Термопомпи
Термопомпите все повече се използват за отопление на сгради и приготвяне на битова гореща вода. Както подсказва името, тези устройства "изпомпват топлина", което означава да вземат топлина от среда с по-ниска температура (например външен въздух, земя или вода) и да я прехвърлят в среда, чиято температура е по-висока (например въздух в помещение или вода в инсталация). ).
Всеки от нас познава тази технология от собствения си дом, защото битовите хладилници работят на същия принцип. Те взимат топлина от въздуха в хладилника (който е студен) и пренасят топлината към въздуха в стаята.
Разбира се, в природата няма спонтанен феномен на пренос на топлина от по-хладна към по-топла среда. Следователно транспортирането на топлина от термопомпа изисква енергия. Като правило задвижването на компресора е електрически ток.
Въпреки че е скъп енергиен носител, термопомпите са много евтини за експлоатация, тъй като тези устройства, консумиращи 1 kWh електричество, доставят 3-4 kWh топлинна енергия на инсталацията. Разликата от 2-3 kWh е топлината, взета от околността на сградата. По този начин 1 kWh енергия за отопление на къщата е 3-4 пъти по-евтина, отколкото при директно използване на електричество, например за захранване на електрически нагреватели.
След преобразуването се оказва, че енергията, подавана към инсталацията от термопомпата, е по-евтина от топлината, произведена от кондензационен котел с природен газ. Както винаги обаче, за да спестите, първо трябва да инвестирате. Що се отнася до термопомпите, тази инвестиция е доста скъпа.
Ефективност на термопомпите
Техническите данни на термопомпите дават тяхната ефективност под формата на индекс COP. Това е коефициентът на количеството топлина, предадена на инсталацията, към количеството електроенергия, консумирана от компресора.
На практика разделяме сумата от количеството енергия, взето от околната среда (въздух, вода или почва) и мощността на компресора, от мощността на компресора. Например, ако термопомпата отнема 6 kW енергия от земята и мощността на компресора е 2 kW, тогава COP е (6 + 2) / 2 = 4.
COP не е постоянна; варира в зависимост от температурата на саламурата и желаната температура в отоплителната система. В зависимост от температурата и вида на източника на топлина, COP може да варира от малко над 2, до 5,5 или повече.
Дадените стойности на COP предполагат подова настилка в цялата къща, където максималната температура на водата през зимата няма да надвишава 35 ° C. Когато се инсталира с радиатори, ефективността ще спадне дори с 1-1,5. Въз основа на това може да се каже, че най-доброто решение е да се използва подово отопление в цялата къща. Инвестицията няма да бъде много по-скъпа от използването на нагреватели. Трябва да се има предвид, че термопомпата ще изисква много по-големи радиатори, които ще могат да отопляват къщата при температура на водата 55 ° C или по-ниска.
Ефективността на цялата инсталация ще бъде висока само при внимателен подбор на самата термопомпа, както и на източника на топлина и отоплителната система.
Изглежда неразумно да купувате термопомпа, да правите например геотермални сонди и да използвате нагреватели в къщата, които изискват нагряване на водата до 55 ° C през зимата. Използвайки само малко по-евтина инсталация с радиатори вместо подова инсталация, ние значително намаляваме ефективността на отоплителните инсталации с термопомпа.
Термопомпи и екология
Има дискусия около термопомпите за тяхното въздействие върху околната среда. От една страна, това са устройства, които позволяват до голяма степен използването на възобновяема енергия. От друга страна, 25% от конвенционалната енергия, използвана за тяхното захранване, е електричество.
В Полша се произвежда главно в електроцентрали, работещи на въглища, с ефективност не повече от 25-30% след отчитане на загубите при пренос. Следователно използването на термопомпи увеличава потреблението на електроенергия, чието производство е голямо бреме за околната среда.
Ситуацията е проста в държавите, в които електричеството се генерира до голяма степен от възобновяема енергия. Използвайки термопомпи там, ние използваме зелена енергия и в същото време получаваме топлина от околностите на къщата.
