Pompa de căldură: principiu de funcționare, domenii de aplicare

Dezvoltat de FORUMHOUSE

Primim căldură arzând lemn, cărbune, produse petroliere și gaze. Dar aceste metode de încălzire care ne sunt familiare sunt de fapt primitive și periculoase: ele irosesc iremediabil resursele pământului și poluează atmosfera. Acest lucru nu poate continua mult timp. Prin urmare, metodele tradiționale sunt înlocuite de tehnologii eficiente din punct de vedere energetic, care pot genera căldură din pământ și aer fără a afecta natura.

Ce este o pompă de căldură?

Căldura se găsește peste tot: în aer, apă și pământ. O pompă de căldură este un transformator de căldură intensificat, un dispozitiv care preia căldura din mediu și o transferă la sistemul de încălzire și alimentare cu apă caldă. Atunci când funcționează o pompă de căldură, energia nu este consumată pentru încălzirea directă a lichidului de răcire, ci pentru pomparea și transformarea căldurii din mediu în casă. Astfel, se obține o eficiență energetică ridicată a dispozitivului: când se consumă 1 kilowatt de energie electrică pentru funcționarea compresorului, se generează 3-5 kW de energie termică (coeficientul termic COP este de 3-5 unități).

Ce fel de pompe de căldură există?

Pompele de căldură sunt clasificate în trei tipuri:

• Aerotermale (aer), care primesc energie termică din atmosferă.
• Geotermal, extragând căldura de pe pământ.
• Aquathermal (apă) - o clasă de echipamente care utilizează căldura mediului acvatic: râuri, lacuri, mare, acvifer subteran.

Pompa aerotermală atrage căldură printr-un schimbător de căldură de aer - un radiator exterior. Pompele cu sursă de la sol primesc energie termică din sol prin câmpuri geotermale - acestea sunt așezate orizontal sub suprafața conductelor de pământ sau a forajelor (sondelor), unde sunt instalate conductele vertical. Sondele pot fi, de asemenea, poziționate într-un unghi, deoarece nu toate zonele au capacitatea de a găuri în adâncime. Colectoarele pompei acvatermale sunt plasate într-un rezervor sau fântână de apă.

Pompele de căldură de la sol funcționează mai eficient datorită temperaturilor stabile ale solului pe tot parcursul anului. Cu pompele aerotermice, coeficientul termic (COP) scade la o temperatură exterioară de -15 ° C. Pompele de căldură cu apă depind de calitatea apei: alge, calcar, coroziune - acești factori reduc semnificativ performanța dispozitivului.

Cum funcționează o pompă de căldură cu sursă de aer?

Funcționarea oricărei pompe de căldură este împărțită în trei etape:

• colectarea căldurii din mediu;
• o creștere a temperaturii căldurii colectate;
• transferul de căldură la sistemul de încălzire și alimentarea cu apă caldă.

Singura diferență este metoda de a obține căldură de calitate scăzută din mediu. Cu o pompă de căldură sursă de aer, acest lucru se face după cum urmează:

• Agentul frigorific circulă prin evaporatorul pompei de căldură cu aer - freon. Este un lichid antigel și foarte volatil, care fierbe la temperaturi scăzute. Temperatura freonului este întotdeauna mai mică decât temperatura aerului și, prin urmare, sub influența sa, agentul frigorific fierbe și este transformat în abur. Aceasta se numește transfer termic diferențial termic.
• Vaporii de freon pătrund în compresor, unde este comprimat. Sub influența presiunii ridicate, vaporii de agent frigorific se încălzesc: temperatura vaporilor de freon comprimați poate ajunge la 128 ° C. Această căldură intră în condensator.
• În condensator, aburul freon fierbinte transferă energia termică către circuitul de încălzire și de încălzire a apei. Când se eliberează energia termică, aburul este răcit și devine din nou o stare lichidă, dar în același timp menține o presiune ridicată. Și, de asemenea, temperatura agentului frigorific în această etapă este încă insuficientă pentru un nou ciclu de absorbție a căldurii din mediu. Prin urmare, după schimbătorul de căldură, freonul trece prin supapa de accelerație, unde presiunea scade și temperatura scade. După aceea, agentul frigorific merge la circuitul extern pentru un ciclu repetat.

Cum funcționează o pompă de căldură geotermală și acotermală?

Principiul de funcționare al acestor pompe de căldură diferă doar prin extracția căldurii din mediu. Aici, un circuit de țevi așezate sub pământ sau cufundat în apă acționează ca un schimbător de căldură. Nu este un agent frigorific care circulă prin conducte, ca în pompele de aer, ci un intermediar - propilen glicol, alcool sau un amestec apă-glicol. Aceste lichide acumulează căldură obținută din apă sau sol și o transferă la evaporatorul instalației.

Lichidul de răcire intră în evaporator, încălzește freonul, transformându-l în abur. Vaporii de freon trec prin compresor, unde este comprimat și încălzit. După aceea, pătrunde și în condensator, unde transferă căldura către încălzire și alimentare cu apă caldă. Ciclul se termină când agentul frigorific trece prin supapa de strangulare, unde are loc procesul de depresurizare și răcire. Freonul răcit intră din nou în evaporator.

Mai simplu spus: căldura aerului, a apei sau a pământului este necesară numai pentru a fierbe freonul și a-l transforma în abur. Mai mult, în compresor, aburul este încălzit sub influența presiunii la temperaturi ridicate, a cărei energie este utilizată pentru a încălzi apa din sistemul de încălzire și alimentarea cu apă caldă. În acest fel, căldura redusă a mediului extern este convertită în temperaturi ridicate ale mediului de încălzire al circuitului de încălzire.

