Отговорът е прост. Две трети от разходите за поддържане на дома са свързани с отоплението му. По този начин, използвайки евтин източник на топлина, можем да гарантираме ниски сметки. А нарастващата популярност на термопомпите и конкуренцията на компаниите, които ги произвеждат, намалява цената на тези устройства.
Как работи помпата
Термопомпата черпи свободната си енергия от естествената среда: почва, подземни води и въздух - това са по-ниските източници на топлина. След това го преобразува в отоплителна топлина и го подава към домашната централна отоплителна система (най-горния източник на топлина). По време на работа обаче той консумира електричество, което се използва за задвижване на компресора, т.е. основният елемент, който изпомпва топлинна енергия.
Принципът на термопомпата е подобен на този на хладилника. Тя се основава на използването на свойствата на специална течност - т.нар работна среда, която, докато циркулира във вътрешната инсталация на помпата, претърпява периодични фазови промени. Когато получава топлината, доставена на помпата (от земята, водата или въздуха), тя се изпарява и се превръща в газ. Този газ се компресира от компресор, който повишава температурата и налягането му. След това се охлажда и кондензира. По време на кондензацията се отделят големи количества топлина, която може да се използва за отопление на централни отоплителни системи. След разширяване и отделяне на топлина работната среда преминава в течна фаза и целият процес започва отначало.
Внимание! Ако планираме да отопляваме къщата с термопомпа, не е нужно да изграждаме комин или да осигуряваме място за склад за гориво.
По-доброто - земя, вода или въздух.
Когато избирате термопомпа, трябва да изберете вида на топлинния източник. Той отчита, наред с други фактори като: климатичната зона, в която се намира нашата къща, големината на парцела, нивото и химичния състав на подпочвените води, нуждата на къщата от топлина и финансовите възможности на инвеститора.
Земя. Енергията от земята може да се събира чрез хоризонтален или вертикален топлообменник (земни сонди). Те са заровени пластмасови тръби (обикновено от PE полиетилен), през които тече смес от вода и гликол, наречена саламура. Той събира топлина от земята и я транспортира до изпарителя на термопомпата.
Наземен колектор. При избора на хоризонтален колектор тръбите се полагат хоризонтално на дълбочина 1,2-1,5 м под нивото на земята. Отделни, еднакви контури не трябва да надвишават дължина 100 м. В противен случай съпротивлението на потока би било твърде високо. Разстоянието между контурите зависи от диаметъра на кабелите и обикновено е между 50 и 100 cm. Такова разстояние гарантира равномерно приемане на топлина от земята.
Акумулационните свойства на почвата зависят от нейното съдържание на влага и структура. Те ще бъдат толкова по-големи, колкото повече тя е наситена с вода, толкова повече минерали съдържа и по-ниска порьозност. Следователно глинести, влажни почви са по-добри (приемането на топлина на 1 m2 е 25-35 W / m2) от сухите песъчливи почви (само 10-15 W / m2). Хоризонталният земен колектор е относително евтин за изпълнение, но изисква парцел с достатъчен размер.
Пример. За термопомпа с отоплителна мощност 10 kW и средна ефективност на извличане на топлина от земята 25 W / m2, необходимата повърхност за полагане на наземен колектор ще бъде приблизително 340 m2.
Наземни сонди. Това са кладенци, обикновено до дълбочина до 100 м. За да може да ги пробие, инвеститорът трябва да получи разрешение от Службата за управление на водите. Ако са необходими по-дълбоки (над 100 м), то трябва да бъде одобрено от Минния орган.
Най-често след направата на първата сондаж можете точно да определите вида и структурата на почвата. След това, на тази основа се проверява дали проектната дължина на сондата ще бъде достатъчна или ще е необходимо да се пробие по-дълбоко кладенец. Броят и дълбочината на сондажите зависят от топлинните нужди на сградата. Предполага се, че от един метър от колектора е възможно да се получат 50-55 W топлинна мощност. Несъмненото предимство на вертикалния колектор е, че той може да се побере дори на малък парцел земя. Изпълнението му обаче е по-скъпо от хоризонталното.
Пример. За да може да се монтира термопомпа с отоплителна мощност 10 kW, като се приеме средна мощност от 50 W / m дължина на сондата, ще са необходими две наземни сонди (две сондажи) - всяка с дълбочина 85 m.
Подземни води. Този метод на потребление на енергия е високо ефективен поради относително високата температура на подпочвените води - на ниво 7-12 ° C, дори през зимата.
Подземните води се взимат от кладенеца и се изпомпват към изпарителя на термопомпата. След това охладената вода се изхвърля в абсорбционния кладенец - или в изпускателния кладенец.
Такава система работи правилно и без повреда, ако има достъп до вода с подходящ химичен състав. Често обаче се случва водата да променя състава си с течение на времето (съдържанието на желязо или манган се повишава над допустимото ниво). Това може да повреди изпарителя на помпата. Следователно се използва допълнителен междинен топлообменник за неговата защита.
Друга трудност, свързана с получаването на топлина от подземните води, е необходимостта от намиране на водоносен хоризонт с достатъчно висока ефективност - около 210 л на час за всеки киловат отоплителна мощност.
