Како функционише топлотна пумпа и зашто је вреди инсталирати? Рад топлотне пумпе заснива се на цикличној промени физичког стања (течност – гас – течност – гас) радног медија који циркулише у затвореном систему. Сукцесивно се испарава, компресује, кондензује и шири.

Топлотна пумпа је уређај који користи топлоту из околине за загревање просторија – обично је сакупља из земље, воде или ваздуха и транспортује до система грејања. На тај начин вам омогућава да користите енергију за коју не морате да плаћате. Поред тога, топлотна пумпа не троши гориво, не емитује издувне гасове, а ефекат њеног рада је само неколико степени снижавања температуре медијума из којег добија топлоту.Звучи охрабрујуће, зар не? Да, али, наравно, мора да постоји квака - ништа није бесплатно.

Садржај

  1. Како функционише систем грејања са топлотном пумпом
  2. Како ради топлотна пумпа - како се топлота преноси?
  3. Како ради топлотна пумпа на земљи
  4. Енергија из подземних вода
  5. Како ради гасна апсорпциона топлотна пумпа

Како функционише систем грејања са топлотном пумпом

Пре свега, топлотна пумпа је релативно скупа. На срећу, међутим, не толико да се не може широко користити. Други проблем - да би преносила топлоту, топлотна пумпа мора да се напаја енергијом. У уобичајено коришћеним уређајима, то је струја - најскупљи од популарних енергетских носача. Кажу да топлотној пумпи није потребно много и да је њен рад веома јефтин, али да ли је заиста тако? На крају крајева, профитабилност његове употребе зависи од тога.

Типичан систем грејања топлотне пумпе састоји се од 3 основне компоненте:

  • топлотна пумпа
  • нижи извор топлоте
  • врхунски извор топлоте

Доњи извор топлоте може бити инсталација која омогућава прикупљање топлоте са земље или из резервоара за воду, или уређај који се користи за пријем из ваздуха (са вентилатором).

Горњи извор топлоте је обично систем њене дистрибуције у објекту, односно инсталација централног грејања и припрема топле комуналне воде (могуће је руковање системом и у супротном смеру - инсталација грејања затим постаје доњи извор и користи се за хлађење просторија).

Како ради топлотна пумпа - како се топлота преноси?

Како је могуће да се топлота из хладније средине преноси у много топлије просторије?

Уређај који се зове топлотна пумпа користи се за пренос топлоте од доњег извора са ниском температуром до горњег извора, где је температура чак и неколико десетина степени виша.Ово се постиже помоћу расхладног средства које циркулише у унутрашњем колу топлотне пумпе, а то је флуид са специфичним својствима. Он је подвргнут термодинамичким процесима: на ниској температури испарава и тако апсорбује топлоту из околине. Већ као гас се сабија у компресору који покреће струја, захваљујући чему му се температура повећава. Постаје толико висока да је довољно загрејати воду у систему централног грејања или ваздух који се удувава у просторије. Одавањем топлоте, радни медијум се кондензује и постаје течност. Она протиче кроз елемент за пригушивање, где - као резултат експанзије - његова температура значајно опада. У овом стању се враћа у измењивач, где добија топлоту из околине и цео циклус се понавља.

У најпопуларнијим топлотним пумпама које се користе у породичним кућама, електрични компресор је одговоран за повећање притиска паре. Управо њен рад омогућава топлотној пумпи да пренесе топлоту из медијума са нижом температуром у медијум са вишом температуром (што је – како се чини – у супротности са другим законом динамике).Размена топлоте између паре расхладног средства и воде у систему грејања одвија се у измењивачу топлоте који се назива кондензатор – јер је ефекат преношења топлоте на воду кондензација паре. Иако се на овом месту завршава транспорт топлоте између доњег и горњег извора, у топлотној пумпи је неопходан још један процес - снижавање притиска радног медија, захваљујући чему његова температура пада на нижи ниво него у доњем извору топлоте. , што је услов за добијање топлоте од њега. Експанзиони вентил је одговоран за смањење притиска. Електрична енергија је потребна за рад компресора, као и за напајање других компоненти система топлотне пумпе - контролера или циркулационих пумпи. Ово може изазвати забринутост око текућих трошкова.

