Isıtma için bir ısı pompasının çalışma prensibi. Ev ısıtması için ısı pompası: çalışma prensibi, çeşitleri ve kullanımı. Pompaların çalışmasının bazı özellikleri

19. yüzyılın sonunda, onları harekete geçirmek için harcanan enerjinin en az iki katı kadar ısı pompalayabilen güçlü soğutma üniteleri ortaya çıktı. Bu bir şoktu, çünkü resmen bir termal sürekli hareket makinesinin mümkün olduğu ortaya çıktı! Bununla birlikte, daha yakından incelendiğinde, sürekli hareket makinesinin hala çok uzakta olduğu ve bir ısı pompası tarafından üretilen düşük dereceli ısı ile örneğin yakıt yakılarak elde edilen yüksek dereceli ısının iki büyük fark olduğu ortaya çıktı. Doğru, ikinci ilkenin karşılık gelen formülasyonu biraz değiştirildi. Peki ısı pompaları nedir? Özetle, bir ısı pompası, ısıtma ve iklimlendirme için modern ve yüksek teknoloji ürünü bir cihazdır. Isı pompası sokaktan veya yerden ısı toplar ve evin içine yönlendirir.

Isı pompası nasıl çalışır?

Isı pompası nasıl çalışır? basit: mekanik iş veya diğer enerji türleri nedeniyle, bu hacmin bir bölümünde önceden belirli bir hacme eşit olarak dağıtılan ısı konsantrasyonunu sağlar. Diğer kısımda sırasıyla bir ısı açığı, yani soğuk oluşur.

Tarihsel olarak, ısı pompaları ilk olarak buzdolapları olarak kullanıldı - aslında, herhangi bir buzdolabı, bir soğutma odasından dışarıya (bir odaya veya dışarıya) ısı pompalayan bir ısı pompasıdır. Bu cihazlara hala bir alternatif yoktur ve tüm modern soğutma teknolojisi çeşitliliği ile temel prensip aynı kalır: ek harici enerji nedeniyle soğutma odasından ısı pompalanması.

Doğal olarak, hemen hemen, kondenser ısı eşanjörünün gözle görülür ısınmasının (bir ev tipi buzdolabı için, genellikle siyah bir panel veya kabinin arkasındaki ızgara şeklinde yapılır) ısıtma için de kullanılabileceğini fark ettiler. Bu zaten bir ısı pompasına dayalı bir ısıtıcı fikriydi. modern biçim- bir buzdolabı, aksine, ısı sınırsız bir dış hacimden (sokaktan) kapalı bir hacme (odaya) pompalandığında. Bununla birlikte, bu alanda ısı pompasının birçok rakibi vardır - geleneksel odun sobaları ve şöminelerden her türlü modern ısıtma sistemine kadar. Bu nedenle, uzun yıllar boyunca, yakıt nispeten ucuzken, bu fikir bir meraktan başka bir şey olarak görülmedi - çoğu durumda ekonomik olarak kesinlikle kârsızdı ve bu tür bir kullanım sadece çok nadiren haklıydı - genellikle güçlü tarafından dışarı pompalanan ısının geri kazanılması için. İklimi çok soğuk olmayan ülkelerde soğutma üniteleri. Ve sadece enerji fiyatlarındaki hızlı artış, ısıtma ekipmanı maliyetindeki karmaşıklık ve artış ve bu arka plana karşı ısı pompası üretim maliyetindeki göreceli azalma ile, böyle bir fikir kendi içinde ekonomik olarak uygulanabilir hale gelir - sonuçta, oldukça karmaşık ve pahalı bir kurulum için bir kez ödenirse, azaltılmış yakıt tüketiminden sürekli olarak tasarruf etmek mümkün olacaktır. Isı pompaları, giderek daha popüler hale gelen kojenerasyon - ısı ve soğuğun eşzamanlı üretimi - ve trijenerasyon - aynı anda ısı, soğuk ve elektrik üretimi fikirlerinin temelidir.

Bir ısı pompası, herhangi bir soğutma ünitesinin özü olduğundan, "soğutma makinesi" teriminin onun takma adı olduğunu söyleyebiliriz. Doğru, kullanılan çalışma ilkelerinin çok yönlülüğüne rağmen, soğutma makinelerinin tasarımlarının hala özellikle ısı üretimine değil, soğuk üretimine odaklandığı akılda tutulmalıdır - örneğin, üretilen soğuğun tek bir yerde yoğunlaştığı ve Ortaya çıkan ısı tesisatın birkaç farklı bölümünde dağıtılabilir, çünkü sıradan bir buzdolabında görev bu ısıyı kullanmak değil, sadece ondan kurtulmaktır.

Isı pompası sınıfları

Şu anda, en yaygın olarak iki sınıf ısı pompası kullanılmaktadır. Bir sınıf, Peltier etkisine dayanan termoelektrik olanları ve diğeri - sırayla mekanik kompresör (piston veya türbin) ve absorpsiyon (difüzyon) olarak alt bölümlere ayrılan buharlaştırıcı olanları içerir. Ayrıca Ranque etkisinin ısı pompası olarak çalıştığı girdap tüplerinin kullanımına olan ilgi giderek artmaktadır.

Peltier ısı pompaları

Peltier elemanı

Peltier etkisi, özel olarak hazırlanmış bir yarı iletken levhanın iki tarafına küçük bir DC voltajı uygulandığında, bu levhanın bir tarafının ısınması ve diğerinin soğumasıdır. Yani genel olarak termoelektrik ısı pompası hazır!

Efektin fiziksel özü aşağıdaki gibidir. Peltier elemanının plakası (diğer adıyla "termoelektrik eleman", İngiliz Termoelektrik Soğutucu, TEC), iletim bandında farklı seviyelerde elektron enerjisine sahip iki yarı iletken katmandan oluşur. Bir elektron, harici bir voltajın etkisi altında başka bir yarı iletkenin daha yüksek enerjili bir iletim bandına geçtiğinde, enerji kazanması gerekir. Bu enerjiyi aldığında yarı iletken temas noktası soğutulur (akım ters yönde aktığında ters etki oluşur - olağan omik ısıtmaya ek olarak tabaka temas noktası ısınır).

Peltier elemanlarının avantajları

Peltier elemanlarının avantajı, tasarımlarının maksimum basitliğidir (iki telin lehimlendiği bir plakadan daha basit ne olabilir?) Ve herhangi bir hareketli parçanın yanı sıra sıvı veya gazların iç akışlarının tamamen yokluğu. Bunun sonucu, mutlak sessiz çalışma, kompaktlık, uzayda yönelime tamamen kayıtsızlık (yeterli ısı dağılımı sağlanırsa) ve titreşim ve şok yüklerine karşı çok yüksek dirençtir. Ve çalışma voltajı sadece birkaç volttur, bu nedenle çalışma için birkaç pil veya bir araba aküsü yeterlidir.

Peltier elemanlarının dezavantajları

Termoelektrik elemanların ana dezavantajı, nispeten düşük verimlilikleridir - kabaca, pompalanan ısı birimi başına sağlanan harici enerjinin iki katına ihtiyaç duyacakları varsayılabilir. Yani 1 J elektrik enerjisi vererek soğuyan bölgeden sadece 0,5 J ısıyı uzaklaştırabiliriz. Toplam 1,5 J'nin tamamının Peltier elemanının "sıcak" tarafına ayrılacağı ve bunların dış ortama alınması gerekeceği açıktır. Bu, sıkıştırmalı evaporatif ısı pompalarının verimliliğinden birçok kat daha düşüktür.

Böyle düşük bir verimliliğin arka planına karşı, diğer dezavantajlar genellikle artık o kadar önemli değildir - ve bu, yüksek bir spesifik maliyetle birlikte düşük bir spesifik üretkenliktir.

Peltier öğelerini kullanma

Özelliklerine uygun olarak, Peltier elemanlarının ana uygulama alanı şu anda genellikle, özellikle güçlü sarsıntı ve titreşim koşullarında ve ağırlık ve boyutlar üzerinde ciddi kısıtlamalar bulunan, çok güçlü olmayan bir şeyi çok fazla soğutmamanın gerekli olduğu durumlarla sınırlıdır. örneğin, başta askeri, havacılık ve uzay olmak üzere elektronik ekipmanın çeşitli birimleri ve parçaları. Belki de Peltier elemanları günlük yaşamda en yaygın olarak düşük güçlü (5..30 W) taşınabilir araç buzdolaplarında kullanılmaktadır.

Evaporatif Sıkıştırmalı Isı Pompaları

Evaporatif sıkıştırmalı bir ısı pompasının çalışma döngüsünün şeması

Bu ısı pompası sınıfının çalışma prensibiŞöyleki. Gaz halindeki (tamamen veya kısmen) soğutucu akışkan, kompresör tarafından sıvıya dönüşebileceği bir basınca sıkıştırılır. Doğal olarak, bu ısınır. Isıtılmış sıkıştırılmış soğutucu akışkan, ortam sıcaklığına soğutulduğu ve fazla ısıyı verdiği kondenser radyatörüne beslenir. Bu, ısıtma bölgesidir (mutfak buzdolabının arkası). Sıkıştırılmış sıcak soğutucu akışkanın önemli bir kısmı yoğuşturucu girişinde hala buhar halinde kalırsa, ısı değişimi sırasında sıcaklık düştüğünde o da yoğuşarak sıvı hale geçer. Nispeten soğutulmuş sıvı soğutucu akışkan, bir gaz kelebeği veya bir genişleticiden geçerek basıncını kaybettiği, genişlediği ve buharlaştığı, en azından kısmen gazlı bir forma dönüştüğü ve buna göre soğutulduğu genleşme odasına beslenir - ortam sıcaklığının önemli ölçüde altında ve hatta ısı pompasının soğutma bölgesindeki sıcaklığın altında. Evaporatör panelinin kanallarından geçen soğuk sıvı ve buharlı ısı taşıyıcı karışımı, soğutma bölgesinden ısı alır. Bu ısı nedeniyle, soğutucu akışkanın kalan sıvı kısmı buharlaşmaya devam eder, sürekli olarak düşük bir evaporatör sıcaklığı korunur ve verimli ısı çıkışı sağlanır. Bundan sonra buhar halindeki soğutucu akışkan kompresör girişine ulaşır ve bu kompresör onu boşaltır ve tekrar sıkıştırır. Sonra her şey baştan tekrarlanır.

Böylece, kompresör-yoğuşturucu-kısıcının "sıcak" bölümünde, soğutucu akışkan yüksek basınç altındadır ve ağırlıklı olarak sıvı haldedir ve gaz kelebeği-evaporatör-kompresörünün "soğuk" bölümünde basınç düşüktür ve soğutucu akışkan esas olarak buhar halindedir. Hem sıkıştırma hem de vakum aynı kompresör tarafından üretilir. Kompresörün karşı tarafında, yüksek ve alçak basınç bölgeleri, soğutucu akışını kısıtlayan bir kıskaçla ayrılmıştır.

Yüksek güçlü endüstriyel buzdolapları, soğutucu, yüksek performanslı turboşarjlar ve bazen genişleticiler olarak zehirli ancak etkili amonyak kullanır. Ev tipi buzdolaplarında ve klimalarda, soğutucu akışkan genellikle daha güvenli freonlardır ve türbin üniteleri yerine pistonlu kompresörler ve "kılcal borular" (kısıcılar) kullanılır.

Genel durumda, soğutucunun toplam durumunda bir değişiklik gerekli değildir - ilke aynı zamanda kalıcı gaz halindeki bir soğutucu için de işe yarar - ancak, toplu haldeki bir değişikliğin yüksek ısısı, çalışma döngüsünün verimliliğini büyük ölçüde artırır. Ancak, soğutucu akışkan sürekli sıvı halde kalırsa, etki temel olmayacaktır - sonuçta sıvı pratik olarak sıkıştırılamaz ve bu nedenle ne artan ne de azalan basınç sıcaklığını değiştirmeyecektir.

Şoklar ve genişleticiler

Bu sayfada sıklıkla kullanılan "boğucu" ve "genişletici" terimleri, soğutma teknolojisinden uzak insanlar için genellikle çok az şey ifade eder. Bu nedenle, bu cihazlar ve aralarındaki temel fark hakkında birkaç söz söylenmelidir.

Teknolojideki bir gaz kelebeği, zorunlu sınırlaması nedeniyle akışı normalleştirmek için tasarlanmış bir cihazdır. Elektrik mühendisliğinde bu ad, akımın yükselme hızını sınırlamak için tasarlanmış bobinlere verilmiştir ve genellikle elektrik devrelerini darbe gürültüsünden korumak için kullanılır. Hidrolikte, klapelere genellikle, gerekli akışı veya gerekli akış direncini sağlamak için kesin olarak hesaplanmış (kalibre edilmiş) bir boşluk ile özel olarak oluşturulan kanal kısıtlamaları olan akış sınırlayıcılar denir. Bu tür şokların klasik bir örneği, yakıt karışımının hazırlanması sırasında hesaplanan benzin akışını sağlamak için karbüratörlü motorlarda yaygın olarak kullanılan jetlerdir. Aynı karbüratörlerdeki gaz kelebeği, bu karışımdaki ikinci temel bileşen olan hava akışını normalleştirdi.

Soğutma teknolojisinde, soğutucu akışkanın genleşme odasına akışını kısıtlamak ve orada verimli buharlaşma ve adyabatik genleşme için koşulları korumak için bir kısma kelebeği kullanılır. Çok büyük bir akış genellikle genleşme odasının soğutucu ile doldurulmasına (kompresörün onu dışarı pompalamak için zamanı yoktur) veya en azından orada gerekli vakumun kaybolmasına yol açabilir. Ancak, soğutucunun ortam sıcaklığının altında çalışması için gerekli olan soğutucu sıcaklık düşüşünü sağlayan, sıvı soğutucunun buharlaşması ve buharlarının adyabatik genişlemesidir.

Gaz kelebeğinin (solda), piston genişleticinin (ortada) ve turbo genişleticinin (solda) çalışma prensipleri.

Genişleticide, genişleme odası biraz modernize edilmiştir. İçinde buharlaşan ve genişleyen soğutucu, orada bulunan pistonu hareket ettirerek veya türbini döndürerek ek mekanik işler gerçekleştirir. Bu durumda, piston veya türbin çarkının direnci nedeniyle soğutucu akışının sınırlandırılması gerçekleştirilebilir, ancak gerçekte bu genellikle tüm sistem parametrelerinin çok dikkatli bir şekilde seçilmesini ve koordinasyonunu gerektirir. Bu nedenle, genişleticiler kullanılırken bile ana akış hızı düzenlemesi bir kıskaçla gerçekleştirilebilir (sıvı soğutucu besleme kanalının kalibre edilmiş daralması).

Turbo genişletici, yalnızca çalışma sıvısının büyük akışlarında etkilidir, düşük akışta verimliliği normal kısmaya yakındır. Bir piston genişletici, çalışma sıvısının çok daha düşük bir akış hızıyla etkili bir şekilde çalışabilir, ancak tasarımı bir türbinden çok daha karmaşıktır: gerekli tüm kılavuzlar, contalar ve bir geri dönüş sistemi ile pistonun kendisine ek olarak, giriş ve uygun kontrollü çıkış vanaları gereklidir.

