Tepelné čerpadlá sú jedným z najmodernejších vykurovacích zariadení. Sú ekologické a nemusíte platiť za teplo získané z nich

Zvyšujúce sa zaťaženie životného prostredia znamenalo, že by sme mali vážne uvažovať o alternatívnych spôsoboch získavania energie a ekologického vykurovania. Tepelné čerpadlo nám umožní efektívne využívať energiu z obnoviteľných zdrojov. Vysvetlíme fungovanie tepelného čerpadla a navrhneme, ktoré z nich si vybrať

Ekologické zdroje energie: tepelné čerpadlo

Tepelné čerpadlá sú malé ekologické zariadenia používané predovšetkým na vykurovanie domu. Na tento účel odvádzajú teplo z prostredia (voda, pôda alebo vzduch), t. J. Tzv. Spodný zdroj, a prenášajú ho do horného zdroja - vykurovacie zariadenie (radiátory alebo podlahové vykurovanie).

Prevádzka tepelného čerpadla sa dá porovnať s chladničkou. Je určený na chladenie potravín a vedľajším účinkom jeho práce je teplo, ktoré sa z nich odvádza, ktoré sa vracia späť do miestnosti. Čerpadlo na druhej strane odvádza teplo z okolia, vyhrieva s ním budovu a vedľajším účinkom jeho činnosti je ochladzovanie spodného zdroja. Preto na vykurovanie domu nepotrebuje žiadne palivo, s výnimkou elektrickej energie potrebnej na pohon kompresora, t. J. Hlavného prvku, ktorý čerpá teplo z dolného zdroja. Množstvo energie dodávanej do čerpadla vo forme elektriny je však niekoľkokrát menšie ako množstvo energie vo forme tepla prenášaného do miestností. Vďaka tomu je jeho prevádzka oveľa lacnejšia ako plynový alebo olejový kotol.

Tepelné čerpadlá navyše pracujú spôsobom šetrným k životnému prostrediu - nevytvárajú dym, popol ani iné látky škodlivé pre životné prostredie. Sila čistej energie Aby čerpadlo fungovalo optimálne, musí byť jeho výkon prispôsobený požiadavke tepla v dome. Zariadenie s príliš veľkým výkonom môže zvýšiť investičné náklady, zatiaľ čo príliš nízka spôsobí príliš časté zapnutie kompresora.

Ako vypočítať optimálny výkon tepelného čerpadla?

Pre optimálnu prevádzku čerpadla je potrebné zvoliť jeho výkon podľa potreby tepla v dome. Zariadenie s príliš veľkým výkonom môže zvýšiť investičné náklady, zatiaľ čo príliš nízka spôsobí príliš časté zapnutie kompresora. To zasa skracuje jeho životnosť a prispieva k vyššej spotrebe elektriny. Výber výkonu tepelného čerpadla by mal byť zverený projektantovi vykurovacieho systému.

Mali by sme však vedieť, že k stanoveniu tohto parametra by sa malo pristupovať trochu inak, ako je to v prípade kotla, napríklad plynového. Kotol by mal mať určitú napájaciu kapacitu, vďaka ktorej bude môcť účinne vykurovať dom aj pri veľmi silných mrazoch. U kotlov však ide o tzv modulácia výkonu, t.j. jeho prispôsobenie aktuálnym potrebám. Tepelné čerpadlá s takouto moduláciou sú stále zriedkavé. Aby sa pokryla domáca spotreba tepla aj vo veľmi chladných dňoch, dizajnéri často navrhujú nadmerne nafúknuté čerpadlá. To však znamená, že takéto čerpadlo bude pracovať pri najvyššej rýchlosti, t. J. S nadmerným výkonom (používa sa iba niekoľko dní v roku) za všetkých okolností - bez ohľadu na vonkajšiu teplotu. To samozrejme prináša veľa energetických strát.

