Ev ısıtması için ısı pompaları: çeşitleri ve çalışma prensibi

Havadan suya pompanın çalışma prensibi

Daha önce de belirtildiği gibi, bu tür kurulumlar için ana termal enerji kaynağı atmosferik havadır. Hava pompalarının çalışmasının temel temeli, sıvı halden gaz haline faz geçişi sırasında sıvıların ısıyı emmesi ve salması ve bunun tersinin fiziksel özelliğidir. Hal değişiminin bir sonucu olarak, sıcaklık serbest bırakılır. Sistem, buzdolabının tersine çalışma prensibine göre çalışmaktadır.

Sıvının bu özelliklerini etkin bir şekilde kullanmak için, düşük kaynama noktalı bir soğutucu (freon, freon), tasarımı aşağıdakileri içeren kapalı bir devrede dolaşır:

• elektrikli tahrikli kompresör;
• fanlı evaporatör;
• gaz kelebeği (genleşme) valfi;
• plakalı ısı eşanjörü;
• devrenin ana elemanlarını birbirine bağlayan bakır veya metal-plastik sirkülasyon tüpleri.

Soğutucu akışkanın devre boyunca hareketi, kompresör tarafından geliştirilen basınç nedeniyle gerçekleştirilir.Isı kayıplarını azaltmak için borular, koruyucu metalize kaplamalı bir ısı yalıtımlı suni kauçuk veya polietilen köpük tabakası ile kaplanmıştır. Soğutucu akışkan olarak, negatif bir sıcaklıkta kaynayabilen ve -40 ° C'ye kadar donmayan freon veya freon kullanılır.

Tüm çalışma süreci, aşağıdaki ardışık döngülerden oluşur:

1. Evaporatör radyatörü, dış havadan daha soğuk olan bir sıvı soğutucu içerir. Aktif radyatör üflemesi sırasında, düşük potansiyelli havadan gelen termal enerji, kaynayan ve gaz haline geçen freona aktarılır. Aynı zamanda, sıcaklığı yükselir.
2. Isınan gaz kompresöre girer ve burada sıkıştırma işlemi sırasında daha da ısınır.
3. Sıkıştırılmış ve ısıtılmış durumda, soğutucu buhar, ısıtma sisteminin ısı taşıyıcısının ikinci devre boyunca dolaştığı bir plakalı ısı eşanjörüne beslenir. Soğutucunun sıcaklığı, ısıtılan gazın sıcaklığından çok daha düşük olduğundan, freon, ısı eşanjör plakalarında aktif olarak yoğunlaşarak ısıtma sistemine ısı verir.
4. Soğutulmuş buhar-sıvı karışımı, yalnızca soğutulmuş düşük basınçlı sıvı soğutucu akışkanın evaporatöre geçmesine izin veren kısma valfine girer. Sonra tüm döngü tekrarlanır.

Tüpün ısı transfer verimini arttırmak için evaporatör üzerine spiral kanatçıklar sarılmıştır. Isıtma sisteminin hesaplanması, sirkülasyon pompalarının ve diğer ekipmanların seçimi dikkate alınmalıdır. hidrolik direnç ve katsayı ısı transfer plakalı eşanjör montajı.

Sistem cihazının ve çalışmasının video genel görünümü

Inverter ısı pompaları

Kurulumun bir parçası olarak bir invertörün varlığı, ekipmanın sorunsuz bir şekilde başlatılmasını ve dış ortam sıcaklığına bağlı olarak modların otomatik olarak düzenlenmesini sağlar. Bu, ısı pompasının verimliliğini şu şekilde maksimuma çıkarır:

• %95-98 düzeyinde verimlilik elde edilmesi;
• enerji tüketimini %20-25 oranında azaltmak;
• elektrik şebekesindeki yüklerin en aza indirilmesi;
• bitkinin hizmet ömrünü artırmak.

