Tôi có nên sử dụng một máy bơm nhiệt để sưởi ấm ngôi nhà

Ngành công nghiệp bơm không đứng yên, và các giải pháp kỹ thuật mới đang nổi lên dựa trên các công nghệ quen thuộc. Các nhà tiếp thị quan tâm đến việc tạo ra lợi nhuận và tăng doanh thu thường che dấu dữ liệu trên một sản phẩm cụ thể, thúc đẩy nó như một cuộc cách mạng, vô song. Ví dụ nổi bật nhất là máy bơm nhiệt. Tài liệu quảng cáo không mô tả nguyên tắc hoạt động của các thiết bị đó, cũng như mức độ hiệu quả để sưởi ấm ngôi nhà. Tuy nhiên, có thể hiểu được mọi thứ hoạt động như thế nào, và làm thế nào hệ thống này hoặc hệ thống đó có thể hữu ích, từ tài liệu này.

Bơm nhiệt, phạm vi của nó là gì

Định nghĩa kỹ thuật của bơm nhiệt là một thiết bị để truyền năng lượng từ khu vực này sang khu vực khác với sự gia tăng đồng thời hiệu quả công việc của nó. Thật dễ dàng để minh họa cho một thợ máy như vậy. Hãy tưởng tượng một xô nước lạnh và một ly nóng. Để làm nóng chúng, một lượng năng lượng nhất định đã được chi tiêu từ một mức nhiệt nhất định. Tuy nhiên, hiệu quả của ứng dụng của nó là khác nhau. Nếu bạn đồng thời giảm nhiệt độ của một xô nước xuống 1 độ, năng lượng nhiệt thu được có thể mang chất lỏng trong thủy tinh đến gần như sôi.

Đó là cơ chế này mà máy bơm nhiệt hoạt động, mà bạn có thể làm cho hồ bơi nóng hoặc cung cấp đầy đủ sưởi ấm cho một ngôi nhà nước. Việc lắp đặt chuyển nhiệt từ khu vực này sang khu vực khác, thường nằm bên ngoài phòng bên trong. Có rất nhiều ứng dụng cho một kỹ thuật như vậy.

1. Ở mức giá nhất định của công suất bơm nhiệt sưởi ấm ngôi nhà trở nên rẻ tiền và hiệu quả.
2. Dễ dàng để làm cho DHW với bơm nhiệtsử dụng nồi hơi thứ cấp sưởi ấm.
3. Với một số nỗ lực và thiết kế phù hợp, việc tạo ra hoàn toàn có sẵn. hệ thống sưởi tự độngđược hỗ trợ bởi các tấm pin mặt trời.
4. Hầu hết các mô hình của máy bơm nhiệt là chấp nhận được. cho sàn ấm, được sử dụng như một mạch sưởi ấm.

Để chọn và mua một hệ thống phù hợp, trước hết, cần thiết phải thiết lập chính xác tác vụ trước đó. Và chỉ sau khi họ đưa ra yêu cầu về năng lượng và đánh giá khả năng chấp nhận của từng loại lò hơi nhiệt để đáp ứng mọi nhu cầu.

Nguyên tắc chung của công việc

Về mặt công nghệ, bơm nhiệt hoạt động theo sự quen thuộc với tất cả Chu kỳ Carnot, một loạt các biến đổi trạng thái của vật chất. Những từ như vậy có thể hoàn toàn xa lạ với hầu hết người dùng. Tuy nhiên, thực tế mỗi người trong số họ có ít nhất một thiết bị ở nhà, dựa trên quá trình vật lý này.

Nói một cách đơn giản, bơm nhiệt tủ lạnh. Bất kỳ mô hình hộ gia đình nào mà công dân được sử dụng để lưu trữ thịt và đồ uống là một lò sưởi có hiệu suất trên 100%.Mọi thứ hoạt động như sau:

• tủ lạnh lấy đi nhiệt từ các sản phẩm được đặt trong đó và chuyển nó vào lưới tản nhiệt, và do đó đến không gian của căn phòng;
• đồng thời, không khí được làm nóng bằng máy nén.

Kết quả là, chi tiêu một lượng điện nhất định, người dùng nhận được hai nguồn nhiệt, một trong số đó (năng lượng lấy đi từ các sản phẩm) là hoàn toàn miễn phí.

