Tepelné čerpadlo pro vytápění domu: typy, účinnost, náklady na instalaci

Autonomní topné systémy jsou tím, co dělá venkovský dům skutečně „pevností“. Instalací spolehlivého a energeticky efektivního provedení se zbavíte diktátu monopolistů a budete moci regulovat klima ve svém domě, jak uznáte za vhodné. Existuje mnoho návrhů autonomních topných systémů. Dělí se na typy podle zdroje tepelné energie. Může to být pevná paliva, elektřina, plyn nebo solární energie. Nedávno se na tomto trhu objevila čerstvá novinka - tepelné čerpadlo, které využívá stabilní teplotu zemského nitra k vytápění domu.

Tepelné čerpadlo soukromého domu - obecné schéma řezu

Princip fungování tepelného čerpadla pro vytápění soukromého domu: vysvětlujeme na prstech

Pokud odmyslíme všechny technické body, můžeme vám uvést příklad, který vám jednou provždy pomůže pochopit, jak může tepelné čerpadlo vytápět váš domov a přitom utrácet tak zanedbatelné množství elektřiny. Představte si, že v topném systému vašeho soukromého domu: bateriové radiátory, potrubí (vnitřní okruh) - se nalije 100 litrů studené vody o teplotě 2 stupně Celsia. Pokládáte velmi dlouhou plastovou trubku asi 2 metry pod zem, s životností až 100 let (vnější obrys). V podzemním potrubí je umístěno přibližně 1000 litrů pracovní kapaliny. Slunce ohřívá naši planetu po celý rok a prohřívá její útroby na teplotu +7 +8 stupňů Celsia. Celkem máme 1000 litrů tekutiny o teplotě +7,5 stupně. Nyní přichází na řadu samotný termokotel, který jako odšťavňovač odebere z každého litru pracovní tekutiny 7,5 stupně, napíšeme vzorec: 1000l. x 7,5 = 7500 stupňů čisté energie. Tato čistá energie se přenáší do vody v samotném topném systému, ve výsledku získáme 100 litrů vody o teplotě 7500/100 = 75 stupňů, není to špatné, ne? Všechny hlavní náklady na energii jsou vynaloženy na dvě čerpadla, která čerpají pracovní kapalinu přes systémy vnějšího (podzemního) a vnitřního (domovního) okruhu a kompresor, který vytváří tlak. Ukazuje se, že hlavními tahouny jsou čerpadla, odtud název samotného systému - „Tepelné čerpadlo“.

Jak ale tento „Zázračný kotel“ dokáže odebírat energii a koncentrovat ji na mnohem vyšší teplotu? Je to velmi jednoduché, napadlo vás někdy, jak funguje vaše lednička nebo klimatizace? Možná je pro vás klimatizace záhadou, ale funguje a domácí vytápění s tepelným čerpadlem bude fungovat stejně, je to jako lednička obráceně. Schematicky to lze znázornit takto:

Využití tepelných čerpadel v Rusku teprve nabírá na síle. Tyto informace se v profesionálním stavebním prostředí teprve začínají šířit. Také informace o těchto systémech jsou ruským spotřebitelům stále málo známé. Tato inovace se však již rozšířila a asi třicet let se takové konstrukce používají k vytápění soukromých domů. Zvláštní výhodou těchto konstrukcí je skutečnost, že využívají obnovitelné zdroje energie. Tento přístup zahrnuje jednorázové náklady na nákup a instalaci systému, nízké náklady na pravidelnou běžnou údržbu a energii zcela zdarma. To je důležité v souvislosti s rychle rostoucími tarify pro jakýkoli druh energie.

Jaké jsou součásti tepelného čerpadla?

Na základě konstrukčních vlastností je celá rodina topných systémů s "tepelnými čerpadly" rozdělena do tří hlavních komponent:

• Vnější obrys. Tato konstrukce je umístěna buď v nádržích nebo přímo v tloušťce země a slouží ke sběru přirozeného tepla útrob země.
• Samotné tepelné čerpadlo. Toto zařízení funguje na opačném principu než běžná domácí chladnička a přenáší teplo akumulované zemí nebo vodou z předchozího vystavení sluneční energii do místnosti.
• Vnitřní obrys. Jedná se o klasický systém distribuce tepla a teplé vody uvnitř domu.

