovat tepelné čerpadlo s chladicím výkonem 16 kW. Zároveň bude jeho spotřeba energie 3-4krát nižší.

V praxi nemusí být takový výpočet příliš přesný, protože následující jsou velmi důležité:

• klimatické podmínky;
• dostupnost zdrojů – schopnost vyvrtat studnu nebo přítomnost blízkého vodního útvaru;
• délka čáry;
• energetická náročnost domu – stupeň jeho tepelné izolace.

Výběr typu tepelného čerpadla

Cenově nejvýhodnější volbou by bylo monoblokové vzduchové tepelné čerpadlo. Navíc je tato možnost vhodná pro jižní oblasti, kde venkovní teplota zřídka klesne pod nulu. Ve středních a severních oblastech je tato možnost neúčinná, protože když nastanou silné mrazy, vzduch nebude velkým zdrojem tepla.

Pro chladné podnebí je lepší volbou geotermální tepelné čerpadlo. Pokud je v blízkosti hluboká vodní plocha, ve které teplota vody na dně neklesne pod +3 °C, bude její využití jako zdroje tepla levnější, protože není třeba vrtat studnu. Tato možnost však není běžná, ale můžete použít i studnu.

Nejdražší variantou by bylo geotermální tepelné čerpadlo země-vzduch nebo země-voda, ale ani zde není vše jasné. Vše závisí na oblasti, konkrétněji na hloubce podzemní vody, do které bude třeba vyvrtat studnu, aby se tam mohl snížit výměník tepla výparníku. Čím hlubší vrt je potřeba, tím dražší bude instalace geotermálního topného zařízení.

Výběr podle rozpočtu

V mnoha ohledech budou náklady na celý topný systém záviset na typu čerpadla, klimatu a podmínkách. Ceny za samotné zařízení se přitom velmi liší v závislosti na výrobci a výkonu. Ceny se mohou pohybovat od 104 tisíc do 1,354 milionu rublů, takže celkové náklady lze vždy upravit podle rozpočtu kupujícího.

Závěr

Navzdory relativně vysokým nákladům má vytápění pomocí tepelného čerpadla řadu výhod:

• z hlediska nákladů na energii je 4x levnější než vytápění elektřinou a 2x levnější než vytápění plynem;
• šetrný k životnímu prostředí – takový systém neprodukuje žádné emise do životního prostředí;
• požární bezpečnost – oproti tradičnímu vytápění se nepoužívá plyn ani jiné palivo;
• autonomie – není třeba skladovat palivo a závisí na dodávkách plynu;
• ergonomie – systém vyžaduje minimální údržbu, snadno a přesně se nastavuje a lze jej realizovat v libovolném provedení dle typu vnitřního vytápění.