Пример. Термопомпата с мощност 10 kW трябва да има минимален дебит на подпочвените води от около 2100 l / h.
Външен въздух. Той е най-евтиният за инсталиране (не изисква разходите за направа на източник на топлина от земята) и най-достъпният източник на енергия.
Най-често цялата термопомпа се поставя извън къщата. Първо въздухът се засмуква през канал, след това топлината, съдържаща се в него, се събира в изпарителя и накрая отново се отвежда навън. Съвременните термопомпи могат да генерират топлина дори при външна температура от -20 ° C. При такива условия обаче общото потребление на топлина за отопление на помещенията не се покрива. Ще е необходимо да загреете нагряващата вода до необходимата температура, например чрез електрически нагревател или камина.
Важни параметри
Когато избираме и сравняваме термопомпи, ние използваме параметри, предоставени от производителите. Това са най-често отоплителната мощност и коефициентът на ефективност.
Мощност на отопление. В идеалния случай мощността на термопомпата трябва да бъде определена от проектанта на отоплителната система. Възможно е обаче първоначално да се изчисли размерът му въз основа на топлинното потребление на сградата и да се умножи по площта на къщата. С опростени термини това е:
- 40 W / m2 - в къща с ниска енергия,
- 50 W / m2 - в къща с топлоизолация, по-добра от изискваната в стандартите,
- 70 W / m2 - в къща с добра топлоизолация,
- 120 W / m2 - в по-стари, по-малко изолирани къщи.
Пример. За еднофамилна къща с отопляема площ от 180 m2 с добра топлоизолация, потреблението на топлина ще бъде 180 m2 × 70 W / m2 = 12 600 W = 12,6 kW.
Ако термопомпата ще загрява и битова вода, мощността й може да се увеличи с около 0,25 kW на жител. По този начин, когато четирима души използват топла вода в къщата, мощността на термопомпата ще се увеличи с 1 kW.
Някои професионалисти смятат, че термопомпата може да е „с по-малък размер“. Следователно те избират по-ниска мощност на устройството, отколкото се изисква от къщата за топлина, като предварително приемат, че липсващата мощност по време на силни студове ще бъде допълнена от допълнителен източник на топлина, например електрически нагревател. За съжаление обаче това ще доведе до увеличени разходи за отопление.
В допълнение, термопомпа с по-ниска мощност ще работи без прекъсване, значително натоварвайки долния източник на топлина (хоризонтален колектор или земни сонди), за което работата с прекъсвания определено е по-полезна - насърчава по-бързата регенерация на източника на топлина.
По този начин отоплителната мощност на термопомпата, която черпи енергия от земята или подпочвените води, трябва да съответства на топлинните нужди на сградата.
Само въздушната помпа е проектирана с по-малка мощност, отколкото е резултат от изчисленията - за 70-80% от топлинната нужда на къщата. Помпа, избрана на 100%, не само би била много скъпа, но и ще работи неикономично. Следователно се предполага, че по време на силни студове липсващата мощност ще бъде заменена от електрически нагревател.
COP (коефициент на изпълнение). Използва се за оценка на ефективността на термопомпата. Той изразява съотношението на отоплителната мощност на термопомпата към количеството електричество, което тя консумира. Ако параметрите на инсталацията са правилно подбрани, COP достига стойност 4. Това означава, че за всеки доставен киловатчас електричество можем да получим 4 kWh топлинна енергия.
Коефициентът на COP варира значително поради променящите се условия на работа на термопомпата. Стойността му зависи главно от температурата на топлинния източник и температурата на отоплителната вода на изхода от термопомпата. Ето защо, когато избирате топ източник, най-добре е да изберете системи с ниска температура на изходящата вода, като например подово отопление.
Пример. Нека изчислим разходите за 1 kWh отоплителна топлина, ако производителят е посочил ефективността на помпата при COP = 4.
Плащайки 0,15 PLN за 1 kWh електричество, получаваме 4 kWh отоплителна топлина. Така 1 kWh отоплителна топлина ни струва около 0,19 PLN.
Внимание! При оценка на действителните разходи за отопление се взема предвид и коефициентът на ефективност на инсталацията COPIN. Той определя съотношението на доставената отоплителна топлина към консумираната електрическа енергия на всички устройства, работещи в инсталацията: термопомпи, циркулационни помпи и електрически нагревател. Следователно стойността му е по-ниска от COP на самата термопомпа.
Какви са оперативните разходи? Ще
анализираме валидността на използването на термопомпа въз основа на конкретна къща. Ще представим избраната термопомпа, стойностите на COP, получени през отделни месеци и направените разходи за отопление на къщата и битовата вода.
Предположения. Анализът е извършен за еднофамилна къща с площ около 200 м2, разположена близо до Ополе. В него живеят четирима души.
- Изчисленото потребление на топлина е 11,3 kW.
- Единственият източник на топлина, захранващ централната отоплителна система, е термопомпа с отоплителна мощност 10,8 kW. Тя отнема енергия от земята чрез вертикален наземен топлообменник - земни сонди. Бяха направени две сондажи с дълбочина 91 м.
