Vykurovanie domu pomocou tepelného čerpadla. Ako to funguje a koľko to stojí

Obsah článku

• Tepelné čerpadlá a geotermálne klimatizačné jednotky
• Tepelná energia s nízkym potenciálom. Princíp činnosti
• Moderné tepelné čerpadlá
• Šesť najdôležitejších otázok o tepelných čerpadlách
• Čo je geotermálny systém v súkromnom dome
• Ako efektívne je čerpadlo
• Možnosti umiestnenia výmenníka tepla
• Servis zariadení
• Koľko stojí výroba tejto energie?
• S ktorými orgánmi musíte koordinovať inštaláciu takýchto zariadení
• Výrobcovia tepelných čerpadiel
• Tepelné čerpadlá vyrobené v Európe
• Ruskí výrobcovia tepelných čerpadiel
• Tepelné čerpadlá vyrobené v Číne

Je realistické znížiť náklady na vykurovanie vidieckeho domu až o 70%? Odpoveď možno nájsť vo veľmi nezvyčajnom zdroji energie – v útrobách Zeme. Dozvieme sa vás o konštrukcii a princípe činnosti tepelných čerpadiel, ako aj o výbere vykurovacieho systému.

Neustály rast cien energie je vynikajúcim dôvodom na premýšľanie o modernejších a úspornejších spôsoboch výroby tepla a teplej vody. Dnes existuje už desiatky inovatívnych spôsobov, ako vybaviť efektívne schémy vykurovania, vďaka čomu je úplne zadarmo..

Tepelné čerpadlá a geotermálne klimatizačné jednotky

Takmer štvrtina energie vyrobenej v dnešnom svete je šetrná k životnému prostrediu a jedna ôsma sa získa bez spaľovania biologických hmôt. Najúčinnejší a prakticky nevyčerpateľný zdroj energie možno oprávnene považovať za zdroj skrytý v hĺbkach našej planéty – geotermálne teplo. Je pozoruhodné, že smer prenosu energie sa môže zmeniť: v horúcom období môže pôda účinne absorbovať teplo. Tento obojsmerný proces sa bežne označuje ako geotermálne kondicionovanie..

Na zhromažďovanie a premenu tepelnej energie sa používajú špeciálne inštalácie – takzvané tepelné čerpadlá. Vďaka svojej vysokej účinnosti a nízkej spotrebe energie počas prevádzky sa stávajú čoraz obľúbenejšími..

Samotná myšlienka prevádzkovania takýchto zariadení nie je ani zďaleka nová. V päťdesiatych rokoch minulého storočia bol navrhnutý a patentovaný prvý prototyp pre sériovú výrobu. Myšlienka lorda Kelvina v tom čase nedostala praktickú aplikáciu, pretože koncept energetickej krízy bol stále neznámy, ale po takmer jednom storočí Robert C. Webber začal úspešne uplatňovať takéto systémy v každodennom živote a priemysle. Je úžasné, že už v roku 1931 bola v známej Empire State Building použitá technológia geotermálneho vykurovania založená na prevádzke tepelných čerpadiel. V Rusku a v postsovietskom priestore sa geotermálne zdroje energie využívajú už od čias ZSSR a priemyselné komplexy umožňujú vyrábať potrebné vybavenie bez účasti zahraničných partnerov..

