Hệ thống sưởi ấm bằng bơm nhiệt. Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt Ưu điểm của bơm nhiệt nén

Các phiên bản đầu tiên của máy bơm nhiệt chỉ có thể đáp ứng một phần nhu cầu về năng lượng nhiệt. Giống hiện đại hiệu quả hơn và có thể được sử dụng cho các hệ thống sưởi ấm. Đây là lý do tại sao nhiều chủ nhà cố gắng lắp đặt máy bơm nhiệt bằng tay của chính mình.

Chúng tôi sẽ cho bạn biết cách chọn tùy chọn tốt nhất cho máy bơm nhiệt, có tính đến dữ liệu địa lý của khu vực dự kiến ​​lắp đặt nó. Bài viết được đề xuất xem xét mô tả chi tiết nguyên lý hoạt động của các hệ thống “năng lượng xanh” và liệt kê những điểm khác biệt. Với lời khuyên của chúng tôi, bạn chắc chắn sẽ chọn được một loại hiệu quả.

Vì bậc thầy độc lập Chúng tôi trình bày công nghệ lắp ráp máy bơm nhiệt. Thông tin được trình bày để xem xét được bổ sung sơ đồ trực quan, tuyển tập các bức ảnh và video hướng dẫn chi tiết gồm hai phần.

Thuật ngữ bơm nhiệt dùng để chỉ một bộ thiết bị cụ thể. Chức năng chính của thiết bị này là thu năng lượng nhiệt và vận chuyển đến người tiêu dùng. Nguồn năng lượng như vậy có thể là bất kỳ cơ thể hoặc môi trường nào có nhiệt độ từ +1° trở lên.

Có quá nhiều nguồn nhiệt độ thấp trong môi trường của chúng ta. Đây là chất thải công nghiệp từ các doanh nghiệp, nhà máy nhiệt điện và điện hạt nhân, nước thải, v.v. Để vận hành máy bơm nhiệt trong sưởi ấm gia đình, cần có ba nguồn tự nhiên tự tái tạo - không khí, nước và đất.

Máy bơm nhiệt “rút” năng lượng từ các quá trình thường xuyên xảy ra trong môi trường. Dòng chảy của các quá trình không bao giờ dừng lại, bởi vì các nguồn tài nguyên được coi là vô tận theo tiêu chí của con người

Ba nhà cung cấp năng lượng tiềm năng được liệt kê có liên quan trực tiếp đến năng lượng của mặt trời, bằng cách đốt nóng, sẽ di chuyển không khí theo gió và truyền năng lượng nhiệt đến trái đất. Việc lựa chọn nguồn là tiêu chí chính để phân loại hệ thống bơm nhiệt.

Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt dựa trên khả năng của cơ thể hoặc phương tiện truyền năng lượng nhiệt sang cơ thể hoặc môi trường khác. Người nhận và nhà cung cấp năng lượng trong nhiệt điện hệ thống bơm Họ thường làm việc theo cặp.

Các loại máy bơm nhiệt sau đây được phân biệt:

• Không khí là nước.
• Trái đất là nước.
• Nước là không khí.
• Nước là nước.
• Trái đất là không khí.
• Nước nước
• Không khí là không khí.

Trong trường hợp này, từ đầu tiên xác định loại môi trường mà hệ thống lấy nhiệt ở nhiệt độ thấp. Thứ hai chỉ ra loại chất mang mà năng lượng nhiệt này được truyền tới. Như vậy, trong máy bơm nhiệt, nước là nước, nhiệt được lấy từ môi trường nước và chất lỏng được sử dụng làm chất làm mát.

2. Hãy để tôi nhắc ngắn gọn cho bạn về bối cảnh. Bốn năm trước, một mảnh đất rộng 6 mẫu Anh đã được mua từ một đối tác làm vườn, trên đó, bằng chính đôi tay của mình, không cần thuê nhân công, tôi đã xây dựng một khu đất hiện đại, tiết kiệm năng lượng. Nhà nghỉ. Mục đích của ngôi nhà là căn hộ thứ hai nằm trong thiên nhiên. Hoạt động quanh năm nhưng không liên tục. Cần có quyền tự chủ tối đa kết hợp với kỹ thuật đơn giản. Khu vực có SNT không có khí đốt chính và bạn không nên tin tưởng vào nó. Những gì còn lại được nhập khẩu nguyên khối hoặc nhiên liệu lỏng, nhưng tất cả các hệ thống này đều yêu cầu cơ sở hạ tầng phức tạp, chi phí xây dựng và bảo trì tương đương với việc sưởi ấm trực tiếp bằng điện. Vì vậy, sự lựa chọn đã được xác định trước một phần - sưởi ấm bằng điện. Nhưng ở đây một điều thứ hai phát sinh, không kém tâm điểm: hạn chế về công suất điện trong quan hệ đối tác làm vườn, cũng như giá điện khá cao (vào thời điểm đó - không phải là giá “nông thôn”). Trên thực tế, 5 kW điện đã được phân bổ cho khu vực này. Lối thoát duy nhất trong tình huống này là sử dụng máy bơm nhiệt, sẽ tiết kiệm được khoảng 2,5-3 lần chi phí sưởi ấm so với việc chuyển đổi trực tiếp năng lượng điện thành nhiệt.

Vì vậy, hãy chuyển sang máy bơm nhiệt. Chúng khác nhau ở chỗ lấy nhiệt và giải phóng nhiệt. Một điểm quan trọng được biết đến từ các định luật nhiệt động lực học (lớp 8 Trung học phổ thông) - bơm nhiệt không tạo ra nhiệt mà truyền nhiệt. Đó là lý do tại sao ECO (hệ số chuyển đổi năng lượng) của nó luôn lớn hơn 1 (tức là bơm nhiệt luôn tỏa ra nhiều nhiệt hơn mức tiêu thụ từ mạng).

