Αντλία θερμότητας: αρχή λειτουργίας, τομείς εφαρμογής

Με την υποστήριξη της FORUMHOUSE

Παίρνουμε θερμότητα κάνοντας ξύλο, άνθρακα, προϊόντα πετρελαίου και φυσικό αέριο. Αλλά αυτές οι μέθοδοι θέρμανσης που μας γνωρίζουν είναι στην πραγματικότητα πρωτόγονες και επικίνδυνες: σπαταλούν ανεπανόρθωτα τους πόρους της γης και μολύνουν την ατμόσφαιρα. Αυτό δεν μπορεί να συνεχιστεί για πολύ. Επομένως, οι παραδοσιακές μέθοδοι αντικαθίστανται από ενεργειακά αποδοτικές τεχνολογίες που μπορούν να παράγουν θερμότητα από τη γη και τον αέρα χωρίς να βλάπτουν τη φύση.

Τι είναι η αντλία θερμότητας;

Η θερμότητα βρίσκεται παντού: στον αέρα, το νερό και τη γη. Η αντλία θερμότητας είναι ένας σταδιακός μετασχηματιστής θερμότητας, μια συσκευή που λαμβάνει θερμότητα από το περιβάλλον και τη μεταφέρει στο σύστημα θέρμανσης και παροχής ζεστού νερού. Όταν λειτουργεί μια αντλία θερμότητας, η ενέργεια δεν δαπανάται για την άμεση θέρμανση του ψυκτικού, αλλά για την άντληση και τη μετατροπή της θερμότητας από το περιβάλλον σε σπίτι. Έτσι, επιτυγχάνεται υψηλή ενεργειακή απόδοση της συσκευής: όταν καταναλώνεται 1 κιλοβάτ ηλεκτρισμού για τη λειτουργία του συμπιεστή, παράγονται 3-5 kW θερμικής ενέργειας (ο θερμικός συντελεστής COP είναι 3-5 μονάδες).

Τι είδους αντλίες θερμότητας υπάρχουν;

Οι αντλίες θερμότητας ταξινομούνται σε τρεις τύπους:

• Αεροθερμικός (αέρας), οι οποίοι λαμβάνουν θερμική ενέργεια από την ατμόσφαιρα.
• Γεωθερμική, εξάγοντας θερμότητα από τη γη.
• Aquathermal (νερό) - μια κατηγορία εξοπλισμού που χρησιμοποιεί τη θερμότητα του υδάτινου περιβάλλοντος: ποτάμια, λίμνες, θάλασσα, υπόγειος υδροφορέας.

Η αεροθερμική αντλία αντλεί θερμότητα μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας αέρα - ενός εξωτερικού καλοριφέρ. Οι αντλίες εδάφους λαμβάνουν θερμική ενέργεια από το έδαφος μέσω γεωθερμικών πεδίων - αυτές τοποθετούνται οριζόντια κάτω από την επιφάνεια των σωλήνων γείωσης, ή γεωτρήσεις (ανιχνευτές), όπου είναι εγκατεστημένοι οι σωλήνες κάθετα. Οι ανιχνευτές μπορούν επίσης να τοποθετηθούν υπό γωνία, καθώς δεν έχουν όλες οι περιοχές τη δυνατότητα να τρυπήσουν σε βάθος. Οι συλλέκτες της αντλίας νερού τοποθετούνται σε δεξαμενή ή πηγάδι νερού.

Οι αντλίες θερμότητας πηγής εδάφους λειτουργούν πιο αποτελεσματικά λόγω σταθερών θερμοκρασιών εδάφους όλο το χρόνο. Με τις αεροθερμικές αντλίες, ο θερμικός συντελεστής (COP) μειώνεται σε εξωτερική θερμοκρασία -15 ° C. Οι αντλίες θερμότητας νερού εξαρτώνται από την ποιότητα του νερού: φύκια, ασβέστη, διάβρωση - αυτοί οι παράγοντες μειώνουν σημαντικά την απόδοση της συσκευής.

Πώς λειτουργεί μια αντλία θερμότητας πηγής αέρα;

Η λειτουργία οποιασδήποτε αντλίας θερμότητας χωρίζεται σε τρία στάδια:

• συλλογή θερμότητας από το περιβάλλον ·
• αύξηση της θερμοκρασίας της συλλεγόμενης θερμότητας ·
• μεταφορά θερμότητας στο σύστημα θέρμανσης και παροχή ζεστού νερού.

