Tepelné čerpadlo na vykurovanie domu: typy, účinnosť, náklady na inštaláciu

Autonómne vykurovacie systémy sú to, čo robí vidiecky dom skutočne "pevnosťou". Inštaláciou spoľahlivého a energeticky úsporného dizajnu sa zbavíte diktátu monopolistov a budete môcť regulovať klímu vo vašej domácnosti tak, ako uznáte za vhodné. Existuje veľa návrhov autonómnych vykurovacích systémov. Sú rozdelené do typov podľa zdroja tepelnej energie. Môže ísť o tuhé palivo, dodávku elektriny, plynu alebo solárnu energiu. Nedávno sa na tomto trhu objavila čerstvá novinka - tepelné čerpadlo, ktoré využíva stabilnú teplotu zemského vnútra na vykurovanie domu.

Tepelné čerpadlo súkromného domu - všeobecný prierezový diagram

Princíp fungovania tepelného čerpadla na vykurovanie súkromného domu: vysvetľujeme na prstoch

Ak odmyslíme všetky technické body, môžeme vám uviesť príklad, ktorý vám raz a navždy pomôže pochopiť, ako môže tepelné čerpadlo vykurovať váš dom, pričom minie tak zanedbateľné množstvo elektriny. Predstavte si, že vo vykurovacom systéme vášho súkromného domu: batériové radiátory, potrubia (vnútorný okruh) - sa naleje 100 litrov studenej vody s teplotou 2 stupne Celzia. Pokladáte veľmi dlhé plastové potrubie asi 2 metre pod zem, so životnosťou až 100 rokov (vonkajší obrys). V podzemnom potrubí je umiestnených približne 1000 litrov pracovnej kvapaliny. Slnko ohrieva našu planétu po celý rok a zohrieva jej útroby na teplotu +7 +8 stupňov Celzia. Celkovo máme 1000 litrov tekutiny s teplotou +7,5 stupňa. Teraz prichádza na rad samotný tepelný kotol, ktorý ako odšťavovač odoberie z každého litra pracovnej tekutiny 7,5 stupňa, napíšme si vzorec: 1000l. x 7,5 = 7500 stupňov čistej energie. Táto čistá energia sa prenáša do vody v samotnom vykurovacom systéme, výsledkom čoho je 100 litrov vody s teplotou 7500/100 = 75 stupňov, nie je to zlé, však? Všetky hlavné náklady na energiu sú vynaložené na dve čerpadlá, ktoré čerpajú pracovnú kvapalinu cez systémy vonkajšieho (podzemného) a vnútorného (domového) okruhu a kompresor, ktorý vytvára tlak. Ukazuje sa, že hlavnými ťahúňmi sú čerpadlá, odtiaľ názov samotného systému - „Tepelné čerpadlo“.

Ako však tento „Zázračný kotol“ dokáže odobrať energiu a sústrediť ju na oveľa vyššiu teplotu? Je to veľmi jednoduché, premýšľali ste niekedy nad tým, ako funguje vaša chladnička alebo klimatizácia? Možno je pre vás klimatizácia záhadou, ale funguje a vykurovací systém domu s tepelným čerpadlom bude fungovať rovnako, je to ako chladnička naopak. Schematicky to možno znázorniť takto:

Používanie tepelných čerpadiel v Rusku len naberá na obrátkach. Tieto informácie sa v profesionálnom stavebnom prostredí len začínajú šíriť. Taktiež informácie o týchto systémoch sú ruským spotrebiteľom stále málo známe. Táto inovácia sa však už rozšírila a asi tridsať rokov sa takéto konštrukcie používajú na vykurovanie súkromných domov. Osobitnou výhodou týchto štruktúr je skutočnosť, že využívajú obnoviteľné zdroje energie. Tento prístup zahŕňa jednorazové náklady na nákup a inštaláciu systému, nízke náklady na pravidelnú rutinnú údržbu a energiu úplne zadarmo. To je dôležité v kontexte rýchlo rastúcich taríf pre akýkoľvek druh energie.

Aké sú časti tepelného čerpadla?

Na základe konštrukčných prvkov je celá rodina vykurovacích systémov s "tepelnými čerpadlami" rozdelená do troch hlavných komponentov:

• Vonkajší obrys. Tento dizajn je umiestnený buď v nádržiach alebo priamo v hrúbke zeme a slúži na zhromažďovanie prirodzeného tepla útrob zeme.
• Samotné tepelné čerpadlo. Toto zariadenie funguje na opačnom princípe ako bežná domáca chladnička a prenáša teplo akumulované zemou alebo vodou z predchádzajúceho pôsobenia slnečnej energie do miestnosti.
• Vnútorný obrys. Ide o klasický systém distribúcie tepla a teplej vody vo vnútri domu.