Správnym riešením sa zdá byť voľba tepelného čerpadla s dostatočným výkonom pre typickú zimnú teplotu (od 0 ° C do -10 ° C). Niektorí odborníci sa domnievajú, že výkon tepelného čerpadla môže byť dokonca mierne podhodnotený, t.j. o 20-30% nižší, ako by bolo potrebné v najchladnejšom počasí. V obdobiach, keď teplota výrazne klesne pod bod mrazu, však musí byť tepelné čerpadlo podporované iným zdrojom tepla, t. J. Musí pracovať v bivalentnom systéme. Nevýhodou tohto riešenia je, že čerpadlo s výkonom nižším, ako je potreba tepla v dome, bude pracovať nepretržite, čím dôjde k značnému zaťaženiu spodného zdroja, pre ktorý je práca so zlomami určite výhodnejšia.

Ktorý dodatočný zdroj tepla by ste si mali zvoliť?

Niektorí výrobcovia vybavujú tepelné čerpadlá elektrickými ohrievačmi (ktoré pôsobia ako elektrické ohrievače vody), ktoré pomáhajú vykurovať dom pri veľmi nízkych vonkajších teplotách. Toto riešenie však vytvára vyššie náklady na elektrinu. Ako prídavný zdroj tepla sa môže použiť plynový alebo olejový kondenzačný kotol.

Z ekologických dôvodov bude však najoptimálnejším riešením vybrať si krb s uzavretou spaľovacou komorou - predovšetkým preto, že drevo je veľmi efektívny a obnoviteľný zdroj energie a moderné krbové vložky zaručujú úplnú kontrolu procesu spaľovania dreva, čím znižujú emisie škodlivých látok a využívajú maximum tepelná energia.

Účinnosť tepelného čerpadla

Účinnosť tepelného čerpadla je preukázaná účinnosťou tepelného čerpadla . Najjednoduchšia definícia účinnosti čerpadla je pomer vyrobenej tepelnej energie k množstvu spotrebovanej elektrickej energie, určeného faktorom COP. Ak je to 4 pre dané čerpadlo, znamená to, že poskytuje 4 kW energie a zároveň spotrebuje 1 kW elektriny (v súlade s nariadením ministra hospodárstva o požiadavkách na energetickú účinnosť nesmie byť hodnota COP pre tepelné čerpadlá kompresora nižšia ako 2.4).

Indikátor COP sa najčastejšie určuje v laboratóriách za špecifických prevádzkových podmienok tepelného čerpadla, t. J. Pre danú teplotu dolného a horného zdroja tepla. V skutočnosti sa tieto parametre neustále menia - to znamená, že sa mení aj účinnosť, s ktorou čerpadlo pracuje. Účinnosť tepelných čerpadiel je presnejšie vyjadrená druhým ukazovateľom nazývaným sezónne SPF (SCOP). Určuje pomer vyrobenej energie k spotrebovanej v danej jednotke času - najčastejšie do jedného roka. Okrem toho táto rovnováha zohľadňuje elektrinu spotrebovanú nielen kompresorom, ale aj ďalšie komponenty systému, ako sú ventilátory alebo elektrické ohrievače. Je to koeficient SPF (SCOP) tepelného čerpadla, ktorý vám povie, ako to ovplyvňuje životné prostredie a náklady na vykurovanie vášho domu.

Ktoré tepelné čerpadlo by ste si mali zvoliť?

Výber typu tepelného čerpadla a presnejšie jeho dolného zdroja závisí od podmienok, v ktorých bude pracovať: plocha pozemku, klimatická zóna, v ktorej sa nachádza dom, úroveň podzemnej vody a ich chemické zloženie, ako aj geologický prierez pôdy na pozemku (typ) pozemkov). Predstavujeme štyri čerpadlá, ktoré odoberajú teplo z rôznych zdrojov a majú rôzne faktory účinnosti.

Teplo z vody

Vzhľadom na relatívne vysokú teplotu podzemnej vody aj v zime (8-10 ° C) sa tento spôsob získavania energie považuje za najúčinnejší. Výber čerpadla, ktoré odoberá teplo z vody, si však vyžaduje nájdenie zvodnenej vrstvy s dostatočne vysokou kapacitou - asi 210 litrov za hodinu na každý kilowatt vykurovacej energie. Aby čerpadlo fungovalo hospodárne, musí mať voda primeranú chemickú kvalitu. Najbezpečnejšie je použitie medziľahlého okruhu s nemrznúcou zmesou medzi tepelným čerpadlom a vodou z prívodu. Teplo z vody ohrieva nemrznúcu zmes cez externý výmenník tepla a iba nemrznúca zmes sa dostane do výparníka tepelného čerpadla. Voda by tiež nemala obsahovať mechanické nečistoty, ktoré by zvýšili prietokový odpor výparníkom.