Η μόνη διαφορά είναι η μέθοδος απόκτησης χαμηλής ποιότητας θερμότητας από το περιβάλλον. Με μια αντλία θερμότητας πηγής αέρα, αυτό γίνεται ως εξής:

• Το ψυκτικό κυκλοφορεί μέσω του εξατμιστή της αντλίας θερμότητας αέρα - freon. Είναι ένα αντιψυκτικό και εξαιρετικά πτητικό υγρό που βράζει σε χαμηλές θερμοκρασίες. Η θερμοκρασία του φρέον είναι πάντα χαμηλότερη από τη θερμοκρασία του αέρα και, επομένως, υπό την επίδρασή της, το ψυκτικό βράζει και μετατρέπεται σε ατμό. Αυτό ονομάζεται θερμική διαφορική μεταφορά θερμότητας.
• Ο ατμός Freon εισέρχεται στον συμπιεστή, όπου συμπιέζεται. Υπό την επίδραση της υψηλής πίεσης, ο ατμός ψυκτικού θερμαίνεται: η θερμοκρασία του συμπιεσμένου ατμού freon μπορεί να φτάσει τους 128 ° C. Αυτή η θερμότητα εισέρχεται στον συμπυκνωτή.
• Στον συμπυκνωτή, ο θερμός ατμός freon μεταφέρει θερμική ενέργεια στο κύκλωμα θέρμανσης και θέρμανσης νερού. Όταν απελευθερώνεται η θερμική ενέργεια, ο ατμός ψύχεται και πάλι γίνεται υγρή κατάσταση, αλλά ταυτόχρονα διατηρεί υψηλή πίεση. Και επίσης η θερμοκρασία του ψυκτικού σε αυτό το στάδιο παραμένει ανεπαρκής για έναν νέο κύκλο απορρόφησης θερμότητας από το περιβάλλον. Επομένως, μετά τον εναλλάκτη θερμότητας, το φρέον διέρχεται από τη βαλβίδα πεταλούδας, όπου η πίεση πέφτει και η θερμοκρασία πέφτει. Μετά από αυτό, το ψυκτικό πηγαίνει στο εξωτερικό κύκλωμα για έναν επαναλαμβανόμενο κύκλο.

Πώς λειτουργεί μια γεωθερμική και υδρόθερμη αντλία θερμότητας;

Η αρχή λειτουργίας αυτών των αντλιών θερμότητας διαφέρει μόνο στην εξαγωγή θερμότητας από το περιβάλλον. Εδώ, ένα κύκλωμα σωλήνων τοποθετημένο υπόγεια ή βυθισμένο σε νερό δρα ως εναλλάκτης θερμότητας. Δεν είναι ψυκτικό που κυκλοφορεί μέσω των σωλήνων, όπως στις αντλίες αέρα, αλλά ένα ενδιάμεσο - προπυλενογλυκόλη, αλκοόλη ή μείγμα νερού-γλυκόλης. Αυτά τα υγρά συσσωρεύουν θερμότητα που λαμβάνεται από νερό ή έδαφος και τη μεταφέρουν στον εξατμιστή της εγκατάστασης.

Το ψυκτικό εισέρχεται στον εξατμιστή, θερμαίνει το φρέον, μετατρέποντάς το σε ατμό. Ο ατμός Freon διέρχεται μέσω του συμπιεστή, όπου συμπιέζεται και θερμαίνεται. Μετά από αυτό, μπαίνει επίσης στο συμπυκνωτή, όπου μεταφέρει θερμότητα σε θέρμανση και παροχή ζεστού νερού. Ο κύκλος τελειώνει όταν το ψυκτικό διέρχεται από τη βαλβίδα πεταλούδας, όπου λαμβάνει χώρα η διαδικασία αποσυμπίεσης και ψύξης. Το ψυγμένο φρέον μπαίνει ξανά στον εξατμιστή

Για να το θέσουμε απλά: η θερμότητα του αέρα, του νερού ή της γης απαιτείται μόνο για να βράσει το φρέον και να το μετατρέψει σε ατμό. Περαιτέρω, στον συμπιεστή, ο ατμός θερμαίνεται υπό την επίδραση πίεσης σε υψηλές θερμοκρασίες, η ενέργεια του οποίου χρησιμοποιείται για τη θέρμανση νερού στο σύστημα θέρμανσης και παροχή ζεστού νερού. Με αυτόν τον τρόπο, η χαμηλής ποιότητας θερμότητα του εξωτερικού περιβάλλοντος μετατρέπεται σε υψηλές θερμοκρασίες του μέσου θέρμανσης του κυκλώματος θέρμανσης.