Genişleticinin jikleye göre avantajı, soğutucu akışkanın termal enerjisinin bir kısmının mekanik işe dönüştürülmesi ve bu formda ısı döngüsünden çıkarılması nedeniyle daha verimli soğutmadır. Ayrıca, bu çalışma daha sonra "Zysin buzdolabında" yapıldığı gibi, örneğin pompaları ve kompresörleri çalıştırmak için amaç için karlı bir şekilde kullanılabilir. Ancak basit bir jikle kesinlikle ilkel bir tasarıma sahiptir ve tek bir hareketli parça içermez ve bu nedenle güvenilirlik, dayanıklılık, basitlik ve üretim maliyeti açısından genişleticiyi çok geride bırakır. Genişleticilerin uygulama kapsamını genellikle güçlü kriyojenik ekipmanlarla sınırlayan ve ev buzdolaplarında daha az verimli, ancak pratik olarak sonsuz gaz kelebeği kullanılan bu nedenler, orada "kılcal borular" olarak adlandırılır ve yeterince uzun basit bir bakır borudur. hesaplanan soğutucu akışı için gerekli hidrolik direnci sağlayan küçük çaplı bir boşluk (genellikle 0,6 ila 2 mm) olan uzunluk.

Sıkıştırmalı ısı pompalarının avantajları

Bu tip ısı pompasının ana avantajı, modern ısı pompaları arasında en yüksek olan yüksek verimlilikleridir. Dışarıdan sağlanan enerjinin pompalanan enerjiye oranı 1: 3'e ulaşabilir - yani sağlanan enerjinin her joule'ü için soğutma bölgesinden 3 J ısı pompalanır - Pelte için 0,5 J ile karşılaştırın elementler! Bu durumda kompresör tek başına durabilir ve ürettiği ısının (1 J) soğutma bölgesinden dışarı pompalanan 3 J ısının verildiği yerde dış ortama atılması gerekmez.

Bu arada, termodinamik olayların genel kabul görmüş, ancak çok meraklı ve ikna edici teorisinden farklı bir şey var. Dolayısıyla, vardığı sonuçlardan biri, bir gazı sıkıştırma işinin prensipte toplam enerjisinin sadece %30'u kadar olabileceğidir. Bu, sağlanan ve pompalanan enerji 1: 3 oranının teorik sınıra karşılık geldiği ve termodinamik ısı transferi yöntemleriyle prensipte iyileştirilemeyeceği anlamına gelir. Bununla birlikte, bazı üreticiler zaten 1: 5 ve hatta 1: 6 oranında bir oran elde ettiklerini iddia ediyorlar ve bu doğrudur - sonuçta, gerçek soğutma çevrimlerinde, sadece gaz halindeki soğutucu akışkanın sıkıştırılması değil, aynı zamanda bir değişiklik de kullanılır. toplama durumu ve bu son deneme Ana ...

Sıkıştırmalı ısı pompalarının dezavantajları

Bu ısı pompalarının dezavantajları, ilk olarak, kaçınılmaz olarak gürültü yaratan ve aşınmaya maruz kalan bir kompresörün varlığını ve ikinci olarak, tüm çalışma yolu boyunca özel bir soğutucu kullanma ve mutlak sızdırmazlığı koruma ihtiyacını içerir. Bununla birlikte, 20 yıl veya daha uzun süredir herhangi bir onarım yapılmadan sürekli olarak çalışan ev tipi sıkıştırmalı buzdolapları hiç de nadir değildir. Diğer bir özellik, uzayda pozisyona oldukça yüksek bir hassasiyettir. Yan veya baş aşağı, hem buzdolabının hem de klimanın çalışması olası değildir. Ancak bu, genel çalışma prensibinden değil, belirli yapıların özelliklerinden kaynaklanmaktadır.

Tipik olarak, sıkıştırmalı ısı pompaları ve soğutma sistemleri, kompresör girişindeki tüm soğutucu buhar ile tasarlanır. Bu nedenle, büyük miktarda buharlaşmamış sıvı soğutucunun kompresör girişine girmesi, girişte su darbesine ve bunun sonucunda ünitede ciddi hasara neden olabilir. Bu durumun nedeni hem ekipmanın aşınması hem de kondenser sıcaklığının çok düşük olması olabilir - evaporatöre giren soğutucu akışkan çok soğuktur ve çok yavaş buharlaşır. Sıradan bir buzdolabı için, çok soğuk bir odada (örneğin, yaklaşık 0 ° C ve altındaki bir sıcaklıkta) açmaya çalışırsanız veya dondan normal bir odaya yeni getirilmişse bu durum ortaya çıkabilir. Bir ısıtma sıkıştırmalı ısı pompası için, dışarısı da soğuk olmasına rağmen donmuş bir odayı onunla ısıtmaya çalışırsanız bu olabilir. Çok karmaşık teknik çözümler bu tehlikeyi ortadan kaldırmaz, ancak tasarımın maliyetini arttırır ve toplu ev aletlerinin düzenli çalışması sırasında bunlara gerek yoktur - bu tür durumlar ortaya çıkmaz.

Sıkıştırmalı ısı pompalarının kullanımı

Yüksek verimliliği nedeniyle, neredeyse her yerde bulunan ve çeşitli egzotik uygulama alanlarında diğerlerinin yerini alan bu tip ısı pompasıdır. Ve tasarımın göreceli karmaşıklığı ve hasara karşı duyarlılığı bile yaygın kullanımlarını sınırlayamaz - hemen hemen her mutfakta bir sıkıştırmalı buzdolabı veya dondurucu, hatta birden fazla var!

Evaporatif absorpsiyonlu (difüzyon) ısı pompaları

Evaporatif çalışma döngüsü emme ısı pompaları hemen yukarıda tartışılan buharlaşmalı sıkıştırma birimlerinin görev döngüsüne çok benzer. Ana fark, önceki durumda soğutucunun buharlaşması için gereken vakumun kompresör tarafından buharların mekanik olarak emilmesiyle yaratılması durumunda, o zaman absorpsiyon ünitelerinde buharlaşan soğutucunun evaporatörden absorbe ünitesine akmasıdır. başka bir madde tarafından emilir (emilir) - emici. Böylece buhar, evaporatörün hacminden çıkarılır ve burada vakum geri yüklenir, bu da soğutucunun yeni bölümlerinin buharlaşmasını sağlar. Soğutucu ve emicinin böyle bir "afinitesi" gerekli bir koşuldur, böylece emme sırasında bağlanma kuvvetleri evaporatörün hacminde önemli bir vakum oluşturabilir. Tarihsel olarak, ilk ve hala yaygın olarak kullanılan madde çifti amonyak NH3 (soğutucu) ve sudur (emici). Absorbe edildiğinde, amonyak buharları suda çözülür ve kalınlığına nüfuz eder (yayılır). Bu süreçten geldi alternatif isimler bu tür ısı pompaları - difüzyon veya absorpsiyon-difüzyon.
Soğutucu akışkanı (amonyak) ve emiciyi (su) tekrar ayırmak için, kullanılmış ve amonyak bakımından zengin amonyak-su karışımı, kaynayana kadar harici bir termal enerji kaynağı tarafından bir desorberde ısıtılır, ardından biraz soğutulur. Su önce yoğuşur, ancak yoğuşmadan hemen sonra yüksek sıcaklıklarda çok az amonyak tutabilir, bu nedenle amonyağın çoğu buhar şeklinde kalır. Burada basınçlı sıvı kısım (su) ve gazlı kısım (amonyak) ayrılır ve ayrı ayrı ortam sıcaklığına soğutulur. Amonyak içeriği düşük olan soğutulmuş su absorbere gönderilir ve amonyak kondenserde soğutulduğunda sıvı hale gelir ve evaporatöre girer. Orada basınç düşer ve amonyak buharlaşır, tekrar buharlaştırıcıyı soğutur ve dışarıdan ısı alır. Daha sonra amonyak buharları su ile yeniden birleştirilir, fazla amonyak buharları evaporatörden uzaklaştırılır ve burada düşük bir basınç korunur. Amonyak ile zenginleştirilmiş çözelti, ayrıştırılması için tekrar striptizciye gönderilir. Prensip olarak, amonyağın desorpsiyonu için çözeltiyi kaynatmak gerekli değildir, sadece kaynama noktasına yakın bir yerde ısıtmak yeterlidir ve "fazla" amonyak sudan buharlaşacaktır. Ancak kaynatma, ayırmanın mümkün olduğunca hızlı ve verimli bir şekilde yapılmasını sağlar. Böyle bir ayırmanın kalitesi, evaporatördeki vakumu ve dolayısıyla absorpsiyon ünitesinin verimliliğini belirleyen ana koşuldur ve tasarımdaki birçok hile tam olarak buna yöneliktir. Sonuç olarak, çalışma döngüsünün organizasyonu ve aşama sayısı açısından, absorpsiyon-difüzyon ısı pompaları, bu tür ekipmanların tüm yaygın türleri arasında belki de en karmaşık olanıdır.

Çalışma prensibinin "vurgulaması", burada soğuk (kaynama noktasına kadar) üretmek için çalışma sıvısının ısıtılmasının kullanılmasıdır. Bu durumda, ısıtma kaynağının türü kritik değildir - hatta açık ateş (brülör alevi) olabilir, bu nedenle elektrik kullanımı gerekli değildir. Çalışma sıvısının hareketini belirleyen gerekli basınç farkını oluşturmak için bazen mekanik pompalar kullanılabilir (genellikle büyük hacimli çalışma sıvısı olan güçlü kurulumlarda) ve bazen özellikle ev buzdolaplarında hareketli parçası olmayan elemanlar ( termosifonlar).

Morozko-ZM buzdolabının absorpsiyon-difüzyon soğutma ünitesi (ADKhA). 1 - ısı eşanjörü; 2 - bir çözüm koleksiyonu; 3 - hidrojen akümülatörü; 4 - emici; 5 - rejeneratif gaz ısı eşanjörü; 6 - geri akış kondansatörü ("yağ giderici"); 7 - kapasitör; 8 - buharlaştırıcı; 9 - jeneratör; 10 - termosifon; 11 - rejeneratör; 12 - zayıf bir çözeltinin tüpleri; 13 - buhar çıkış borusu; 14 - elektrikli ısıtıcı; 15 - ısı yalıtımı.

Amonyak-su karışımına dayalı ilk absorpsiyonlu soğutma makineleri (ABHM) 19. yüzyılın ikinci yarısında ortaya çıktı. Günlük yaşamda, amonyağın toksisitesi nedeniyle, o zamanlar fazla dağıtım almadılar, ancak endüstride çok yaygın olarak kullanıldılar ve –45 ° C'ye kadar soğutma sağladılar. Tek kademeli ABHM'de teorik olarak maksimum soğutma kapasitesi ısıtma için harcanan ısı miktarına eşittir (gerçekte elbette çok daha azdır). Bu sayfanın başında bahsedilen termodinamiğin ikinci yasasının formülünün savunucularının güvenini pekiştiren bu gerçekti. Ancak, absorpsiyonlu ısı pompaları artık bu sınırlamanın üstesinden gelmiştir. 1950'lerde, daha verimli iki aşamalı (iki yoğunlaştırıcı veya iki emici) lityum bromür ABKhM ortaya çıktı (soğutucu su, emici lityum bromür LiBr'dir). Üç aşamalı ABHM varyantları 1985-1993'te patentlendi. Prototip örnekleri, iki aşamalı olanlardan %30-50 daha verimlidir ve sıkıştırma ünitelerinin kütle modellerine yakındır.

Absorpsiyonlu ısı pompalarının avantajları

Absorpsiyonlu ısı pompalarının ana avantajı, çalışmaları için yalnızca pahalı elektriği değil, aynı zamanda yeterli sıcaklık ve güce sahip herhangi bir ısı kaynağını - aşırı ısıtılmış veya egzoz buharı, gaz alevi, benzin ve diğer brülörler - egzoza kadar kullanma yeteneğidir. gazlar ve serbest güneş enerjisi.

Bu birimlerin özellikle ev içi uygulamalarda değerli olan ikinci avantajı, hareketli parçalar içermeyen ve bu nedenle pratik olarak sessiz olan yapılar oluşturma yeteneğidir (bu tür Sovyet modellerinde bazen sessiz bir gıcırtı veya hafif bir tıslama duyabilirsiniz, ancak, elbette, bu, çalışan bir kompresörün gürültüsüyle karşılaştırıldığında da geçerli değildir).

Son olarak, ev modellerinde, kullanılan hacimlerdeki çalışma sıvısı (genellikle hidrojen veya helyum ilaveli bir amonyak-su karışımı), çalışma parçasının acil olarak basınçsızlaştırılması durumunda bile başkaları için büyük bir tehlike oluşturmaz. (buna çok hoş olmayan bir koku eşlik eder, bu nedenle güçlü bir sızıntının imkansız olduğunu fark etmezsiniz ve acil durum ünitesinin bulunduğu odanın "otomatik olarak" terk edilmesi ve havalandırılması gerekir; ultra düşük amonyak konsantrasyonları doğaldır ve kesinlikle zararsızdır). Endüstriyel tesislerde, amonyak hacimleri büyüktür ve sızıntılar sırasında amonyak konsantrasyonu ölümcül olabilir, ancak her durumda amonyak çevre dostu olarak kabul edilir - freonların aksine ozon tabakasını yok etmediğine ve ozon tabakasını yok etmediğine inanılmaktadır. sera etkisine neden olur.

Absorpsiyonlu ısı pompalarının dezavantajları

Bu tip ısı pompasının ana dezavantajı- sıkıştırmaya kıyasla daha düşük verimlilik.

İkinci dezavantaj, ünitenin tasarımının karmaşıklığı ve çalışma sıvısından oldukça yüksek bir korozyon yüküdür, bu da ya pahalı ve işlenmesi zor korozyona dayanıklı malzemelerin kullanılmasını gerektirir ya da ünitenin hizmet ömrünü 5'e düşürür. .7 yıl. Sonuç olarak, "donanım" maliyeti, aynı kapasitedeki sıkıştırma tesislerinden önemli ölçüde daha yüksektir (her şeyden önce, bu güçlü endüstriyel birimlerle ilgilidir).

Üçüncüsü, birçok tasarım kurulum sırasında yerleştirme için çok kritiktir - özellikle, bazı ev tipi buzdolapları modelleri kesinlikle yatay olarak kurulum gerektiriyordu ve birkaç derecelik bir sapma ile bile çalışmayı reddetti. Çalışma sıvısının pompaların yardımıyla zorla hareket ettirilmesi, bu sorunun ciddiyetini büyük ölçüde hafifletir, ancak gürültüsüz bir termosifonla kaldırma ve yerçekimi ile boşaltma, ünitenin çok dikkatli bir şekilde hizalanmasını gerektirir.

Sıkıştırma makinelerinin aksine, absorpsiyon makineleri çok düşük sıcaklıklardan çok korkmazlar - verimlilikleri basitçe düşer. Ancak bu paragrafı dezavantajlar bölümüne koymam boşuna değil, çünkü bu şiddetli bir soğukta çalışabilecekleri anlamına gelmez - soğukta, sıkıştırma makinelerinde kullanılan freonların aksine, sulu bir amonyak çözeltisi banal olarak donar. donma noktası genellikle -100°C'nin altında olan Doğru, eğer buz hiçbir şeyi kırmazsa, çözüldükten sonra emme ünitesi, bu süre boyunca ağdan ayrılmamış olsa bile çalışmaya devam edecektir, çünkü içinde mekanik pompalar ve kompresörler yoktur ve ısıtma gücü ev modellerinde ısıtıcının çok yoğun olmadığı alanda kaynayacak kadar küçüktür. Ancak, tüm bunlar zaten belirli bir tasarımın özelliklerine bağlıdır ...

Absorpsiyonlu ısı pompalarının kullanımı

Sıkıştırma ünitelerine kıyasla biraz daha düşük verimliliğe ve nispeten daha yüksek maliyete rağmen, elektriğin olmadığı veya büyük hacimlerde atık ısının (atık buhar, sıcak egzoz veya baca gazları vb.) güneş öncesi ısıtmaya kadar). Özellikle, yolcular, sürücüler ve yatçılar için gaz brülörleri ile çalışan özel buzdolapları modelleri üretilmektedir.