Đó là nguyên lý của bơm nhiệt. Thiết bị có sơ đồ chức năng nghịch đảo so với tủ lạnh - trong đó bộ trao đổi nhiệt và bộ tản nhiệt có ích và chịu trách nhiệm về hiệu quả cuối cùng của thiết bị. Mọi thứ hoạt động như sau:

• mạch chiết nhiệt được đặt bên ngoài phòng, được bao quanh bởi môi trường nhiệt độ ổn định;
• trong quá trình hoạt động của bơm nhiệt, nhiệt độ của chất lỏng làm việc bị buộc giảm bởi các quá trình vật lý tự nhiên dưới các chỉ số môi trường;
• nhiệt được lấy ra bởi các chất lỏng làm việc, cường độ trong đó phụ thuộc vào sự khác biệt nhiệt độ hình thành;
• chất lỏng làm việc đi vào mạch chuyển đổi trạng thái và bộ trao đổi nhiệt của căn phòng;
• năng lượng được giải phóng ra không khí hoặc môi trường khác;
• các chất lỏng làm việc trong trạng thái ban đầu được cung cấp vào đầu chu kỳ (mạch chiết nhiệt).

Hệ thống sưởi này có một số ưu điểm và nhược điểm. Tuy nhiên, trong điều kiện tối ưu, bơm nhiệt cho thấy tiết kiệm đáng kể. Việc sưởi ấm một căn nhà sẽ đòi hỏi ít hơn 70-80% chi phí so với các nồi hơi cổ điển và khí rắn.

Hiệu quả tối ưu của bơm nhiệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Một số giải pháp công nghệ có khả năng chỉ giải quyết một số nhiệm vụ hạn chế. Những người khác đề nghị lắp đặt bơm nhiệt phức tạp.

Ngày nay, có một số thiết bị gia dụng mà chủ sở hữu thậm chí không nghi ngờ rằng họ sử dụng những ý tưởng sáng tạo, mang tính cách mạng để lựa chọn sức nóng của môi trường. Hơn nữa, điều này có thể xảy ra ngay cả ở nhiệt độ không khí tiêu cực bên ngoài cửa sổ. Nó là điều hòa không khí với chức năng sưởi ấm, trên thực tế, được xây dựng trên cơ chế của bơm nhiệt. Nguyên tắc hoạt động của các thiết bị không đối không như vậy sẽ được thảo luận sau.

Đề án sưởi ấm một ngôi nhà riêng với việc sử dụng một máy bơm nhiệt

Sơ đồ tối ưu sử dụng bơm nhiệt để sưởi ấm nhà bao gồm bể chứa. Đơn giản hóa, có vẻ như sau:

Ở đây khối 1 và 2 là van chặn, giúp giải quyết vấn đề điều chỉnh các dòng nhiệt đến. Chúng có thể là sự chồng chéo thủ công của dòng chảy hoặc tạo thành các đầu nhiệt tự động. Khối 3 là một hệ thống cảm biến nhiệt hoặc cảm biến thông thường.

Hệ thống sưởi hoạt động theo nguyên tắc sau:

• bơm nhiệt lấy nhiệt từ môi trường và làm nóng nước;
• chất lỏng đi vào bộ trao đổi nhiệt của lò sưởi thứ cấp của bể chứa, hoặc lưu thông trong một mạch đơn;
• hệ thống sưởi được xây dựng theo nguyên lý cổ điển, dòng nước trong nó được cung cấp bởi một máy bơm tròn.

Đề án thể hiện trong hình - thiết bị tối thiểu của ngôi nhà. Nó có thể dễ dàng được thêm vào. Đặc biệt, không ai phiền lòng cài đặt hai xe tăng và sử dụng nguyên lý chất lỏng thứ cấp. Một trong số đó - một nồi hơi bơm nhiệt (được lắp đặt trực tiếp tại đầu ra của lò hơi sau) - được sử dụng để cấp nước nóng. Một bể thể tích hơn giải quyết vấn đề cung cấp chất làm mát cho hệ thống sưởi ấm.

