Kúrenie v dome s klimatizáciou: tepelné čerpadlá

Obsah článku

• Vhodná trieda vybavenia
• Pôsobnosť
• Problémy s tepelným čerpadlom
• Rôzne konfigurácie: split systémy, monobloky, strechy
• Inžinierska komunikácia
• Potrubné klimatizačné zariadenia
• zhrnutie

Obmedzenia pri výbere energetických zdrojov nie sú v súčasnosti neobvyklé, najmä v oblastiach „mladého“ rozvoja. Ak v zariadení nie sú k dispozícii žiadne ďalšie zdroje energie, klimatizácia nebude v lete vynikajúcim spôsobom chladenia bývania, ale bude poskytovať aj kvalitné a hospodárne vykurovanie v chladnom počasí..

Vhodná trieda vybavenia

Nie všetky klimatizácie sú vhodné na použitie ako vykurovacie zariadenia. Existuje samostatná skupina klimatických technológií nazývaných tepelné čerpadlá. Stručne povedané, hlavným rozdielom medzi takýmto zariadením je schopnosť obrátiť smer chladiva v obvodoch výparníka a kompresora. V letnom režime tak inštalácia preberá prebytočné teplo z atmosféry miestnosti a vypúšťa ho na ulicu, zatiaľ čo v zime sa všetko deje podľa reverznej schémy..

Princíp činnosti tepelného čerpadla vzduch-vzduch v zimnom a letnom režime

Vzduch sa ohrieva tepelným čerpadlom nie z dôvodu premeny elektrickej energie na tepelnú energiu (ako v najjednoduchších klimatizačných zariadeniach s funkciou ohrevu), ale z dôvodu prenosu tepla z jedného média do druhého. Odtiaľ pochádza názov zariadenia: vzduch aj v mrazivom počasí obsahuje určité množstvo tepla, ktoré je možné odvádzať a nasmerovať dovnútra budovy, aby sa zachovala príjemná klíma. Tento princíp však funguje iba za určitých podmienok, hlavným obmedzením je teplotný rozdiel medzi ulicou a miestnosťou, ako aj teplotné limity, pri ktorých sa pracovné chladivo, chladivo, môže odparovať a kondenzovať..

Tepelné čerpadlo so vzduchom

Podľa návrhu sú tepelné čerpadlá pomerne zložité zariadenia. Balenie obsahuje na jednej strane množstvo zariadení, ktoré zaisťujú spätnú cirkuláciu vykurovacieho okruhu pod kontrolou automatizácie. Jedná sa o štvorcestný ventil, špeciálne navrhnutý expanzný ventil a zložitejší systém kanálov, cez ktoré cirkuluje chladivo. Na druhej strane je skutočné tepelné čerpadlo nevyhnutne vybavené zariadeniami, ktoré pomáhajú hlavným čerpadlovým agregátom pracovať v extrémnych podmienkach. Všetko pomocné vybavenie v jazyku marketingu sa nazýva „zimná súprava“, zahŕňa:

• ohrievač kompresorového oleja;
• radiátory špeciálnej konštrukcie, odolné proti kondenzácii a zamrznutiu;
• rekuperačné zariadenia dodávajúce prúdenie odsávaného vetrania do externého výmenníka tepla;
• vyhrievaný systém vstrekovania chladiva;
• špeciálna značka chladiva.

Pôsobnosť

Hlavným hodnotiacim kritériom pre tepelné čerpadlá je koeficient tepelnej účinnosti, inak nazývaný COP. Túto hodnotu je v skutočnosti dosť ťažké určiť, záleží tak na stupni termodynamickej dokonalosti – na skutočnej účinnosti stroja, berúc do úvahy všetky transformačné reťazce, a na energii zdroja s nízkym potenciálom. Tieto dva faktory majú tendenciu sa meniť, hlavne v závislosti od aktuálneho teplotného rozdielu, to znamená, že dynamika zmien COP za rôznych prevádzkových podmienok je skutočne zaujímavá. Inými slovami, výkonnosť individuálneho modelu tepelného čerpadla sa posudzuje v súlade s dominantným tepelným režimom, a nie podľa najchladnejšieho päťdňového obdobia. Úspory získané zo zariadenia počas obdobia miernych teplotných rozdielov by mali pokrývať náklady na prevádzku zdrojov prúdenia a žiarenia v silných mrazoch, keď tepelné čerpadlo nemôže pracovať..