Externí topný okruh tepelného čerpadla

Hlavním prvkem vnějšího okruhu takových systémů je výměník tepla. Montuje se z plastových trubek umístěných zvláštním způsobem v tloušťce země nebo nádrže. Potrubí lze pokládat vertikálním, horizontálním nebo „vodním“ způsobem. Výběr způsobu pokládky se určuje individuálně pro každý systém, protože existují určitá omezení. Uvnitř potrubí je chladicí kapalina - nemrznoucí kapalina. Má nízký bod tuhnutí. Obvykle se pro tyto účely používá propylenglykol nebo ethylalkohol.

• K horizontálnímu pokládání potrubí se obvykle uchyluje v přítomnosti velkého osobního pozemku, protože nad potrubím by neměly být žádné budovy. Trubky jsou umístěny v jednotlivých hloubkách pro každý region. Takže pro Sibiř je tato hodnota 1,8 metru. Trubkové příkopy jsou položeny podél vinuté linie.
• Vertikální způsob umístění potrubí vyžaduje velké pracovní a finanční náklady, protože zahrnuje vrtání hlubokých vrtů. Studny mohou být hluboké až 100 metrů. Ale na druhou stranu lze takové systémy nainstalovat i na malý osobní pozemek.
• Vodní způsob pokládání potrubí by měl být zvolen, pokud je v blízkosti jezero nebo řeka. Potrubí se umisťuje do vody pod úrovní zimního mrazu. Jedná se o nejlevnější způsob umístění trubek, protože výrazně snižuje délku vnějšího obrysu. Hloubka a délka uložení potrubí se vypočítává individuálně v závislosti na regionu. V zimě voda v nádržích zamrzá pouze na povrchu a v hloubce nádrže zůstává její teplota pozitivní.Toto tvrzení však neplatí pro všechny nádrže – malá jezírka a potůčky mohou během tuhé zimy zamrznout až na dno. Navíc může být takové potrubí poškozeno při jarním snosu ledu. Vyvolává otázky a postoj regulačních organizací k umístění potrubí s nemrznoucí směsí na území nádrží.

Technické vlastnosti zařízení tepelného čerpadla

Takové struktury se zpravidla nakupují jako „montáž“ a skládají se z následujících součástí:

• kotel,
• Externí okruh čerpací jednotky,
• čerpací jednotka pro vnitřní okruh rozvodu tepla,
• Automatický řídicí systém.

Samotné tepelné čerpadlo má vzhled velkého plynového kotle, napojeného na čtyři potrubí:

• Vstup a výstup vnějšího okruhu
• Do přívodu a zpátečky topného systému.

Taková instalace, navzdory svému pevnému účelu, má poměrně kompaktní velikost a vzhledem a hlučností připomíná běžnou domácí chladničku. Tento design může být instalován v jakékoli technické místnosti vaší budovy, neexistují pro něj žádné zvláštní technické požadavky.

Tepelné čerpadlo může fungovat jako zdroj tepla pro systém vytápění či ohřevu vody nebo může vyrábět chlad pro klimatizaci. Přibližně 80 procent energie, kterou potřebuje k provozu, získává z externí obnovitelné energie uložené v zemi nebo ve vodním sloupci.

Jak je na tom vnitřní okruh tepelného čerpadla

Vnitřní kontrola těchto systémů je zcela tradiční. Vytápění místností nebo naopak jejich chlazení mohou být vytápěné podlahy vodním chladivem nebo speciálními zařízeními - fancoilovými jednotkami, připomínajícími vylepšenou klimatizaci.

V takových systémech se tradiční topné radiátory nepoužívají, protože maximální teplota chladicí kapaliny nepřesahuje 55 stupňů Celsia.

Nejvýhodnější je instalace fancoilových jednotek, protože mohou pracovat efektivněji jak v režimu ventilátorového topení v chladných zimách, tak v režimu chlazení klimatizace v horkých létech. V létě může teplota vzduchu vycházejícího z ventilátoru dosáhnout minimální hodnoty 7 stupňů, což bude jistě stačit na efektivní chlazení domu.