Việc phân loại máy bơm nhiệt như sau: “nước - nước”, “nước - không khí”, “không khí - không khí”, “không khí - nước”. “Nước” được chỉ ra trong công thức bên trái có nghĩa là lấy nhiệt từ chất làm mát tuần hoàn dạng lỏng đi qua các đường ống nằm trong lòng đất hoặc bể chứa. Hiệu quả của các hệ thống như vậy thực tế không phụ thuộc vào thời gian trong năm và nhiệt độ môi trường, nhưng chúng đòi hỏi chi phí cao và tốn nhiều công sức. công việc đào đất, cũng như có đủ không gian trống để đặt bộ trao đổi nhiệt trên mặt đất (sau đó, bất cứ thứ gì sẽ khó phát triển vào mùa hè do đất đóng băng). “Nước” được chỉ ra trong công thức bên phải đề cập đến mạch sưởi ấm nằm bên trong tòa nhà. Đây có thể là hệ thống tản nhiệt hoặc sàn được làm nóng bằng chất lỏng. Một hệ thống như vậy cũng sẽ đòi hỏi công việc kỹ thuật phức tạp bên trong tòa nhà, nhưng nó cũng có những ưu điểm của nó - với sự trợ giúp của một máy bơm nhiệt như vậy, bạn cũng có thể lấy nước nóng vào nhà.

Nhưng loại thú vị nhất là máy bơm nhiệt không khí. Trên thực tế, đây là những máy điều hòa không khí phổ biến nhất. Trong khi làm việc để sưởi ấm, họ lấy nhiệt từ không khí ngoài đường và truyền đến bộ trao đổi nhiệt không khí đặt trong nhà. Mặc dù có một số nhược điểm (các mô hình sản xuất không thể hoạt động ở nhiệt độ môi trường dưới -30 độ C), chúng có một lợi thế rất lớn: máy bơm nhiệt như vậy rất dễ lắp đặt và giá thành của nó tương đương với hệ thống sưởi điện thông thường sử dụng bộ đối lưu hoặc nồi hơi điện.

3. Dựa trên những cân nhắc trên, máy điều hòa không khí bán công nghiệp nối ống gió Mitsubishi Heavy, model FDUM71VNX, đã được lựa chọn. Tính đến mùa thu năm 2013, một bộ gồm hai khối (bên ngoài và bên trong) có giá 120 nghìn rúp.

4. Bộ phận bên ngoài được lắp đặt ở mặt tiền phía bắc của ngôi nhà, nơi có ít gió nhất (điều này rất quan trọng).

5. Dàn lạnh được lắp đặt ở hành lang dưới trần nhà; từ đó, nhờ sự trợ giúp của các ống dẫn khí linh hoạt, cách âm, khí nóng được cung cấp đến mọi không gian sinh hoạt bên trong ngôi nhà.

6. Bởi vì Nguồn cung cấp không khí nằm dưới trần nhà (hoàn toàn không thể tổ chức cung cấp khí nóng gần sàn trong nhà bằng đá), thì hiển nhiên không khí cần phải được đưa vào sàn. Để làm được điều này, bằng cách sử dụng một ống dẫn đặc biệt, lượng khí nạp được hạ xuống sàn trong hành lang (trong tất cả các trường hợp). cử nội thất còn có lưới tràn được lắp đặt ở phần dưới). Chế độ vận hành là 900 mét khối không khí mỗi giờ, do lưu thông liên tục và ổn định nên hoàn toàn không có sự chênh lệch nhiệt độ không khí giữa sàn và trần ở bất kỳ khu vực nào trong nhà. Nói chính xác, chênh lệch là 1 độ C, thậm chí còn ít hơn so với khi sử dụng bộ đối lưu treo tường dưới cửa sổ (với chúng, chênh lệch nhiệt độ giữa sàn và trần nhà có thể lên tới 5 độ).

7. Ngoài ra đơn vị trong nhà Máy điều hòa không khí nhờ có cánh quạt mạnh mẽ nên có thể lưu thông một lượng lớn không khí khắp nhà ở chế độ tuần hoàn; chúng ta không được quên rằng mọi người cần không khí trong lành trong nhà. Do đó, hệ thống sưởi ấm cũng đóng vai trò là hệ thống thông gió. Thông qua một kênh không khí riêng biệt, không khí trong lành được cung cấp cho ngôi nhà từ đường phố, nếu cần thiết sẽ được làm nóng (trong mùa lạnh) bằng cách sử dụng tự động hóa và bộ phận làm nóng ống dẫn.

8. Việc phân phối không khí nóng được thực hiện thông qua các lưới như thế này, nằm ở phòng sinh hoạt. Điều đáng chú ý là không có một bóng đèn sợi đốt nào trong nhà và chỉ sử dụng đèn LED (hãy nhớ điểm này, nó rất quan trọng).

9. Không khí “bẩn” đã cạn kiệt được đưa ra khỏi nhà thông qua máy hút mùi trong phòng tắm và nhà bếp. Nước nóng được chuẩn bị trong bình đun nước nóng dự trữ thông thường. Nhìn chung, đây là khoản mục chi phí khá lớn, bởi... nước giếng rất lạnh (từ +4 đến +10 độ C tùy theo thời gian trong năm) và ai đó có thể lưu ý một cách hợp lý rằng bộ thu năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để làm nóng nước. Có, bạn có thể, nhưng chi phí đầu tư vào cơ sở hạ tầng cao đến mức với số tiền này, bạn có thể đun nóng nước trực tiếp bằng điện trong 10 năm.