Tepelné čerpadlá nie sú určené iba na použitie v domácnosti. Vynikajúco pracujú na silnom chladení v stiesnených priestoroch: mrazničkách alebo počítačových priehradkách. V západných krajinách sa aktívne vyvíja presmerovanie samostatnej suterénovej miestnosti pod chladničku s následným prenosom tepla vonku v lete alebo v zime na vetranie. Sú to takzvané bivalentné systémy dodávky tepla, ďalším konkrétnym prípadom je dodávka vzduchu do externého výmenníka tepla, ktorý prechádza pozemným tepelným výmenníkom alebo suchým solárnym kolektorom..

Problémy s tepelným čerpadlom

Vykurovacie systémy založené na vzduchových tepelných čerpadlách sa vyznačujú vysokou zložitosťou konštrukcie: je potrebné určiť nielen dostatočný objem prítoku energie na doplnenie tepelných strát, ale aj efektívny prevádzkový režim, počet a umiestnenie uzlov vykurovacieho systému. Zároveň by mal byť samozrejme počet jednotiek a náklady na príslušné vybavenie minimálny..

Výsledkom chýb vo výpočte a inštalácii vzduchových vykurovacích systémov je zvyčajne výskyt studených zón v miestnosti, ako aj kondenzácia vlhkosti na zasklení, ktoré nemá tepelnú clonu. Umiestnenie vnútorných jednotiek sa musí určiť podľa diagramov distribúcie teploty a prietoku poskytnutých výrobcom pre štandardné režimy vykurovania. Túto úlohu je obzvlášť ťažké splniť, vzhľadom na to, že zavedenie každého nového zdroja tepla si vyžaduje rôzne variácie:

• inštalácia prídavnej externej jednotky;
• položenie čiary freónu na vonkajší blok;
• tesnenia vzduchových kanálov.

Z tohto dôvodu je potrebné zvoliť konečnú konfiguráciu vykurovacieho systému raz, často dlho pred začiatkom domácich prác. Je to všetko kvôli extrémne nízkej vhodnosti tepelných čerpadiel na modernizáciu a nedostatku významnej rezervy energie. Je nesmierne dôležité vedieť, v ktorých prípadoch je vhodnejšie a výhodnejšie používať tradičné vykurovacie zariadenia ako invertorové klimatizačné zariadenie. V neposlednom rade by sa malo uvažovať o prevádzkovej životnosti tepelného čerpadla: jeho najúčinnejšia prevádzka bude pri hodnotách COP nad 2–2,3..

Rôzne konfigurácie: split systémy, monobloky, strechy

Pre všetky nepríjemnosti majú tepelné čerpadlá dostatok konfigurácií na výber najvhodnejšieho umiestnenia zariadenia. Multisplitové systémy vďačia za svoj vzhľad snahe zachovať vzhľad budov, ako aj poskytnúť vyššiu úroveň technologickej organizácie. Základným rozdielom medzi takýmito systémami je prítomnosť splittera a zariadenia na automatické riadenie výkonu v dostatočne vysokom rozsahu.

Ďalší krok týmto smerom sa uskutočnil, keď na trh vstúpili viaczónové systémy VRF a, v konkrétnom prípade, systémy VRV. Pri civilnom použití sú tieto systémy zamerané na kolektívne použitie, umožňujú súčasné pripojenie niekoľkých desiatok vnútorných jednotiek k jednej inštalácii na ulici, zatiaľ čo dĺžka freónovej linky môže dosiahnuť stovky metrov a výškový rozdiel medzi prvkami systému môže byť až 12 poschodí.

Tepelné čerpadlo VRV

Jediným prísnym obmedzením pre tepelné čerpadlá je potreba nájsť vonkajší výparník na čerstvom vzduchu, všetky ďalšie zmeny konfigurácie sú na uvážení technologov. To umožnilo pôsobiť opačným smerom, vyhnúť sa použitiu freónových čiar alebo minimalizovať ich dĺžku. Kompaktné tepelné čerpadlá pre lokálne vykurovanie sú pomerne lacné a nevyžadujú pripojenie potrubia alebo vzduchovodov. Monoblokové meniče zabudované do steny alebo okna, ako aj strechy, ktorých bloky sú umiestnené na protiľahlých stranách strechy sa prekrývajú v minimálnej vzdialenosti, vám umožňujú efektívne rozdeľovať teplo po celej využiteľnej ploche čo najrovnomernejšie.

Inžinierska komunikácia

Zrejme najvhodnejšie miesta na inštaláciu zdrojov tepla v prípade tepelných čerpadiel sú vonkajšie steny a horné poschodia pod plochou strechou alebo studeným podkrovím. Pri značnej veľkosti budovy však jej centrálne priestory zostávajú bez aktívneho vykurovania, čo nie je vždy vhodné. Tento problém možno vyriešiť správnym vedením freónových vedení alebo organizáciou ohrevu vzduchu, zdroja tepla, v ktorom je atmosférické tepelné čerpadlo..