Şu anda, Avrupa'da, gaz kazanları bazen bir gaz brülöründen veya dizel yakıttan ısıtılan absorpsiyonlu ısı pompaları ile değiştirilmektedir - sadece yakıtın yanma ısısını geri kazanmaya değil, aynı zamanda sokaktan veya yakıttan ek ısıyı "pompalamaya" da izin verirler. yeryüzünün derinlikleri!

Deneyimlerin gösterdiği gibi, günlük yaşamda, elektrikli ısıtmalı seçenekler, özellikle düşük güç aralığında - 20 ila 100 W arasında bir yerde oldukça rekabetçi. Daha küçük güçler, termoelektrik elemanların alanıdır ve daha yüksek güçlerle sıkıştırma sistemlerinin avantajları hala koşulsuzdur. Özellikle, bu tipteki Sovyet ve Sovyet sonrası buzdolapları markaları arasında, tipik bir soğutma odası hacmi olan 30 ila 140 litre arasında popüler olan "Morozko", "Sever", "Kristal", "Kiev" vardı. 260 litrelik modeller (" Crystal-12 "). Bu arada, enerji tüketimini değerlendirirken, sıkıştırmalı buzdolaplarının hemen hemen her zaman kısa süreli modda çalıştığı, absorpsiyonlu buzdolaplarının ise genellikle çok daha uzun süre açık olduğu veya genellikle sürekli çalıştığı göz önünde bulundurulmaya değer. Bu nedenle ısıtıcının anma gücü kompresörün gücünden çok daha az olsa bile ortalama günlük enerji tüketiminin oranı oldukça farklı olabilir.

girdap ısı pompaları

girdap ısı pompaları Sıcak ve soğuk havayı ayırmak için Ranque etkisini kullanın. Efektin özü, boruya yüksek hızda teğetsel olarak beslenen gazın girdaplar yapması ve bu borunun içinde ayrılmasıdır: soğutulmuş gaz borunun merkezinden ve ısıtılmış gaz borunun çevresinden alınabilir. Aynı etki, çok daha az ölçüde de olsa sıvılar için de geçerlidir.

Vorteks ısı pompalarının avantajları

Bu tip ısı pompasının ana avantajı, tasarım basitliği ve yüksek performansıdır. Vorteks tüpü hareketli parça içermez ve bu ona yüksek güvenilirlik ve uzun hizmet ömrü sağlar. Uzaydaki titreşim ve konumun çalışması üzerinde pratikte hiçbir etkisi yoktur.

Güçlü hava akışı, donmayı önlemede iyidir ve girdap tüplerinin verimliliği, giriş akışının sıcaklığına zayıf bir şekilde bağlıdır. Çalışma sıvısının hipotermi, aşırı ısınması veya donması ile ilgili temel sıcaklık sınırlamalarının olmaması da çok önemlidir.

Bazı durumlarda, bir aşamada rekor bir yüksek sıcaklık ayrımı elde etme olasılığı bir rol oynar: literatürde soğutma rakamları 200 ° veya daha fazla olarak verilir. Genellikle bir kademe havayı 50..80 ° С soğutur.

Girdaplı ısı pompalarının dezavantajları

Ne yazık ki, bu cihazların verimliliği, artık buharlaşmalı sıkıştırma birimlerinin verimliliğinden belirgin şekilde daha düşüktür. Ek olarak, verimli çalışma için çalışma sıvısının yüksek besleme hızına ihtiyaç duyarlar. Maksimum verim, ses hızının %40..50'sine eşit bir giriş akış hızında gözlemlenir - böyle bir akışın kendisi çok fazla gürültü yaratır ve ayrıca verimli ve güçlü bir kompresör gerektirir - cihaz da sıfırdır. sessiz ve oldukça kaprisli anlamına gelir.

Bu fenomenin pratik mühendislik kullanımına uygun, genel kabul görmüş bir teorisinin olmaması, bu tür birimlerin tasarımını, sonucun büyük ölçüde şansa bağlı olduğu büyük ölçüde ampirik bir alıştırma haline getirir: "tahmin etme - tahmin etmeme". Az çok güvenilir bir sonuç, yalnızca önceden oluşturulmuş başarılı örneklerin çoğaltılmasıyla sağlanır ve belirli parametreleri önemli ölçüde değiştirme girişimlerinin sonuçları her zaman tahmin edilemez ve bazen paradoksal görünür.

Vorteks ısı pompalarının kullanımı

Ancak, bu tür cihazların kullanımı artık genişliyor. Esas olarak, gazın basınç altında olduğu yerlerde ve ayrıca çeşitli yangın ve patlama tehlikesi olan endüstrilerde haklı çıkarlar - sonuçta, tehlikeli bir alana basınç altında bir hava akışı sağlamak, genellikle orada korumalı elektrik kablolarını çekmekten çok daha güvenli ve daha ucuzdur ve elektrik motorlarını özel bir tasarımda kurmak ...

Isı pompası verimlilik sınırları

Isı pompaları neden hala ısıtma için yaygın olarak kullanılmamaktadır (belki de bu tür cihazların nispeten yaygın tek sınıfı inverterli klimalardır)? Bunun birkaç nedeni vardır ve bu tekniği kullanarak ısıtma geleneklerinin eksikliği ile ilişkili öznel olanlara ek olarak, ana olanları soğutucunun donması ve nispeten dar bir sıcaklık aralığı olan nesnel olanlar da vardır. etkili operasyon.

Vorteks (öncelikle gaz) tesisatlarında genellikle hipotermi ve donma sorunu yaşanmaz. Çalışma sıvısının toplanma durumunda bir değişiklik kullanmazlar ve güçlü bir hava akışı "No Frost" sisteminin işlevlerini yerine getirir. Ancak verimleri evaporatif ısı pompalarından çok daha düşüktür.

hipotermi

Evaporatif ısı pompalarında, çalışma sıvısının toplanma durumu - sıvıdan gaza geçiş ve bunun tersi - değiştirilerek yüksek verim sağlanır. Buna göre, bu işlem nispeten dar bir sıcaklık aralığında mümkündür. Çok yüksek sıcaklıklarda çalışma sıvısı her zaman gaz halinde kalır ve çok düşük sıcaklıklarda büyük zorlukla buharlaşır ve hatta donar. Sonuç olarak, sıcaklık optimum aralığın ötesine geçtiğinde, enerji açısından en verimli faz geçişi zorlaşır veya çalışma döngüsünden tamamen çıkarılır ve sıkıştırma ünitesinin verimliliği önemli ölçüde düşer ve soğutucu sürekli sıvı kalırsa, o zaman hiç çalışmayacak.

Dondurucu

Havadan ısının çıkarılması

Tüm ısı pompası ünitelerinin sıcaklıkları gerekli sınırlar içinde kalsa bile, çalışma sırasında ısı çekme ünitesi - evaporatör - her zaman ortam havasından yoğuşan nem damlacıkları ile kaplanır. Ancak sıvı su, özellikle ısı transferine müdahale etmeden, kendisinden akar. Evaporatörün sıcaklığı çok düştüğünde, yoğuşma damlaları donar ve yeni yoğunlaşan nem hemen dona dönüşür, bu da evaporatör üzerinde kalır ve yavaş yavaş kalın bir kar "katı" oluşturur - bu tam olarak bir dondurucuda olan şeydir. sıradan buzdolabı. Sonuç olarak, ısı değişiminin verimliliği önemli ölçüde azalır ve ardından çalışmayı durdurmanız ve evaporatörü çözmeniz gerekir. Kural olarak, buzdolabı evaporatöründe sıcaklık 25..50 ° C düşer ve klimalarda özgüllükleri nedeniyle sıcaklık düşüşü daha azdır - 10..15 ° C Bunu bilerek, çoğu klimanın neden açık hale geldiği anlaşılır. +13 .. + 17 ° С daha düşük bir sıcaklığa ayarlanamaz - bu eşik, evaporatörün buzlanmasını önlemek için tasarımcıları tarafından ayarlanmıştır, çünkü genellikle buz çözme modu sağlanmaz. Bu, inverter modlu hemen hemen tüm klimaların çok yüksek negatif sıcaklıklarda bile çalışmamasının nedenlerinden biridir - sadece en düşük sıcaklıkta Son zamanlarda–25 °C'ye kadar sıcaklıklarda çalışacak şekilde tasarlanmış modeller ortaya çıkmaya başladı. Çoğu durumda, zaten –5 ..– 10 ° C'de, buz çözme için enerji tüketimi, sokaktan pompalanan ısı miktarıyla karşılaştırılabilir hale gelir ve özellikle dışarıdaki hava varsa, sokaktan ısı pompalamanın etkisiz olduğu ortaya çıkar. nem %100'e yakınsa, harici ısı toplayıcı özellikle hızlı bir şekilde buzla kaplanır.

Topraktan ve sudan ısının alınması

Bu bağlamda, dünyanın derinliklerinden gelen ısı, ısı pompaları için giderek daha fazla donmayan bir "soğuk ısı" kaynağı olarak kabul edilmektedir. Bu durumda, hiçbir şekilde, kilometrelerce derinlikte bulunan ve jeotermal su kaynakları bile olmayan, yer kabuğunun ısıtılmış katmanlarını kastetmiyoruz (ancak, şanslıysanız ve yakınlardalarsa, böyle bir şeyi ihmal etmek aptalca olur). kaderin hediyesi). Bu, 5 ila 50 metre derinlikte bulunan toprak katmanlarının "normal" ısısını ifade eder. Bildiğiniz gibi, orta şeritte, bu tür derinliklerdeki toprak, yıl boyunca çok az değişen yaklaşık + 5 ° C sıcaklığa sahiptir. Daha güney bölgelerde ise bu sıcaklık +10°C ve üzerine çıkabilmektedir. Böylece konforlu + 25 ° С ile soğutucunun etrafındaki zemin arasındaki sıcaklık farkı çok kararlıdır ve pencerenin dışındaki dondan bağımsız olarak 20 ° С'yi geçmez (genellikle ısı pompası çıkışındaki sıcaklığın +50 .. + 60 ° С'dir, ancak 50 ° C'lik bir sıcaklık farkı, oda sıcaklığı + 30 ° C'nin üzerindeyken dondurucuda sakince -18 ° C sağlayan modern ev buzdolapları da dahil olmak üzere ısı pompaları için oldukça yeteneklidir. C).

Bununla birlikte, kompakt ama güçlü bir ısı eşanjörünü gömerseniz, istenen etkiyi elde edemezsiniz. Aslında, bu durumda soğutucu, dondurucunun bir buharlaştırıcısı olarak işlev görür ve bulunduğu yerde güçlü bir ısı akışı (jeotermal kaynak veya yeraltı nehri) yoksa, çevreleyen toprağı hızla dondurur. tüm ısı pompalamaya son verecek. Çözüm, ısıyı bir noktadan değil, büyük bir yeraltı hacminden eşit olarak çıkarmak olabilir, ancak, önemli bir derinlikte binlerce metreküp toprağı kaplayan bir soğutucu inşa etmenin maliyeti, büyük olasılıkla bu çözümü kesinlikle kârsız hale getirecektir. ekonomik olarak. Daha az maliyetli bir seçenek, Moskova yakınlarındaki deneysel bir "aktif evde" yapıldığı gibi, birbirinden birkaç metre aralıklarla birkaç kuyu açmaktır, ancak bu da ucuz değildir - evde su kuyusu yapan herkes bağımsız olarak tahmin edebilir. en az bir düzine 30 metrelik kuyudan jeotermal alan yaratmanın maliyeti. Ek olarak, sabit ısı çıkarma, kompakt bir ısı eşanjörü durumundan daha az güçlü olmasına rağmen, orijinaline kıyasla ısı alıcıların etrafındaki zemin sıcaklığını yine de düşürecektir. Bu, uzun süreli çalışması sırasında ısı pompasının verimliliğinde bir azalmaya yol açacaktır ve yeni bir seviyede sıcaklık stabilizasyonu süresi, ısı çıkarma koşullarının kötüleşeceği birkaç yıl alabilir. Bununla birlikte, yaz sıcağında derinlere pompalanmasıyla kış ısı kayıplarını kısmen telafi etmeye çalışılabilir. Ancak, bu prosedür için ek enerji maliyetlerini hesaba katmadan bile, bunun faydası çok büyük olmayacaktır - makul büyüklükteki bir toprak ısı akümülatörünün ısı kapasitesi oldukça sınırlıdır ve açıkça tüm Rus kışı için yeterli değildir. , böyle bir ısı kaynağı hala hiç yoktan iyidir. Ek olarak, burada yeraltı suyu akışının seviyesi, hacmi ve hızı büyük önem taşımaktadır - yeterince yüksek su akış hızına sahip bol miktarda nemlendirilmiş toprak "kış için rezerv" yapılmasına izin vermeyecektir - akan su pompalanan ısıyı onunla birlikte taşıyacaktır. (Yalnızca bir hafta içinde yeraltı suyunun günde 1 metre az bir hareketi bile depolanan ısıyı 7 metre yana taşıyacak ve ısı eşanjörünün çalışma alanının dışında olacaktır). Doğru, aynı yeraltı suyu akışı kışın toprağın soğuma derecesini azaltacaktır - yeni su bölümleri, ısı eşanjöründen aldıkları yeni ısıyı getirecektir. Bu nedenle, yakınlarda derin bir göl, büyük bir gölet veya asla dibe donmayan bir nehir varsa, toprağı kazmak değil, rezervuara nispeten kompakt bir ısı eşanjörü yerleştirmek daha iyidir - hareketsiz topraktan farklı olarak, hatta durgun bir havuzda veya gölde, serbest suyun konveksiyonu, rezervuarın önemli bir hacminden ısı eşanjörüne çok daha verimli ısı beslemesi sağlayabilir. Ancak burada, ısı eşanjörünün hiçbir koşulda suyun donma noktasına kadar aşırı soğutulmayacağından ve buzu dondurmaya başlamayacağından emin olmak gerekir, çünkü sudaki konveksiyon ısı transferi ile bir buz tabakasının ısı transferi arasındaki fark çok büyüktür (aynı zamanda, donmuş ve donmamış toprağın ısıl iletkenliği genellikle çok fazla farklılık göstermez ve suyun muazzam kristalleşme ısısını belirli koşullar altında yerden ısı ekstraksiyonunda kullanma girişimi kendini haklı gösterebilir).

Jeotermal ısı pompası nasıl çalışır? topraktan veya sudan ısının toplanarak binanın ısıtma sistemine aktarılması esasına dayanır. Isıyı toplamak için, bir antifriz sıvısı, binanın yakınındaki toprakta veya su kütlesinde bulunan bir borudan ısı pompasına akar. Buzdolabı gibi bir ısı pompası bir sıvıyı soğutur (ısıyı uzaklaştırır), sıvı ise yaklaşık 5 ° C kadar soğutulur. Sıvı, harici toprak veya sudaki borudan tekrar akar, sıcaklığını geri kazanır ve tekrar ısı pompasına akar. Isı pompası tarafından alınan ısı, ısıtma sistemine ve/veya sıcak su ısıtmasına aktarılır.

Yeraltı suyundan ısı elde etmek mümkündür - yaklaşık 10 ° C sıcaklıktaki yeraltı suyu, kuyudan suyu +1 ... + 2 ° C'ye soğutan ve suyu yeraltına geri döndüren bir ısı pompasına verilir. . Eksi iki yüz yetmiş üç santigrat dereceden daha yüksek sıcaklığa sahip herhangi bir nesne - sözde "mutlak sıfır", termal enerjiye sahiptir.