10. Và đây là “TsUP”. Bảng điều khiển chính và chính cho bơm nhiệt nguồn không khí. Nó có nhiều bộ hẹn giờ khác nhau và tự động hóa đơn giản, nhưng chúng tôi chỉ sử dụng hai chế độ: thông gió (vào mùa ấm) và sưởi ấm (vào mùa lạnh). Ngôi nhà được xây dựng tiết kiệm năng lượng đến mức máy điều hòa không khí trong đó không bao giờ được sử dụng đúng mục đích - để làm mát ngôi nhà dưới cái nóng. Ánh sáng LED (sự truyền nhiệt có xu hướng bằng 0) đóng một vai trò lớn trong việc này và rất cách nhiệt chất lượng cao(Không đùa đâu, sau khi lắp thảm cỏ trên mái nhà, chúng tôi thậm chí còn phải sử dụng máy bơm nhiệt để sưởi ấm ngôi nhà vào mùa hè này - vào những ngày nhiệt độ trung bình hàng ngày xuống dưới +17 độ C). Nhiệt độ trong nhà được duy trì quanh năm ít nhất là +16 độ C, bất kể sự có mặt của người trong nhà (khi có người trong nhà, nhiệt độ được đặt ở mức +22 độ C) và không bao giờ tắt thông gió cưỡng bức(bởi vì tôi lười).

11. Đồng hồ điện kỹ thuật được lắp đặt vào mùa thu năm 2013. Đó là đúng 3 năm trước. Dễ dàng tính toán rằng mức tiêu thụ năng lượng điện trung bình hàng năm là 7000 kWh (thực tế hiện nay con số này ít hơn một chút, vì năm đầu tiên mức tiêu thụ cao do sử dụng máy hút ẩm trong quá trình hoàn thiện công việc).

12. Ở cấu hình xuất xưởng, máy điều hòa không khí có khả năng làm nóng ở nhiệt độ môi trường ít nhất -20 độ C. Để làm việc ở nhiệt độ thấp hơn, cần phải sửa đổi (trên thực tế, nó có liên quan trong quá trình vận hành ngay cả ở nhiệt độ -10, nếu ở ngoài trời). độ ẩm cao) - lắp đặt cáp sưởi trong khay thoát nước. Điều này là cần thiết để sau chu kỳ rã đông của bộ phận bên ngoài, nước lỏng có thời gian rời khỏi khay thoát nước. Nếu cô ấy không có thời gian để làm điều này, thì đá sẽ đóng băng trong chảo, sau đó sẽ ép khung bằng quạt, điều này có thể dẫn đến việc các lưỡi dao trên đó bị gãy (bạn có thể xem ảnh các lưỡi dao bị gãy trên mạng mình suýt gặp phải lỗi này vì chưa cắm cáp sưởi vào ngay).

13. Như tôi đã đề cập ở trên, đèn LED độc quyền được sử dụng ở mọi nơi trong nhà. Điều này rất quan trọng khi nói đến điều hòa không khí trong phòng. Hãy lấy phòng loại thường, trong đó có 2 đèn, mỗi đèn có 4 đèn. Nếu đây là những bóng đèn sợi đốt có công suất 50 watt thì tổng cộng chúng tiêu thụ 400 watt, trong khi bóng đèn LED sẽ tiêu thụ ít hơn 40 watt. Và tất cả năng lượng, như chúng ta biết từ khóa học vật lý, cuối cùng đều biến thành nhiệt. Đó là, đèn sợi đốt là một lò sưởi công suất trung bình tốt.

14. Bây giờ chúng ta hãy nói về cách thức hoạt động của máy bơm nhiệt. Tất cả những gì nó làm là truyền năng lượng nhiệt từ nơi này sang nơi khác. Đây là nguyên tắc tương tự mà tủ lạnh hoạt động. Chúng truyền nhiệt từ buồng lạnh vào phòng.

Có một câu đố hay: Nhiệt độ trong phòng sẽ thay đổi như thế nào nếu bạn để tủ lạnh vẫn cắm điện và cửa mở? Câu trả lời đúng là nhiệt độ trong phòng sẽ tăng lên. Để dễ hiểu hơn, điều này có thể được giải thích như sau: căn phòng là một mạch điện khép kín, dòng điện chạy vào đó qua dây dẫn. Như chúng ta biết, năng lượng cuối cùng chuyển thành nhiệt. Đó là lý do tại sao nhiệt độ trong phòng sẽ tăng lên, vì điện đi vào mạch kín từ bên ngoài và đọng lại trong đó.

Một chút lý thuyết. Nhiệt là một dạng năng lượng được truyền giữa hai hệ thống do chênh lệch nhiệt độ. Trong trường hợp này, năng lượng nhiệt di chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn. Đây là một quá trình tự nhiên. Truyền nhiệt có thể được thực hiện bằng dẫn nhiệt, bức xạ nhiệt hoặc đối lưu.

Có ba trạng thái kết tụ vật chất cổ điển, sự biến đổi giữa chúng được thực hiện do sự thay đổi nhiệt độ hoặc áp suất: rắn, lỏng, khí.

Để thay đổi trạng thái kết tụ, cơ thể phải nhận hoặc tỏa năng lượng nhiệt.