Tùy chọn xuất sắc hoạt động sưởi ấm nhà với bơm nhiệt, khả năng tích lũy và hệ thống sàn cách nhiệt.Trong trường hợp này, không cần phải làm nóng chất lỏng ở nhiệt độ cao. Tỷ lệ tối ưu cho sưởi ấm dưới sàn - từ 30 đến 40 độ. Sơ đồ sưởi ấm tương tự như sơ đồ đã đề cập, nhưng thay vì tản nhiệt, nước chảy vào thiết bị thu với điều khiển dòng chảy riêng.

Phân loại bơm nhiệt theo đặc tính phương tiện

Việc phân loại máy bơm nhiệt là khá lớn. Các thiết bị được phân chia theo loại chất lỏng làm việc, nguyên tắc thay đổi trạng thái vật lý của nó, việc sử dụng các thiết bị chuyển đổi, bản chất của sóng mang năng lượng cần thiết cho hoạt động. Nếu chúng ta xem xét rằng các mô hình với các kết hợp khác nhau của tiêu chí phân loại được trình bày trên thị trường, nó trở nên rõ ràng rằng nó là khá khó khăn để liệt kê tất cả mọi thứ. Tuy nhiên, bạn có thể xem xét các nguyên tắc cơ bản của phân chia nhóm.

Các đặc tính lắp đặt, thiết kế và cuối cùng của bơm nhiệt phụ thuộc vào các thông số của nguồn nhiệt và môi trường người nhận. Hôm nay có một số loại giải pháp kỹ thuật.

Air-to-air

Máy bơm nhiệt không khí - thiết bị phổ biến nhất. Chúng nhỏ gọn và khá đơn giản.Trên cơ chế của loại máy điều hòa không khí trong nước này hoạt động với chế độ sưởi ấm. Nguyên tắc hoạt động rất đơn giản:

• bộ trao đổi nhiệt đường phố được làm mát dưới nhiệt độ không khí và lấy nhiệt;
• sau khi nén của freon đến vào bộ tản nhiệt, nhiệt độ của nó tăng lên rất nhiều;
• quạt bên trong phòng, thổi bộ trao đổi nhiệt, làm nóng căn phòng.

Việc lựa chọn năng lượng môi trường không nhất thiết được thực hiện bởi một bộ trao đổi nhiệt bên ngoài. Vì mục đích này, không khí có thể bị buộc vào một khối nằm trong phòng. Đây là cách một số công việc hệ thống kênh.

Nếu freon được nén và mở rộng trong một máy điều hòa không khí, sau đó trong máy bơm nhiệt xoáy không khí đơn giản được sử dụng. Cơ chế của công việc là tương tự: trước khi khí đi vào bộ trao đổi nhiệt bên trong, khí được nén lại, và sau khi từ bỏ năng lượng, nó được thổi bởi một dòng chảy mạnh vào buồng chiết nhiệt.

Một bơm nhiệt xoáy là một cài đặt lớn, lớn hoạt động hiệu quả chỉ khi nhiệt độ môi trường xung quanh cao. Do đó, các hệ thống này được lắp đặt trong các xưởng công nghiệp, họ sử dụng khí thải của lò hoặc không khí nóng của hệ thống điều hòa không khí chính như một nguồn nhiệt.

Nước uống

Một máy bơm nhiệt nước-to-nước hoạt động trên nguyên tắc tương tự như các cài đặt khác. Chỉ có phương tiện truyền tải năng lượng khác nhau. Thiết bị được trang bị đầu dò ngâm, để ngay cả trong điều kiện của mùa đông khó khăn, để đạt được chân trời nước ngầm với nhiệt độ tích cực.

Tùy thuộc vào nhu cầu sưởi ấm, hệ thống bơm nhiệt nước-to-nước có thể có kích thước hoàn toàn khác nhau. Ví dụ, bắt đầu từ một số giếng khoan xung quanh một ngôi nhà riêng, kết thúc với bộ trao đổi nhiệt diện tích lớn nằm trực tiếp trong tầng chứa nước được đặt trong giai đoạn xây dựng tòa nhà.