Zjevné výhody instalace tepelného čerpadla pro vytápění soukromého domu

Zvažte hlavní výhody těchto systémů:

• Za prvé, jsou extrémně ekonomické. Výpočty ukazují, že náklady na vytápění se při použití takového systému sníží sedmkrát. Systém ke svému provozu vyžaduje elektřinu, ale pouze 1 kilowatt elektřiny vám dá 4-7 kilowattů tepelné energie, z toho až 85 procent dostanete zcela zdarma. Systém přitom dokáže stejně efektivně vytápět i chladit místnost.
• Tyto systémy mají velmi nízké provozní náklady. Budete muset platit pouze za malé množství vynaložené elektrické energie.
• Nemusíte běhat po úřadech, koordinujících napojení domu na hlavní rozvody tepla, na rozvody plynu. Na těchto drahách se nebudete muset obávat prasklin a netěsností.
• Jedinou nevýhodou takového systému jsou náklady na jeho instalaci. Můžete však snadno odhadnout, kolik let může nainstalovaný systém splácet jeho nákup a instalaci.

Je výhodné instalovat tepelné čerpadlo v moderních podmínkách (video):

Montáž částí systému tepelného čerpadla

Po prostudování postupu instalace topných a klimatizačních systémů založených na tepelných čerpadlech můžete tento proces snadno provést sami. V každém případě, budete-li mít potřebné znalosti, budete moci správně kontrolovat průběh takové práce třetími stranami.

V počáteční fázi se vypočítá požadovaný výkon systému. K tomu se vyhodnocují potenciální tepelné ztráty budovy.

Dále se vybere požadovaná konfigurace systému: vypočítá se požadovaná délka a hloubka vnějšího okruhu, výkon „tepelného čerpadla“ a objem a umístění topných a chladicích zařízení vnitřního okruhu.

V další fázi se vrtají studny pod vnějším obrysem topného a chladicího systému.

vrtání studny

Ve vrtaných vrtech jsou instalovány speciální, prefabrikované geotermální sondy.

geotermální senzory (vzhled)

spouštění senzoru do studny

Vnější okruh systému je napojen na kolektor umístěný uvnitř budovy. Paralelně se vyrábí a instaluje samotný kolektor vnějšího okruhu.

připojení rozdělovače 1

připojení rozdělovače 2

příkop pro topný systém

rozdělovač vnějšího okruhu

Systém vytápění a chlazení je vypočítán a navržen. Ihned po výpočtu se instaluje: buduje se systém podlahového vytápění nebo kombinovaných ventilátorů. Při použití fancoilových jednotek jsou ventilační kanály instalovány až na jejich místo.

podlahový fakenol

visící faknoll

kolektor podlahového topení

rozdělovač topného systému

instalace kolektoru

Celý systém je propojen v jediný celek.Po odběru se celý systém naplní pracovními kapalinami a provede se zkušební spojení.

kompletní topné zařízení

Po nějakou dobu běží vybudovaný systém v různých režimech provozu. V závislosti na dosažených ukazatelích se provádí jemné nastavení a doladění.

Vzhledem k technologické náročnosti úpravy jsou kontrolní ukazatele odebírány ze systému měsíčně po dobu jednoho roku. V budoucnu systém zpravidla začne pracovat v ročním cyklu a nevyžaduje tak časté kontroly.

Řada organizací, které instalují systémy vytápění a chlazení pomocí „tepelných čerpadel“, nabízí služby dálkového nastavení a konfigurace parametrů systému. V tomto případě není nutná fyzická přítomnost instalačního technika ve vašem domě.

Stále nechápete, jak může tepelné čerpadlo vytápět váš domov? Podívejte se na výukové video

Typy tepelných čerpadel v závislosti na typu systému (video)

Existuje několik typů systémů tepelných čerpadel, doporučujeme, abyste se seznámili s vlastnostmi každého jednotlivého typu, všechny klady a zápory jsou zobrazeny na videu. Doufáme, že se po zhlédnutí definitivně sami rozhodnete, který typ je ve vašem případě nejvhodnější!

voda-voda

Vzduch do vody

Vzduch do vzduchu

spodní vody

Je možné vyrobit tepelné čerpadlo vlastníma rukama?

Pokud se cítíte dostatečně silní na to, abyste vytvořili něco grandiózního, můžete začít vybudováním nezávislého autonomního topného systému pro váš domov. Proces tvorby tepelného čerpadla ze staré klimatizace je podrobně popsán v tomto videu, pokud dodržíte všechny jeho rady, pak se vám to určitě podaří a ušetříte spoustu peněz, hodně štěstí při stavbě!

Po instalaci - napište nám o svém výsledku, potěší nás, kolik jste po instalaci tepelného čerpadla ušetřili. Svými radami pomůžete těm, kteří se k pokrokové části lidstva teprve chystají!