Khi nóng chảy (chuyển từ rắn sang lỏng), năng lượng nhiệt được hấp thụ.
Trong quá trình bay hơi (chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí), năng lượng nhiệt được hấp thụ.
Trong quá trình ngưng tụ (chuyển từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng), năng lượng nhiệt được giải phóng.
Trong quá trình kết tinh (chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn), năng lượng nhiệt được giải phóng.

Bơm nhiệt sử dụng hai chế độ chuyển tiếp: bay hơi và ngưng tụ, nghĩa là nó hoạt động với một chất ở trạng thái lỏng hoặc khí.

15. Chất làm lạnh R410a được sử dụng làm chất lỏng làm việc trong mạch bơm nhiệt. Nó là một hydrofluorocarbon sôi (chuyển từ lỏng sang khí) ở nhiệt độ rất thấp. Cụ thể là ở nhiệt độ 48,5 độ C. Nghĩa là, nếu nước thường trong điều kiện bình thường áp suất không khí sôi ở nhiệt độ +100 độ C, sau đó freon R410a sôi ở nhiệt độ thấp hơn gần 150 độ. Hơn nữa, ở nhiệt độ rất âm.

Đặc tính này của chất làm lạnh được sử dụng trong bơm nhiệt. Bằng cách đo cụ thể áp suất và nhiệt độ, nó có thể có được các đặc tính cần thiết. Hoặc nó sẽ bay hơi ở nhiệt độ môi trường với sự hấp thụ nhiệt hoặc ngưng tụ ở nhiệt độ môi trường với sự giải phóng nhiệt.

16. Mạch bơm nhiệt trông như thế này. Các thành phần chính của nó là: máy nén, thiết bị bay hơi, van giãn nở và bình ngưng. Chất làm lạnh tuần hoàn trong một mạch kín của bơm nhiệt và luân phiên thay đổi trạng thái kết tụ từ lỏng sang khí và ngược lại. Đó là chất làm lạnh chuyển và truyền nhiệt. Áp suất trong mạch luôn cao hơn áp suất khí quyển.

Làm thế nào nó hoạt động?
Máy nén hút khí lạnh, áp suất thấp từ thiết bị bay hơi. Máy nén nén nó dưới áp suất cao. Nhiệt độ tăng (nhiệt từ máy nén cũng được thêm vào chất làm lạnh). Ở giai đoạn này chúng ta thu được khí làm lạnh áp suất cao và nhiệt độ cao.
Ở dạng này, nó đi vào bình ngưng, được thổi bằng không khí lạnh hơn. Chất làm lạnh quá nhiệt giải phóng nhiệt của nó vào không khí và ngưng tụ. Ở giai đoạn này, chất làm lạnh ở trạng thái lỏng, chịu áp suất cao và ở nhiệt độ trung bình.
Chất làm lạnh sau đó đi vào van giãn nở. Áp suất giảm mạnh do thể tích chất làm lạnh chiếm giữ tăng lên. Việc giảm áp suất làm bay hơi một phần chất làm lạnh, từ đó làm giảm nhiệt độ của chất làm lạnh xuống dưới nhiệt độ môi trường.
Trong thiết bị bay hơi, áp suất môi chất lạnh tiếp tục giảm, nó thậm chí còn bay hơi nhiều hơn và nhiệt cần thiết cho quá trình này được lấy từ không khí ấm hơn bên ngoài, được làm mát.
Chất làm lạnh hoàn toàn dạng khí được đưa trở lại máy nén và chu trình hoàn tất.

17. Tôi sẽ cố gắng giải thích nó đơn giản hơn. Chất làm lạnh đã sôi ở nhiệt độ -48,5 độ C. Nghĩa là, nói một cách tương đối, ở bất kỳ nhiệt độ môi trường cao hơn, nó sẽ có áp suất dư thừa và trong quá trình bay hơi, nó sẽ lấy nhiệt từ môi trường (tức là không khí đường phố). Có những chất làm lạnh được sử dụng trong tủ lạnh nhiệt độ thấp, nhiệt độ sôi của chúng thậm chí còn thấp hơn, xuống tới -100 độ C, nhưng không thể sử dụng để vận hành bơm nhiệt làm mát căn phòng trong nhiệt độ cao do áp suất rất cao ở môi trường xung quanh cao. nhiệt độ. Chất làm lạnh R410a là sự cân bằng giữa khả năng hoạt động của điều hòa cho cả sưởi ấm và làm mát.

Nhân tiện, đây là một bộ phim tài liệu hay được quay ở Liên Xô và kể về cách hoạt động của máy bơm nhiệt. Tôi khuyên bạn nên.

18. Có thể dùng máy điều hòa nào để sưởi ấm không? Không, không chỉ bất cứ ai. Mặc dù hầu hết tất cả các máy điều hòa không khí hiện đại đều chạy trên freon R410a, nhưng các đặc điểm khác cũng không kém phần quan trọng. Đầu tiên, máy điều hòa không khí phải có van bốn chiều, cho phép bạn chuyển sang chế độ đảo ngược, có thể nói, tức là hoán đổi thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi. Thứ hai, lưu ý rằng máy nén (nằm ở phía dưới bên phải) nằm trong vỏ cách nhiệt và có nhiệt điện thùng xe Điều này là cần thiết để luôn duy trì nhiệt độ dầu dương trong máy nén. Trên thực tế, ở nhiệt độ môi trường dưới +5 độ C, ngay cả khi tắt, điều hòa vẫn tiêu thụ 70 watt điện năng. Điểm thứ hai, quan trọng nhất là máy điều hòa phải có biến tần. Nghĩa là, cả máy nén và động cơ điện cánh quạt đều phải có khả năng thay đổi hiệu suất trong quá trình vận hành. Đây là điều cho phép bơm nhiệt hoạt động hiệu quả để sưởi ấm ở nhiệt độ bên ngoài dưới -5 độ C.