Cum se îmbunătățește eficiența unei pompe de căldură?

Sistemul de încălzire joacă un rol important în performanța unei pompe de căldură. Echipamentul funcționează cel mai eficient cu sisteme de încălzire la temperatură scăzută: încălzire prin pardoseală; ventiloconvectoare (schimbătoare de căldură ale ventilatorului). Faptul este că pompa de căldură funcționează cât mai eficient posibil la o temperatură de 35-40 ° C la ieșire și asta corespunde temperaturii optime a mediului de încălzire în sistemul de încălzire prin pardoseală a apei sau încălzirea aerului.

Poate pompa de căldură să se răcească?

Pompele de căldură nu numai că pot încălzi, ci și răcori - folosite pentru aerul condiționat. Adică, dispozitivul poate prelua căldura din cameră și o poate îndepărta în exterior conform aceluiași principiu, dar numai în ordine inversă. Un frigider este, de asemenea, o pompă de căldură. Acest aparat de uz casnic nu produce frig, pur și simplu îndepărtează toată căldura din camera de izolație termică sigilată.

În ce zone sunt utilizate pompele de căldură?

Pompele de căldură sunt utilizate pentru încălzirea și climatizarea instalațiilor industriale, clădirilor municipale, clădirilor rezidențiale cu mai multe etaje și private. Această tehnologie este capabilă să înlocuiască toate metodele tradiționale de încălzire. Un exemplu în acest sens este Suedia, unde peste 90% din clădiri pentru diverse scopuri sunt încălzite cu ajutorul pompelor de căldură. Pompele geotermale și aerotermice sunt răspândite în Europa, SUA, Japonia.

Cui este potrivit acest tip de încălzire?

Pompa de căldură are nevoie doar de energie electrică pentru a funcționa. Acest tip de încălzire este potrivit pentru casele private situate departe de rețeaua de gaz sau în care conexiunea la gaz este nerezonabil de costisitoare. Pompa de căldură este perfectă pentru așezările care nu sunt gazificate, unde nu există suficientă energie pentru a instala un cazan electric. Acest tip de încălzire este popular printre cei care nu doresc să trăiască pe un „butoi cu pulbere”, adică este potrivit pentru persoanele care se tem de sufocare sau explozie dacă scurgerile de gaz. Pompa de căldură poate fi utilizată în clădiri comerciale ca încălzire eficientă din punct de vedere energetic.

Care sunt pericolele unei pompe de căldură?

Pompa de căldură nu arde combustibil; nu produce emisii nocive în atmosferă și deșeuri în mediu. Este un dispozitiv rezistent la foc / explozie și ecologic. Agentul frigorific circulă într-un circuit închis și nu prezintă un pericol pentru natură și oameni.

Ce trebuie să căutați atunci când alegeți o pompă de căldură?

După cum am menționat, pompele de căldură sunt împărțite în trei tipuri: aerotermale, acvatermale și geotermale. Primele funcționează din căldura atmosferică și au două dezavantaje semnificative: scăderea temperaturii și poluarea regulată a radiatorului. În înghețurile severe, coeficientul termic (COP) scade la 1, în locul celui declarat 3-5. Și, de asemenea, poluarea constantă a radiatoarelor exterioare reduce eficiența pompelor aerotermale. Aceste instalații sunt mai potrivite pentru climă temperată cu ierni blânde.

Pompele acvaterale sunt exigente în ceea ce privește calitatea apei și eficiența lor scade atunci când circuitul de răcire se murdărește sau este acoperit cu depuneri.

Pentru condițiile noastre, cea mai bună alegere este pompe de căldură geotermale. Sistemul „sol-apă” este cel mai convenabil, fiabil și eficient pentru încălzirea și alimentarea cu apă caldă la domiciliu. Acest lucru se datorează temperaturii aproape constante a solului pe tot parcursul anului. Câmpul geotermal este așezat sub punctul de îngheț al solului, ceea ce permite instalației să funcționeze stabil și să producă un coeficient termic ridicat. De exemplu, pompele de căldură geotermale COP din seria FH (ФХ-401, FH-405, FH-415) până la 5 unități!

Atunci când alegeți echipamentele, este important ca acesta să nu încălzească banal apa, ci și să aibă caracteristici avansate care îndeplinesc cerințele unei pompe de căldură moderne. Să luăm de exemplu pompă de căldură geotermală IQ (invertor) ФХ-415. Instalarea este echipată cu: un dispozitiv pentru acces la distanță; repornire automată în cazul unei întreruperi a curentului electric; protecția pompelor de circulație; protecție împotriva dezechilibrului de fază; modul de climatizare pentru temperatura aerului; programul săptămânal de lucru; modul dependent de vreme; controlul elementului de încălzire al rezervorului de apă caldă; memorie non volatila; carcasă izolată fonic. Acest lucru garantează fiabilitatea, durabilitatea și eficiența energetică ridicată a echipamentului.

Ce părere aveți despre astfel de sisteme de încălzire? Scrieți în comentarii.

Prieteni, suntem deja peste 85 de mii! Apreciază, abonează-te la canal, distribuie publicația - noi lucramastfel încât să primiți informații utile și relevante!

Citește și:

• Fără praf și zgomot: cum să tăiați o ardezie cu un cui.
• Ce copaci sunt dezhidratatori ai solului și ce este mai bine să se planteze lângă o fântână.

Priveste filmarea - Matte sau Glossy? Cum să alegi vopseaua pentru casa ta.