Máy bơm nhiệt nước-to-nước được phân biệt bởi năng suất cao hơn và công suất đầu ra hiệu quả.. Lý do là khả năng tăng nhiệt của chất lỏng. Lớp nước trong đó đầu dò hoặc bộ trao đổi nhiệt được đặt nhanh chóng giải phóng năng lượng, và do khối lượng lớn nó làm giảm một chút đặc tính của nó, góp phần vào hoạt động ổn định của hệ thống. Ngoài ra thiết bị nước-to-nước là khác nhau. tăng hiệu quả.

Nước, không khí, nước

Các hệ thống kết hợp phải được lựa chọn cẩn thận. Đồng thời, các điều kiện khí hậu hiện tại được đánh giá cẩn thận. Ví dụ, một chu trình bơm nhiệt không khí có hiệu quả tốt để sưởi ấm. ở những vùng có sương giá nặng. Hệ thống không khí với nước ấm kết hợp với sàn ấm và lò hơi đốt nóng thứ cấp tích lũy có thể tiết kiệm tối đa ở các vùng lãnh thổ, nơi nhiệt độ không khí hiếm khi rơi xuống dưới -5 ... -10 độ.

Melt (nước muối) -water

Bơm nhiệt của lớp này là một loại toa xe. Anh ấy có thể áp dụng nghĩa đen ở mọi nơi. Các chỉ số về sản lượng nhiệt ròng của nó là không đổi và ổn định. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị nước muối được dựa trên việc lựa chọn nhiệt, chủ yếu từ đất, có các chỉ số độ ẩm hoặc đầm lầy bình thường.

Hệ thống dễ lắp đặt: để chứa các bộ trao đổi nhiệt bên ngoài, đủ để chôn chúng ở một độ sâu nhất định.Bạn cũng có thể chọn một trong các tùy chọn của thiết bị với chất lỏng làm việc dạng khí hoặc lỏng.

Tính toán của lớp bơm nước muối nước nóng được thực hiện về nhu cầu năng lượng để sưởi ấm. Phương pháp xác định định lượng của nó rất nhiều. Bạn có thể thực hiện phép tính chính xác nhất, có tính đến vật liệu của các bức tường của ngôi nhà, thiết kế cửa sổ, bản chất của đất, nhiệt độ không khí trung bình trọng và nhiều hơn nữa.

Các nhà sản xuất hệ thống nước muối cung cấp các phiên bản khác nhau của các mô hình khác nhau về mức tiêu thụ điện năng của đơn vị chuyển đổi, thiết kế và kích thước của bộ trao đổi nhiệt bên ngoài và các thông số của mạch đầu ra. Chọn bơm nhiệt tối ưu trên danh sách yêu cầu được định hình trước rất dễ dàng.

Chia theo loại cơ thể

Máy bơm nhiệt hiện đại có thể sử dụng một cơ thể khí hoặc một dung dịch amoniac lỏng hóa học như một bộ phận vận chuyển nhiệt. Sự phù hợp của một sơ đồ cụ thể được đánh giá dựa trên một số yếu tố, đặc điểm của các hệ thống.

1. Cài đặt bằng cách sử dụng freon, có chu trình bơm nhiệt dựa trên quá trình nén và mở rộng khí. Chúng được bằng cách nào đó được xây dựng trên một mạch máy nén.Thiết bị này có các chỉ số hoạt động hấp dẫn, nhưng nó cũng có nhược điểm. Mặc dù tiêu thụ trung bình có trọng số của hệ thống tại thời điểm chu kỳ hoạt động ổn định, nhưng hệ thống dây điện được nạp rất nhiều. Ngoài ra, các máy bơm nhiệt có băng tải khí sẽ không có ích ở các khu vực không có mạng lưới điện tập trung hoặc nguồn điện có đủ khả năng chịu tải.
   
2. Các thiết bị bay hơi sử dụng dung dịch amoniac, có một chu kỳ nhiệm vụ dựa trên quá trình bay hơi của một chất ở điểm sôi thấp. Hóa lỏng sau khi truyền qua bộ trao đổi nhiệt bên ngoài xảy ra dưới tác dụng của nguồn năng lượng. Đây là một ổ ghi nhiệt. Hầu hết nhiên liệu có thể được sử dụng cho nó: rắn, xăng, dầu diesel, khí, dầu hỏa, trong một số trường hợp - rượu methyl. Do đó, máy bơm nhiệt bay hơi hấp dẫn ở những nơi không có điện. Ngoài ra, việc lựa chọn thiết bị như vậy có thể đẩy nhiên liệu rẻ tiền của một loại nhất định trong khu vực.
   