Tepelná energia s nízkym potenciálom. Princíp činnosti

Druhé pravidlo termodynamiky uvádza, že prenos tepelnej energie je možný iba z viac zahrievaného telesa na menej zahrievané teleso. Ak sa však látka s premenlivými fyzikálnymi vlastnosťami umiestni medzi dve médiá s malým teplotným rozdielom, môže slúžiť ako medziprodukt, ktorý môže zvrátiť prirodzený proces prenosu tepla. Reťazec takýchto transformácií sa vykonáva počas prevádzky tepelného čerpadla. Pri silnom stlačení plynov sa uvoľňuje veľké množstvo tepla a samotný plyn sa ochladzuje a mení sa na kvapalný stav. Toto sa nazýva kompresia a konečným výsledkom tohto procesu je teplo v domácnosti. Aby sa kompresný cyklus opakoval donekonečna, používa sa ako plyn chladivo s veľmi nízkou teplotou varu. Počas odparovania sa môže vrátiť do plynného stavu pri teplotách do + 10 ° C. Tepelná energia s nízkym potenciálom sa spravidla extrahuje zo zeme pod hĺbkou mrazu, ale dá sa získať akýmkoľvek iným spôsobom. Vo všeobecnosti je princíp činnosti tepelného čerpadla priamo opačný ako princíp chladiacej jednotky, hoci je založený na rovnakých procesoch..

Moderné tepelné čerpadlá

Takéto systémy používané v modernom svete sú vyspelejšie ako ich predchodcovia. Ako chladivo sa používajú komplexné zlúčeniny plynov, všetky konštrukčné prvky a ovládače sú vyrobené s veľkou mierou odolnosti proti opotrebeniu a spoľahlivosti. Vývoj presného inžinierstva umožnil miniatúrne obnovenie geotermálnych inštalácií. Prenosné tepelné čerpadlá sa nedajú odlíšiť od svojich priemyselných bratrancov a vďaka nízkej cene a rastúcej konkurencii sú tieto jednotky dostupné širokému okruhu spotrebiteľov..

Charakteristickým znakom tepelných čerpadiel, ktoré ich odlišuje od tradičných vykurovacích zariadení, je schopnosť pracovať v jasne definovanom rozmedzí vonkajších teplôt, ktorý je určený fyzikálnymi vlastnosťami chladiva a typom systému. Tepelné čerpadlá na vzduch môžu extrahovať tepelnú energiu zo vzduchu pri pozitívnych teplotách, ale pri negatívnych teplotách pracujú zle. Čerpadlá prízemného zdroja môžu vykurovať dom aj za silných mrazov, ale ich použitie v období jesene a zimy nie je vždy opodstatnené. Pre každú klimatickú zónu sa výber vybavenia vykonáva individuálne. V domácnosti sa najlepšie odporúča kombinácia rôznych typov zariadení.

Šesť najdôležitejších otázok o tepelných čerpadlách

Aj keď sú tepelné čerpadlá všeobecne známe, mnohí ľudia spochybňujú svoje ekonomické výhody. Existuje však iba šesť otázok, z ktorých odpovede poskytnú úplný obraz výhod tepelných čerpadiel..

Čo je geotermálny systém v súkromnom dome

V vidieckom dome zaberá systém toľko priestoru, ako by zaberala bežná plynová kotolňa. Inštaláciu je možné rozdeliť na dve časti: viditeľnú a skrytú. Majiteľ bude mať na dohľad funkčné prvky: tepelné a obehové čerpadlá, potrubia, kohútiky, filtre, meracie prístroje a automatizáciu. Primárny tepelný výmenník skrytý hlboko pod zemou zostane skrytý pred ľudskými očami. Systém je úplne tichý a dá sa nainštalovať aj vonku. Montáž a uvedenie do prevádzky je možné vykonať samostatne, ale ak si budete priať, môžete sa obrátiť na špecializovanú inštalačnú spoločnosť, celá služba bude stáť od 1 000 dolárov.

Ako efektívne je čerpadlo

Na zaistenie pohodlnej klímy v obytných štvrtiach postačuje teplota vody vo vykurovacom okruhu 40 – 45 ° C. Ak plynové kotly ohrievajú vodu prebytočnú a ich automatizácia je navrhnutá pre oveľa širší teplotný rozsah, keď sú spustené, potom tepelné čerpadlá udržiavajú konštantnú teplotu, nepretržitú prevádzku. Ak sú priestory zatvorené a pravidelne vetrané, môžete si byť istí, že teplota v nich dosiahne 30 stupňov. S použitím výkonnejších zariadení je možné mať tečúcu horúcu vodu pre domáce potreby a vykurovať bazény..

