Siltumsūknis: darbības princips, pielietojuma jomas

Darbina FORUMHOUSE

Siltumu mēs iegūstam, sadedzinot koksni, ogles, naftas produktus un gāzi. Bet šīs mums pazīstamās apkures metodes patiesībā ir primitīvas un bīstamas: tās neatgriezeniski izšķērdē zemes resursus un piesārņo atmosfēru. Tas nevar turpināties ilgi. Tāpēc tradicionālās metodes tiek aizstātas ar energoefektīvām tehnoloģijām, kas var radīt siltumu no zemes un gaisa, nekaitējot dabai.

Kas ir siltumsūknis?

Siltums atrodams visur: gaisā, ūdenī un zemē. Siltumsūknis ir pakāpenisks siltuma transformators, ierīce, kas ņem siltumu no vides un pārnes to uz apkures un karstā ūdens apgādes sistēmu. Kad darbojas siltumsūknis, enerģija tiek tērēta nevis tiešai dzesēšanas šķidruma sildīšanai, bet gan siltuma sūknēšanai un pārvēršanai no vides mājā. Tādējādi tiek sasniegta augsta ierīces energoefektivitāte: kad kompresora darbībai tiek patērēts 1 kilovats elektrības, rodas 3-5 kW siltumenerģijas (siltuma koeficients COP ir 3-5 vienības).

Kādi ir siltumsūkņi?

Siltumsūkņus iedala trīs tipos:

• Aerotermāli (gaiss), kas siltuma enerģiju saņem no atmosfēras.
• Ģeotermāls, iegūstot siltumu no zemes.
• Aquathermal (ūdens) - aprīkojuma klase, kas izmanto ūdens vides siltumu: upes, ezerus, jūru, pazemes ūdens nesējslāni.

Aerotermālais sūknis sūc siltumu caur gaisa siltummaini - āra radiatoru. Zemes sūkņi saņem siltumenerģiju no zemes caur ģeotermālajiem laukiem - tie tiek novietoti horizontāli zem zemes cauruļu vai urbumu (zondu) virsmas, kur caurules ir uzstādītas vertikāli. Zondes var novietot arī leņķī, jo ne visos apgabalos ir iespējas urbt dziļumā. Akvatermiskā sūkņa kolektorus ievieto rezervuārā vai ūdens akā.

Zemes siltumsūkņi darbojas efektīvāk, pateicoties stabilai zemes temperatūrai visu gadu. Ar aerotermālajiem sūkņiem termiskais koeficients (COP) pazeminās āra temperatūrā -15 ° C. Ūdens siltumsūkņi ir atkarīgi no ūdens kvalitātes: aļģes, kaļķakmens, korozija - šie faktori ievērojami samazina ierīces veiktspēju.

Kā darbojas gaisa siltumsūknis?

Jebkura siltumsūkņa darbība ir sadalīta trīs posmos:

• siltuma savākšana no vides;
• savāktā siltuma temperatūras paaugstināšanās;
• siltuma pārnešana uz apkures sistēmu un karstā ūdens padeve.

Vienīgā atšķirība ir zemas kvalitātes siltuma iegūšanas no vides metode. Izmantojot gaisa siltumsūkni, tas tiek darīts šādi:

• Aukstumaģents cirkulē caur gaisa siltumsūkņa - freona - iztvaicētāju. Tas ir antifrīzs un ļoti gaistošs šķidrums, kas vārās zemā temperatūrā. Freona temperatūra vienmēr ir zemāka par gaisa temperatūru, un tāpēc tās ietekmē dzesējošais līdzeklis vārās un tiek pārveidots par tvaiku. To sauc par siltuma diferenciālo siltuma pārnesi.
• Freona tvaiki nonāk kompresorā, kur tie ir saspiesti. Augsta spiediena ietekmē dzesētāja tvaiki uzsilst: saspiesto freona tvaiku temperatūra var sasniegt 128 ° C. Šis siltums nonāk kondensatorā.
• Kondensatorā karstais freona tvaiks nodod siltumenerģiju apkures un ūdens sildīšanas lokam. Kad siltuma enerģija tiek atbrīvota, tvaiks tiek atdzesēts un atkal kļūst par šķidru stāvokli, bet tajā pašā laikā uztur augstu spiedienu. Un arī dzesētāja temperatūra šajā posmā joprojām nav pietiekama jaunam siltuma absorbcijas ciklam no apkārtējās vides. Tāpēc pēc siltummaini freons iziet cauri droseļvārstam, kur pazeminās spiediens un pazeminās temperatūra. Pēc tam dzesēšanas līdzeklis atkārtotā ciklā nonāk ārējā kontūrā.