19. Như chúng ta đã biết, trên bộ trao đổi nhiệt của bộ phận bên ngoài, là thiết bị bay hơi trong quá trình gia nhiệt, sự bay hơi mạnh của chất làm lạnh xảy ra khi hấp thụ nhiệt từ môi trường. Nhưng trong không khí đường phố có hơi nước ở trạng thái khí, chúng ngưng tụ hoặc thậm chí kết tinh trên thiết bị bay hơi do nhiệt độ giảm mạnh (không khí đường phố tỏa nhiệt cho chất làm lạnh). Và sự đóng băng mạnh mẽ của bộ trao đổi nhiệt sẽ dẫn đến giảm hiệu quả loại bỏ nhiệt. Nghĩa là, khi nhiệt độ môi trường giảm, cần phải “làm chậm” cả máy nén và cánh quạt để đảm bảo việc loại bỏ nhiệt hiệu quả nhất trên bề mặt thiết bị bay hơi.

Một máy bơm nhiệt chỉ sưởi ấm lý tưởng phải có diện tích bề mặt của bộ trao đổi nhiệt bên ngoài (thiết bị bay hơi) lớn hơn vài lần so với diện tích bề mặt của bộ trao đổi nhiệt bên trong (bình ngưng). Trong thực tế, chúng ta quay trở lại sự cân bằng tương tự rằng bơm nhiệt phải có khả năng hoạt động cho cả hệ thống sưởi và làm mát.

20. Ở bên trái, bạn có thể thấy bộ trao đổi nhiệt bên ngoài gần như bị bao phủ hoàn toàn bởi sương giá, ngoại trừ hai phần. Ở phần trên, không đóng băng, freon vẫn có áp suất khá cao, không cho phép nó bay hơi hiệu quả trong khi hấp thụ nhiệt từ môi trường, trong khi ở phần dưới, nó đã quá nóng và không thể hấp thụ nhiệt từ bên ngoài nữa. . Và bức ảnh bên phải trả lời câu hỏi tại sao bộ điều hòa không khí bên ngoài được lắp đặt ở mặt tiền và không bị che khuất khỏi tầm nhìn mái bằng. Chính vì mùa lạnh cần thoát nước ra khỏi máng thoát nước. Việc thoát nước này từ mái nhà sẽ khó khăn hơn nhiều so với từ khu vực mù.

Như tôi đã viết, trong quá trình vận hành hệ thống sưởi ở nhiệt độ dưới 0 bên ngoài, thiết bị bay hơi trên bộ phận bên ngoài đóng băng và nước từ không khí đường phố kết tinh trên đó. Hiệu suất của thiết bị bay hơi đông lạnh giảm đáng kể, nhưng thiết bị điện tử của máy điều hòa không khí chế độ tự động kiểm soát hiệu quả loại bỏ nhiệt và định kỳ chuyển bơm nhiệt sang chế độ rã đông. Về cơ bản, chế độ rã đông là chế độ điều hòa trực tiếp. Tức là, nhiệt được lấy từ phòng và truyền đến bộ trao đổi nhiệt đông lạnh bên ngoài để làm tan băng trên đó. Lúc này quạt dàn lạnh chạy ở tốc độ tốc độ tối thiểu, và không khí mát mẻ đến từ các ống dẫn bên trong nhà. Chu kỳ rã đông thường kéo dài 5 phút và diễn ra sau mỗi 45-50 phút. Do quán tính nhiệt cao của ngôi nhà nên không có cảm giác khó chịu trong quá trình rã đông.

21. Dưới đây là bảng hiệu suất sưởi ấm của mẫu máy bơm nhiệt này. Hãy để tôi nhắc bạn rằng mức tiêu thụ năng lượng danh nghĩa chỉ hơn 2 kW (10A hiện tại) và khả năng truyền nhiệt dao động từ 4 kW ở -20 độ bên ngoài, đến 8 kW ở nhiệt độ bên ngoài +7 độ. Tức là hệ số chuyển đổi là từ 2 đến 4. Đây là số lần bơm nhiệt cho phép bạn tiết kiệm năng lượng so với việc chuyển đổi trực tiếp năng lượng điện thành nhiệt.

Nhân tiện, có một điểm thú vị khác. Tuổi thọ của máy điều hòa không khí khi hoạt động để sưởi ấm cao hơn nhiều lần so với khi hoạt động để làm mát.

22. Mùa thu năm ngoái, tôi đã lắp đặt một đồng hồ đo năng lượng điện Smappee, cho phép bạn duy trì số liệu thống kê về mức tiêu thụ năng lượng hàng tháng và cung cấp hình ảnh trực quan ít nhiều thuận tiện về các phép đo đã thực hiện.

23. Smappee đã được cài đặt cách đây đúng một năm, vào những ngày cuối tháng 9 năm 2015. Nó cũng cố gắng hiển thị chi phí năng lượng điện, nhưng làm như vậy dựa trên mức giá được thiết lập thủ công. Và có một điểm quan trọng với họ - như bạn biết đấy, chúng tôi tăng giá điện hai lần một năm. Nghĩa là, trong khoảng thời gian đo lường được trình bày, thuế quan đã thay đổi 3 lần. Vì vậy, chúng ta sẽ không chú ý đến chi phí mà sẽ tính toán lượng năng lượng tiêu thụ.