Vonkajší vykurovací okruh tepelného čerpadla

Hlavným prvkom vonkajšieho okruhu takýchto systémov je výmenník tepla. Montuje sa z plastových rúrok umiestnených špeciálnym spôsobom v hrúbke zeme alebo nádrže. Rúry je možné ukladať vertikálnym, horizontálnym alebo "vodným" spôsobom. Výber spôsobu kladenia sa určuje individuálne pre každý systém, pretože existujú určité obmedzenia. Vo vnútri potrubí je chladiaca kvapalina - nemrznúca zmes. Má nízky bod tuhnutia. Na tieto účely sa zvyčajne používa propylénglykol alebo etylalkohol.

• Horizontálne kladenie rúrok sa zvyčajne používa v prítomnosti veľkého osobného pozemku, pretože nad rúrami by nemali byť žiadne budovy. Rúry sú umiestnené v jednotlivých hĺbkach pre každý región. Takže pre Sibír je táto hodnota 1,8 metra. Priekopy rúr sú položené pozdĺž línie vinutia.
• Vertikálny spôsob umiestňovania rúr si vyžaduje veľké pracovné a finančné náklady, keďže ide o vŕtanie hlbokých vrtov. Studne môžu byť hlboké až 100 metrov. Ale na druhej strane, takéto systémy môžu byť inštalované aj na malom osobnom pozemku.
• Vodný spôsob kladenia potrubí by sa mal zvoliť, ak je v blízkosti jazero alebo rieka. Rúry sú umiestnené vo vode pod úrovňou zimného mrazu. Toto je najlacnejší spôsob umiestňovania rúr, pretože výrazne znižuje dĺžku vonkajšieho obrysu. Hĺbka a dĺžka uloženia potrubia sa vypočítava individuálne v závislosti od regiónu. V zime voda v nádržiach zamŕza iba na povrchu av hĺbke nádrže jej teplota zostáva kladná.Toto tvrdenie však neplatí pre všetky nádrže – malé jazierka a potôčiky môžu počas tuhej zimy zamrznúť až na dno. Okrem toho môže dôjsť k poškodeniu takéhoto potrubia počas jarného unášania ľadu. Vyvoláva otázky a postoj regulačných organizácií k umiestneniu potrubí s nemrznúcou zmesou na území nádrží.

Technické vlastnosti zariadenia tepelného čerpadla

Takéto štruktúry sa spravidla nakupujú ako „montáž“ a pozostávajú z nasledujúcich komponentov:

• kotol,
• Externý okruh čerpacej jednotky,
• Čerpacia jednotka pre vnútorný okruh rozvodu tepla,
• Automatický riadiaci systém.

Samotné tepelné čerpadlo má vzhľad veľkého plynového kotla napojeného na štyri potrubia:

• Vstup a výstup vonkajšieho okruhu
• K prívodu a spiatočke vykurovacieho systému.

Takáto inštalácia má napriek svojmu pevnému účelu pomerne kompaktnú veľkosť a vzhľadom a úrovňou hluku pripomína bežnú domácu chladničku. Tento dizajn môže byť inštalovaný v akejkoľvek technickej miestnosti vašej budovy, neexistujú na to žiadne špeciálne technické požiadavky.

Tepelné čerpadlo môže fungovať ako zdroj tepla pre systém vykurovania alebo prípravy teplej vody, prípadne môže vyrábať chlad pre klimatizáciu. Približne 80 percent energie, ktorú potrebuje na prevádzku, získava z externej obnoviteľnej energie uloženej v zemi alebo vo vodnom stĺpci.

Ako je na tom vnútorný okruh tepelného čerpadla

Vnútorná kontrola takýchto systémov je celkom tradičná. Vykurovanie miestností alebo naopak ich chladenie môžu byť vyhrievané podlahy vodnou chladiacou kvapalinou alebo špeciálnymi zariadeniami - fancoilovými jednotkami, ktoré pripomínajú vylepšenú klimatizáciu.

V takýchto systémoch sa nepoužívajú tradičné vykurovacie radiátory, pretože maximálna teplota chladiacej kvapaliny nepresahuje 55 stupňov Celzia.

Najvýhodnejšia je inštalácia fancoilových jednotiek, pretože môžu pracovať efektívnejšie ako v režime ohrievača ventilátora v chladných zimách, tak v režime chladiacej klimatizácie v horúcom lete. V lete môže teplota vzduchu vychádzajúceho z ventilátora dosiahnuť minimálnu hodnotu 7 stupňov, čo bude určite stačiť na efektívne chladenie domu.