Yani, bir ısı pompası herhangi bir nesneden - toprak, su, buz, kaya vb. - ısıyı uzaklaştırabilir. Örneğin, binanın yaz aylarında soğutulması (şartlandırılması) gerekiyorsa, tersi işlem gerçekleşir - binadan ısı alınır ve toprağa (rezervuar) boşaltılır. Aynı ısı pompası kışın ısıtma için, yazın ise binayı soğutmak için çalışabilir. Açıkçası, bir ısı pompası, kullanım sıcak suyu temini için suyu ısıtabilir, fan coil üniteleri aracılığıyla klimayı ısıtabilir, bir havuzu ısıtabilir, örneğin bir buz pateni pistini, çatıları ve buz yollarını ısıtabilir ...
Bir ekipman, bir binanın ısıtılması ve soğutulmasının tüm işlevlerini yerine getirebilir.

Durum öyle ki, şu anda bir evi ısıtmanın en popüler yolu, ısıtma kazanlarını - gaz, katı yakıt, dizel ve çok daha az sıklıkla - elektrik kullanmaktır. Ancak ısı pompaları gibi bu kadar basit ve aynı zamanda yüksek teknolojili sistemler yaygın bir dağıtım almamış ve boşuna. Her şeyi önceden nasıl hesaplayacağını seven ve bilenler için avantajları açıktır. Isıtma için ısı pompaları, yalnızca çevre koruma açısından değil, aynı zamanda her yıl daha pahalı hale geldikleri için enerji kaynaklarından tasarruf sağlayan, yeri doldurulamaz doğal kaynak rezervlerini yakmaz. Ayrıca ısı pompaları yardımıyla sadece odayı ısıtmakla kalmaz, aynı zamanda ev ihtiyaçları için sıcak suyu ısıtabilir ve odayı yaz sıcağında şartlandırabilirsiniz.

Isı pompası nasıl çalışır?

Bir ısı pompasının çalışma prensibi üzerinde biraz daha ayrıntılı duralım. Buzdolabının nasıl çalıştığını hatırlayın. İçine konulan ürünlerin ısısı dışarı pompalanarak arka duvarda bulunan radyatöre verilir. Dokunarak bunu doğrulamak kolaydır. Ev klimalarının benzer bir prensibi vardır: ısıyı odadan dışarı pompalarlar ve binanın dış duvarında bulunan bir radyatöre atarlar.

Bir ısı pompasının, buzdolabının ve klimanın çalışması Carnot döngüsüne dayanmaktadır.

1. Düşük sıcaklıklı bir ısı kaynağı, örneğin zemin boyunca hareket eden soğutucu, birkaç derece ısınır.
2. Daha sonra buharlaştırıcı adı verilen bir ısı eşanjörüne girer. Evaporatörde soğutucu, biriken ısıyı soğutucuya aktarır. Soğutucu düşük sıcaklıklarda buhara dönüşen özel bir sıvıdır.
3. Soğutucudan sıcaklığı devralan ısınan soğutucu akışkan buhara dönüşür ve kompresöre girer. Soğutucu kompresörde sıkıştırılır, yani. sıcaklığının da artması nedeniyle basıncında bir artış.
4. Sıcak sıkıştırılmış soğutucu, kondansatör adı verilen başka bir ısı eşanjörüne girer. Burada soğutucu, ısısını ev ısıtma sisteminde (su, antifriz, hava) sağlanan başka bir ısı taşıyıcıya verir. Bu, soğutucuyu soğutur ve tekrar sıvıya dönüştürür.
5. Ayrıca, soğutucu akışkan, ısıtılan soğutucunun yeni bir kısmından ısıtıldığı evaporatöre girer ve döngü tekrarlanır.

Isı pompasının çalışması için elektrik gerekir. Ancak bu, yalnızca bir elektrikli ısıtıcı kullanmaktan çok daha karlı. Bir elektrikli kazan veya elektrikli ısıtıcı, ısı verdiği kadar elektrik harcar. Örneğin bir ısıtıcının üzerine 2 kw güç yazılırsa saatte 2 kw harcar ve 2 kw ısı üretir. Bir ısı pompası, elektrik tükettiğinden 3-7 kat daha fazla ısı üretir. Örneğin kompresör ve pompayı çalıştırmak için 5.5 kW/h kullanılır ve 17 kW/h ısı elde edilir. Isı pompasının ana avantajı bu yüksek verimliliktir.

"Isı pompası" ısıtma sisteminin avantajları ve dezavantajları

Bu kadar yenilikçi ve yüksek teknolojili bir buluş olmamasına rağmen ısı pompaları hakkında birçok efsane ve yanılgı var. Isı pompalarının yardımıyla, teknolojinin neredeyse ideal ve uzun süredir çalıştığı Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tüm "sıcak" eyaletler, neredeyse tüm Avrupa ve Japonya ısıtılır. Bu arada, böyle bir ekipmanın tamamen yabancı bir teknoloji olduğunu ve bize oldukça yakın zamanda geldiğini düşünmeyin. Gerçekten de, SSCB'de bile, bu tür birimler deney tesislerinde kullanıldı. Bunun bir örneği, Yalta kentindeki Druzhba sanatoryumudur. "Tavuk bacağı üzerinde bir kulübe" anımsatan fütüristik mimariye ek olarak, bu sanatoryum, 20. yüzyılın 80'li yıllarından beri ısıtma için endüstriyel ısı pompaları kullanmasıyla da ünlüdür. Isı kaynağı yakındaki denizdir ve pompa istasyonunun kendisi sadece sanatoryumun tüm binalarını ısıtmakla kalmaz, aynı zamanda sıcak su sağlar, havuzdaki suyu ısıtır ve sıcak mevsimde soğutur. Öyleyse efsaneleri ortadan kaldırmaya çalışalım ve bir evi bu şekilde ısıtmanın mantıklı olup olmadığını belirleyelim.

Isı pompalı ısıtma sistemlerinin faydaları:

• Enerji tasarrufu. Gaz ve dizel yakıt fiyatlarındaki artışla bağlantılı olarak, çok önemli bir avantaj. "Aylık giderler" sütununda, yalnızca daha önce yazdığımız gibi, gerçekte üretilen ısıdan çok daha azına ihtiyaç duyan elektrik listelenecektir. Bir ünite satın alırken, ısı dönüşüm oranı "ϕ" gibi bir parametreye dikkat etmek gerekir (ısı dönüşüm oranı, güç veya sıcaklık dönüşüm oranı olarak da adlandırılabilir). Isı çıkışı miktarının harcanan enerjiye oranını gösterir. Örneğin, ϕ = 4 ise, 1 kW / s tüketimde 4 kW / s termal enerji elde ederiz.
• Bakım tasarrufu... Isı pompası herhangi bir özel işlem gerektirmez. Bakım maliyetleri minimumdur.
• Herhangi bir yere kurulabilir... Isı pompasının çalışması için düşük sıcaklıklı ısı kaynakları toprak, su veya hava olabilir. Nerede bir ev inşa ederseniz edin, kayalık arazide bile, ünite için her zaman "yiyecek" bulma fırsatı vardır. Gaz şebekesinden uzak bir alanda bu, en uygun ısıtma sistemlerinden biridir. Elektrik hatları olmayan bölgelerde bile kompresörü çalışır durumda tutmak için benzinli veya dizel motor takılabilir.
• Pompa çalışmasını izlemeye gerek yok, katı yakıtlı veya dizel kazanda olduğu gibi yakıt ekleyin. Tüm ısı pompası ısıtma sistemi otomatiktir.
• uzun süre ayrılabilirsin ve sistemin donacağından korkmayın. Aynı zamanda oturma odasına +10°C sıcaklık sağlayacak bir pompa kurarak paradan tasarruf edebilirsiniz.
• Çevre için güvenli. Karşılaştırma için, yakıt yakan geleneksel kazanlar kullanıldığında, her zaman çeşitli CO, CO2, NOx, SO2, PbO2 oksitleri oluşur, bunun sonucunda evin etrafındaki toprakta fosforik, nitröz, sülfürik asitler ve benzoik bileşikler birikir. Isı pompası çalışırken hiçbir şey yayılmaz. Ve sistemde kullanılan soğutucu akışkanlar kesinlikle güvenlidir.
• Burada ayrıca not edebilirsiniz gezegenin yeri doldurulamaz doğal kaynaklarının korunması.
• İnsanlar ve mülkler için güvenlik... Bir ısı pompasında hiçbir şey aşırı ısınmaya veya patlamaya neden olacak kadar ısınmaz. Ayrıca, içinde patlayacak hiçbir şey yok. Bu nedenle tamamen yanmaz bir ünite olarak sınıflandırılabilir.
• Isı pompaları -15 °C ortam sıcaklığında bile başarılı bir şekilde çalışır... Öyleyse, böyle bir sistemin sadece +5 ° C'ye kadar ılık kışları olan bölgelerde bir evi ısıtabileceği birine benziyorsa, o zaman yanılıyorlar.
• Isı pompası tersinirliği... Tartışılmaz bir avantaj, ünitenin hem kışın ısıtmak hem de yazın serinlemek için kullanılabilen çok yönlülüğüdür. Sıcak günlerde ısı pompası odadan ısı alır ve kışın tekrar alacağı yerden depolamak için toprağa yönlendirir. Lütfen tüm ısı pompalarının tersine çevrilebilir olmadığını, yalnızca bazı modellerin olduğunu unutmayın.
• dayanıklılık... Uygun bakım ile, ısıtma sisteminin ısı pompaları, büyük onarımlar olmaksızın 25 ila 50 yıl arasında yaşayabilir ve sadece her 15 ila 20 yılda bir kompresörün değiştirilmesi gerekecektir.

Isı pompası ısıtma sistemlerinin dezavantajları:

• Büyük ilk yatırım. Isıtma için ısı pompası fiyatlarının oldukça yüksek olmasına (3.000 ila 10.000 USD) ek olarak, bir jeotermal sistemin düzenlenmesine ek olarak, pompanın kendisinden daha az harcama yapmanız gerekecektir. Bir istisna, ek çalışma gerektirmeyen hava ısı pompasıdır. Isı pompası yakında (5 - 10 yıl içinde) kendini amorti etmeyecektir. Bu nedenle, ısıtma için bir ısı pompası kullanıp kullanmama sorusunun cevabı, daha çok sahibinin tercihlerine, finansal yeteneklerine ve inşaat koşullarına bağlıdır. Örneğin, bir ana gaz beslemesinin ve bağlantısının bir ısı pompası ile aynı maliyetli olduğu bir bölgede, ikincisini tercih etmek mantıklıdır.

• Kışın sıcaklığın -15°C'nin altına düştüğü bölgelerde, ek bir ısı kaynağı kullanmak gereklidir... denir iki değerli ısıtma sistemi, ısı pompasının dışarıda iken -20 ° C'ye kadar ısı sağladığı ve arızalandığında, örneğin bir elektrikli ısıtıcı veya gaz kazanı veya bir ısı üreticisi bağlanır.

• Düşük sıcaklıklı ısı taşıyıcılı sistemlerde bir ısı pompası kullanılması en çok tavsiye edilir., gibi yerden ısıtma sistemi(+35 °C) ve fan coil üniteleri(+35 - +45 °C). Fan coil üniteleriısının / soğuğun sudan havaya aktarıldığı fanlı konvektörlerdir. Böyle bir sistemi eski bir evde donatmak, ek maliyetler gerektirecek tam bir yeniden geliştirme ve yeniden yapılanma gerektirecektir. Yeni bir ev inşa ederken bu bir dezavantaj değildir.
• Çevre dostu ısı pompaları su ve topraktan ısı alarak, biraz göreceli. Gerçek şu ki, çalışma sürecinde, soğutma sıvısı ile boruların etrafındaki alan soğur ve bu, yerleşik ekosistemi ihlal eder. Gerçekten de, toprağın derinliklerinde bile anaerobik mikroorganizmalar yaşar ve daha karmaşık sistemlerin hayati aktivitesini sağlar. Öte yandan, gaz veya akaryakıt üretimine kıyasla, bir ısı pompasından kaynaklanan hasar minimumdur.

Isı pompası çalışması için ısı kaynakları

Isı pompaları, sıcak mevsimde güneş radyasyonu biriktiren doğal kaynaklardan ısı alır. Isı pompaları da ısı kaynağına bağlı olarak farklılık gösterir.

astarlama

Zemin, mevsim boyunca biriken en istikrarlı ısı kaynağıdır. 5 - 7 m derinlikte, toprak sıcaklığı hemen hemen her zaman sabittir ve yaklaşık +5 - +8 ° С'ye eşittir ve 10 m derinlikte her zaman sabit +10 ° С'dir. Yerden ısı toplamanın iki yolu vardır.

Yatay toprak toplayıcı içinden soğutucunun dolaştığı yatay olarak döşenmiş bir borudur. Yatay kollektörün derinliği koşullara bağlı olarak ayrı ayrı hesaplanır, bazen 1,5 - 1,7 m - toprak donma derinliği, bazen daha düşük - 2 - 3 m, daha yüksek sıcaklık stabilitesi ve daha az fark sağlamak ve bazen sadece 1 - 1,2 m - burada toprak ilkbaharda daha hızlı ısınmaya başlar. İki katmanlı bir yatay kollektörün donatıldığı zamanlar vardır.

Yatay kollektör boruları 25 mm, 32 mm ve 40 mm farklı çaplarda mevcuttur. Düzenlerinin şekli de farklı olabilir - yılan, döngü, zikzak, çeşitli spiraller. Yılandaki borular arasındaki mesafe en az 0,6 m ve genellikle 0,8 - 1 m olmalıdır.

Spesifik ısı giderme borunun her koşu metresinden toprağın yapısına bağlıdır:

• Kuru kum - 10 W / m2;
• Kuru kil - 20 W / m2;
• Kil daha ıslak - 25 W / m;
• Çok yüksek su içeriğine sahip kil - 35 W / m.

100 m2 alana sahip bir evi ısıtmak için toprağı ıslak kil olmak şartıyla kollektör için 400 m2 arsa alanına ihtiyacınız olacaktır. Bu oldukça fazla - 4 - 5 ares. Ve bu sitede hiçbir bina olmaması ve yalnızca yıllık çiçeklere sahip bir çim ve çiçek tarhlarına izin verilmesi gerektiği göz önüne alındığında, herkes yatay bir toplayıcı donatmayı göze alamaz.

Kolektörün borularından özel bir sıvı akar, buna aynı zamanda denir. "salamura" veya antifrizörneğin %30'luk bir etilen glikol veya propilen glikol çözeltisi. "Tuzlu su", toprağın ısısını toplar ve ısı pompasına yönlendirilir ve burada onu soğutucuya aktarır. Soğutulan "tuzlu su", toprak toplayıcıya geri akar.

Dikey zemin probu 50 - 150 m'ye gömülü bir boru sistemidir, 80 - 100 m derinliğe indirilmiş ve betonla doldurulmuş sadece U şeklinde bir boru olabilir. Ya da daha geniş bir alandan enerji toplamak için 20 m alçaltılmış U şeklinde borulardan oluşan bir sistem olabilir. 100 - 150 m derinliğe kadar delme sadece pahalı olmakla kalmaz, aynı zamanda özel bir izin gerektirir, bu yüzden sık sık hileye giderler ve birkaç sığ sonda donatırlar. Bu tür problar arasındaki mesafe 5 - 7 m'dir.