Sonuç olarak, hava değişikliklerinden bağımsız olarak iç ortam sıcaklığı aynı seviyede sabit tutulur. Aynı zamanda, otomatik kontrol ünitesi ile tamamlanmış bir invertörün varlığı, sadece kışın ısıtmayı değil, aynı zamanda yazın sıcak havalarda soğutulmuş hava beslemesini de sağlayacaktır.

Aynı zamanda, ek ekipmanın varlığının her zaman maliyetinde bir artış ve geri ödeme süresinde bir artış gerektirdiği dikkate alınmalıdır.

Çalışma sıvısı türüne göre bölme

Modern ısı pompaları kullanabilir gazlı cisim veya kimyasal sıvı bir ısı taşıyıcı olarak amonyak çözeltisi. Belirli bir şemanın uygunluğu, çeşitli faktörler, sistem özellikleri ile değerlendirilir.

1. Freon kurulumları, gaz sıkıştırma ve genleşme süreçlerine dayalı bir ısı pompası döngüsüne sahiptir. Bir şekilde kompresör şeması üzerine inşa edilmişlerdir. Ekipmanın çekici performans göstergeleri var, ancak dezavantajları da var. İşletim döngüsü sırasında sistemin ağırlıklı ortalama tüketimi sabit olmasına rağmen, kablolama ağır şekilde yüklenmiştir. Ayrıca, merkezi elektrik şebekesinin veya yeterli yük kapasiteli bir güç kaynağının olmadığı bölgelerde gazlı ısı taşıyıcılı ısı pompaları kullanışlı olmayacaktır.
2. Amonyak çözeltisi kullanan evaporatif tip tesisler, maddenin düşük kaynama noktalarında buharlaşma sürecine dayalı bir görev döngüsüne sahiptir. Harici bir ısı eşanjörünün geçişinden sonra sıvılaşma, bir enerji kaynağının etkisi altında meydana gelir. Bu bir ısı brülörüdür. Bunun için hemen hemen her yakıt kullanılabilir: katı, benzin, dizel, gaz, gazyağı, bazı durumlarda - metil alkol. Bu nedenle, elektriğin olmadığı yerlerde evaporatif ısı pompaları caziptir. Ayrıca bölgede belirli bir türdeki yakıtın ucuz olması da bu tür ekipmanların tercih edilmesini gerektirebilir.

Sistemde kullanılan çalışma sıvısının doğası, tesisatın performansı ve güç çıkışı hakkında çok şey söyleyebilir. Bu nedenle, freon kompresör ısı pompaları, odayı hızla ısıtan keskin bir sarsıntı yapabilir. Amonyak buharlaştırma modelleri bu tür özelliklere sahip değildir. Tercih ettikleri kullanım şekli, nominal ısı çıkışında kararlı, sürekli çalışmadır.

Isı pompası çeşitleri

Isı pompaları çeşitli tiplere ayrılır. Termal enerjinin transfer yöntemine göre sınıflandırmadaki ilk tip (tip):

Sıkıştırma. Ana kurulum elemanları kompresörler, kondansatörler, genişleticiler ve evaporatörlerdir. Bu pompa türü çok kaliteli ve verimlidir, bu da onu piyasada çok popüler kılmaktadır.

Absorpsiyon. En yeni nesil ısı pompaları. İşlerinde emici bir freon kullanırlar. Bu sayede işin kalitesi birkaç kat artar.

Ayırt edilebilir ısı pompası çeşitleri ısı kaynaklarına göre, yani:

• Isı enerjisi toprak tarafından oluşturulur (resimde);
• su;
• Hava akımı
• Yeniden sıcaklık. Su akışından, kirli havadan veya kanalizasyondan elde edilirler.