Trên thực tế, Smappee gặp vấn đề trong việc hiển thị biểu đồ tiêu thụ. Ví dụ: cột ngắn nhất bên trái là mức tiêu thụ trong tháng 9 năm 2015 (117 kWh), vì Đã xảy ra lỗi với các nhà phát triển và vì lý do nào đó, màn hình của năm hiển thị 11 cột thay vì 12 cột. Nhưng tổng số liệu tiêu thụ được tính toán chính xác.

Cụ thể là 1957 kWh cho 4 tháng (kể cả tháng 9) vào cuối năm 2015 và 4623 kWh cho cả năm 2016 từ tháng 1 đến tháng 9. Nghĩa là, tổng cộng 6580 kWh đã được chi cho TẤT CẢ hỗ trợ sự sống nhà ở miền quê, nơi được sưởi ấm quanh năm, bất kể sự hiện diện của con người trong đó. Để tôi nhắc bạn rằng vào mùa hè năm nay, lần đầu tiên tôi phải sử dụng máy bơm nhiệt để sưởi ấm và nó chưa bao giờ có tác dụng làm mát vào mùa hè trong cả 3 năm hoạt động (tất nhiên là ngoại trừ chu trình rã đông tự động) . Tính bằng rúp, theo mức thuế hiện hành ở khu vực Moscow, con số này là dưới 20 nghìn rúp mỗi năm hoặc khoảng 1.700 rúp mỗi tháng. Hãy để tôi nhắc bạn rằng số tiền này bao gồm: sưởi ấm, thông gió, đun nước nóng, bếp nấu, tủ lạnh, ánh sáng, đồ điện tử và các thiết bị gia dụng. Nghĩa là, nó thực sự rẻ hơn 2 lần so với tiền thuê hàng tháng cho một căn hộ có cùng diện tích ở Moscow (tất nhiên là chưa tính phí bảo trì cũng như phí sửa chữa lớn).

24. Bây giờ hãy tính xem máy bơm nhiệt đã tiết kiệm được bao nhiêu tiền trong trường hợp của tôi. Chúng ta sẽ so sánh hệ thống sưởi bằng điện, sử dụng ví dụ về nồi hơi điện và bộ tản nhiệt. Tôi sẽ tính theo mức giá trước khủng hoảng tại thời điểm lắp đặt máy bơm nhiệt vào mùa thu năm 2013. Giờ đây, máy bơm nhiệt đã trở nên đắt hơn do tỷ giá hối đoái đồng rúp sụt giảm và tất cả các thiết bị đều được nhập khẩu (người dẫn đầu trong việc sản xuất máy bơm nhiệt là người Nhật).

Nhiệt điện:
Nồi hơi điện - 50 nghìn rúp
Đường ống, bộ tản nhiệt, phụ kiện, v.v. - 30 nghìn rúp khác. Tổng số nguyên liệu là 80 nghìn rúp.

Bơm nhiệt:
Điều hòa không khí dạng ống MHI FDUM71VNXVF (bộ phận bên ngoài và bên trong) - 120 nghìn rúp.
Ống dẫn khí, bộ chuyển đổi, vật liệu cách nhiệt, v.v. - 30 nghìn rúp khác. Tổng số nguyên liệu là 150 nghìn rúp.

Tự cài đặt, nhưng trong cả hai trường hợp, thời gian gần như nhau. Tổng số tiền “trả vượt mức” cho máy bơm nhiệt so với nồi hơi điện: 70 nghìn rúp.

Nhưng đó không phải là tất cả. Sưởi ấm không khí bằng bơm nhiệt đồng thời là điều hòa không khí trong mùa ấm (nghĩa là vẫn cần lắp điều hòa, phải không? Điều đó có nghĩa là chúng ta sẽ bổ sung thêm ít nhất 40 nghìn rúp nữa) và hệ thống thông gió (bắt buộc trong thời hiện đại). nhà kín, ít nhất 20 nghìn rúp khác).

Những gì chúng ta có? Khoản "thanh toán vượt mức" trong khu phức hợp chỉ là 10 nghìn rúp. Đây vẫn chỉ ở giai đoạn đưa hệ thống sưởi ấm vào hoạt động.

Và sau đó hoạt động bắt đầu. Như tôi đã viết ở trên, trong những tháng mùa đông lạnh nhất, hệ số chuyển đổi là 2,5, còn trong những tháng trái vụ và mùa hè, hệ số chuyển đổi có thể được lấy là 3,5-4. Hãy lấy COP trung bình hàng năm bằng 3. Hãy để tôi nhắc bạn rằng 6500 kWh năng lượng điện được tiêu thụ trong một ngôi nhà mỗi năm. Đây là tổng mức tiêu thụ cho tất cả các thiết bị điện. Để đơn giản cho việc tính toán, hãy lấy mức tối thiểu mà bơm nhiệt chỉ tiêu thụ một nửa lượng này.Đó là 3000 kWh. Đồng thời, trung bình mỗi năm anh cung cấp 9.000 kWh nhiệt năng (6.000 kWh được “mang” từ ngoài đường).

Hãy chuyển đổi năng lượng được truyền thành rúp, giả sử rằng 1 kWh năng lượng điện có giá 4,5 rúp (giá ngày/đêm trung bình ở khu vực Moscow). Chúng tôi tiết kiệm được 27.000 rúp so với sưởi ấm bằng điện chỉ trong năm đầu tiên hoạt động. Chúng ta hãy nhớ rằng sự khác biệt ở giai đoạn đưa hệ thống vào hoạt động chỉ là 10 nghìn rúp. Tức là ngay trong năm đầu tiên hoạt động, máy bơm nhiệt đã TIẾT KIỆM cho tôi 17 nghìn rúp. Tức là nó đã tự trả tiền trong năm đầu tiên hoạt động. Đồng thời, hãy để tôi nhắc bạn rằng đây không phải là thường trú, trong đó số tiền tiết kiệm được sẽ còn lớn hơn nữa!