- Производителят посочи коефициента на ефективност на COP на 4,5, а консумацията на електроенергия беше 2,4 kW.
- Максималната температура на отоплителната вода е 55 ° C. Инсталацията използва резервоар за акумулиране на топлина с вместимост 600 l.
- При отопление на битова вода, термопомпата се поддържа от електрически нагревател, поставен в нагревател от 300 л.
- Инсталиран е двутарифен електромер.
Резултати. Количеството топлина, доставено от термопомпата, се определя въз основа на показанията на топломера, монтиран в къщата. От друга страна, потреблението на електроенергия от всички устройства, работещи в инсталацията (термопомпа, циркулационни помпи и електрически нагревател) се отчита от състоянието на електромера.
- Разходите за отопление на къщата и битовата вода между 01.09.2006 г. и 01.09.2007 г. са 1076 бруто. През този период потреблението на електроенергия е:
- в дневната тарифа от 178,9 kWh,
- в нощната тарифа 4094,3 kWh.
- През отоплителния сезон 2007/2008 разходите за електроенергия бяха отчетени през отделни месеци (виж таблицата по-долу). Когато тези стойности се съберат, общите разходи за отопление на къщата и битовата вода възлизат на брутни 1160.
Забелязано е, че над 70% от топлината, необходима за отопление, се взема от земята, а делът на електроенергията не надвишава 30%. Термопомпата обикновено работи от 7 до 10 часа на ден (също при външни температури до -10 ° C). Подобно кратко работно време е възможно благодарение на много добрата топлоизолация на цялата къща и използването на свойствата за акумулиране на топлина чрез подово отопление и използването на буферен резервоар за вода с голям капацитет. В допълнение, толкова ниски експлоатационни разходи се влияят и от факта, че термопомпата работи и консумира електроенергия само при по-евтина нощна тарифа (между 13:00 - 15:00 и 22:00 - 6:00 ч. Сутринта)От друга страна, дългите прекъсвания в работата на термопомпата през деня благоприятстват по-бързото регенериране на почвата.
Очакваните разходи за отопление на тази къща с други източници на топлина (газ, петрол, твърдо гориво или електричество) са представени в таблицата по-горе. За разработването им бяха използвани цени на горивата от март 2008 г.
За кого се препоръчва
Термопомпата може да бъде инсталирана както в нови, така и в модернизирани къщи. Особено се препоръчва като алтернатива на отоплението с мазут или течен газ.
Също така си струва да се обмисли това решение, когато разходите за свързване на природен газ са много високи (поради значителното разстояние от газовата мрежа). Термопомпата работи най-добре в енергийно ефективни къщи с ниско потребление на топлина. Колкото по-топла е сградата, толкова по-ниски са разходите за отопление и по-евтина ще бъде инсталацията (покупката на помпа с повече мощност е по-скъпа).
Както е известно, ефективността на термопомпата и следователно нейните експлоатационни разходи зависи до голяма степен от температурната разлика между горния и долния източник. За да се сведе до минимум тази разлика в къща, която ще се отоплява от термопомпа, трябва да се използва нискотемпературна отоплителна система, т.е.подово отопление.
Въпреки че термопомпата може да работи и с радиатори, за да работи една такава система относително ефективно, температурата на водата при подаването им не трябва да надвишава 50-55 ° C (при традиционното отопление обикновено е 75 ° C). Това включва увеличаване на техния размер (те трябва да имат подходящата мощност, за да осигурят желаната от потребителя температура в помещението). И ако това не е възможно, трябва да се проектират няколко радиатора в дадено помещение вместо един, което разбира се увеличава цената на системата.
Не може да се каже, че термопомпата е добро решение за всичко. Самото му приложение не гарантира ниски разходи за отопление на дома. Той трябва да се брои за всяка сграда поотделно. Няма съмнение обаче, че с повишаването на цените на горивата отоплението с помпи ще става все по-изгодно.
Видове термопомпи
В зависимост от вида на топлинния източник (първата част в името на помпата) и ако приемем, че отоплителната система в къщата ще бъде направена от вода (съответно втората част от името), термопомпите могат да бъдат разделени на:
- саламура-вода - те вземат енергия от почва през посредническа среда (саламура) и я връща в системата за централно отопление;
- вода-вода - те вземат енергия от подпочвените води и я прехвърлят към отоплителната система;
- въздух-вода - енергията се събира от въздуха и след това се прехвърля към отоплителната система.
Не само за отопление
Термопомпите не се използват само за отопление на вашия дом. Те също могат да приготвят топла вода или да охладят сградата през лятото.
Топла вода. Често се приготвя в отделен бункер, чийто капацитет обикновено варира от 300 до 500 л. Въпреки това, създаването на такъв отделен и голям бункер изисква място. Ето защо все повече компании предлагат компактни устройства, в които помпата и резервоарът за съхранение имат общ корпус.
Охлаждане. Той може да бъде реализиран по два начина. При първия начинът на работа на термопомпата е обърнат, така че да действа като хладилник. Втората използва ниската температура на земята или подпочвените води за охлаждане на помещенията, например с подово отопление.