В Полша използването на термопомпи може да се третира като подобряване на ефективността на енергийната система. Ако енергийната промишленост използва само 25% от енергията, съдържаща се в горивото, а в помпата, консумирайки 1 kWh електричество, можем да осигурим около 4 kWh топлинна енергия на инсталацията, това е като да използваме 100% от енергията, съдържаща се в горивото.
Разбира се, използването на термопомпи вече няма да бъде противоречиво, когато е възможно да произвеждате (и продавате) електричество в собствения си дом, например чрез използване на вятърни турбини или фотоволтаични клетки. Благодарение на тях част от енергията за задвижването на компресора ще бъде произведена по екологичен начин.
Поради това противоречие едва през 2009 г. термопомпите бяха включени в списъка на устройствата, използващи възобновяема енергия в директивата на ЕС. Познавайки принципа на работа на термопомпите, не бива да мислим за тяхната класификация, а как да направим производството на електричество по-ефективно и екологично.
Видове помпи и по-ниски източници на топлина
По отношение на инвестиционните разходи много зависи от вида на термопомпата. В момента имаме голям брой решения на пазара. Термопомпите се разделят предимно в зависимост от вида на топлинния източник, с който си сътрудничат. Трите най-важни вида са устройства, които използват топлина, натрупана в земята, водата и въздуха.
ТОПЛИННИ ПОМПИ, ТИП КОМПЛЕКТНА ВОДА. Те са устройства, които черпят енергия от земята. За целта полиетиленовите тръби се поставят в земята, в която циркулира течност против замръзване. Материалът на тръбите улавя топлината от земята и я пренася в течността. След това термопомпата охлажда разтвора на гликол с 2-4 ° C и прехвърля топлината в системата. Колкото и абстрактно да изглежда, през зимата термопомпата извлича енергия от земята, която често е под или под 0 ° C, и я прехвърля във водата на системата, която може да достигне до 55-60 ° C (например при зареждане на резервоар за съхранение на гореща вода). вода).
Инсталацията за получаване на топлина от земята, разположена извън сградата, се нарича долният източник на топлина. Може да се направи по няколко начина; най-популярни са вертикални геотермални сонди и плосък криволичещ колектор.
Вертикални сонди. В кладенците с дължина около 100 м се поставя U-образна полиетиленова тръба.За сградата, която разглеждаме, би било необходимо да се направят 1 или 2 сондажа (в зависимост от варианта на къщата и вида на почвата). Предимството на този тип долни източници е възможността за извършване на инсталацията дори на малък парцел. Недостатъкът на вертикалните геотермални сонди е значителната им цена; средната цена на 1 метров кладенец е 100-120, така че нашите кладенци могат да струват общо от 10 000 до 24 000
. Това е популярно и малко по-евтино решение, което не изисква дълбоко пробиване. Тръбите се поставят върху парцела хоризонтално, на малка дълбочина. Недостатъкът на плоския колектор е, за съжаление, необходимостта да се направи малко пространство. Необходимата площ зависи от мощността на помпата и вида на почвата; в сухи почви той е дори 2-3 пъти по-висок, отколкото във влажни сплотени. Ако приемем средните условия за нашата сграда, ще ни трябват 200 до 400 м2 пространство за плосък колектор. Цената на такава инсталация обаче може да бъде почти 2 пъти по-ниска, отколкото при вертикалните кладенци.
ВОДНО-ВОДНИ ТЕРМОПОМПИ. Това е по-малко популярно решение, при което топлината се събира не от земята, а от подземните води. Най-често за тази цел се правят две кладенци - прием и абсорбция (изпускане). Когато термопомпата работи, потопяемата помпа се стартира и захранва вода от изтеглящ кладенец. Термопомпата го охлажда с около 2-4 ° C, след което се изхвърля в абсорбционния кладенец.