Bản chất của môi trường làm việc được sử dụng trong hệ thống có thể nói rất nhiều về hiệu suất của nhà máy và sản lượng điện.Vì vậy, máy bơm nhiệt máy nén freon có khả năng giật mạnh, nhanh chóng làm ấm căn phòng. Mô hình bay hơi Amoniac cho những kỳ công như vậy không có khả năng. Phương thức sử dụng ưa thích của chúng ổn định, hoạt động liên tục với truyền nhiệt danh nghĩa.

Ưu điểm của máy bơm nhiệt và tính khả thi của lắp đặt

Như đã nêu trong quảng cáo, lợi thế chính của máy bơm nhiệt là hiệu quả sưởi ấm. Ở một mức độ nào đó, nó hoạt động theo cách đó. Nếu máy bơm nhiệt có môi trường cất năng lượng cung cấp các chỉ số nhiệt độ tối ưu, việc lắp đặt hoạt động hiệu quả, chi phí sưởi ấm sẽ giảm khoảng 70-80%. Tuy nhiên, luôn luôn có trường hợp bơm nhiệt có thể là một đầu tư không hợp lý.

Hiệu quả của bơm nhiệt được xác định bởi các đặc điểm công nghệ sau:

• tham số của giới hạn nhiệt độ giảm xuống bởi chất lỏng làm việc;
• sự khác biệt tối thiểu về nhiệt độ của bộ trao đổi bên ngoài và môi trường, tại đó việc tách nhiệt cực nhỏ;
• mức tiêu thụ năng lượng và giật lùi của nhiệt điện hữu ích.

Tính khả thi của việc sử dụng bơm nhiệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

1. Lãnh thổ nơi thiết bị đó không hiển thị kết quả tốt - khu vực có mùa đông lạnh giá và nhiệt độ trung bình hàng ngày thấp. Trong trường hợp này, bơm nhiệt đơn giản là không có khả năng rút đủ nhiệt từ môi trường, tiếp cận chặt chẽ với vùng có hiệu quả bằng không. Trước hết, nó liên quan đến hệ thống không đối không.
2. Với sự gia tăng khối lượng không gian gia nhiệt, các thông số công nghệ của bơm nhiệt tăng gần như theo cấp số nhân. Bộ trao đổi nhiệt trở nên lớn hơn, kích thước và số lượng đầu dò ngâm trong nước hoặc mặt đất tăng lên. Tại một thời điểm nhất định, chi phí của máy bơm nhiệt để sưởi ấm cần thiết chi phí cho việc lắp đặt và bảo trì, cũng như việc thanh toán điện năng tiêu thụ chỉ đơn giản là đầu tư không hợp lý. Nó rẻ hơn nhiều để tạo ra một hệ thống sưởi bằng khí đốt cổ điển với lò hơi.
3. Hệ thống càng phức tạp, càng tốn kém và nó là vấn đề hơn để sửa chữa trong trường hợp vỡ. Đây là một sự bổ sung tiêu cực vào kích thước của khu vực được làm nóng và các đặc điểm của vùng khí hậu.

Cổ điển là bơm nhiệt và nồi hơi đốt nhiên liệu / gaslàm việc trong một bó. Ý tưởng rất đơn giản: các sản phẩm đốt nhiên liệu được hiển thị trên một đường ống rộng. Nó được đặt trao đổi nhiệt. Trong hệ thống sưởi ấm và bể chứa nước nóng và một lò hơi nóng gián tiếp được lắp đặt. Thiết bị (nồi hơi và máy bơm) được kích hoạt đồng thời khi nhiệt độ của chất lỏng trong mạng phân phối giảm xuống. Làm việc theo cặp, chúng gần như hoàn toàn sử dụng năng lượng đốt nhiên liệu, cho thấy các chỉ số hiệu quả gần tối đa.

