Siltumsūknis ir interesanta lieta, bet dārga. Iekārtas un ārējās ķēdes ierīču aptuvenās izmaksas ir no 300 līdz 1000 ASV dolāriem par 1 kW jaudas. Zinot krievu cilvēku "parocīgumu", ir viegli pieņemt, ka vairāk nekā viens ar rokām darināts siltumsūknis darbojas mūsu plašās un daudzveidīgās dzimtenes plašumos. Visbiežāk ir mājās izgatavotas ierīces, kuras izgatavoja "ledusskapji". Un tas ir saprotams, jo siltumsūknis un saldētava darbojas pēc viena un tā paša principa, vienkārši siltummezglu sistēma ir vērsta uz siltuma savākšanu, nevis tā noņemšanu, un kompresoru izmanto ar lielāku jaudu.
Par to, kā tas darbojas, lasiet šeit.
Kas var būt siltumsūkņa siltuma avots
Siltumu telpas apsildīšanai var paņemt no ārā esošā gaisa. Bet šeit neizbēgami radīsies ekspluatācijas grūtības: temperatūras svārstības, pat vidēji dienā, ir pārāk lielas, nemaz nerunājot par to, ka siltumsūknis parāda normālu efektivitāti temperatūrā virs 0o C. Un cik reģionos mums ir šāda aina ziemā ? Pavasarī un pat tad ne agri, un ne visā teritorijā un ne visu laiku.
Jebkura vide var būt siltuma avots jūsu siltumsūkņa apsildāmajām mājām
Siltuma avots, kas atrodas ūdenī, izskatās daudz pieņemamāks. Ja tuvumā atrodas upe, ezers vai pienācīga dziļuma dīķis, tas ir vienkārši lieliski: jūs varat vienkārši noslīcināt cauruļvadu. Svarīgi tikai tas, lai zvejnieki ar doniem tur nezvejotu.
Vēl viena laba iespēja ir aka, taču pastāv iespēja, ka ūdens līmenis pazemināsies, un jums būs jāmeklē cits avots. Bet līdz šim viss ir kārtībā, tas darbosies labi: vidējā ūdens temperatūra pazemes horizontos ir 5-7 oC. Tas ir vairāk nekā pietiekami siltumsūkņa darbībai.
Jūs varat būt pārsteigts, bet jūs varat izmantot arī kanalizācijas sistēmu - tur temperatūra ir augstāka nekā akās. Cauruļvadu var ievietot iedobē vai akā, bet ar nosacījumu, ka tas vienmēr ir pārklāts ar ūdeni. Un caurulei būs jābūt ķīmiski izturīgai.
Horizontāls pazemes kolektors ir ārkārtīgi darbietilpīgs uzdevums: būs nepieciešams noņemt augsni no vairākiem simtiem kvadrātmetru līdz dziļumam zem sasalšanas punkta. Tie ir ļoti lieli apjomi, kurus nevar apgūt atsevišķi vai pat ar palīgu. Un, kā liecina prakse, mūsu klimatiskajos apstākļos šādas sistēmas ir neefektīvas: ziemas ir pārāk skarbas.
Ar vertikālajiem kolektoriem viss nav labāk - bez urbšanas aprīkojuma diez vai varēsi iztikt. Aku skaits un dziļums ir atkarīgs no augsnes: iespējamās siltuma noņemšanas diapazons no akas metra ir ļoti liels. No 25 W / m sausā šķembā un smilšainā augsnē, līdz 80-85 W / m mitrā šķembu un smilšainā augsnē vai granītā. Attiecīgi urbumu garuma atšķirība ir 3 reizes un vairāk.
Šeit ir diagramma par mājas apsildīšanu ar siltumsūkni. Izmantojot, tāpat kā aprakstītajā piemērā, divas akas un, ja nav slēgtas cilpas, attālumam starp abiem urbumiem jābūt vismaz 20 metriem. Un jums jāņem vērā plūsmas virziens, lai auksts ūdens no sūkņa nesamazinātu temperatūru "donora" akā
Aprakstītajā mājas siltumsūkņa piemērā siltuma avots ir aka ar labu ūdens plūsmas ātrumu. Ūdens nonāk tik ātri, ka tas sedz patēriņu mājsaimniecības vajadzībām un ir pietiekams, lai pārnestu nepieciešamo siltuma daudzumu (tika aprēķināts nepieciešamais ūdens plūsmas ātrums un attiecīgi izvēlēts sūknis).Bet šīs modifikācijas siltuma avots var būt jebkurš no iepriekš aprakstītajiem, izņemot gaisu. Izlemjot par siltuma avotu, būs iespējams izgatavot siltumsūkni mājas apkurei.