Πώς να βελτιώσετε την απόδοση μιας αντλίας θερμότητας;

Το σύστημα θέρμανσης παίζει σημαντικό ρόλο στην απόδοση μιας αντλίας θερμότητας. Ο εξοπλισμός λειτουργεί πιο αποτελεσματικά με συστήματα θέρμανσης χαμηλής θερμοκρασίας: ενδοδαπέδια θέρμανση. μονάδες πηνίου ανεμιστήρα (εναλλάκτες θερμότητας ανεμιστήρα). Το γεγονός είναι ότι η αντλία θερμότητας λειτουργεί όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά σε θερμοκρασία 35-40 ° C στην έξοδο, και αυτό αντιστοιχεί στη βέλτιστη θερμοκρασία του μέσου θέρμανσης στο σύστημα ενδοδαπέδιας θέρμανσης νερού ή θέρμανση αέρα.

Μπορεί η αντλία θερμότητας να κρυώσει;

Οι αντλίες θερμότητας δεν μπορούν μόνο να θερμανθούν αλλά και να κρυώσουν - χρησιμοποιούνται για κλιματισμό. Δηλαδή, η συσκευή μπορεί να πάρει θερμότητα από το δωμάτιο και να την αφαιρέσει έξω σύμφωνα με την ίδια αρχή, αλλά μόνο με την αντίστροφη σειρά. Το ψυγείο είναι επίσης αντλία θερμότητας. Αυτή η οικιακή συσκευή δεν παράγει κρύο, απλώς αφαιρεί όλη τη θερμότητα από το σφραγισμένο θερμομονωτικό θάλαμο.

Σε ποιες περιοχές χρησιμοποιούνται οι αντλίες θερμότητας;

Οι αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούνται για βιομηχανικές εγκαταστάσεις θέρμανσης και κλιματισμού, δημοτικά κτίρια, πολυώροφα και ιδιωτικά κτίρια κατοικιών. Αυτή η τεχνολογία μπορεί να αντικαταστήσει όλες τις παραδοσιακές μεθόδους θέρμανσης. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η Σουηδία, όπου πάνω από το 90% των κτιρίων για διάφορους σκοπούς θερμαίνονται με τη βοήθεια αντλιών θερμότητας. Οι γεωθερμικές και αεροθερμικές αντλίες είναι ευρέως διαδεδομένες στην Ευρώπη, ΗΠΑ, Ιαπωνία.

Για ποιον είναι αυτό το είδος θέρμανσης κατάλληλο;

Η αντλία θερμότητας χρειάζεται μόνο ηλεκτρισμό για να λειτουργήσει. Αυτός ο τύπος θέρμανσης είναι κατάλληλος για ιδιωτικές κατοικίες που βρίσκονται μακριά από το δίκτυο φυσικού αερίου ή όπου η σύνδεση φυσικού αερίου είναι υπερβολικά ακριβή. Η αντλία θερμότητας είναι ιδανική για μη αεριοποιημένους οικισμούς όπου δεν υπάρχει αρκετή ισχύ για την εγκατάσταση ηλεκτρικού λέβητα. Αυτός ο τύπος θέρμανσης είναι δημοφιλής σε όσους δεν θέλουν να ζήσουν σε "βαρέλι πούδρας", δηλαδή, είναι κατάλληλο για άτομα που φοβούνται ασφυξία ή έκρηξη εάν διαρρέουν αέρια. Η αντλία θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εμπορικά κτίρια ως ενεργειακά αποδοτική θέρμανση.

Ποιοι είναι οι κίνδυνοι μιας αντλίας θερμότητας;

Η αντλία θερμότητας δεν καίει καύσιμα. Δεν παράγει επιβλαβείς εκπομπές στην ατμόσφαιρα και απόβλητα στο περιβάλλον. Είναι μια πυρίμαχη / έκρηξη και φιλική προς το περιβάλλον συσκευή. Το ψυκτικό κυκλοφορεί σε κλειστό κύκλωμα και δεν αποτελεί κίνδυνο για τη φύση και τους ανθρώπους.