Giriş-çıkış devrelerinin türlerine göre:

• havadan havaya. Pompa soğuk havayı alır, sıcaklığını düşürür, gerekli ısıyı alır, bu da onu ısıtmanın gerekli olduğu yere aktarır.
• sudan suya. Pompa, odayı ısıtmak için suya veren yeraltı suyundan ısıyı alır.
• sudan havaya. Sudan havaya. Su için sondaların ve kuyuların kullanımı tipiktir ve ısıtma, bir hava ısıtma sistemi aracılığıyla gerçekleşir.
• havadan suya. Havadan suya. Bu tip pompalar, suyu ısıtmak için atmosferden gelen ısıyı kullanır.
• toprak-su. Bu formda, yere serilmiş su ile borulardan ısı alınır. Yerden (topraktan) ısı alınır.
• buzlu su. İlginç bir ısı pompası türü. Alanı ısıtmak için suyu ısıtmak için, devasa termal enerjinin serbest bırakıldığı bir buz üretim tekniği kullanılır. 200 litreye kadar suyu dondurursanız, 40-60 dakikada orta boy bir suyu ısıtabilecek enerji elde edebilirsiniz.

Isı pompalarının avantajları ve dezavantajları

Prensip ısı pompası çalışmasıBasit bir ifadeyle, düşük dereceli termal enerjinin toplanmasına ve bunun ısıtma ve iklim sistemlerine ve ayrıca su arıtma sistemlerine, ancak daha yüksek bir sıcaklıkta aktarılmasına dayanır. Basit bir örnek verilebilir gaz silindiri şeklinde – Gazla dolduğunda kompresör sıkıştırılarak ısınır. Ve silindirden gaz çıkarırsanız, silindir soğuyacaktır - bu fenomenin özünü anlamak için yeniden doldurulabilir bir çakmaktan keskin bir şekilde gaz çıkarmaya çalışın.

Böylece, ısı pompaları, olduğu gibi, çevredeki alandan termal enerjiyi alır - toprakta, suda ve hatta havadadır. Hava negatif bir sıcaklığa sahip olsa bile, içinde hala ısı vardır. Ayrıca, en dibe kadar donmayan herhangi bir su kütlesinde ve ayrıca derin donmaya uygun olmayan derin toprak katmanlarında da bulunur - tabii ki permafrost olmadığı sürece.

Bir buzdolabı veya klimayı sökmeye çalışırken görebileceğiniz gibi, ısı pompaları oldukça karmaşık bir cihaza sahiptir. Bize tanıdık gelen bu ev birimleri, yukarıda belirtilen pompalara biraz benziyor, sadece ters yönde çalışıyorlar - binadan ısı alıyor ve dışarıya gönderiyorlar. Elinizi buzdolabının arka radyatörüne koyarsanız sıcak olduğunu fark edeceğiz. Ve bu ısı, haznede bulunan meyve, sebze, süt, çorba, sosis ve diğer ürünlerden alınan enerjiden başka bir şey değildir.

Klimalar ve split sistemler benzer şekilde çalışır - dış üniteler tarafından üretilen ısı, soğutulmuş odalarda azar azar toplanan termal enerjidir.

Bir ısı pompasının çalışma prensibi, bir buzdolabının çalışma prensibinin tersidir. Aynı tahıllarda hava, su veya topraktan ısı toplar ve ardından tüketicilere yönlendirir - bunlar ısıtma sistemleri, ısı akümülatörleri, yerden ısıtma sistemleri ve su ısıtıcılarıdır. Sıradan bir ısıtma elemanı ile soğutma sıvısını veya suyu ısıtmamızı engelleyen hiçbir şey yok gibi görünüyor - bu şekilde daha kolay. Ancak ısı pompalarının ve geleneksel ısıtma elemanlarının üretkenliğini karşılaştıralım:

Bir ısı pompası seçerken en önemli şey belirli bir doğal enerji kaynağının mevcudiyetidir.

• Geleneksel ısıtma elemanı - 1 kW ısı üretimi için 1 kW elektrik tüketir (hatalar hariç;
• Isı pompası - 1 kW ısı üretmek için sadece 200 W elektrik tüketir.

Hayır, burada %500'e eşit bir verimlilik yoktur - fizik yasaları sarsılmazdır. Burada sadece termodinamik yasaları işliyor. Pompa, olduğu gibi, uzaydan enerji biriktirir, "kalınlaştırır" ve tüketicilere gönderir. Benzer şekilde, büyük bir sulama kabından yağmur damlalarını toplayabilir ve çıkışta sağlam bir su akışı sağlayabiliriz.