Siltumsūkņu veidi
Lai skaidri saprastu, kas ir siltumsūknis, jums jāzina, kāds ir tā siltumnesējs uz tā konstrukcijas kontūrām ārpus mājas un iekšpusē. Šie dzesēšanas šķidrumi klasificē šo ierīci.
Siltumsūkņu veidi
Ierīce darbībai enerģiju saņem no šādiem avotiem:
- ūdens. Avots var būt ūdenstilpe, centralizēta ūdens apgāde vai urbums utt.
- gruntēšana;
- gaiss.
Iekštelpās ar šādu ierīci iegūtā enerģija tiek izmantota ne tikai apkurei, bet arī gaisa kondicionēšanai, kā arī ūdens sildīšanai. Dažādu funkciju un izmantoto elementu kombinācija ļauj siltumsūkņus sadalīt vairākos veidos, kas ietver:
- ūdens-ūdens;
- gaiss-ūdens;
- augsne-ūdens.
Ūdens-gaiss
Visefektīvākās apkures sistēmas ir ūdens-ūdens sistēmas. Šī efektivitāte ir saistīta ar faktu, ka izmantotā ūdens temperatūra, kas atrodas lielā dziļumā, ir nemainīga un tai ir diezgan augsti rādītāji. Lai iegūtu enerģiju no šāda veida avotiem, viņi var izmantot:
- akas un akas, ar kuru palīdzību tiek sūknēti gruntsūdeņi;
- atklātas ūdenstilpes, kas ietver upes un ezerus;
- notekūdeņi, kas rūpniecībā izmantoti tehnoloģijai.
Siltumsūknim, kas izmanto enerģiju, kas iegūta no atvērta tipa rezervuāra, būs nepieciešamas viszemākās izmaksas. Šajā gadījumā jums būs jāielādē caurules ar dzesēšanas šķidrumu un jānolaiž tās ūdenī. Gruntsūdeņu gadījumā tiek izmantota dārgāka struktūra, jo tās ieviešana jau ir sarežģītāka. Lai izgāztu ūdeni, jums jāveido aka. Šis ūdens izies caur siltummaini.
Gaiss-ūdens vai gaisa ķēde
Siltumsūknis "gaiss-ūdens" apvieno plusus un mīnusus. Priekšrocības ietver bezjēdzīgumu liela dziļuma urbumu izstrādē un ar augsnes tīrīšanu saistītā darbā. Šo ierīču trūkums ir zemā jauda aukstajā sezonā, kas ietekmē zemāko efektivitāti starp citiem modeļiem. Lai izmantotu šo ierīci, uz mājas jumta ir jāuzstāda atbilstošs aprīkojums.
Gaisa siltumsūknis
Šī dizaina priekšrocība ir attiecināma uz tā spēju atkārtoti izmantot atstājošo siltumu no telpām, kas silda siltumsūkni dūmu, ūdens vai gaisa formā. Ziemā, lai novērstu siltuma trūkumu, būs nepieciešama alternatīva apkure.
Gruntsūdens
Šāda veida siltumsūknis ir arī ļoti efektīvs enerģijas avots apkurei. Tas ir saistīts ar faktu, ka siltumam, ko iegūst no zemes 5 metru dziļumā, ir nemainīgas temperatūras vērtības, un to neietekmē laika apstākļu izmaiņas uz zemes virsmas. Ārējā kontūrā dzesēšanas šķidrums ir īpašs drošs sastāvs, ko sauc par sālījumu, kas ir drošs no vides viedokļa.
Šāda veida siltumsūkņiem izmantotā ārējā ķēde var būt horizontāla vai vertikāla.
Šajā sistēmā izmantotajām caurulēm jābūt plastmasas. Horizontālai izpildei nepieciešama liela zemes platība. Pēc tam, kad caurules ir novietotas zem zemes, šo zemes gabalu nevar izmantot lauksaimniecības vajadzībām.
Ir atļauts audzēt zālienu vai tā paša vecuma augus. Vertikālai izpildei būs jāizstrādā vairākas akas, kuru dziļums svārstās no 50 līdz 150 metriem, jo šādā dziļumā augsnei ir stabila un augsta temperatūra. Šādu ierīci sauc par ģeotermālo sūkni.Lai pārsūtītu enerģiju no šāda dziļuma, tiek izmantotas īpašas zondes.
Kā darbojas siltumsūknis
Apkārtējai videi, kuras temperatūra pārsniedz vienu grādu, ir noteikts enerģijas daudzums. Ar siltumsūkņa palīdzību šo enerģiju var izmantot. Tās darbības princips ir balstīts uz siltuma pārnesi no zema potenciāla avota ar siltumenerģiju uz siltuma nesēju, kura temperatūra ir daudz augstāka.