Spesifik ısı giderme dikey bir toplayıcıdan da kayaya bağlıdır:

• Kuru tortul kayaçlar - 20 W / m;
• Su ve taşlı toprakla doymuş tortul kayaçlar - 50 W / m;
• Yüksek ısıl iletkenlik katsayısına sahip taşlı toprak - 70 W / m;
• Yeraltı (kıvrım) suları - 80 W / m.

Dikey bir kollektörün alanı çok küçüktür, ancak bunların düzenlenmesinin maliyeti yatay bir kollektörünkinden daha yüksektir. Dikey kollektörün avantajı ayrıca daha kararlı bir sıcaklık ve daha yüksek ısı çıkışıdır.

Su

Suyu ısı kaynağı olarak kullanmanın birçok yolu vardır.

Açık, donmayan bir rezervuarın altındaki toplayıcı- nehirler, göller, denizler - kargo yardımıyla batırılmış "tuzlu su" içeren boruları temsil eder. Soğutma sıvısının yüksek sıcaklığı nedeniyle, bu yöntem en karlı ve ekonomiktir. Sadece rezervuarın 50 m'den daha uzak olmadığı kişiler su toplayıcıyı donatabilir, aksi takdirde tesisatın verimliliği kaybolur. Anladığınız gibi, herkesin böyle koşulları yoktur. Ancak sahil sakinleri için ısı pompalarını kullanmamak sadece dar görüşlü ve aptalca.

Kanalizasyon toplayıcı veya teknik tesisat sonrası atık sular, şehir içinde evlerin ve hatta yüksek binaların ve sanayi işletmelerinin ısıtılmasında ve ayrıca sıcak su hazırlanmasında kullanılabilir. Anavatanımızın bazı şehirlerinde başarılı bir şekilde yapılanlar.

Kuyu veya yeraltı suyu Diğer koleksiyonculara göre daha az kullanılır. Böyle bir sistem, ısısını ısı pompasındaki soğutucu akışkana aktaran bir sudan alınan iki kuyunun yapımını ima eder ve soğutulmuş su ikinciye boşaltılır. Kuyu yerine filtrasyon kuyusu olabilir. Her durumda, deşarj kuyusu ilkinden ve hatta akış aşağısından 15-20 m uzaklıkta olmalıdır (yeraltı suyunun da kendi rotası vardır). Bu sistemin çalıştırılması oldukça zordur, çünkü sağlanan suyun kalitesi izlenmelidir - filtrelenmeli ve ısı pompasının (evaporatör) parçaları korozyon ve kirlenmeden korunmalıdır.

Hava

En basit tasarım hava kaynaklı ısı pompası ısıtma sistemi... Ek manifolda gerek yoktur. Ortamdan gelen hava doğrudan evaporatöre gider, burada ısısını soğutucuya aktarır, bu da ısıyı evin içindeki soğutucuya aktarır. Fan coil üniteleri için hava veya yerden ısıtma ve radyatör için su olabilir.

Bir hava ısı pompası kurmanın maliyeti en düşüktür, ancak kurulumun performansı hava sıcaklığına çok bağlıdır. Kışları ılık olan bölgelerde (+5 - 0 ° C'ye kadar), bu en ekonomik ısı kaynaklarından biridir. Ancak hava sıcaklığı -15 ° C'nin altına düşerse, performans o kadar düşer ki bir pompa kullanmak anlamsızdır, ancak geleneksel bir elektrikli ısıtıcı veya kazanı açmak daha karlı.

Isıtma için hava ısı pompalarının incelemeleri çok tartışmalıdır. Her şey kullanım bölgelerine bağlıdır. Bunları, örneğin şiddetli donlar durumunda çift bir ısı kaynağının gerekli olmadığı Soçi'de, ılık kışları olan bölgelerde kullanmak faydalıdır. Havanın nispeten kuru olduğu ve kışın sıcaklığın -15 ° C'ye kadar düştüğü bölgelere hava ısı pompaları kurmak da mümkündür. Ancak nemli ve soğuk bir iklimde, bu tür tesisler buzlanma ve donmaya maruz kalır. Fana yapışan buzlar tüm sistemin normal çalışmasına izin vermez.

Isı pompasıyla ısıtma: sistem maliyeti ve işletme maliyetleri

Isı pompasının gücü, kendisine atanacak fonksiyonlara göre seçilir. Sadece ısıtma ise, binanın ısı kaybını hesaba katan özel bir hesap makinesinde hesaplamalar yapılabilir. Bu arada, bina ısı kaybı 80 - 100 W / m2'den fazla olmayan bir ısı pompasının en iyi performansı. Kolaylık olması açısından 100 m2'lik bir evi 3 m yüksek tavanlı ve 60 W/m2 ısı kaybı olan bir evi ısıtmak için 10 kW'lık bir pompaya ihtiyaç olduğunu varsayacağız. Suyu ısıtmak için 12 veya 16 kW güç rezervine sahip bir ünite almanız gerekecektir.

Isı pompası maliyeti sadece güce değil, aynı zamanda güvenilirliğe ve üreticinin isteklerine de bağlıdır. Örneğin, Rus yapımı 16 kW'lık bir ünite 7.000 $'a mal olurken, 17 kW'lık bir yabancı pompa RFM 17'nin maliyeti yaklaşık 13.200 $'dır. toplayıcı hariç tüm ilgili ekipmanlarla birlikte.

Bir sonraki gider satırı toplayıcı düzeni... Ayrıca kurulumun kapasitesine de bağlıdır. Örneğin, her yere yerden ısıtma (100 m2) veya 80 m2 ısıtma radyatörlerinin monte edildiği 100 m2'lik bir ev için ve ayrıca 150 l / s hacimli +40 ° C'ye kadar su ısıtmak için, kollektörler için kuyular açmak gerekir. Böyle bir dikey toplayıcı 13.000 dolara mal olacak.

Rezervuarın altındaki bir toplayıcı biraz daha ucuza mal olacak. Aynı şartlar altında 11.000 dolara mal olacak. Ancak uzman şirketlerde bir jeotermal sistem kurmanın maliyetini netleştirmek daha iyidir, çok farklı olabilir. Örneğin, 17 kW gücünde bir pompa için yatay bir kollektörün düzenlenmesi sadece 2.500 USD'ye mal olacaktır. Ve bir hava ısı pompası için bir kollektöre hiç ihtiyaç yoktur.

Toplamda, ısı pompasının maliyeti 8000 USD'dir. ortalama olarak, koleksiyoncu aranjmanı 6000 USD'dir. ortalama.

Bir ısı pompası ile aylık ısıtma maliyeti yalnızca şunları içerir: elektrik maliyetleri... Bunları şu şekilde hesaplayabilirsiniz - güç tüketimi pompada belirtilmelidir. Örneğin bahsi geçen 17 kW pompa için güç tüketimi 5,5 kW/saattir. Toplamda, ısıtma sistemi yılda 225 gün, yani. 5400 saat. Isı pompası ve içindeki kompresörün döngüsel olarak çalıştığı göz önüne alındığında, güç tüketimi yarı yarıya azaltılmalıdır. Isıtma sezonunda 5400 h * 5.5 kW/h/2 = 14850 kW harcanacaktır.

Tüketilen kWt sayısını bölgenizdeki enerji taşıyıcısının maliyeti ile çarpıyoruz. Örneğin, 0,05 dolar. 1 kW / saat için. Yıl için toplam 742,5 USD harcanacaktır. Isı pompasının ısıtma için çalıştığı her ay için 100 dolar var. elektrik maliyetleri. Harcamaları 12 aya bölersek ayda 60 USD alırız.

Lütfen ısı pompasının güç tüketimi ne kadar düşükse, aylık maliyetlerin o kadar düşük olduğunu unutmayın. Örneğin, yılda sadece 10.000 kW tüketen (maliyeti 500 $) 17 kW'lık pompalar vardır. Bir ısı pompasının performansının daha büyük olması, ısıtma sistemindeki ısı kaynağı ile soğutucu arasındaki sıcaklık farkının daha küçük olması da önemlidir. Bu nedenle yerden ısıtma ve fan coil üniteleri kurmanın daha karlı olduğunu söylüyorlar. Yüksek sıcaklıklı bir ısı taşıyıcıya (+65 - +95 ° C) sahip standart ısıtma radyatörleri de kurulabilir, ancak örneğin dolaylı bir ısıtma kazanı gibi ek bir ısı akümülatörü ile. Sıcak suyu tekrar ısıtmak için bir kazan da kullanılır.

Isı pompaları, bivalent sistemlerde kullanıldığında faydalıdır. Pompaya ek olarak, soğutma için çalışacağı yaz aylarında pompaya tam olarak elektrik sağlayabilecek bir güneş kollektörü takılabilir. Kış güvenliği için, sıcak su temini ve yüksek sıcaklık radyatörleri için suyu ısıtacak bir ısı üreticisi ekleyebilirsiniz.

Bir ısı pompası, ısı enerjisini daha az ısıtılmış bir gövdeden daha fazla ısıtılmış bir gövdeye aktararak sıcaklığını artıran bir cihazdır. Son yıllarda, ısı pompaları, alternatif ısı enerjisi kaynağı olarak yüksek talep görüyor ve bu da gerçekten elde etmenizi sağlıyor. ucuz ısıçevreyi kirletmeden.

Bugün birçok ısıtma ekipmanı üreticisi tarafından üretiliyorlar ve genel eğilim, önümüzdeki yıllarda ısıtma ekipmanı yelpazesinde lider konumları alacak olan ısı pompaları olmasıdır.

Tipik olarak, ısı pompaları kullanır yeraltı suyunun sıcaklığı, sıcaklığı tüm yıl boyunca yaklaşık olarak aynı seviyede olan ve + 10C olan ortamın veya su kütlelerinin ısısı.

Çalışmalarının prensibi, mutlak sıfır değerinden daha yüksek bir sıcaklığa sahip herhangi bir cismin, kütlesi ve özgül ısı kapasitesi ile doğru orantılı olan bir termal enerji rezervine sahip olduğu gerçeğine dayanır. Kütlesi büyük olan denizlerin, okyanusların ve yeraltı sularının, kısmen evi ısıtmak için kullanılmasının sıcaklıklarını ve ekolojik durumu etkilemeyen muazzam bir termal enerji kaynağına sahip olduğu açıktır. gezegen.

Herhangi bir vücuttan ısı enerjisini ancak onu soğutarak "almak" mümkündür. Bu sırada açığa çıkan ısı miktarı (ilkel bir biçimde) formülle hesaplanabilir.

Q = CM (T2-T1) nerede

S- alınan ısı

C-ısı kapasitesi

M- ağırlık

T1 T2- vücudun soğutulduğu sıcaklık farkı

Formül, bir kilogram soğutma sıvısı 1000 dereceden 0 dereceye soğutulduğunda, 1000 kg soğutma sıvısının 1C'den 0C'ye soğutulmasıyla aynı miktarda ısı elde edilebileceğini göstermektedir.

Ana şey, termal enerjiyi kullanabilmek ve onu konut binalarını ve endüstriyel binaları ısıtmaya yönlendirmektir.

Daha az ısınan cisimlerin termal enerjisini kullanma fikri 19. yüzyılın ortalarında ortaya çıktı ve yazarı o zamanın ünlü bilim adamı Lord Kelvin'e ait. Ancak işi genel fikirden öteye gitmedi. İlk ısı pompası projesi 1855'te önerildi ve Rittenger için Peter Ritter'e aitti. Ancak destek alamadı ve pratik bir uygulama bulamadı.

Isı pompasının “yeniden doğuşu”, sıradan ev buzdolaplarının yaygınlaştığı geçen yüzyılın kırklı yaşlarının ortalarına kadar uzanıyor. İsviçreli Robert Weber'i, dondurucunun ürettiği ısıyı ev ihtiyaçları için suyu ısıtmak için kullanma fikrine iten onlardı.

Ortaya çıkan etki ezici oldu: ısı miktarı o kadar büyüktü ki, sadece sıcak su temini için değil, aynı zamanda ısıtma için suyu ısıtmak için de yeterliydi. Doğru, aynı zamanda çok çalışmak ve buzdolabı tarafından salınan termal enerjiyi kullanmaya izin verecek bir ısı eşanjörü sistemi bulmak gerekiyordu.

Ancak, başlangıçta, Robert Weber'in icadı komik bir fikir olarak görüldü ve modern ünlü "Çılgın Eller" başlığındaki fikirler gibi algılandı. Buna gerçek ilgi, çok daha sonra, alternatif enerji kaynakları bulma sorunu gerçekten keskin olduğunda ortaya çıktı. O zaman bir ısı pompası fikri modern şeklini ve pratik uygulamasını aldı.

Modern ısı pompaları, toprak, su (açık veya yeraltı rezervuarında) ve ayrıca dış hava olabilen düşük sıcaklıklı ısı kaynağına göre sınıflandırılabilir.

Ortaya çıkan ısı enerjisi suya aktarılabilir ve sıcak su ısıtma ve sıcak su temini ve ayrıca hava için kullanılabilir ve ısıtma ve iklimlendirme için kullanılabilir. Bunu akılda tutarak, ısı pompaları 6 tipe ayrılır:

• Topraktan suya (topraktan suya)
• Topraktan havaya (topraktan havaya)
• Sudan suya (sudan suya)
• Sudan havaya (sudan havaya)
• Havadan suya (havadan suya)
• Havadan havaya (havadan havaya)

Her bir ısı pompası tipinin kendine has özellikleri vardır. özellikler kurulum ve çalıştırma.

Isı pompasının kurulum yöntemi ve çalışma özellikleri YERALTI-SUYU

• Düşük sıcaklıklı termal enerjinin tek elden toprak tedarikçisi

Toprağın muazzam bir düşük sıcaklıkta termal enerji kaynağı vardır. Sürekli olarak güneş ısısı biriktiren ve aynı zamanda içeriden, gezegenin çekirdeğinden ısıtılan yer kabuğudur. Sonuç olarak, birkaç metre derinlikte toprak her zaman pozitif bir sıcaklığa sahiptir. Kural olarak, Rusya'nın orta kesiminde 150-170 cm'den bahsediyoruz.Bu derinlikte toprak sıcaklığının pozitif bir değeri vardır ve 7-8 C'nin altına düşmez.

Toprağın bir diğer özelliği de şiddetli donlarda bile yavaş yavaş donmasıdır. Sonuç olarak, takvim yayı zaten yüzeydeyken 150 cm derinlikte minimum zemin sıcaklığı gözlemlenir ve ısıtma için ısı talebi azalır.

Bu, Rusya'nın orta bölgesinde yerden ısıyı "almak" için, ısı enerjisi biriktirmek için ısı eşanjörlerinin 150 cm'nin altındaki bir derinliğe yerleştirilmesi gerektiği anlamına gelir.

Bu durumda ısı pompası sisteminde dolaşan soğutucu, ısı eşanjörlerinden geçerek, toprağın ısısı nedeniyle ısınacak, daha sonra evaporatöre girerek, ısıtma sisteminde dolaşan suya ısı aktaracak ve bir süreliğine geri dönecektir. termal enerjinin yeni kısmı.

• Soğutucu olarak ne kullanılabilir

Sözde "tuzlu su", çoğunlukla yeraltı suyu ısı pompalarında bir ısı taşıyıcı olarak kullanılır. Su ve etilen glikol veya propilen glikolden hazırlanır. Bazı sistemler, ısı pompasının tasarımını büyük ölçüde karmaşıklaştıran ve maliyetinde bir artışa yol açan freon kullanır. Gerçek şu ki, bu tip bir pompanın ısı eşanjörü, geniş bir ısı değişim alanına, dolayısıyla uygun miktarda ısı taşıyıcısı gerektiren bir iç hacme sahip olmalıdır.

freon kullanımıısı pompasının verimini arttırsa da sistemin mutlak sızdırmazlığını ve yüksek basınca karşı direncini gerektirir.