Kā darbojas ģeotermālais un akvatermālais siltumsūknis?

Šo siltumsūkņu darbības princips atšķiras tikai ar siltuma iegūšanu no vides. Šeit cauruļu ķēde, kas novietota pazemē vai iegremdēta ūdenī, darbojas kā siltummainis. Caur caurulēm, piemēram, gaisa sūkņos, cirkulē nevis dzesētājs, bet gan starpnieks - propilēnglikols, spirts vai ūdens un glikola maisījums. Tieši šie šķidrumi uzkrājas no ūdens vai augsnes iegūto siltumu un pārnes to uz iekārtas iztvaicētāju.

Dzesēšanas šķidrums nonāk iztvaicētājā, uzsilda freonu, pārveidojot to par tvaiku. Freona tvaiki iet caur kompresoru, kur tie tiek saspiesti un sildīti. Pēc tam tas nonāk arī kondensatorā, kur siltumu pārnes uz apkuri un karstā ūdens padevi. Cikls beidzas, kad dzesētājs iziet cauri droseļvārstam, kur notiek spiediena samazināšanas un dzesēšanas process. Atdzesētais freons atkal nonāk iztvaicētājā.

Vienkārši sakot: gaisa, ūdens vai zemes siltums ir vajadzīgs tikai, lai freonu uzvārītu un pārvērstu tvaikā. Turpmāk kompresorā tvaiki spiediena ietekmē tiek uzkarsēti līdz augstām temperatūrām, kuru enerģija tiek izmantota ūdens sildīšanai apkures sistēmā un karstā ūdens apgādē. Tādā veidā ārējās vides zemas pakāpes siltums tiek pārvērsts par apkures loku sildīšanas vides augstām temperatūrām.

Kā uzlabot siltumsūkņa efektivitāti?

Apkures sistēmai ir svarīga loma siltumsūkņa darbībā. Iekārtas visefektīvāk darbojas ar zemas temperatūras apkures sistēmām: grīdas apsilde; ventilatora spoles vienības (ventilatora siltummaiņi). Fakts ir tāds, ka siltumsūknis darbojas pēc iespējas efektīvāk 35-40 ° C temperatūrā pie izejas, un tas atbilst optimālajai siltumnesēja temperatūrai ūdens grīdas apsildes sistēmā vai gaisa sildīšanā.

Vai siltumsūknis var atdzist?

Siltumsūkņi var ne tikai sildīt, bet arī atdzist - izmanto gaisa kondicionēšanai. Tas ir, ierīce var uzņemt siltumu no istabas un noņemt to ārpusē saskaņā ar to pašu principu, bet tikai apgrieztā secībā. Ledusskapis ir arī siltumsūknis. Šī sadzīves tehnika nerada aukstumu, tā vienkārši noņem visu siltumu no noslēgtās siltumizolācijas kameras.

Kādās vietās tiek izmantoti siltumsūkņi?

Siltumsūkņus izmanto rūpniecības objektu apkurei un gaisa kondicionēšanai, pašvaldības ēkām, daudzstāvu un privātām dzīvojamām ēkām. Šī tehnoloģija spēj aizstāt visas tradicionālās apkures metodes. Piemērs tam ir Zviedrija, kur vairāk nekā 90% dažādu mērķu ēku apsilda ar siltumsūkņu palīdzību. Ģeotermālie un aerotermālie sūkņi ir plaši izplatīti Eiropā, ASV, Japānā.

Kam piemērots šāda veida apkure?