Možnosti umiestnenia výmenníka tepla

Mnoho ľudí, ktorí čelia systémom TRP, má záujem o umiestnenie primárneho výmenníka tepla. Môže byť umiestnený až tri metre pod zemou a má vodorovnú orientáciu. Zároveň sa v oblasti susediacej s domom vykopáva hlboká jama, v ktorej je umiestnená prstencovitá cievka výmenníka tepla..

Moderné systémy sú tiež schopné pracovať s vertikálnym usporiadaním primárneho okruhu. Táto možnosť je výhodnejšia z hľadiska zachovania krajiny osobného pozemku, hoci si vyžaduje ďalšie vybavenie – vysokotlakové obehové čerpadlá. Pri zvislom usporiadaní primárneho okruhu sa do oblasti vŕtajú tri vrty, ktorých hĺbka môže v niektorých prípadoch dosiahnuť až 100 m. Do vrtu je umiestnená slučka potrubia (sonda), ktorá je spojená so spoločnou nádržou. Vŕtanie nie je možné bez špeciálneho vybavenia, a preto by sme sa mali uchýliť k pomoci odborníkov. Náklady na takúto službu závisia od pracovných podmienok a hĺbky vŕtania, ale na jednu studňu by ste sa nemali spoliehať na menej ako 450 dolárov na zariadenie..

Servis zariadení

Princíp fungovania a navrhovania automatizačných systémov v tepelných čerpadlách sa veľmi líši od ich náprotivkov používaných spolu s plynovým zariadením. Vyznačuje sa tiež vysokou technickou zložitosťou a množstvom funkčných jednotiek: výparníky, kompresory a systémy výmeny tepla. Napriek zjavnej zložitosti nevyžadujú tepelné čerpadlá počas prevádzky údržbu. Jediným silne opotrebovaným prvkom je kompresor, ktorý má životnosť viac ako 30 rokov a je ľahko vymeniteľný. Samotné čerpadlo namontované vo výrobe môže slúžiť až sto rokov bez plánovaných opráv. Automatizačný systém tiež nevyžaduje špeciálnu údržbu a je ľahko ovládateľný pomocou jediného digitálneho ovládača.

Koľko stojí výroba tejto energie?

Vykurovacie systémy založené na tepelných čerpadlách sa vyznačujú extrémne nízkou spotrebou energie. Pri najväčšom teplotnom rozdiele v primárnych a sekundárnych tepelných výmenníkoch systém produkuje tepelnú energiu trikrát väčšiu ako spotrebovaná elektrická energia. Pri minimálnom teplotnom rozdiele medzi vzduchom a zdrojom tepla (do 12 – 14 stupňov) bude spotreba energie sedemkrát menšia ako množstvo vyrobeného tepla. Ak chce zákazník ísť ďalej, zabezpečiť úplnú autonómiu systému a vyhnúť sa materiálnym nákladom na elektrinu, môžete sa uchýliť k využívaniu slnečnej energie: inštalácia 3 kW bude kompaktná a nebude vyžadovať veľké peňažné investície.

S ktorými orgánmi musíte koordinovať inštaláciu takýchto zariadení

Inštalácia tepelného čerpadla nevyžaduje žiadne zvláštne povolenia ani projektovú dokumentáciu. Jedinou výnimkou môžu byť obchodné zariadenia a komunálne inštitúcie, ktorých vybavenie takýmto vykurovaním musí byť sprevádzané aktmi environmentálneho súladu a osvedčeniami o použitom zariadení. Našťastie sú tepelné čerpadlá akéhokoľvek druhu šetrné k životnému prostrediu a spĺňajú všetky priemyselné a domáce hygienické normy..