"Tuzlu su" ısı eşanjörlü sistemler için, genellikle 40-60 mm çapında, çoğunlukla polietilen olan polimer borulardan yapılır. Eşanjörler yatay veya dikey kollektör olarak tasarlanmaktadır.

170 cm'nin altında derinlikte yere serilmiş bir borudur.Bunun için gelişmemiş herhangi bir arazi parçasını kullanabilirsiniz. Kolaylık sağlamak ve ısı değişim alanını arttırmak için boru zikzak, halkalar, spiral vb. Gelecekte bu toprak parçası çim, çiçeklik veya sebze bahçesi olarak kullanılabilir. Nemli bir ortamda toprak ile kollektör arasındaki ısı transferinin daha iyi olduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle, toprağın yüzeyi güvenli bir şekilde sulanabilir ve gübrelenebilir.

Ortalama olarak 1 m2 toprağın 10 ila 40 watt termal enerji verdiğine inanılmaktadır. Isı enerjisi ihtiyacına bağlı olarak, herhangi bir sayıda kollektör döngüsü olabilir.

Dikey toplayıcı, yere dikey olarak yerleştirilmiş bir boru sistemidir. Bunun için birkaç metreden onlarca hatta yüzlerce metre derinliğe kadar kuyular açılır. Çoğu zaman, dikey toplayıcı yeraltı suyuyla yakın temas halindedir, ancak bu değildir. gerekli kondisyonçalışması için. Yani, dikey olarak kurulmuş bir yeraltı rezervuarı "kuru" olabilir.

Dikey bir toplayıcı, tıpkı yatay olan gibi, hemen hemen her tasarıma sahip olabilir. En yaygın sistemler, tuzlu suyun aşağı pompalandığı ve evaporatöre geri yükseldiği "boru içinde boru" ve "döngü" sistemleridir.

Dikey toplayıcıların en üretken olduğuna dikkat edilmelidir. Bu, sıcaklığın neredeyse her zaman aynı seviyede olduğu ve 1-12 C olduğu büyük derinliklerdeki konumlarıyla açıklanmaktadır. 1 m2'den kullanırken, 30 ila 100 watt güç elde edebilirsiniz. Gerekirse kuyu sayısı artırılabilir.

Boru ile zemin arasındaki ısı transferi sürecini iyileştirmek için aralarındaki boşluk betonla dökülür.

• Yerden suya ısı pompalarının avantajları ve dezavantajları

Yerden suya ısı pompasının montajı önemli finansal yatırımlar gerektirir, ancak çalışması pratik olarak ücretsiz ısı enerjisi elde etmeyi mümkün kılar. Bu, çevreye herhangi bir zarar vermez.

Bu tip ısı pompasının avantajları arasında şunlar belirtilmelidir:

• Dayanıklı: On yıllarca onarım ve bakım gerektirmeden çalışabilir
• Kullanım kolaylığı
• Tarım için bir arsa kullanma imkanı
• Hızlı geri ödeme: örneğin 300 m2 ve daha büyük bir alanın binalarını ısıtırken, pompa kendini 3-5 yıl içinde amorti eder.

Bir ısı eşanjörünün zemine montajının karmaşık bir agroteknik çalışma olduğu göz önüne alındığında, projenin ön geliştirmesi ile gerçekleştirilmelidir.

Bir ısı pompası nasıl çalışır

Isı pompası aşağıdaki unsurlardan oluşur:

• Konvansiyonel bir elektrik şebekesinden güç alan kompresör
• evaporatör
• kondansatör
• Kılcal damar
• Termostat
• Rolü freonun en uygun olduğu çalışma sıvısı veya soğutucu akışkan

Bir ısı pompasının çalışma prensibi, iyi bilinenler kullanılarak açıklanabilir. okul kursu fizik "Carnot Döngüsü".

Buharlaştırıcıya kılcal damar yoluyla giren gaz (freon) genişler, basıncı düşer, bu da daha sonra buharlaşmasına yol açar, bu da evaporatör duvarlarıyla temas halinde aktif olarak ısıyı onlardan uzaklaştırır. Duvarların sıcaklığı düşer, bu da duvarlar ile ısı pompasının bulunduğu kütle arasında bir sıcaklık farkı yaratır. Tipik olarak, bunlar yeraltı suyu, deniz suyu, göl veya kara kütlesidir. Bu durumda, termal enerjinin daha ısıtılmış bir gövdeden daha az ısıtılmış bir gövdeye, bu durumda buharlaştırıcının duvarları olan transfer sürecinin başladığını tahmin etmek zor değildir. Bu işlem aşamasında, ısı pompası, ısı taşıyıcı ortamdan ısıyı "dışarı pompalar".

Bir sonraki adımda, soğutucu akışkan kompresör tarafından emilir, ardından sıkıştırılır ve kondansatöre basınç verilir. Sıkıştırma sürecinde, sıcaklığı yükselir ve bir konut binasının ısıtılması ve sıcak su temini için fazlasıyla yeterli olan 80 ila 120 C arasında değişebilir. Kondansatörde, soğutucu akışkan termal enerji rezervinden vazgeçer, soğur, sıvı hale gelir ve ardından kapilere girer. Daha sonra işlem tekrarlanır.

Isı pompasının çalışmasını kontrol etmek için, oda ayarlanan sıcaklığa ulaştığında sisteme elektrik beslemesinin kesildiği ve sıcaklık önceden belirlenmiş bir değerin altına düştüğünde pompanın kaldığı yerden devam ettiği bir termostat kullanılır.

Isı pompası, bir ısı enerjisi kaynağı olarak kullanılabilir ve bir kazan veya soba bazlı ısıtma sistemlerine benzer ısıtma sistemleri ile birleştirilebilir. Böyle bir sistemin bir örneği yukarıdaki şemada gösterilmektedir.

Isı pompasının çalışmasının ancak bir elektrik enerjisi kaynağına bağlı olduğunda mümkün olduğuna dikkat edilmelidir. Aynı zamanda, tüm ısıtma sisteminin elektrik enerjisi kullanımına dayalı olduğu görüşü ortaya çıkabilir. Aslında 1 kw termal enerjiyi ısıtma sistemine aktarmak için yaklaşık 0,2-0,3 kw elektrik enerjisi harcamak gerekir.

Bir ısı pompasının faydaları

Bir ısı pompasının avantajları arasında:

• Yüksek verim
• Isıtma modundan klima moduna geçme ve daha sonra yaz aylarında binaları soğutmak için kullanılması
• Verimli bir otomatik kontrol sistemi kullanma imkanı
• Çevre güvenliği
• Kompaktlık (bir ev tipi buzdolabından daha fazla değil)
• sessiz çalışma
• Kır evlerinin ısıtılması için özellikle önemli olan yangın güvenliği

Bir ısı pompasının dezavantajları arasında not edilmelidir. kurulumun yüksek maliyeti ve karmaşıklığı.

Makale taslağı

Bir ısı pompası, başlangıçta düşük dereceli bir ısı kaynağından ısıtılan freonu bir kompresörle 28 bar'a sıkıştırarak ısıtma ve sıcak su tedarik sistemlerinden suyu ısıtan bir cihazdır. maruz kalmak yüksek basınç, 5-10 ° C'lik bir başlangıç ​​sıcaklığına sahip gazlı ısı taşıyıcı; büyük miktarda ısı üretir. Bu, geleneksel yakıtlar kullanılmadan tüketim sisteminin soğutma sıvısının 50-60 °C'ye kadar ısıtılmasını sağlar. Bu nedenle ısı pompasının kullanıcıya en ucuz ısıyı sağladığı düşünülmektedir.

Avantajlar ve dezavantajlar hakkında daha fazla ayrıntı için videoya bakın:

Bu tür ekipman, İsveç, Danimarka, Finlandiya ve eyalet düzeyinde alternatif enerjinin gelişimini destekleyen diğer ülkelerde 40 yılı aşkın bir süredir kullanılmaktadır. O kadar aktif değil, ancak her yıl daha güvenle, ısı pompaları Rusya pazarına giriyor.

Makalenin amacı: popüler ısı pompası modellerine genel bir bakış yapın. Bilgi, kendi evleri için ısıtma ve sıcak su temini konusunda mümkün olduğunca tasarruf etmek isteyenler için faydalı olacaktır.

Isı pompası, evi doğanın serbest enerjisiyle ısıtır.

Teoride, hava, toprak, yeraltı suyu, atık sudan (septik tank ve kanalizasyon pompa istasyonu dahil), açık rezervuarlardan ısı çıkışı mümkündür. Uygulamada, çoğu durumda, havadan ve topraktan ısı enerjisi toplayan ekipmanların kullanılmasının uygunluğu kanıtlanmıştır.

Bir fosseptik veya kanalizasyon pompa istasyonundan (SPS) ısı tahliyeli seçenekler en cazip olanıdır. HP üzerinden 15-20 °C'den bir soğutucu sürülerek, çıkışta en az 70 °C elde edilebilir. Ancak bu seçenek yalnızca sıcak su tedarik sistemi için kabul edilebilir. Isıtma devresi, "cezbedici" kaynaktaki sıcaklığı düşürür. Bu da bir takım hoş olmayan sonuçlara yol açar. Örneğin kanalizasyonların donması; ve ısı pompasının ısı değişim devresi karterin duvarlarında bulunuyorsa, o zaman septik tankın kendisi.

CO ve sıcak su temini ihtiyacı için en popüler ısı pompaları jeotermal (toprağın ısısını kullanan) cihazlardır. Sıcak ve soğuk iklimlerde, farklı yeraltı suyu seviyelerine sahip kumlu ve killi topraklarda en iyi performansları ile öne çıkarlar. Çünkü donma derinliğinin altındaki toprağın sıcaklığı yıl boyunca pek değişmez.

Isı pompası nasıl çalışır?

Isı taşıyıcı, düşük dereceli (5 ... 10 ° C) bir ısı kaynağından ısıtılır. Pompa, sıcaklığı aynı anda yükselen (50 ... 60 ° C) soğutucu akışkanı sıkıştırır ve ısıtma sisteminin ısıtma ortamını veya sıcak su kaynağını ısıtır.

HP çalışması sürecinde, üç ısıtma devresi söz konusudur:

• dış mekan (soğutucu ve sirkülasyon pompalı sistem);
• ara (ısı eşanjörü, kompresör, kondenser, evaporatör, gaz kelebeği);
• tüketici devresi (sirkülasyon pompası, yerden ısıtma, radyatörler; sıcak su temini için - bir tank, çekme noktaları).

Sürecin kendisi şöyle görünür:

Isı çıkarma devresi

1. Toprak tuzlu suyu ısıtır.
2. Sirkülasyon pompası, tuzlu suyu ısı eşanjörüne kaldırır.
3. Çözelti bir soğutucu (freon) ile soğutulur ve yere geri döndürülür.

ısı eşanjörü

1. Buharlaşan sıvı freon, tuzlu sudan ısı enerjisi alır.
2. Kompresör soğutucuyu sıkıştırır ve sıcaklığı keskin bir şekilde yükselir.
3. Kondenserde, evaporatörden geçen freon, ısıtma devresinin ısı taşıyıcısına enerji verir ve tekrar sıvı hale gelir.
4. Soğutulan soğutucu gaz kelebeği valfinden birinci ısı eşanjörüne akar.

Isıtma devresi

1. Isıtma sisteminin ısıtılmış soğutucusu, sirkülasyon pompası tarafından enerji tüketen elemanlara çekilir.
2. Odanın hava kütlesine termal enerji verir.
3. Soğutulan soğutucu, dönüş borusundan ara ısı eşanjörüne geri döner.

Video Detaylı Açıklama süreç:

Isıtma için hangisi daha ucuz: elektrik, gaz veya ısı pompası?

İşte her bir ısıtma türünü bağlamanın maliyetleri. Büyük resmi sunmak için Moskova bölgesini ele alalım. Bölgelerde fiyatlar farklılık gösterebilir, ancak fiyat oranı aynı kalacaktır. Hesaplamalarda, sitenin gaz ve elektrik olmadan "çıplak" olduğunu varsayıyoruz.

Bağlantı maliyetleri

Isı pompası. MO fiyatlarında yatay bir kontur döşeme - hareketsiz kepçeli bir ekskavatörü değiştirmek için 10.000 ruble (8 saatte 1.000 m³'ye kadar toprak seçer). 100 m²'lik bir ev için sistem 2 gün içinde kazılacaktır (bu, devrenin 1 lm'sinden 30 W'a kadar ısı enerjisinin çıkarılabildiği tın için geçerlidir). Devreyi çalışmaya hazırlamak için yaklaşık 5.000 ruble gerekecektir. Sonuç olarak, birincil devreyi yerleştirmenin yatay seçeneği 25.000'e mal olacak.

Kuyu daha pahalı olacak (sondaların kurulumunu dikkate alarak, bunları bir hatta borulayarak, bir soğutucu ve basınç testi ile yakıt ikmali yaparak, metre başına 1.000 ruble.), Ancak gelecekteki operasyon için çok daha karlı. Sitenin daha küçük bir işgal alanı ile geri dönüş artar (50 m'lik bir kuyu için - metre başına en az 50 W). Pompanın ihtiyaçları karşılanır, ek potansiyel ortaya çıkar. Bu nedenle, tüm sistem aşınma ve yıpranma için değil, bir miktar güç rezerviyle çalışacaktır. 350 metre konturu dikey kuyulara yerleştirin - 350.000 ruble.

Bir gaz kazanı. Moskova Bölgesi'nde Mosoblgaz, gaz şebekesine bağlantı, sahada çalışma ve kazanın montajı için 260.000 ruble talep ediyor.

Elektrikli kazan.Üç fazlı bir ağın bağlanması 10.000 rubleye mal olacak: 550 - yerel elektrik şebekeleri için, geri kalanı - bir santral, sayaç ve diğer doldurma için.

tüketim

9 kW termal güce sahip bir ısı pompasını çalıştırmak için 2,7 kWh elektrik gereklidir - 9 ruble. 53 kopek 01:00 de,

1 m³ gazın yanması sırasında özgül ısı aynı 9 kW'dır. Moskova bölgesi için ev gazı 5 ruble için faturalandırılır. 14 kopek metreküp başına

Elektrikli kazan 9 kW / s = 31 ruble tüketir. 77 kopek. 01:00 de. TN ile fark neredeyse 3,5 kat.

sömürü

• Gaz verilirse, ısıtma için en uygun maliyetli seçenek bir gaz kazanıdır. Ekipman (9 kW) en az 26.000 rubleye mal oluyor, aylık gaz ödemesi (günde 12 saat) 1.850 ruble olacak.
• Güçlü elektrikli ekipman, üç fazlı bir ağ düzenlemek ve ekipmanın kendisini satın almak (kazanlar - 10.000 ruble'den) açısından daha karlı. Sıcak bir ev ayda 11 437 rubleye mal olacak.
• Alternatif ısıtmaya yapılan ilk yatırım (275.000 ekipman ve 25.000 yatay devre kurulumu) dikkate alındığında, ayda 3.430 ruble elektrik tüketen bir ısı pompası 3 yıldan daha erken olmayacak.

Tüm ısıtma seçeneklerinin karşılaştırılması, bir sistemin sıfırdan oluşturulması şartıyla, açıkça ortaya çıkıyor: gaz, jeotermal bir ısı pompasından çok daha karlı olmayacak ve gelecekte 3 yıl içinde elektrikle ısıtma, bu seçeneklerin her ikisine de umutsuzca kaybediyor.