Kā darbojas siltumsūknis
To īsteno šādi:
- Dzesēšanas šķidrums nonāk cauruļvadā, kas atrodas zemē. Tas uzsilst dažus grādus.
- Pēc tam iztvaicētājā nokļuvušais dzesēšanas šķidrums pārnes iekšējā kontūrā enerģiju, kas tika savākta iztvaicētājā.
- Dzesēšanas šķidrums atrodas ārējā kontūrā, kas pēc sildīšanas siltummainī pārvēršas gāzē.
- Lai paaugstinātu šī dzesētāja temperatūru, tas nonāk kompresorā saspiešanai ar augstu spiedienu.
- Jau uzkarsētā dzesētāja gāze nonāk kondensatorā, kas savukārt izstaro siltumu telpas apkures sistēmā esošajam dzesēšanas šķidrumam.
- Pēc cikla beigām dzesētājs, kas zaudējis siltumu, pārvēršas šķidrā stāvoklī un atgriežas sākotnējā stāvoklī.
Saldēšanas iekārtas darbojas pēc līdzīga principa. Tāpēc siltumsūkņi var izmantot gaisa kondensēšanai karstā laikā gadi (split sistēmas), tāpat kā no ledusskapja.
No pašmāju siltumsūkņa ekspluatācijas pieredzes
Kā liecina prakse, uzrādītās opcijas veiktspēja ir zema: 2,6-2,8 kW. Par šī siltumsūkņa augsto efektivitāti nav jārunā: 60 m2 platībā -5 oC ārā tas pats uztur + 17oC. Bet sistēma tika apsvērta un uzstādīta zem katla - radiatori, pie ieejas temperatūras + 45oC, vienkārši nevar dot vairāk. Sistēma mājā strādāja veca, un radiatoru skaits netika palielināts, taču līdz šim aukstumā tos sildīja plīts.
Ja struktūrai pievieno reģeneratīvo siltummaini, tas palielinās efektivitāti par 10-15%. Ņemot vērā, ka izmaksas ir zemas, jūs to varat izdarīt. Jums būs nepieciešamas divas vara caurules katrā 1,5 metru garumā. Viens ar diametru 22 mm, otrais - 10 mm. 4-dzīslu vadītājs (garums 3-4 metri, diametrs 4 mm) tiek uzvilkts uz plānāka, lai palielinātu siltuma apmaiņas laukumu, tā galus pielodē pie caurules tā, lai tie neattīstītos. Stieples caurulīti maigi ievieto caurulē ar lielāku diametru. Tas jāuzstāda starp kompresoru un iztvaicētāju. Precizējums ir neliels, taču tas ievērojami palielina efektivitāti. Tiesa, noteiktos apstākļos tas ir nedroši: kompresorā var nokļūt silts freons, kas novedīs pie tā atteices.
Kontūras uzlabošana: jūs varat pievienot reģeneratīvo siltummaini, kas palielinās produktivitāti par aptuveni 15-20%
Otra iespēja palielināt efektivitāti, drošāka un ne mazāk efektīva, ir iebūvēt papildu siltummaini ūdens vai glikola sildīšanai.
Ko meklēt, ja jūs nolemjat izveidot pats savu siltumsūkni. Ir dažas lietas, kuras var iemācīties tikai no pieredzes:
- Šīs konkrētās instalācijas sākuma strāvas bija ļoti pienācīgas. Ne vienmēr bija pietiekami daudz tīkla resursu, lai palaistu instalāciju. Tāpēc, ja veicat nopietnu uzstādīšanu, labāk ir ņemt trīsfāžu kompresoru un piegādāt attiecīgi trīsfāzu ieeju. Jā, nav lēti, bet vienfāzes kompresora stabilai iedarbināšanai ir nepieciešams pienācīgas jaudas elektronisks stabilizators, ko arī nevar saukt par lētu.
- Siltumsūknis uz gatavas radiatora sistēmas nedos normālu istabas temperatūru. Tie ir paredzēti citai dzesēšanas šķidruma temperatūrai, ko šīs iekārtas, it īpaši mājās izgatavotās, ārkārtīgi reti spēj dot.Tāpēc vai nu modernizējiet sistēmu (pievienojot vismaz tikpat daudz radiatoru sekciju), vai arī uzstādiet ūdens grīdas.
- Ja akā ir trīs ūdens gredzeni, tas nenozīmē, ka tam ir liels debets. Jums jāzina, cik daudz ūdens viņš spēj dot ar tā pastāvīgo izvēli.