Değişkenler ve sabitler içeren karmaşık formüller olmadan ısı pompalarının özünü anlamamıza izin veren birçok analoji verdik. Şimdi avantajlarına bakalım:

• Enerji tasarrufu - 100 metrekarelik standart elektrikli ısıtma ise. m. ayda 20-30 bin ruble maliyete yol açacak (dışarıdaki hava sıcaklığına bağlı olarak), daha sonra bir ısı pompalı ısıtma sistemi maliyetleri kabul edilebilir 3-5 bin rubleye düşürecek - katılıyorum, bu zaten oldukça sağlam tasarruf. Ve bu hileler olmadan, aldatma olmadan ve pazarlama hileleri olmadan;
• Çevreyi önemsemek - kömür, nükleer ve hidroelektrik santralleri doğaya zarar verir. Bu nedenle azaltılmış elektrik tüketimi zararlı emisyon miktarını azaltır;
• Geniş bir kullanım yelpazesi - ortaya çıkan enerji bir evi ısıtmak ve sıcak su hazırlamak için kullanılabilir.

Dezavantajları da vardır:

• Isı pompalarının yüksek maliyeti - bu dezavantaj, kullanımlarına bir kısıtlama getirir;
• Düzenli bakım ihtiyacı - bunun için ödeme yapmanız gerekir;
• Kurulum zorluğu - bu, büyük ölçüde kapalı devreli ısı pompaları için geçerlidir;
• İnsanlar tarafından kabul görmeme - çok azımız çevre üzerindeki yükü azaltmak için bu ekipmana yatırım yapmayı kabul ederdi. Ancak doğalgaz şebekesinden uzakta yaşayan ve evini alternatif ısı kaynaklarıyla ısıtmak zorunda kalan bazı insanlar, bir ısı pompası satın almak için para harcamayı ve aylık elektrik faturalarını düşürmeyi kabul ediyor;
• Şebekeye bağımlılık - elektrik beslemesi durursa, ekipman hemen donacaktır. Bir ısı akümülatörü veya yedek bir güç kaynağı takılarak durum kurtarılacaktır.

Gördüğünüz gibi, dezavantajların bazıları oldukça ciddi.

Benzinli ve dizel jeneratörler, ısı pompaları için yedek güç kaynakları olarak hizmet edebilir.

İpuçları & Hileler

Bir ısı pompası teknik olarak karmaşık ve oldukça pahalı bir ekipmandır, bu nedenle seçimine büyük sorumlulukla yaklaşılmalıdır. Asılsız olmamak için, burada çok özel öneriler var.

1. Hesaplamalar yapmadan ve proje oluşturmadan asla ısı pompası seçimine başlamayın. Bir projenin yokluğu, ancak büyük ek finansal yatırımların yardımıyla düzeltilebilecek ölümcül hatalara neden olabilir.

2. Isı pompasının ve ısıtma sisteminin tasarımı, montajı ve bakımı yalnızca profesyonellere emanet edilmelidir. Profesyonellerin bu şirkette çalıştığından nasıl emin olunur? Her şeyden önce, gerekli tüm belgelerin mevcudiyeti, uygulanan nesneler portföyü, ekipman tedarikçilerinden sertifikalar.Gerekli hizmetlerin tamamının, bu durumda projenin uygulanmasından tamamen sorumlu olacak olan bir şirket tarafından sağlanması son derece arzu edilir.

3. Avrupa yapımı bir ısı pompasını tercih etmenizi tavsiye ederiz. Çin veya Rus ekipmanından daha pahalı olduğu gerçeğiyle karıştırmayın. Tüm ısıtma sisteminin kurulum, devreye alma ve hata ayıklama maliyetinin tahminine dahil edildiğinde, pompa fiyatlarındaki fark neredeyse farkedilemez olacaktır. Ancak öte yandan, emrinizde bir “Avrupalı” olması, pompanın yüksek fiyatının yalnızca onu oluşturmak için modern teknolojilerin ve yüksek kaliteli malzemelerin kullanılmasının bir sonucu olduğu için güvenilirliğinden emin olacaksınız.