Bir ısı pompasını çalıştırma lehine ayrıntılı hesaplamalar, üreticiden bir video izleyerek bulunabilir:

Bu videoda bazı eklemeler ve etkili çalışma deneyimi vurgulanmıştır:

Temel özellikleri

Tüm özelliklerden ekipman seçerken aşağıdaki özelliklere dikkat edin.

Isı pompalarının temel özellikleri

özellikleri	Değer aralığı	Özellikleri
Termal güç, kW	8'e kadar	Tavan yüksekliği 3 m'den fazla olmayan, 80 - 100 m²'den fazla olmayan bir alana sahip tesisler.
	8-25	2,5 m tavanlı, 50 m² alana sahip tek katlı kır evleri için; 260 m²'ye kadar kalıcı ikamet için evler.
	25 üstü	2,7 m tavanlı 2-3 katlı konut binaları için düşünülmesi tavsiye edilir; endüstriyel tesisler - tavan yüksekliği 3 veya daha fazla olan 150 m²'den fazla değil.
Ana ekipmanın güç tüketimi (yardımcı elemanların tüketimini sınırlama) kW / h	2'den (6'dan)	Kompresör ve sirkülasyon pompalarının (ısıtma elemanı) enerji tüketimini karakterize eder.
iş şeması	havadan havaya	Havanın dönüştürülmüş termal enerjisi, split sistem yoluyla ısıtılmış hava akımı ile odaya aktarılır.
	Hava su	Cihazdan geçen havadan alınan enerji, sıvı ısıtma sisteminin soğutucusuna aktarılır.
	tuzlu su	Yenilenebilir bir kaynaktan termal enerjinin transferi, bir sodyum veya kalsiyum çözeltisi ile gerçekleştirilir.
	Su su	Açık birincil devrenin ana hattı aracılığıyla yeraltı suyu, ısı enerjisini doğrudan ısı eşanjörüne taşır.
Soğutma sıvısı çıkış sıcaklığı, ° С	55-70	Gösterge, uzun bir ısıtma devresindeki kayıpları hesaplamak ve ek bir sıcak ısı besleme sistemi düzenlerken önemlidir.
Şebeke gerilimi, V	220, 380	Tek fazlı - 5,5 kW'tan fazla olmayan güç tüketimi, yalnızca sabit (hafif yüklü) bir ev ağı için; en ucuz - sadece sabitleyici aracılığıyla. 380 V'luk bir ağ varsa, üç fazlı cihazlar tercih edilir - daha geniş bir güç aralığı, ağı "batma" olasılığı daha düşüktür.

Modellerin özet tablosu

Makalede en popüler modelleri inceledik, güçlü ve zayıf yönlerini belirledik. Modellerin listesi aşağıdaki tabloda bulunabilir:

Modellerin özet tablosu

Model (menşe ülke)	Özellikleri	fiyat, ovmak.
Küçük odaları ısıtmak veya sıcak su temini için ısı pompaları
1.	Hava-su sistemi; tek fazlı bir ağdan çalışır; çıkıntılı yoğuşma hattı su tankına yerleştirilir.	184 493
2.	"Tuzlu su"; üç fazlı bir ağdan güç kaynağı; değişken güç kontrolü; ek ekipman bağlama yeteneği - reküperatör, çok sıcaklıklı ekipman.	355 161
3.	220V ana güç kaynağı ve donma önleme işleviyle çalışan havadan suya ısı pompası.	524 640
Daimi ikamet için kulübelerin ısıtma sistemleri için donatım
4.	"Su - su" şeması. Isı pompasının ısıtma sisteminde kararlı bir 62 ° C soğutucu üretebilmesi için, bir dizi kompresör ve pompanın (1,5 kW) yetenekleri 6 kW gücünde bir elektrikli ısıtıcı ile tamamlanmaktadır. .	408 219
5.	"Hava-su" şemasına göre, iki bloktan oluşan bir cihazda, soğutma ve ısıtma cihazlarının potansiyelleri gerçekleştirilir.	275 000
6.	Radyatörler için ısı taşıyıcıyı 60 ° C'ye kadar ısıtan "Tuzlu su", kademeli ısıtma sistemlerinin organizasyonunda kullanılabilir.	323 300
7.	Jeotermal pompalı bir muhafazada 180 litre soğutma sıvısı için sıcak su tedarik sistemi için bir depolama tankı bulunur.	1 607 830
Isıtma ve sıcak su temini için güçlü ısı pompaları
8.	Topraktan ve yeraltı suyundan ısı alınması mümkündür; kademeli sistemlerin bir parçası olarak çalıştırma ve uzaktan kumanda mümkündür; üç fazlı bir ağdan çalışır.	708 521
9.	tuzlu su; kompresör gücünün ve sirkülasyon pompalarının dönüş hızının kontrolü frekans regülasyonu ile gerçekleştirilir; ek ısı eşanjörü; ağ - 380 V	1 180 453
10.	"su-su" çalışma şeması; birincil ve ikincil devrenin yerleşik pompaları; güneş enerjisi sistemlerine bağlanma imkanı sağlanmaktadır.	630 125

Küçük odaları ısıtmak veya sıcak su temini için ısı pompaları

Amaç - konut ve yardımcı binaların ekonomik ısıtılması, sıcak su temin sisteminin bakımı. En düşük tüketim (2 kW'a kadar) tek fazlı modellere tahsis edilmiştir. Ağdaki voltaj dalgalanmalarına karşı korunmak için bir dengeleyiciye ihtiyaçları vardır. Üç fazın güvenilirliği, ağın özellikleri (yük eşit olarak dağıtılır) ve voltaj dalgalanmaları sırasında cihaza zarar gelmesini önleyen kendi koruyucu devrelerinin varlığı ile açıklanır. Bu kategorideki ekipman, ısıtma sisteminin ve sıcak su devresinin aynı anda bakımıyla her zaman baş edemez.

1. Huch EnTEC VARIO PRC S2-E (Almanya) - 184 493 ruble'den.

Huch EnTEC VARIO bağımsız olarak çalıştırılamaz. Sadece sıcak su besleme sisteminin boyleri ile birlikte. TH, sıhhi ihtiyaçlar için suyu ısıtır, odadaki havayı soğutur.

Avantajları arasında cihazın düşük güç tüketimi, DHW devresindeki suyun kabul edilebilir sıcaklığı ve nemli bir ortamda gelişen patojenik bakterilerden sistemi temizleme (periyodik kısa süreli 60 ° C'ye ısıtma ile) işlevi vardır.

Dezavantajları, contaların, flanşların ve bir bileziğin ayrı olarak satın alınması gerektiğidir. Orijinal olduğundan emin olun, aksi takdirde çizgiler olacaktır.

Hesaplarken, cihazın saatte 500 m³ hava pompaladığı unutulmamalıdır, bu nedenle Huch EnTEC VARIO'nun kurulu olduğu odanın minimum alanı en az 20 m², tavan yüksekliği 3 metre veya daha fazla olmalıdır. .

2. NIBE F1155-6 EXP (İsveç) - 355 161 ruble'den.

Model, tesisin ihtiyaçlarına göre otomatik olarak ayarlanabilen "akıllı" ekipman olarak ilan edilir. Bir inverter kompresör güç kaynağı devresi tanıtıldı - artık çıkış gücünü ayarlamak mümkün.

Az sayıda tüketiciye (çekiş noktaları, ısıtma radyatörleri) sahip böyle bir işlevin varlığı, küçük bir evi ısıtmayı geleneksel, inverter olmayan bir ısı pompası durumundan (yumuşak bir başlangıcı olmayan) daha karlı hale getirir. kompresör ve çıkış gücü düzenlenmemiştir). Çünkü NIBE'de düşük güç değerlerinde ısıtma elemanları nadiren açılır ve ısı pompasının kendi maksimum tüketimi 2 kW'tan fazla değildir.

Küçük bir nesnede gürültü (47 dB) kabul edilemez. En iyi kurulum seçeneği ayrı bir odadır. Emniyet kemerini dinlenme odalarına bitişik olmayan duvarlara yerleştirin.

3. Fujitsu WSYA100DD6 (Japonya) - 524 640 ruble'den.

"Kutunun dışında" yalnızca bir devrede ısıtma için çalışır. Her biri için bağımsız ayar imkanı ile ikinci bir devreyi bağlamak için isteğe bağlı bir kit sunulmaktadır. Ancak ısı pompasının kendisi, tavan yüksekliği 3 metreden fazla olmayan 100 m²'ye kadar olan bir oda ısıtma sistemi için tasarlanmıştır.

Avantajlar listesi, küçük boyutlar, bir ev güç kaynağından çalışma, üreticinin planına göre, bağlı sistemlerin kontrolünün konforunu ve doğruluğunu bir şekilde etkilemesi gereken çıkış sıcaklığı kontrolü 8 ... 55 ° C'yi içerir.

Ancak her şey düşük güçle aşıldı. İklimimizde, beyan edilen 100 m²'lik ısıtma, cihaz aşınmaya ve yıpranmaya çalışacaktır. Bu, pompanın bağlantısı kesilmiş ve ekrandaki hatalarla birlikte cihazın "acil durum" moduna sık geçişleri ile onaylanır. Durum garanti edilmez. Ekipmanı yeniden başlatarak düzeltildi.

"Kazalar" enerji tüketimini etkiler. Çünkü kompresör durduğunda ısıtma elemanı devreye girer. Bu nedenle, alanı 70 m²'den fazla olmayan bir nesnede ısıtma devrelerinin ve yerden ısıtmanın (veya sıcak su kaynağının) ortak bağlantısına izin verilir.

Daimi ikamet için tipik kulübelerin ısıtma sistemleri için donatım

İşte jeotermal, hava ve su (yeraltı suyundan termal enerjiyi uzaklaştıran) cihazlar. Beyan edilen çıkış gücü (en az 8 kW), ülke (ve daimi ikametgah) evlerinin tüm tüketici sistemlerine ısı sağlamak için yeterlidir. Bu kategorideki birçok ısı pompasının soğutma modu vardır. Tanıtılan invertör güç devreleri, kompresörün sorunsuz çalışmasından sorumludur, düzgün çalışması nedeniyle soğutucunun deltası (sıcaklık farkı) azalır. Devrenin optimum çalışma modu korunur (gereksiz aşırı ısınma ve soğutma olmadan). Bu, tüm HP çalışma modlarında güç tüketimini azaltmaya olanak tanır. En büyük ekonomik etki havadan havaya cihazlardadır.

4. Vaillant geoTHERM VW 61/3 (Almanya) - 408.219 ruble'den.

Kuyudan gelen suyun birincil soğutucu olarak kullanılması (sadece VW) tasarımı basitleştirmeyi ve verimliliği kaybetmeden ısı pompasının maliyetini düşürmeyi mümkün kıldı.

Cihaz, temel çalışma modunda düşük güç tüketimi ve düşük gürültü seviyesi ile karakterizedir.

Eksi Vaillant - suya titizlik (demir ve manganez bileşikleri ile besleme hattında ve ısı eşanjöründe bilinen hasar vakaları); tuzlu sularla çalışma yapılmamalıdır. Durum garanti edilmez, ancak kurulum uzmanlar tarafından yapıldıysa servis Merkezi, yani, kim bir iddiada bulunacak.

En az 6,1 m³ (2,5 m tavan ile 2,44 m²) hacme sahip kuru, donmayan bir oda gereklidir. Pompanın altında damlacık oluşumu bir kusur değildir (yalıtımlı devrelerin yüzeylerinden yoğuşma suyu tahliyesine izin verilir).

5. LG Therma V AH-W096A0 (Kore) - 275.000 ruble'den.

Havadan suya ısı pompası. Cihaz 2 modülden oluşur: dıştaki hava kütlelerinden ısı enerjisini alır, içteki ise dönüştürür ve ısıtma sistemine aktarır.

Ana artı çok yönlülüktür. Nesneyi hem ısıtmak hem de soğutmak için yapılandırılabilir.

Bu LG Therma serisinin dezavantajı, (ve tüm hattın) potansiyelinin 200 m²'den fazla alana sahip bir kulübenin ihtiyaçları için yeterli olmamasıdır.

Önemli bir nokta: İki bileşenli bir sistemin çalışma blokları yatay olarak 50 m'den ve dikey olarak 30 m'den fazla yayılamaz.

6. STIEBEL ELTRON WPF 10MS (Almanya) - 323 300 ruble'den.

WPF 10MS, en güçlü STIEBEL ELTRON ısı pompasıdır.

Avantajları arasında, otomatik olarak ayarlanabilen bir ısıtma modu ve bir kademeli olarak 6 cihazı bağlama yeteneği (bu, akış hızını, basıncı artırmak veya bir acil durum rezervi düzenlemek için cihazların paralel veya seri bağlantısıdır) sistemi, kapasiteye sahip. 60 kW'a kadar.

Dezavantajı, bu tür 6 cihazın eşzamanlı bağlantısı için güçlü bir elektrik ağının organizasyonunun yalnızca yerel Rostekhnadzor departmanının izni ile mümkün olmasıdır.

Modların ayarlanmasında bir tuhaflık vardır: Programda gerekli ayarlamaları yaptıktan sonra kontrol lambasının sönmesini beklemelisiniz. Aksi takdirde kapak kapatıldıktan sonra sistem orijinal ayarlarına dönecektir.

7. Daikin EGSQH10S18A9W (Japonya) - 1 607 830 ruble'den.

130 m²'ye kadar alana sahip bir konut binasının CO'ya eşzamanlı ısı temini, sıcak su temini ve yerden ısıtma için güçlü bir cihaz.

Programlanabilir ve kullanıcı kontrollü modlar; tüm servis verilen devreler belirtilen parametreler dahilinde izlenir; 180 litre ve yardımcı ısıtıcılar için yerleşik bir depo (sıcak su temini ihtiyaçları için) bulunmaktadır.

Dezavantajları arasında, 130 m²'lik bir evde tam olarak kullanılamayacak olan etkileyici bir potansiyel; geri ödeme süresinin süresiz olarak uzatıldığı fiyat; temel konfigürasyonda uygulanmayan dış iklim koşullarına otomatik adaptasyon. Ortam termistörleri (termal dirençler) isteğe bağlıdır. Yani, dış sıcaklık değiştiğinde, çalışma modunun manuel olarak ayarlanması önerilir.

Yüksek ısı tüketimi olan nesneler için donatım

200 m²'den fazla alana sahip konut ve ticari binaların termal enerji ihtiyaçlarını tam olarak karşılamak. Uzaktan kumanda, kademeli çalışma, reküperatörler ve güneş enerjisi sistemleri ile etkileşim - kullanıcının rahat bir sıcaklık yaratma yeteneğini genişletin.

8. WATERKOTTE EcoTouch DS 5027.5 Ai (Almanya) - 708 521 ruble'den.

DS 5027.5 Ai modifikasyonu, EcoTouch serisinin en güçlüsüdür. Isıtma devresinin ısıtma maddesini kararlı bir şekilde ısıtır ve 280 m²'ye kadar olan odalarda DHW sistemine ısı enerjisi sağlar.

Scroll (mevcut olanların en verimlisi) kompresör; soğutma sıvısının akış hızının düzenlenmesi, kararlı çıkış sıcaklığı göstergeleri elde etmenizi sağlar; renkli ekran; Ruslaştırılmış menü; temiz görünüm ve düşük gürültü seviyesi. Rahat çalışma için her ayrıntı.

Su noktalarının aktif kullanımı ile, enerji tüketiminin 6 kW / s artması nedeniyle ısıtma elemanları açılır.