Siltumsūkņa darbības princips
Siltumsūkņu īpatnība ir tā, ka tie darbojas no dabīgiem enerģijas avotiem. Sūknim nav nepieciešams dīzeļdegviela, elektrība vai cietais kurināmais, lai atbrīvotu siltumenerģiju.
Enerģijas avots ir ūdens, atmosfēra un augsne. Sūkņi nerada siltumu, bet vienkārši nodod to ēkā. Tas izmanto nelielu elektroenerģijas daudzumu.
Lai nodrošinātu māju ar siltumu, jums ir nepieciešams tikai siltumsūknis un siltuma avots. Sistēmas darbības princips atgādina parasto ledusskapi, tikai otrādi. Šajā gadījumā siltums tiek ņemts no ārpuses un tiek pārnests uz māju.
Svarīgs punkts: alternatīvās apkures sistēmas galvenais elements ir tieši siltumsūknis, tāpēc tā konstrukcijai jāpieiet ļoti uzmanīgi.
Sūknis sastāv no šādiem elementiem:
Gaisa-gaisa siltumsūkņa īpašības:
- kompresors, kas ir sistēmas starpposma elements;
- iztvaicētājs. Tajā notiek zema potenciāla enerģijas pārnese;
- droseļvārsts, caur kuru dzesētājs (freons) atgriežas iztvaicētājā;
- kondensators, kur atdzesē freonu un izdalās siltuma enerģija.
Sūknis darbojas pēc noteikta principa. Tas izskatās apmēram šādi:
Siltumsūkņa darbības princips. (Noklikšķiniet, lai palielinātu)
- Zemas kvalitātes siltums, kas tiek atbrīvots no ārējiem enerģijas avotiem, caur caurulēm tiek pārnests uz iztvaicētāju - uz pirmo elementu sūkņa konstrukcijā. Siltumu pārnes siltuma nesēji, kas spēj izturēt zemu temperatūru un vienlaikus nesasalst.
- Šeit siltums tiek pārnests uz dzesētāju, kas tiek cirkulēts slēgtā sistēmas lokā. Freonu bieži izmanto kā aukstumaģentu.
- Kompresorā augsts spiediens iedarbojas uz freonu, kas ievērojami paaugstina tā temperatūru.
- Nākamajā posmā dzesētājs nonāk kondensatorā, kur siltums tiek pārnests uz apkures sistēmas loku. Tā rezultātā siltums nonāk telpā, un freons, atdzesēts, atgriežas šķidrā stāvoklī.
- Caur spiediena samazināšanas vārstu freons atgriežas iztvaicētājā, kur process tiek atkārtots.
Pamatojoties uz sūkņa darbības principu, elektrība tiek tērēta tikai kompresora darbībai. Rezultātā siltumsūknis kļūst par ekonomiskāko siltuma pārneses veidu.
Jūs varētu interesēt raksts par siltumsūkņu īpašībām mājas apkurei. Šajā rakstā varat izpētīt detalizētu siltumsūkņu klasifikāciju.
Rezultāti
Neapšaubāmi, siltumsūkņa izmaksas no gaisa kondicioniera ir vairākas reizes zemākas nekā gatavās rūpnīcas iespējas, pat tās, kas ražotas Ķīnā. Bet šeit ir daudz nianses: jums ir jārūpējas par piegādātā siltuma avotu un daudzumu, pareizi jāaprēķina siltummaiņu (spoles) garums, jāuzstāda automatizācija, jānodrošina garantēta jauda utt. Bet, ja jūs spējat atrisināt šīs problēmas, tad tas neapšaubāmi ir izdevīgs. Ļaujiet mums sniegt dažus padomus: pirmajā gadā ir ļoti vēlams, lai būtu rezerves apkure, un testēšana un izmēģinājums ir labāk veikt vasarā, lai pirms sākuma būtu laiks pārskatīt ierīci. gada apkures sezonā.
Plusi un mīnusi siltumsūkņiem
Pie plusiem apkures sistēmu izmantošana, pamatojoties uz siltumsūkņu izmantošanu var attiecināt sekojošais:
- Rentabilitāte ekspluatācijas laikā;
- Iekārtu vides drošība;
- Iekārtu ugunsdrošība;
- Darbības uzticamība;
- Darba autonomija.
Starp trūkumiem ir:
- Augsta cena;
- Visa darbu kompleksa sarežģītība;
- Nepieciešamība veikt kapitālremontu pēc kalpošanas laika beigām, kas saistīta ar ievērojamiem materiāliem ieguldījumiem.