Τι πρέπει να προσέξετε όταν επιλέγετε μια αντλία θερμότητας;

Όπως αναφέραμε, οι αντλίες θερμότητας χωρίζονται σε τρεις τύπους: αεροθερμικές, υδροθερμικές και γεωθερμικές. Τα πρώτα λειτουργούν από την ατμοσφαιρική θερμότητα και έχουν δύο σημαντικά μειονεκτήματα: πτώσεις θερμοκρασίας και τακτική ρύπανση του καλοριφέρ. Σε σοβαρούς παγετούς, ο θερμικός συντελεστής (COP) μειώνεται στο 1, αντί του δηλωμένου 3-5. Επίσης, η συνεχής ρύπανση των εξωτερικών θερμαντικών σωμάτων μειώνει την απόδοση των αεροθερμικών αντλιών. Αυτές οι εγκαταστάσεις είναι πιο κατάλληλες για εύκρατα κλίματα με ήπιους χειμώνες.

Οι αντλίες Aquathermal απαιτούν την ποιότητα του νερού και η απόδοσή τους μειώνεται όταν το κύκλωμα ψυκτικού λερώσει ή καλυφθεί με εναποθέσεις.

Για τις συνθήκες μας, η καλύτερη επιλογή είναι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας. Το σύστημα "χώμα-νερό" είναι το πιο βολικό, αξιόπιστο και αποτελεσματικό για θέρμανση και παροχή ζεστού νερού στο σπίτι. Αυτό οφείλεται στην σχεδόν σταθερή θερμοκρασία του εδάφους καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους. Το γεωθερμικό πεδίο βρίσκεται κάτω από το επίπεδο κατάψυξης του εδάφους, το οποίο επιτρέπει στην εγκατάσταση να λειτουργεί σταθερά και να παράγει υψηλό θερμικό συντελεστή. Για παράδειγμα, COP των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας σειράς FH (ФХ-401, FH-405, FH-415) έως 5 μονάδες!

Κατά την επιλογή εξοπλισμού, είναι σημαντικό να θερμαίνει όχι μόνο το νερό, αλλά και να έχει προηγμένα χαρακτηριστικά που πληρούν τις απαιτήσεις μιας σύγχρονης αντλίας θερμότητας. Πάρτε για παράδειγμα γεωθερμική αντλία θερμότητας IQ (μετατροπέας) ФХ-415. Η εγκατάσταση είναι εξοπλισμένη με: συσκευή για απομακρυσμένη πρόσβαση. αυτόματη επανεκκίνηση σε περίπτωση διακοπής ρεύματος. προστασία των αντλιών κυκλοφορίας · προστασία ανισορροπίας φάσης λειτουργία κλιματικού ελέγχου για τη θερμοκρασία του αέρα · εβδομαδιαίο πρόγραμμα εργασίας λειτουργία που εξαρτάται από τον καιρό · έλεγχος του θερμαντικού στοιχείου της δεξαμενής ζεστού νερού · μη-πτητική μνήμη; ηχομονωμένο περίβλημα. Αυτό εγγυάται την αξιοπιστία, την αντοχή και την υψηλή ενεργειακή απόδοση του εξοπλισμού.

Πώς νιώθετε για τέτοια συστήματα θέρμανσης; Γράψτε στα σχόλια.

Φίλοι, υπάρχουν ήδη περισσότεροι από 85 χιλιάδες από εμάς! Όπως, εγγραφείτε στο κανάλι, μοιραστείτε τη δημοσίευση - δουλεύουμεώστε να λαμβάνετε χρήσιμες και σχετικές πληροφορίες!

Διαβάστε επίσης:

• Χωρίς σκόνη και θόρυβο: πώς να κόψετε μια πλάκα κυμάτων με ένα καρφί.
• Ποια δέντρα είναι αφυδατωτές εδάφους και τι καλύτερα να φυτέψετε κοντά σε ένα υπόστεγο.

Δες το βίντεο - Ματ ή γυαλιστερό; Πώς να επιλέξετε χρώμα για το σπίτι σας.