Теоретично това решение има големи предимства. Първо, средната температура на приема на вода е по-висока от температурата на земята (8-10 ° C вместо 0-5 ° C). Тази привидно малка разлика увеличава ефективността на термопомпата от около 3-4 на 5-5,5, така че оперативните разходи на инсталацията намаляват. Освен това конструкцията на всмукателен и поглъщащ кладенец често е евтино решение, сравнимо с разходите за направата на плосък колектор. Това, разбира се, зависи от хидрогеоложките условия на парцела.
Основният недостатък на използването на подпочвените води като източник на топлина е рискът от влошаване на характеристиките или блокиране с течение на времето.
В много региони на Полша химичният състав на водата води до това, че след една година или дори няколко месеца работа изпускателният кладенец губи своята ефективност. Стените на кладенеца се обрастват и той не може да получава редовно охладена вода. Резултатът е липсата на воден поток и аварийното изключване на помпата или появата на пружина на нашия парцел, когато изпускателният кладенец не е в състояние да абсорбира вода.
Поради тази причина е важно да се извършат тестове за свойства на водата преди извършването на такава инсталация, за да се оцени рискът от замърсяване на инсталацията.
Също така си струва да се провери дали в района има подобни инсталации и дали в тях е обрасъл изпускателният кладенец. Поради това явление този тип дънен източник не е популярен в Полша.
ВЪЗДУШНИ ВОДНИ ТОПЛИВНИ ПОМПИ . Както подсказва името, въздухът около сградата се използва като по-нисък източник на топлина (в някои случаи можем да използваме и топъл въздух, отстранен от сградата).
Когато термопомпата работи, голям вентилатор принуждава въздуха през топлообменника. След охлаждане се отстранява навън. Най-голямото предимство на това решение е, че няма нужда да се правят земни сонди, плосък колектор или всмукателно-изпускателен кладенец. Следователно инвестиционните разходи са по-ниски.
Не може обаче да се каже, че икономиите са равни на разходите за земния източник под формата на сонди или кладенци, тъй като поради различния, по-скъп и по-голям топлообменник, термопомпата въздух-вода струва повече от моделите със солна вода или вода-вода. В крайна сметка, ако трябваше да използваме такава помпа в нашата „циклична“ къща, инвестиционните разходи биха могли да бъдат намалени с 5000 до 10 000.
Трябва обаче да се има предвид, че средната температура на топлинния източник под формата на въздух през отоплителния сезон е много по-ниска от температурата на земята или подпочвените води. Следователно, ефективността на термопомпата в този случай е по-ниска, само около 2.8-3.
Въпреки че някои модели могат да получат топлина дори от въздух с температура от -20 или дори -25 ° C, като правило, за да осигурят подходящо количество топлина на сградата през този период, термопомпата трябва да се поддържа от електрически нагревател, което разбира се намалява годишната ефективност на инсталацията. .
Независимо от това термопомпите въздух-вода стават все по-популярни. Интересното е, че това решение е много популярно в Швеция и Норвегия, т.е.страни с суров климат. В Полша термопомпите въздух-вода често се използват като източник, поддържащ класически инсталации, например с газов котел. В такава система термопомпата работи, когато нейните експлоатационни разходи са по-ниски от тези на конвенционален топлинен източник. По този начин годишните оперативни разходи на инсталацията могат да бъдат намалени и разликата може да бъде значителна, тъй като намаляването на потреблението на газ може да промени тарифата, според която сме таксувани. В резултат на това само фиксираните разходи ще намаляват с няколко стотни годишно.
Избор на термопомпи за отделни варианти на къщи.
Правилният избор на мощността на термопомпата и възможния спомагателен източник трябва да осигури отопление на сградата и подготовка на топла вода през целия отоплителен сезон, както и поддържане на подходящите параметри на долния източник на топлина.
Например, от гледна точка на инвестиционните разходи, би било възможно да се използва термопомпа с капацитет около 20% по-нисък от изчислените топлинни загуби. Това ще означава, че по време на силни студове термопомпата ще се поддържа от конвенционален източник на топлина (например електрически нагревател).