Zrejmé výhody inštalácie tepelného čerpadla na vykurovanie súkromného domu

Zvážte hlavné výhody takýchto systémov:

• V prvom rade sú mimoriadne ekonomické. Výpočty ukazujú, že náklady na vykurovanie pri použití takéhoto systému sa znížia sedemkrát. Systém na svoju prevádzku vyžaduje elektrinu, no len 1 kilowatt elektriny vám dá 4-7 kilowattov tepelnej energie, z čoho až 85 percent dostanete úplne zadarmo. Systém zároveň dokáže rovnako efektívne miestnosť vykurovať a chladiť.
• Tieto systémy majú veľmi nízke prevádzkové náklady. Budete musieť zaplatiť len za malé množstvo spotrebovanej elektrickej energie.
• Nemusíte behať po úradoch, koordinujúcich napojenie domu na hlavné rozvody tepla, na rozvody plynu. Na týchto tratiach sa nebudete musieť obávať prasklín a netesností.
• Jedinou nevýhodou takéhoto systému sú náklady na jeho inštaláciu. Ľahko však odhadnete, koľko rokov môže inštalovaný systém splácať jeho nákup a inštaláciu.

Je výhodné inštalovať tepelné čerpadlo v moderných podmienkach (video):

Montáž častí systému tepelného čerpadla

Po preštudovaní postupu inštalácie vykurovacích a klimatizačných systémov založených na tepelných čerpadlách môžete tento proces ľahko vykonať sami. V každom prípade, ak máte potrebné znalosti, budete môcť správne kontrolovať priebeh takejto práce tretími stranami.

V počiatočnej fáze sa vypočíta požadovaný výkon systému. Na tento účel sa vyhodnotia potenciálne tepelné straty budovy.

Ďalej sa vyberie požadovaná konfigurácia systému: vypočíta sa požadovaná dĺžka a hĺbka vonkajšieho okruhu, výkon „tepelného čerpadla“ a objem a umiestnenie vykurovacích a chladiacich zariadení vnútorného okruhu.

V ďalšej fáze sa vyvŕtajú studne pod vonkajším obrysom vykurovacieho a chladiaceho systému.

vŕtanie studne

Vo vyvŕtaných vrtoch sú inštalované špeciálne, prefabrikované geotermálne sondy.

geotermálne senzory (vzhľad)

spúšťanie snímača do studne

Vonkajší okruh systému je napojený na kolektor umiestnený vo vnútri budovy. Paralelne sa vyrába a inštaluje samotný kolektor vonkajšieho okruhu.

pripojenie rozdeľovača 1

pripojenie rozdeľovača 2

priekopa pre vykurovací systém

rozdeľovač vonkajšieho okruhu

Systém vykurovania a chladenia je vypočítaný a navrhnutý. Hneď po výpočte sa inštaluje: buduje sa systém podlahového vykurovania alebo kombinovaných ventilátorov. Pri použití fancoilových jednotiek sú vetracie kanály inštalované až po ich umiestnenie.

podlahový fakenol

visiaci faknoll

kolektor podlahového vykurovania

rozdeľovač vykurovacieho systému

inštalácia kolektora

Celý systém je prepojený do jedného celku.Po odbere sa celý systém naplní pracovnými kvapalinami a vykoná sa skúšobné spojenie.

kompletné vykurovacie zariadenie

Vybudovaný systém nejaký čas beží v rôznych režimoch prevádzky. V závislosti od dosiahnutých ukazovateľov sa vykonáva jemné nastavenie a ladenie.

Vzhľadom na technologickú náročnosť úpravy sa kontrolné ukazovatele odoberajú zo systému mesačne po dobu jedného roka. V budúcnosti systém spravidla začne pracovať v ročnom cykle a nevyžaduje také časté kontroly.

Množstvo organizácií, ktoré inštalujú vykurovacie a chladiace systémy pomocou „tepelných čerpadiel“, ponúka služby na diaľkové nastavenie a konfiguráciu parametrov systému. V tomto prípade nie je potrebná fyzická prítomnosť inštalatéra vo vašej domácnosti.

Stále nechápete, ako môže tepelné čerpadlo vykurovať váš domov? Pozrite si inštruktážne video

Typy tepelných čerpadiel v závislosti od typu systému (video)

Existuje niekoľko typov systémov tepelných čerpadiel, odporúčame, aby ste sa oboznámili s vlastnosťami každého jednotlivého typu, všetky klady a zápory sú zobrazené na videu. Dúfame, že po zhliadnutí sa určite sami rozhodnete, ktorý typ je vo vašom prípade najvhodnejší!

voda-voda

Vzduch do vody

Vzduch do vzduchu

podzemná voda

Je možné vyrobiť tepelné čerpadlo vlastnými rukami?

Ak sa cítite dostatočne silní na to, aby ste vytvorili niečo veľkolepé, môžete začať vybudovaním nezávislého autonómneho vykurovacieho systému pre váš dom. Proces vytvorenia tepelného čerpadla zo starej klimatizácie je podrobne popísaný v tomto videu, ak dodržíte všetky jeho rady, tak sa vám to určite podarí a ušetríte veľa peňazí, veľa šťastia pri stavbe!

Po inštalácii - napíšte nám o svojom výsledku, poteší nás, koľko ste po inštalácii tepelného čerpadla ušetrili. Svojimi radami pomôžete tým, ktorí sa práve chystajú zaradiť do pokrokovej časti ľudstva!