Ana çeşitler

Isıtma sistemleri için tüm sirkülasyon pompaları iki tasarım tipine ayrılır: "kuru" rotorlu cihazlar ve "ıslak" rotorlu sirkülasyon pompaları.

Adlarından zaten anlaşılan birinci tip sirkülasyon pompalarında, rotor sıvı çalışma ortamı - soğutucu ile temas etmez. Bu tür pompaların çarkı, bu elemanların aşınmasını telafi eden özel bir yay vasıtasıyla birbirine bastırılan çelik halkaların sızdırmazlığı ile rotor ve statordan ayrılır. Pompanın çalışması sırasında bu sızdırmazlık tertibatının sızdırmazlığı, ısıtma sistemindeki ve dış ortamdaki basınçlar arasındaki fark nedeniyle oluşan çelik halkalar arasında ince bir su tabakası ile sağlanır.

"Kuru" rotorlu ısıtma için sirkülasyon pompaları, oldukça yüksek verimlilik (% 89) ve üretkenlik ile ayırt edilir, ancak bu tip hidrolik makinelerin de güçlü olması dahil dezavantajları vardır. iş yerinde gürültü ve işletme, bakım ve onarımdaki karmaşıklık.Kural olarak, endüstriyel ısıtma sistemleri bu tip pompalarla donatılmıştır, nadiren evsel ısıtma sistemlerinde kullanılırlar.

"Kuru" rotorlu tek kademeli sirkülasyon pompası

“Islak” tip rotorlu ısıtma sistemleri için sirkülasyon pompası, çarkı ve rotoru soğutma sıvısı ile sürekli temas halinde olan bir cihazdır. Rotor ve çarkın döndüğü çalışma ortamı, yağlayıcı ve soğutucu görevi görür. Bu tip pompaların statoru ve rotoru, paslanmaz çelikten yapılmış özel bir cam kullanılarak birbirinden izole edilmiştir. İçinde soğutma sıvısı ortamında dönen bir rotor ve bir pervane bulunan böyle bir cam, enerjili stator sargısını çalışma sıvısının girişinden korur.

Bu tip pompaların verimliliği oldukça düşüktür ve sadece% 55'tir, ancak böyle bir cihazın teknik özellikleri, soğutma sıvısının ısıtma sistemlerinde dolaşımını sağlamak için oldukça yeterlidir. çok büyük evler değil. "Islak" rotorlu sirkülasyon pompalarının avantajlarından bahsedersek, bu tür cihazların çalışması sırasında yayılan minimum gürültü miktarını, yüksek güvenilirliği, kullanım kolaylığı, bakım ve onarımı içermelidir.

Islak sirkülasyon pompası

Isı pompası tipinin seçilmesi

Bu ısıtma sisteminin ana göstergesi güçtür. Her şeyden önce, ekipman satın almanın finansal maliyetleri ve bir veya daha fazla düşük sıcaklıktaki ısı kaynağının seçimi güce bağlı olacaktır.Isı pompası sisteminin gücü ne kadar yüksek olursa, bileşenlerin maliyeti de o kadar yüksek olur.

Her şeyden önce, bu kompresör gücünü, jeotermal problar için kuyuların derinliğini veya yatay bir kollektörün yerleştirileceği alanı ifade eder. Doğru termodinamik hesaplamalar, sistemin verimli çalışacağının bir nevi garantisidir.

Kişisel alanınızın yakınında bir rezervuar varsa, en uygun maliyetli ve verimli seçim olacaktır. ısı pompası su-su

İlk önce pompanın montajı için planlanan alanı incelemelisiniz. İdeal koşul, bu alanda bir rezervuarın varlığı olacaktır. Sudan suya seçeneğinin kullanılması, hafriyat işi miktarını önemli ölçüde azaltacaktır.