9. DANFOSS DHP-R ECO 42 (İsveç) - 1 180 453 ruble'den.

Daimi ikametgahı olan çok katlı bir kulübenin sıcak su tedarik sistemine ve ısıtma devrelerine termal enerji sağlamak için yeterince güçlü ekipman.

Sıcak su temini için ek bir ısıtıcı yerine burada ısıtma devresinden gelen sıcak su akışı kullanılır. Sıcak suyu buhar soğutucudan geçiren ısı pompası, ilave DHW ısı eşanjöründeki suyu 90 ° C'ye kadar ısıtır. Sirkülasyon pompalarının hızı otomatik olarak ayarlanarak CO ve DHW tankında sabit bir sıcaklık korunur. Kademeli bağlantı için uygundur (8 VT'ye kadar).

Isıtma devresi için ısıtma elemanları yoktur. Herhangi bir kombine kazandan ek kaynaklar alınır - kontrol ünitesi, belirli bir durumda gerektiği kadar ısı alır.

Isı pompasını kurmak için alan hesaplanırken, duvar ile cihazın arka yüzeyi arasında 300 mm'lik bir boşluk bırakılması gerekir (iletişimin izlenmesi ve sürdürülmesinin rahatlığı için).

10. Viessmann Vitocal 300-G WWC 110 (Almanya) - 630 125 ruble'den.

Birincil soğutucu yeraltı suyudur. Bu nedenle, ilk ısı eşanjöründeki sabit sıcaklık ve en yüksek COP katsayısı.

Avantajları arasında, birincil devrede düşük güçlü bir yardımcı elektrikli ısıtıcı ve uzaktan kontrol için özel bir kontrolör (aslında bir kablosuz uzaktan kumanda) bulunmaktadır.

Eksi - sirkülasyon pompasının çalışabilirliği, ana hattın durumu ve birincil devrenin ısı eşanjörü, damıtılmış yeraltı suyunun kalitesine bağlıdır. Filtreleme gereklidir.

Yeraltı suyu analizi, pahalı ekipmanlarla çözülmesi zor sorunların görünümünü ortadan kaldırmaya yardımcı olacaktır. Bu, bir sudan suya ısı pompası satın almadan önce yapılmalıdır.

Editörün Seçimi

Kuzey Avrupa'da ısı pompalarının üretimi ve işletiminde uzun yıllara dayanan deneyim, yurttaşlarımızın evlerini ısıtmanın en karlı yolunu bulma arayışını azaltmalarına izin verdi. Herhangi bir istek için gerçek seçenekler mevcuttur.

80 - 100 m²'ye kadar bir konut binasının DHW devresine veya ısıtma sistemine ısı sağlamanız mı gerekiyor? Potansiyeli göz önünde bulundurun NIBE F1155- "akıllı" dolgusu, ısı kaynağına zarar vermeden tasarruf sağlar.

130 m²'lik bir kulübenin yerden ısıtma devrelerinde, CO, DHW'de sabit bir sıcaklık, bir DHW ısı eşanjörü (180 litre) ile sağlanacaktır.

Tüm tüketiciler için aynı anda sabit bir ısı akışı sağlar. 8 ısı pompasından oluşan bir kaskad oluşturma imkanı, en az 3.000 m² alana sahip bir nesneye ısı sağlanmasına izin verir.

Bu modellerin her biri mutlak değil, temel bir seçenektir. Uygun bir TN bulduysanız - tüm satıra göz atın, isteğe bağlı teklifleri inceleyin. Ekipman yelpazesi geniştir, ideal seçeneğinizi kaçırma riski vardır.

Makale, karlı bir ısıtma seçeneği bulmanıza yardımcı oldu veya ihtiyacınız var Ek Bilgiler- yorumlara yazın. Hemen cevap vereceğiz.

Giderek daha fazla İnternet kullanıcısı, ısıtma yöntemlerine alternatiflerle ilgileniyor: ısı pompaları.

Çoğunluk için bu tamamen yeni ve bilinmeyen bir teknolojidir, bu nedenle "Nedir?", "Isı pompası neye benzer?", "Isı pompası nasıl çalışır?" gibi sorular sorulur. vb.

Burada ısı pompaları ile ilgili tüm bu ve diğer birçok soruya basit ve erişilebilir cevaplar vermeye çalışacağız.

Isı Pompası Nedir?

Isı pompası- Ortamdan (toprak, su veya hava) yayılan ısıyı alan ve evinizin ısıtma devresine aktaran bir cihaz (diğer bir deyişle "ısı kazanı").

Atmosfere ve yeryüzüne sürekli giren güneş ışınları sayesinde sürekli bir ısı salınımı olur. Dünyanın yüzeyi bu şekilde tüm yıl boyunca ısı enerjisi alır.

Hava kısmen güneş ışınlarının enerjisinden ısıyı emer. Kalan güneş termal enerjisi neredeyse tamamen dünya tarafından emilir.

Ayrıca yerin derinliklerinden gelen jeotermal ısı sürekli olarak +8°C (1.5-2 metre ve altından başlayarak) toprak sıcaklığı sağlar. Soğuk kışlarda bile, su kütlelerinin derinliğindeki sıcaklık + 4-6 ° C aralığında kalır.

Isı pompasını ortamdan özel bir evin ısıtma devresine aktaran bu düşük potansiyel toprak, su ve hava ısısıdır, daha önce soğutucunun sıcaklık seviyesini gerekli + 35-80 ° C'ye yükseltmiştir.

VİDEO: Yeraltı Suyu ısı pompası nasıl çalışır?

Isı Pompası Ne Yapar?

Isı pompaları- Ters termodinamik çevrim kullanarak ısı üretmek üzere tasarlanmış ısı motorları. ısıl enerjiyi düşük sıcaklıktaki bir kaynaktan daha yüksek sıcaklıktaki bir ısıtma sistemine aktarın. Isı pompasının çalışması sırasında üretilen enerji miktarını aşmayan enerji maliyetleri oluşur.

Bir ısı pompasının çalışması, iki izoterm ve iki adiabattan oluşan ters termodinamik çevrime (ters Carnot çevrimi) dayanır, ancak doğrudan termodinamik çevrimden (ileri Carnot çevrimi) farklı olarak, süreç ters yönde ilerler: saat yönünün tersine.

Ters Carnot çevriminde, ortam soğuk bir ısı kaynağı görevi görür. Isı pompasının çalışması sırasında, dış ortamın ısısı, işin performansından dolayı ancak daha yüksek bir sıcaklıkla tüketiciye aktarılır.

Soğuk bir gövdeden (toprak, su, hava) ısıyı sadece iş pahasına aktarmak mümkündür (bir ısı pompası durumunda, bir kompresörün çalışması için elektrik enerjisi maliyeti, sirkülasyon pompaları vb.) veya diğer tazminat süreci.

Bir ısı pompası aynı zamanda bir soğutma makinesi olduğu için bir ısı pompasına "ters buzdolabı" da denilebilir, ancak bir buzdolabından farklı olarak, ısı pompası dışarıdan ısı alır ve odaya aktarır, yani odayı ısıtır ( buzdolabı, soğutma odasından ısı alarak soğur ve kapasitörden dışarı atar).

Isı Pompası nasıl çalışır?

Şimdi bir ısı pompasının nasıl çalıştığı hakkında konuşun. Bir ısı pompasının nasıl çalıştığını anlamak için birkaç şeyi anlamamız gerekir.

1. Isı pompası, negatif sıcaklıklarda bile ısı çekebilir.

Gelecekteki ev sahiplerinin çoğu, kışın negatif sıcaklıklarda havadan ısının nasıl alınabileceğini anlamadıkları için çalışma prensibini (prensipte herhangi bir hava ısı pompası) anlayamaz. Termodinamiğin temellerine geri dönelim ve ısının tanımını hatırlayalım.

Sıcaklık- vücudu oluşturan parçacıkların (atomlar, moleküller, elektronlar vb.) rastgele hareketi olan maddenin bir hareket şekli.

0 °C'de (sıfır santigrat derece) bile su donduğunda havada hala sıcaklık vardır. Örneğin, + 36˚C sıcaklıktan çok daha azdır, ancak yine de sıfır ve negatif sıcaklıklarda atomlar hareket eder, bu da ısının serbest kaldığı anlamına gelir.

Moleküllerin ve atomların hareketi, mutlak sıfır sıcaklığa (Kelvin ölçeğinde sıfır derece) karşılık gelen -273˚С (eksi iki yüz yetmiş üç santigrat derece) sıcaklıkta tamamen durur. Yani, kışın sıfırın altındaki sıcaklıklarda bile, havada çıkarılabilen ve eve aktarılabilen düşük dereceli ısı vardır.

2. Isı pompalarındaki çalışma sıvısı bir soğutucudur (freon).

soğutucu nedir? Soğutucu- buharlaşma sırasında soğutulan nesneden ısı alan ve yoğuşma sırasında ısıyı çalışma ortamına (örneğin su veya hava) aktaran bir ısı pompasındaki çalışan bir madde.

Soğutucu akışkanların özelliği, hem negatif hem de nispeten düşük sıcaklıklarda kaynama yeteneğine sahip olmalarıdır. Ayrıca, soğutucu akışkanlar şuradan transfer edilebilir: sıvı hal gazlı ve tersi. Sıvıdan gaza geçiş (buharlaşma) sırasında ısı emilir ve gazdan sıvıya geçiş (yoğuşma) sırasında ısı aktarılır (ısı ayırma).

3. Dört temel bileşeni sayesinde bir ısı pompasının çalışması mümkündür.

Bir ısı pompasının çalışma prensibini anlamak için cihazı 4 ana unsura ayrılabilir:

1. Kompresör basıncını ve sıcaklığını artırmak için soğutucuyu sıkıştırır.
2. Genişleme subabı- soğutucu akışkanın basıncını önemli ölçüde düşüren bir termostatik genleşme valfi.
3. evaporatör- düşük sıcaklıktaki soğutucunun ortamdan ısıyı emdiği bir ısı eşanjörü.
4. kondansatör- sıkıştırmadan sonra zaten sıcak olan soğutucunun ısıyı ısıtma devresinin çalışma ortamına aktardığı bir ısı eşanjörü.

Chillerlerin soğuk üretmesini ve ısı pompalarının ısı üretmesini sağlayan bu dört bileşendir. Bir ısı pompasının her bir bileşeninin nasıl çalıştığını ve neden gerekli olduğunu anlamak için toprak kaynaklı ısı pompasının çalışma prensibi hakkında bir video izlemenizi öneririz.

VİDEO: Toprak-Su ısı pompasının çalışma prensibi

Isı pompası nasıl çalışır?

Şimdi ısı pompası çalışmasının her aşamasını ayrıntılı olarak açıklamaya çalışacağız. Daha önce de belirtildiği gibi, ısı pompaları termodinamik çevrime dayanmaktadır. Bu, bir ısı pompasının çalışmasının, belirli bir sırayla tekrar tekrar tekrarlanan döngünün birkaç aşamasından oluştuğu anlamına gelir.

Bir ısı pompasının görev döngüsü aşağıdaki dört aşamaya ayrılabilir:

1. Ortamdan ısının emilmesi (soğutucu akışkanın kaynaması).

Evaporatör (ısı eşanjörü), sıvı halde bulunan ve düşük basınca sahip olan soğutucu ile beslenir. Bildiğimiz gibi, düşük sıcaklıklarda soğutucu kaynayabilir ve buharlaşabilir. Buharlaşma işlemi, maddenin ısıyı emmesi için gereklidir.

Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısısı yüksek olan bir cisimden, sıcaklığı düşük olan bir cisme ısı aktarılır. Isı pompası çalışmasının bu aşamasında, ısı eşanjöründen geçen düşük sıcaklıktaki soğutucu akışkanın, daha önce kuyulardan yükselen soğutucudan (tuzlu su) ısı alması, düşük potansiyelli toprak ısısını ( toprak tabanlı ısı pompaları durumunda Yeraltı Suyu).

Gerçek şu ki, yeraltındaki toprağın sıcaklığı yılın herhangi bir zamanında + 7-8 ° C'dir. Kullanırken, tuzlu suyun (ısı taşıyıcı) dolaştığı dikey problar kurulur. Soğutucunun görevi, derin problarda dolaşırken mümkün olan maksimum sıcaklığa ısınmaktır.

Isı taşıyıcı yerden ısı aldığında, ısı pompasının (evaporatör) ısı eşanjörüne girer ve burada daha düşük sıcaklığa sahip soğutucu akışkanla "karşılaşır". Ve termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı değişimi gerçekleşir: daha fazla ısıtılmış tuzlu sudan gelen ısı, daha az ısıtılmış bir soğutucuya aktarılır.

İşte çok önemli bir nokta: maddenin buharlaşması sırasında ısı emilimi mümkündür tersine, ısı transferi yoğuşma sırasında meydana gelir. Soğutma sıvısının soğutma sıvısından ısıtılması sırasında faz durumunu değiştirir: soğutma sıvısı sıvıdan gaz durumuna geçer (soğutucunun kaynama işlemi gerçekleşir, buharlaşır).

Evaporatörden geçmek soğutucu gaz fazındadır... Artık bir sıvı değil, soğutucudan (tuzlu su) ısı almış bir gazdır.

2. Soğutucunun kompresör tarafından sıkıştırılması.

Bir sonraki adımda gaz halindeki soğutucu kompresöre girer. Burada kompresör, basınçtaki keskin bir artış nedeniyle belirli bir sıcaklığa kadar ısınan freonu sıkıştırır.

Geleneksel bir ev buzdolabının kompresörü benzer şekilde çalışır. Bir buzdolabı kompresörü ile bir ısı pompası kompresörü arasındaki tek önemli fark, önemli ölçüde daha düşük bir performanstır.

VİDEO: Kompresörlü bir buzdolabı nasıl çalışır?

3. Isıtma sistemine ısı transferi (yoğuşma).

Yüksek sıcaklığa sahip olan soğutucu akışkan kompresörde sıkıştırıldıktan sonra kondensere girer. Bu durumda, kondansatör ayrıca, yoğuşma sırasında ısının soğutucudan ısıtma devresinin çalışma ortamına (örneğin, yerden ısıtma sistemindeki su veya ısıtma radyatörleri) aktarıldığı bir ısı eşanjörüdür.

Kondenserde, soğutucu gaz fazından tekrar sıvıya aktarılır. Bu sürece, evdeki ısıtma sistemi ve sıcak su temini (DHW) için kullanılan ısının serbest bırakılması eşlik eder.

4. Soğutucu akışkan basıncında azalma (genleşme).

Sıvı soğutucu şimdi çalışma döngüsünü tekrarlamak için hazırlanmalıdır. Bunun için soğutucu, termo ayar valfinin (genleşme valfi) dar bir açıklığından akar. Gaz kelebeğinin dar açıklığından "zorladıktan" sonra, soğutucu akışkan genişler, bunun sonucunda sıcaklığı ve basıncı düşer.

Bu işlem, bir kutudan bir aerosolün püskürtülmesiyle karşılaştırılabilir. Püskürtmeden sonra, sprey kısa bir süre için soğur. Yani, dışarı doğru itme nedeniyle aerosol basıncında keskin bir düşüş oldu, buna göre sıcaklık da düşüyor.

Şimdi soğutucu tekrar öyle bir basınç altındadır ki, soğutucudan ısıyı emmemiz için gerekli olan kaynayıp buharlaşabilir.

Genleşme valfinin (termo-düzenleyici valf) görevi, dar açıklıktan çıkışta genişleterek freon basıncını azaltmaktır. Freon şimdi tekrar kaynamaya ve ısıyı emmeye hazır.

Isıtma ve DHW sistemi ısı pompasından gerekli ısı miktarını alana kadar döngü tekrarlanır.