V druhom prípade je lepšie umiestniť vonkajšiu jednotku do malej technickej prílohy, ktorá sa zvyčajne nachádza na úrovni zeme, čo uľahčuje pripojenie k pozemnému výmenníku tepla alebo na strechu s pripojením na pole solárneho systému. Vnútorná jednotka je umiestnená vo vnútri budovy a je zvonka spojená priechodom v obvodovej stene. Vyhrievaný vzduch sa prepravuje k zákazníkom prostredníctvom uzavretého systému vzduchových kanálov:

• v napájacom obvode je udržiavaný konštantný tlak vzduchu, ktorého objem prúdu je pozdĺž každej vetvy regulovaný kanálovými tlmičmi;
• prívody výfukových potrubí sú umiestnené v miestach diametrálne opačných k miestam, kde je nainštalovaný prívod tepla, cez ktoré sa čiastočne ochladený priestorový vzduch zhromažďuje a dodáva do vonkajšej jednotky, čím zabezpečuje rekuperačný cyklus..

Samotná možnosť úplnej kontroly nad vetraním znamená značné úspory. Súčasne sa vysoká zložitosť a náklady na vzduchové potrubia vyrovnávajú relatívne nízkymi nákladmi na inštaláciu: jedna jednotka je vždy lacnejšia ako niekoľko menších s rovnakým celkovým výkonom..

Ak systém tepelného čerpadla obsahuje aj vnútorné jednotky s medeným potrubným systémom, náklady na komunikáciu sa zvyšujú, zvyšuje sa však aj pohodlie používania systému. Na jednej strane je možné položiť zložité vedenie freónových vedení aj pri malej hrúbke priečok a stropov. Na druhej strane, niekedy je efektívnejším riešením organizácia uzavretých okruhov, v ktorých cirkuluje chladivo, na ďalšie paralelné pripojenie vnútorných jednotiek k nim – na to sú určené viaczónové systémy..

Potrubné klimatizačné zariadenia

Samostatnou kategóriou tepelných čerpadiel, ktorá zahŕňa výhody rekuperačného ohrevu vzduchu a účinnosť invertorového obvodu, sú klimatizačné jednotky s potrubím. Koncept skrytého umiestnenia vnútorných jednotiek nie je sám osebe nový, ale tepelné čerpadlá tohto typu sa relatívne nedávno sprístupnili širokému okruhu kupujúcich..

Hlavným rozdielom medzi touto konfiguráciou je takmer úplná nehlučnosť v prítomnosti vnútorných jednotiek, ktoré vám umožňujú nastaviť režim prevádzky vykurovania s vysokou flexibilitou a presnosťou. Jediným obmedzením pre inštaláciu kanálových tepelných čerpadiel sú stavebné konštrukcie, ktoré musia obsahovať dostatočne široké dutiny na uloženie kanálov, a pôsobivé miesto pre inštaláciu tela hlavnej jednotky. Zároveň sa však môžu položiť freónové vedenia súbežne so vzduchovými kanálmi.

Vnútorný blok potrubného tepelného čerpadla plní nielen funkciu ohrevu prúdu vzduchu, ale aj jeho distribúciu jednotlivým spotrebiteľom, filtráciu a prípravu. Môže byť tiež prítomný rekuperačný obvod, ale obvykle je toto zariadenie vyrobené vo forme predného pripojenia. Okrem širokých možností ovládania a konfigurácie môže byť skryté umiestnenie vnútornej jednotky jednoducho pohodlné a nijakým spôsobom neovplyvní interiér miestnosti..

zhrnutie

Tepelné čerpadlá na vzduch ešte nemusia byť považované za hlavný a jediný zdroj vykurovania, najmä ak sú počas vykurovacieho obdobia možné dlhodobé poklesy teploty pod -5 … – 10 ° C. Zariadenia schopné prevádzky v extrémnejších teplotných podmienkach existujú, ale spadajú do oveľa vyššej cenovej kategórie s dlhšou dobou návratnosti.

A napriek tomu v strednom teplotnom rozsahu tieto zariadenia vykazujú skutočne vysokú účinnosť: na doplnenie tepelných strát potrebujú iba štvrtinu svojho energetického ekvivalentu. Pri životnosti tohto zariadenia nad 20 – 30 rokov sa mu podarí niekoľkokrát zaplatiť, takže včasný prechod na moderné energeticky efektívne vykurovacie systémy pomôže ušetriť v budúcnosti, keď cena energie bude oveľa vyššia ako dnes..