Na prevádzku čerpadla využívajúceho teplo podzemnej vody sú potrebné dve hlboké studne - prívod (prijímajúca voda, z ktorej čerpadlo prijíma teplo) a vypúšťací vrt, do ktorého sa vypúšťa „voda z tepla“. Ak sa na pozemku nachádza rybník alebo iná vodná nádrž, nemusíte vrtať studňu - čerpadlo môže takúto vodu použiť aj na výrobu tepla (v zime na dne rybníka teplota vody neklesne pod 8 ° C). Takáto voda si však vyžaduje filtráciu a pravidelné výmeny dopravného zariadenia.

Vodné tepelné čerpadlá fungujú dobre pre domácnosti s vysokou potrebou tepla. Koeficient COP čerpadiel využívajúcich vodné teplo je v priemere 5 až 6, 6, v závislosti od teploty spodného a horného zdroja (to znamená, že môžete získať päť až šesťkrát viac energie ako tá, ktorú čerpadlo spotrebuje).

Teplo zo vzduchu

V tomto prípade je spodným zdrojom tepla vzduch. Takéto čerpadlá sú najlacnejšie a najjednoduchšie sa inštalujú - nie je potrebný žiadny návrh zdroja tepla, pretože je to samotné čerpadlo. Riziko možných defektov je v tomto prípade najnižšie z dôvodu najmenej komplikovanej konštrukcie. Okrem toho je prístup do vzduchu neobmedzený, takže takéto zariadenie môže byť inštalované na akomkoľvek pozemku, dokonca aj na jednom s malými rozmermi.

Účinnosť vzduchového čerpadla klesá, keď zima vonku, t. J. Keď je potrebné najviac tepla na vykurovanie domu. Keď sa účinnosť takého zariadenia znižuje, jeho výhrevný výkon sa znižuje. Potom musí byť čerpadlo podopreté zabudovaným elektrickým ohrievačom (čerpadlo teda spotrebúva viac elektriny) alebo napríklad krbom. Avšak po väčšinu vykurovacej sezóny, keď je teplota vzduchu mierna, takéto čerpadlo pracuje hospodárne. Vzduchové čerpadlo sa odporúča pre domácnosti s druhým tradičným zdrojom tepla. Môže byť namontovaný zvonku aj vnútri budovy. COP vzduchových čerpadiel je až 4, 4, v závislosti od teploty spodného a horného zdroja.

Zemné teplo

V našich klimatických podmienkach najlepšie fungujú čerpadlá, ktoré odoberajú teplo zo zeme. Potrubia sa do nej ukladajú takzvaným pracovným médiom (soľankou), ktoré odovzdáva teplo do čerpadla. COP týchto čerpadiel je až 4, 8.

Tepelné čerpadlo s horizontálnym výmenníkom tepla

Toto je typ tepelného čerpadla, ktorý sa najbežnejšie používa v Poľsku. Teplo odoberá zo zeme cez tzv zemný kolektor (zemný kolektor). Nemrznúce médium (tzv. Soľanka), cirkulujúce v dlhej cievke v hĺbke 1, 2 - 1, 5 m, prijíma teplo zo zeme. Povrch zemského kolektora závisí od typu pôdy a typu budovy, ale približne by mala byť 1, 5 - 2-krát väčšia ako úžitková plocha domu. Takéto čerpadlo preto vyžaduje pomerne veľkú plochu pozemku.

Tepelné čerpadlo so zvislým výmenníkom - sondou

Ak má pozemok nízku hladinu podzemnej vody, takže nie je možné vytvoriť horizontálny výmenník tepla, môžete použiť čerpadlo so zvislými sondami, ktoré teplo zo zeme odvádza z hĺbky niekoľkých desiatok metrov. Bude tiež pracovať na malých pozemkoch. Výroba zvislého výmenníka je náročnejšia a nákladnejšia ako zberateľ, ale umožňuje vám získať lepší energetický efekt.

Kategórie:

Ohrievanie