Nhưng đừng quên máy điều hòa không khí, thứ đặc biệt trong trường hợp của tôi là không cần thiết vì ngôi nhà tôi xây hóa ra cách nhiệt quá mức (mặc dù nó đã được sử dụng). tường một lớp làm bằng bê tông khí không có lớp cách nhiệt bổ sung) và đơn giản là nó không nóng lên dưới ánh nắng mặt trời vào mùa hè. Tức là chúng tôi sẽ loại bỏ 40 nghìn rúp khỏi ước tính. Những gì chúng ta có? Trong trường hợp này, tôi bắt đầu TIẾT KIỆM trên máy bơm nhiệt không phải từ năm đầu tiên hoạt động mà từ năm thứ hai. Đó không phải là một sự khác biệt lớn.

Nhưng nếu chúng ta sử dụng máy bơm nhiệt chuyển nhiệt từ nước sang nước hoặc thậm chí là không khí sang nước thì các con số trong ước tính sẽ hoàn toàn khác. Đây là lý do tại sao máy bơm nhiệt không khí có tỷ lệ giá/hiệu suất tốt nhất trên thị trường.

25. Và cuối cùng, một vài lời về điện thiết bị sưởi ấm. Tôi đau đầu với những câu hỏi về các loại máy sưởi hồng ngoại và công nghệ nano không đốt cháy oxy. Tôi sẽ trả lời ngắn gọn và đi vào vấn đề. Bất kỳ lò sưởi điện nào cũng có hiệu suất 100%, nghĩa là toàn bộ năng lượng điện được chuyển thành nhiệt. Trên thực tế, điều này áp dụng cho bất kỳ ai thiết bị điện, ngay cả một bóng đèn điện cũng tạo ra nhiệt lượng chính xác bằng lượng mà nó nhận được từ ổ cắm. Nếu chúng ta nói về máy sưởi hồng ngoại, thì ưu điểm của chúng là làm nóng các vật thể chứ không phải không khí. Vì vậy, công dụng hợp lý nhất của chúng là sưởi ấm. hiên mở trong các quán cà phê và tại các điểm dừng xe buýt. Nơi có nhu cầu truyền nhiệt trực tiếp đến đồ vật/người, bỏ qua việc làm nóng không khí. Một câu chuyện tương tự về việc đốt oxy. Nếu bạn nhìn thấy cụm từ này ở đâu đó trong một tài liệu quảng cáo, bạn nên biết rằng nhà sản xuất đang coi người mua là một kẻ ngu ngốc. Đốt cháy là một phản ứng oxy hóa và oxy là tác nhân oxy hóa, nghĩa là nó không thể tự cháy. Đó là tất cả những điều vô nghĩa của những người nghiệp dư trốn học vật lý ở trường.

26. Một lựa chọn khác để tiết kiệm năng lượng khi nhiệt điện(không quan trọng là chuyển đổi trực tiếp hay sử dụng bơm nhiệt) là sử dụng công suất nhiệt của lớp vỏ tòa nhà (hoặc bộ tích nhiệt đặc biệt) để tích lũy nhiệt trong khi sử dụng biểu giá điện hàng đêm rẻ. Đây chính xác là những gì tôi sẽ thử nghiệm vào mùa đông này. Theo tính toán sơ bộ của tôi (có tính đến thực tế là trong tháng tới tôi sẽ trả giá điện ở nông thôn, vì tòa nhà đã được đăng ký là tòa nhà dân cư), ngay cả khi giá điện tăng, năm sau Tôi sẽ trả ít hơn 20 nghìn rúp cho việc bảo trì ngôi nhà (cho tất cả năng lượng điện tiêu thụ để sưởi ấm, sưởi ấm nước, thông gió và các thiết bị, có tính đến thực tế là ngôi nhà duy trì nhiệt độ khoảng 18-20 độ C. quanh năm, bất kể có người trong đó hay không) .

Kết quả là gì? Một máy bơm nhiệt ở dạng máy điều hòa không khí nhiệt độ thấp là đơn giản nhất và cách hợp lý tiết kiệm chi phí sưởi ấm, điều này có thể quan trọng gấp đôi khi có giới hạn về năng lượng điện. Tôi hoàn toàn hài lòng với hệ thống sưởi được lắp đặt và không gặp bất kỳ khó chịu nào khi vận hành nó. Trong điều kiện của khu vực Moscow, việc sử dụng máy bơm nhiệt nguồn không khí là hoàn toàn hợp lý và cho phép bạn thu hồi khoản đầu tư không muộn hơn 2-3 năm.

Nhân tiện, đừng quên rằng tôi cũng có Instagram, nơi tôi công bố tiến độ công việc gần như theo thời gian thực -

Bạn có muốn lắp đặt hệ thống sưởi đối lưu trong nhà của mình, nơi sử dụng máy bơm nhiệt không khí để làm nóng chất làm mát, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí sưởi ấm? Đồng ý rằng việc sưởi ấm hoàn toàn trong một công ty với nước nóng thực tế miễn phí - một sự kiện rất hấp dẫn.

Nhưng bạn không biết cách xây dựng một hệ thống như vậy để thay đổi phương pháp sưởi ấm phòng và lấy nước nóng cho nhu cầu sinh hoạt?