Siltumsūknim darbībai nepieciešama tikai elektrība. Šis apkures veids ir piemērots privātmājām, kas atrodas tālu no gāzes vadiem vai kur gāzes pieslēgšana ir nepamatoti dārga. Siltumsūknis ir lieliski piemērots apdzīvotas vietas, kas nav gazificētas, kur nav pietiekami daudz enerģijas elektriskā katla uzstādīšanai. Šāda veida apkure ir populāra tiem, kuri nevēlas dzīvot uz "pulvera mucas", tas ir, tas ir piemērots cilvēkiem, kuri baidās no nosmakšanas vai eksplozijas, ja noplūdīs gāze. Siltumsūkni var izmantot komerciālās ēkās kā energoefektīvu apkuri.

Kādas ir siltumsūkņa briesmas?

Siltumsūknis nededzina degvielu; tas nerada kaitīgas emisijas atmosfērā un atkritumus vidē. Tā ir uguns / sprādzienizturīga un videi draudzīga ierīce. Dzesēšanas aģents cirkulē slēgtā kontūrā un nerada briesmas dabai un cilvēkiem.

Ko meklēt, izvēloties siltumsūkni?

Kā jau minējām, siltumsūkņi tiek iedalīti trīs tipos: aerotermālie, akvatermiskie un ģeotermālie. Pirmie strādā no atmosfēras karstuma, un tiem ir divi būtiski trūkumi: temperatūras kritumi un regulārs radiatora piesārņojums. Smagos sals, termiskais koeficients (COP) samazinās līdz 1, nevis deklarētais 3-5. Un arī pastāvīgais āra radiatoru piesārņojums samazina aerotermālo sūkņu efektivitāti. Šīs instalācijas ir piemērotākas mērenam klimatam ar maigām ziemām.

Aquathermal sūkņi prasa ūdens kvalitāti, un to efektivitāte samazinās, kad dzesēšanas šķidruma ķēde kļūst netīra vai pārklāta ar nogulsnēm.

Mūsu apstākļiem labākā izvēle ir ģeotermālie siltumsūkņi. "Augsnes-ūdens" sistēma ir ērtākā, uzticamākā un efektīvākā apkurei un karstā ūdens apgādei mājās. Tas ir saistīts ar gandrīz nemainīgu augsnes temperatūru visa gada garumā. Ģeotermālais lauks ir novietots zem augsnes sasalšanas punkta, kas ļauj iekārtai darboties stabili un radīt augstu siltuma koeficientu. Piemēram, FH sērijas ģeotermālo siltumsūkņu COP (ФХ-401, FH-405, FH-415) līdz 5 vienībām!

Izvēloties aprīkojumu, ir svarīgi, lai tas ne tikai banāli sildītu ūdeni, bet arī tam būtu uzlabotas īpašības, kas atbilst mūsdienu siltumsūkņa prasībām. Piemēram ģeotermālais siltumsūknis IQ (invertors) ФХ-415. Instalācija ir aprīkota ar: ierīci attālinātai piekļuvei; automātiska restartēšana strāvas padeves pārtraukuma gadījumā; cirkulācijas sūkņu aizsardzība; fāzes nelīdzsvarotības aizsardzība; klimata kontroles režīms gaisa temperatūrai; nedēļas darba grafiks; no laika apstākļiem atkarīgs režīms; karstā ūdens tvertnes sildelementa vadība; nepastāvīga atmiņa; skaņas izolēts korpuss. Tas garantē iekārtas uzticamību, izturību un augstu energoefektivitāti.

Kā jūs jūtaties par šādām apkures sistēmām? Raksti komentāros.

Draugi, mūs jau ir vairāk nekā 85 tūkstoši! Patīk, abonējiet kanālu, kopīgojiet publikāciju - mēs strādājamlai jūs saņemtu noderīgu un atbilstošu informāciju!

Lasīt arī:

• Nav putekļu un trokšņa: kā ar naglu sagriezt viļņu šīferi.
• Kādi koki ir augsnes dehidratatori un ko labāk stādīt pie baseina.

Skatīties video - Matēts vai spīdīgs? Kā izvēlēties krāsu savai mājai.