Међутим, електрична енергија је само део енергије коју пумпа испоручује у просторије у облику топлоте. Остатак је доњи извор, што значи да је бесплатан. Захваљујући томе, без обзира на промену цена горива и енергије, топлотна пумпа је и даље један од најјефтинијих грејних уређаја за рад, а у тандему са фотонапонским апаратом, њен рад не може да кошта готово ништа.

Како ради топлотна пумпа на земљи

За топлотне пумпе које користе топлоту из земље, потребна је специјална инсталација која се зове размењивач топлоте земље за пренос топлоте до испаривача пумпе. Направљен је од флексибилних цеви, полажући их у земљу у једној или две равни или у облику спирале. Да бисте добили највише топлоте, измењивач топлоте треба поставити на дубину где је температура тла највиша. Због трошкова и исплативости инвестиције, поставља се само мало испод зоне смрзавања земље (у зависности од региона Пољске, од 0,8 до 1,4 м испод нивоа земље).

Количина топлоте која се може узети из тла зависи пре свега од физичких својстава земљишта, посебно његове влаге, а донекле и од осунчаности простора. Густина топлотног флукса у глиновитом земљишту достиже преко 30 В/м2, док у сувом, песковитом земљишту може бити и до 10 В/м2, односно три пута мање.Дакле, површина измењивача неопходна за постизање грејне снаге од 10 кВ може да варира од 330 до чак 1000 м22 Измењивачи положени хоризонтално у земљу захтевају доста простора на парцели.

Измењивачи у виду вертикалних сонди су мање захтевни у овом погледу. Цеви таквог измењивача постављају се у бушотине дубине од неколико десетина до неколико стотина метара. Ово је теже од хоризонталног полагања цеви, захтева специјализовану опрему и стога кошта више. Међутим, може се показати исплативим на парцелама са веома ниским нивоом подземних вода, где би хоризонтални измењивач топлоте морао да има веома велику површину. Као оквирни водич, може се претпоставити да је за добијање 1 кВ грејне снаге потребна бушотина дубине 20 м (тј. чак 200 м када је потражња 10 кВ). Генерално, уместо једног веома дубоког бунара, буши се неколико плићих бунара који би требало да буду удаљени најмање 5 м.

Енергија из подземних вода

Ако је потражња за топлотом велика, можда би било исплативије добијати енергију из подземних или површинских вода - њихова температура зими варира између 0 и 10 °Ц. Енергетски показатељи оваквог решења су још повољнији него код земаљских пумпи, али се морају узети у обзир додатни трошкови и проблеми који настају због загађења воде. Потребно га је често филтрирати и чистити, па чак и заменити корозивне елементе инсталације. За постизање 10кВ потребно је више од 2 м3/х воде на 5°Ц, тако да њено пумпање троши значајну количину енергије, што негативно утиче на ефикасност система.

Како ради гасна апсорпциона топлотна пумпа

Ово је посебан тип топлотне пумпе у којој се електрични компресор не користи за повећање притиска паре радног медија. Уместо тога, апсорпциона пумпа има систем који се назива термички компресор, који се састоји од апсорбера, генератора, пумпе за раствор и експанзионог елемента.Расхладно средство је водени раствор амонијака Р717, који има ниску тачку кључања и нема негативан утицај на животну средину. Када се једном напуни, систем не захтева поновно пуњење. Повећање температуре медијума у таквом уређају не настаје као резултат рада компресора, већ услед рада гасног горионика (природни гас или течни гас). Топлота коју испоручује генератору изазива испаравање амонијака из богатог раствора (који садржи много амонијака), а настала пара преноси топлоту у кондензатор, где се загрева вода која храни систем грејања. Затим расхладно средство иде у експанзиони вентил, одакле течни амонијак ниског притиска тече у испаривач, где апсорбује топлоту из доњег извора, чиме испарава. Паре амонијака се апсорбују посним раствором амонијака (у апсорберу), а затим се пумпом упумпавају у дигестор. Потрошња електричне енергије се може сматрати занемарљивом, јер напаја само пумпу раствора и вентилатор (потребан за извлачење топлоте из ваздуха).С друге стране, потрошња гаса је мања него код популарних кондензационих котлова за 20-25%. Гасне апсорпционе топлотне пумпе могу да користе различите врсте нижих извора - ваздух, тло, вода и отпадна топлота. Намењени су за спољашњу монтажу, што вам омогућава да избегнете трошкове и могуће муке везане за уградњу димоводне цеви, увођење гасног система у зграду и обезбеђивање вентилације потребне у овом случају.

Категорија:

Реконструкција