Yerkürenin ısısının kullanılması ise, aksine, kazı ile ilgili çok sayıda işi içerir. Düşük dereceli ısı olarak suyu kullanan sistemler en verimli olarak kabul edilir.

Yerden termal enerjiyi çeken bir ısı pompası cihazı, etkileyici miktarda toprak işleri içerir. Kollektör mevsimsel donma seviyesinin altına serilir

Toprağın termal enerjisini kullanmanın iki yolu vardır. Birincisi, 100-168 mm çapında kuyuların açılmasını içerir. Bu tür kuyuların derinliği, sistemin parametrelerine bağlı olarak 100 m veya daha fazlasına ulaşabilir.

Bu kuyulara özel problar yerleştirilir. İkinci yöntem, bir boru toplayıcı kullanır. Böyle bir toplayıcı yatay bir düzlemde yeraltına yerleştirilir. Bu seçenek oldukça geniş bir alan gerektirir.

Toplayıcıyı döşemek için ıslak topraklı alanlar ideal kabul edilir.Doğal olarak, kuyu sondajı yatay bir rezervuardan daha pahalıya mal olacaktır. Ancak, her sitede boş alan yoktur. Bir kW ısı pompası gücü için ihtiyacınız olan 30 ila 50m² alan.

Bir derin kuyu ile termal enerji alımı için inşaat, bir çukur kazmaktan biraz daha ucuz olabilir.

Ancak önemli bir artı, küçük arsa sahipleri için önemli olan alandaki önemli tasarruflarda yatmaktadır. Sahada yüksek bir yeraltı suyu ufkunun bulunması durumunda, ısı eşanjörleri birbirinden yaklaşık 15 m uzaklıkta bulunan iki kuyuya yerleştirilebilir.

Sahada yüksek bir yeraltı suyu ufkunun bulunması durumunda, ısı eşanjörleri, birbirinden yaklaşık 15 m uzaklıkta bulunan iki kuyuya yerleştirilebilir.

Yeraltı suyunu, bir kısmı kuyularda bulunan kapalı bir devrede pompalayarak bu tür sistemlerde termal enerjinin çıkarılması. Böyle bir sistem, bir filtrenin takılmasını ve ısı eşanjörünün periyodik olarak temizlenmesini gerektirir.

En basit ve en ucuz ısı pompası şeması, havadan termal enerjinin çıkarılmasına dayanmaktadır. Buzdolaplarının yapımının temeli haline geldiğinde, daha sonra klimalar prensiplerine göre geliştirildi.

En basit ısı pompası sistemi, hava kütlesinden enerji elde eder. Yazın ısıtmada, kışın klimada görev alır. Sistemin dezavantajı, bağımsız bir versiyonda yetersiz güce sahip bir ünitenin olmasıdır.

Yeterlik Bu ekipmanın çeşitli türleri aynı değil. Hava kullanan pompalar en düşük performansa sahiptir. Ayrıca, bu göstergeler doğrudan hava koşullarına bağlıdır.

Yer tipi ısı pompaları istikrarlı performansa sahiptir. Bu sistemlerin verimlilik katsayısı 2,8 - 3,3 arasında değişmektedir. Sudan suya sistemler en verimli olanlardır. Bu öncelikle kaynak sıcaklığının kararlılığından kaynaklanmaktadır.

Pompa toplayıcı haznede ne kadar derine yerleştirilirse, sıcaklığın o kadar stabil olacağına dikkat edilmelidir. 10 kW sistem gücü elde etmek için yaklaşık 300 metre boru hattına ihtiyaç vardır.

Bir ısı pompasının verimliliğini karakterize eden ana parametre, dönüşüm faktörüdür. Dönüşüm faktörü ne kadar yüksek olursa, ısı pompasının o kadar verimli olduğu düşünülür.

Bir ısı pompasının dönüşüm faktörü, ısı akışının oranı ve kompresörün çalışması için harcanan elektrik gücü ile ifade edilir.