Výrobcovia tepelných čerpadiel

Globálny a domáci trh s tepelnými čerpadlami sa aktívne vyvíjajú, čo vytvára vysokú konkurenciu a hmatateľný cenový dumping. To neznamená, že niektorí výrobcovia majú absolútnu nadradenosť nad ostatnými: každý má svoje výhody a nevýhody. Trh s hardvérom je však možné rozdeliť na tri segmenty..

Tepelné čerpadlá vyrobené v Európe

Jedným z hlavných dodávateľov geotermálneho zariadenia je Európa, kde sa takéto zariadenia používajú už veľmi dlho a technológia na ich výrobu bola starostlivo vyvinutá. Medzi európskymi značkami neexistujú žiadne osobitné rozdiely, okrem toho, že niektoré spoločnosti sa usilujú o to, aby boli inštalácie kompaktnejšie a tichšie. Technické vlastnosti tepelných čerpadiel od švajčiarskeho koncernu NIBE sú dokonale kombinované.

Medzi výhody tohto výrobcu patria rozsiahle skúsenosti s hromadnou výrobou vykurovacích zariadení. Spoločnosť sa špecializuje presne na vytváranie a zdokonaľovanie zariadení pracujúcich na ekologických zdrojoch energie. Od roku 1949 získala NIBE viac ako dvadsať najväčších výrobcov presných zariadení v Európe, Ázii a Severnej Amerike. To spoločnosti umožnilo poskytnúť svojim jednotkám najdlhšiu životnosť vďaka použitiu komponentov od najslávnejších svetových výrobcov. Cena za takúto akvizíciu bude primeraná: od 7 000 eur za čerpadlo s tepelným výkonom 5 kW.

Ruskí výrobcovia tepelných čerpadiel

Ruský trh napreduje. Len za pár desaťročí sa v Rusku objavilo a rozrástlo niekoľko veľkých spoločností špecializujúcich sa na výrobu tepelných čerpadiel..

Najväčšími a najaktívnejšie zdokonaľujúcimi svoje výrobky sú PEA, ALTAL a Henk. Hlavnou črtou domáceho výrobcu je najlepší pomer ceny a kvality. Ak má zariadenie životnosť 50 rokov a poskytuje záruku a servisnú údržbu, nízkoenergetické čerpadlá budú mať cenu v rozmedzí 2,6-3,7 tisíc dolárov.

Väčšina ruských spoločností vyrába zariadenia podľa zahraničných patentov a franšíz, čo poskytuje záruku, že zariadenie je vysoko kvalitné a vhodné na použitie v domácich podmienkach..

Tepelné čerpadlá vyrobené v Číne

Tepelné čerpadlá vyrobené v Číne majú najnižšie náklady. V Číne neexistujú žiadne výrobné spoločnosti ako také: každé čerpadlo má úzky modelový rad, ktorý sa nazýva krátka skratka.

Pre čínskych výrobcov je charakteristická veľmi nízka cena a pochybná kvalita. Tepelné čerpadlo s užitočným výkonom 12 kW tak bude stáť 1100 – 1300 dolárov bez poplatkov a prepravných nákladov. Pokiaľ ide o kvalitu výrobkov, nie je možné jednoznačne dospieť k záveru: niektoré jednotky pracujú rok a zlyhávajú, existujú však také jednotky, ktoré pokračujú v pravidelnej výrobe tepla 5 až 7 rokov. Našťastie čínske čerpadlá majú blokovú konštrukciu a všetky komponenty sa dajú ľahko vymeniť..

V nasledujúcom desaťročí mnoho energetických spoločností tvrdí, že 95% vykurovacích zariadení pre domácnosť budú tepelné čerpadlá. Toto je podporené ich bezpečnosťou a nenáročnosťou, ako aj rastúcou túžbou ľudstva zachovať prírodné zdroje. Hlavným argumentom je však stále rastúca cena plynu a elektriny, ktorá núti spotrebiteľov hľadať alternatívne, lacnejšie možnosti vykurovania..