Теоретично по този начин спестяваме при закупуване на термопомпа и при направата на източник на топлина. Оперативните разходи на инсталацията обаче ще бъдат малко по-високи поради необходимостта от периодично използване на електрическия нагревател.
Трябва също така да се помни, че термопомпа с мощност, по-ниска от топлинната нужда на сградата, ще трябва да работи много дълго време. Ако надвишава 2200-2400 часа годишно, можем да очакваме, че температурата на саламурата ще спада от година на година.
Същото ще се случи и с ефективността на термопомпата. Така че, когато търсим икономии на етапа на изграждане на къща, всъщност бихме могли да използваме термопомпа с малко по-ниска мощност, но тогава долният източник на топлина трябва да бъде извънгабаритен. Благодарение на това температурата на саламурата няма да падне бързо.
За да избегнете неправилен избор, добавете необходимата мощност за отопление на сградата с мощността, необходима за приготвяне на топла вода. 0,25 kW / човек за ниска консумация на топла вода, 0,5 kW / човек за по-висока консумация. В допълнение, накрая си струва да се раздели общото потребление на енергия за отопление на сградата и подготовка на топла вода от мощността на термопомпата, за да се определи нейното годишно време на работа. Не трябва да надвишава 2000-2200 часа годишно.
Ще подберем термопомпи, така че да осигуряват точното количество енергия както за отопление, така и за топла вода. Това ще зависи от варианта на къщата.
ВАРИАНТ I. За "стандартна" къща с топлинни загуби от 9,9 kW добавяме мощността, необходима за приготвяне на топла вода 4 × 0,25 kW, т.е. 1 kW; общо ще бъде 10,9 kW. Тук би била идеална термопомпа с мощност 11-12 kW. Поради факта, че повечето производители имат термопомпи с мощност около 10 kW и след това веднага 14 kW, в крайна сметка приемаме мощност от 10,5 kW.
Разходите за покупка и монтаж на инсталацията са както следва: термопомпа 10,5 kW - 38 500; долен източник (около 200 м сондажи) - около 20 000-24 000; труд и малко друго оборудване - 3000-5000.
Общо те ще възлизат на: 61 500-67 500.
ВАРИАНТ II. В добре изолирана къща нуждите от топлина за отопление на сгради са около 6,5 kW; с надбавка за приготвяне на топла вода, ще ни е необходима мощност 7,5-8 kW. Ще използваме модел с мощност около 8 kW.
Инвестиционните разходи включват: термопомпа с вграден резервоар за топла вода - 36 800; долен източник (около 150 м сондажи) - 15 000-18 000; труд и малко друго оборудване - 3000-5000.
Общо те ще възлизат на: 54 800-61 800.
ВАРИАНТ III. За добре изолирана къща с механична вентилация общите инвестиционни разходи са: най-малката налична термопомпа с мощност от около 5,9 kW - 34 400; долен източник (около 100 м сондажи) - 10 000-12 000; труд и малко друго оборудване - 3000-5000.
Общо те ще възлизат на: 47 400-51 400.
В таблицата (вж.) Сравнихме експлоатационните разходи на термопомпата за отделни варианти на нашата къща с експлоатационните разходи на кондензационния котел, с които се занимавахме в броя от август; те варираха от 2375 до 5434.
Това показва, че експлоатационните разходи на термопомпите са много по-ниски, но много хора се плашат от високите инвестиционни разходи на подобно решение. От само себе си се разбира, че при сравняване на помпите с котлите времето за изплащане на разликата в инвестиционните разходи е доста дълго. Поради тези причини в регионите, оборудвани с природен газ, изглежда по-рационално да се използва котел вместо термопомпа.
Въпреки това, в случай на скъпи енергийни носители, като пропан-бутан или отоплително масло, струва си да замените котлите с термопомпа. Експлоатационните разходи на инсталацията ще бъдат няколко пъти по-ниски.
p class = "txt_upl"> Регистрирайте се за БЮЛЕТИНА. Всяка седмица най-новите новини за строителството, ремонта и довършването на интериора във вашия имейл: Вижте пример