Hệ thống thích nghi với các đặc điểm môi trường được xây dựng trên bơm nhiệt, quạt, súng nhiệt của bất kỳ lớp học nào. Với nhiệt độ không khí đủ cao trên đường phố (lên đến -5 ... -10 độ C), bơm nhiệt hoạt động ở chế độ bình thường, cung cấp đủ năng lượng để sưởi ấm. Các tính năng thiết kế của hệ thống là vị trí của bộ trao đổi nhiệt bên ngoài của nó trong một ống thông gió riêng biệt.Khi nhiệt độ trên đường bên dưới dấu tối ưu, không khí cung cấp được làm nóng bằng súng nhiệt (diesel, điện hoặc khí).

Điều đáng lưu ý: hầu hết các đề án cung cấp cho thích nghi với nhiệt độ không khí hoặc các thông số ổn định của hoạt động bơm nhiệt được áp dụng cho các thiết bị không đối không và không khí với nước. Các hệ thống khác, do bộ trao đổi nhiệt bên ngoài được phân lập trong đất hoặc trong nước, không cho phép tạo ra các điều kiện làm việc "nhà kính" như vậy.

Đặc điểm chính và tính toán công suất bơm nhiệt

Tính hợp lý chung của việc lắp đặt một máy bơm nhiệt để sưởi ấm một ngôi nhà được ước tính, trên tất cả, về chi phí tài chính. Chúng bao gồm:

• giá mua thiết bị;
• chi phí lắp đặt, có thể bao gồm các công trình đất đai;
• chi phí bảo trì định kỳ;
• chi phí ước tính của việc loại bỏ các vấn đề thường xuyên.

Lựa chọn mô hình năng lượng, như đã đề cập ở trên, dựa trên nhu cầu cấp nhiệt tổng thể. Một tính toán gần đúng cho một ngôi nhà một tầng 10x10 mét (khối lượng 300 mét khối) trông như thế này:

• có tính đến nhiệt độ mùa đông âm tối đa (-20);
• sự khác biệt giữa phòng và môi trường được xác định (20 - -20 = 40);
• tổn thất nhiệt của tường được tính toán, theo số liệu tham chiếu của vật liệu (đối với gạch, giá trị bảng là 1, tổn hao nhiệt là 1x300x40 - 12000 kilocalories / giờ hoặc 13,5 kW).

Con số kết quả là một chỉ số về sức mạnh tối thiểu của bơm nhiệt, đủ để làm nóng ngôi nhà. Để chọn mô hình tối ưu, đặc tính phải được tăng ít nhất 50%. Điều này được thực hiện do thực tế bơm nhiệt vào mùa đông sẽ phải hoạt động trong điều kiện không tối ưu, gần với điểm thấp nhất của hiệu suất zero ở nhiệt độ môi trường xung quanh. Con số kết quả cho ví dụ được coi là khoảng 20 kW.

Phần thứ hai của phép tính là lựa chọn dung tích bình chứa. Bạn nên cài đặt phần này của hệ thống để bơm nhiệt có thể hoạt động trong một số chu kỳ hạn chế mỗi ngày. Tài liệu cho thiết bị cung cấp các khuyến nghị về thể tích của bộ tích lũy nhiệt cho một chỉ báo cụ thể về chu kỳ. Con số trung bình là 30 lít cho mỗi kilowatt với 3 lần ra mắt, 20 lít với 5 lần phóng. Vì vậy, đối với ngôi nhà trong ví dụ này, bạn cần một bể chứa ít nhất 400 lít cho năm chu kỳ vận hành bơm nhiệt mỗi ngày.

Kết luận

Nếu, như là kết quả của việc phân tích khí hậu, nguồn năng lượng sẵn có, bản chất của đất, nó đã được quyết định mua một máy bơm nhiệt để sưởi ấm, nó được khuyến khích thiết kế hệ thống ủy thác cho các chuyên gia. Sự lựa chọn tối ưu của mô hình không chỉ dựa trên các tính năng của thiết bị và cơ chế công việc của nó. Các chuyên gia sẽ tính đến việc truyền nhiệt của đất, chọn một kế hoạch kết hợp với hiệu quả tốt, tính toán lựa chọn tốt nhất để thực hiện các công trình đất đai. Do đó, hệ thống sưởi ấm với một máy bơm nhiệt, được phát triển bởi các chuyên gia, sẽ không làm cho bạn gặp phải bất ngờ và hối tiếc sự lựa chọn của bạn.