Chúng tôi sẽ giúp bạn giải quyết vấn đề này - bài viết đề cập đến nguyên lý hoạt động và thiết kế của máy bơm. Một hệ thống như vậy sẽ chỉ tiêu tốn năng lượng cho hoạt động của máy nén và lượng nhiệt chính sẽ được lấy từ khí quyển từ đường phố mà chúng ta vẫn chưa được yêu cầu trả tiền.

Những ưu điểm của việc triển khai nó vào hệ thống và những nhược điểm đáng kể cũng được xem xét. Đặc biệt chú ý đến việc lựa chọn và tính toán máy bơm.

Và đối với những người thích làm mọi thứ bằng chính đôi tay của mình, chúng tôi khuyên bạn nên tự mình chế tạo một chiếc máy bơm như vậy bằng cách sử dụng các vật liệu có sẵn. Để trợ giúp, chúng tôi cung cấp các tài liệu ảnh và video đề xuất về thiết kế và vận hành máy bơm nhiệt không khí.

Bất kỳ máy bơm nhiệt nào cũng thuộc về thiết bị từ quả cầu. Nó lấy năng lượng nhiệt của các khối không khí trên đường phố, từ không gian xung quanh trong nhà, để sưởi ấm các vật thể dân cư và phi dân cư bằng nó.

Nó không sử dụng bất kỳ nhiên liệu dễ cháy nào.

Bơm nhiệt bên ngoài ( TN) air-to-air tương tự như máy điều hòa không khí biến tần, từ dàn nóng và dàn lạnh.

Và theo nguyên lý hoạt động, nó gợi nhớ đến một chiếc tủ lạnh nhiều hơn, chỉ có điều nó hoạt động “ngược lại”. Nhưng không giống như cả hai, máy bơm nhiệt này có khả năng vừa làm mát vừa sưởi ấm khối không khí trong nhà.

Nguyên lý hoạt động và cấu trúc bên trong

Hoạt động của máy bay không đối không HP dựa trên một nguyên tắc đơn giản hiện tượng vật lý nhiệt động lực học - khi một chất lỏng bay hơi, nó làm mát bề mặt mà nó bị phân tán. Ví dụ, xông hơi trên một cốc trà nóng cũng có tác dụng tương tự.

Một chiếc tủ lạnh thông thường hoạt động theo nguyên tắc này. Bên trong nó là những ống mà chất làm lạnh lưu thông dưới áp suất cao. Nó lấy nhiệt từ bên trong tủ đông, trở nên ấm hơn một chút.

Sau đó, nhiệt thu được sẽ được thải vào không khí trong phòng thông qua bộ trao đổi nhiệt (lưới tản nhiệt ở phía sau tủ lạnh).

Và để chất làm lạnh nguội đến nhiệt độ vận hành, nó được nén trong máy nén. Hơn nữa, trong chu kỳ hoạt động, freon bên trong hệ thống liên tục chuyển từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng và ngược lại.

Máy bơm nhiệt nguồn không khí hoạt động theo cách tương tự. Chỉ có điều nó lấy nhiệt từ đường phố chứ không phải từ tủ đông kín. Ngay cả khi bên ngoài trời băng giá, vẫn có rất nhiều năng lượng nhiệt trong khí quyển.

Để tạo ra nhiệt, bơm nhiệt chỉ cần năng lượng tiêu hao để vận hành máy nén. Sơ đồ thể hiện chi tiết quá trình truyền nhiệt

Một máy bơm nhiệt không khí bao gồm các bộ phận sau:

• máy nén;
• thiết bị bay hơi có quạt gió cưỡng bức;
• van giãn nở;
• ống đồng để bơm freon giữa đường phố và nhà;
• bình ngưng có quạt cung cấp không khí nóng cho phòng.

Ba phần tử đầu tiên tạo nên bộ phận bên ngoài và phần tử cuối cùng thuộc về bộ phận bên trong của bơm nhiệt. Các ống đồng cách nhiệt được thiết kế để chất làm mát di chuyển liên tục giữa các mô-đun hệ thống phân chia này.

Thuật toán vận hành của máy bơm nhiệt không khí như sau:

1. Không khí ngoài trời được quạt hút vào dàn nóng và được đẩy qua các cánh tản nhiệt của thiết bị bay hơi bên ngoài. Freon lưu thông qua bộ trao đổi nhiệt sẽ hấp thụ năng lượng nhiệt có sẵn trong nó, đồng thời chuyển sang trạng thái khí.
2. Khí sau đó đi vào bình ngưng, nơi nó được nén. Và sau đó nó được bơm qua ống đồng tới dàn lạnh.
3. Trong một thiết bị ngưng tụ trong nhà, khí chuyển thành chất lỏng, truyền nhiệt cho không khí trong nhà.
4. Sau đó, áp suất dư thừa được giải phóng qua van giãn nở và freon lỏng lại được đưa đến thiết bị bay hơi chính.

Nhiệt độ của freon đi vào dàn nóng luôn thấp hơn nhiệt độ môi trường. Vì vậy, nó luôn lấy nhiệt từ khí quyển.

Nhưng mức độ “làm mát” của chất làm mát trong hệ thống không đổi và nhiệt độ bên ngoài liên tục dao động. Vì lý do này, trong những đợt sương giá nghiêm trọng, TN mất đi hiệu quả.

Máy bơm nhiệt không khí là thiết bị có hiệu suất cao. Chúng dễ bảo trì, thuận tiện sử dụng và tiết kiệm.

Hiện nay có rất nhiều hệ thống tương tự được bán; bạn có thể chọn lắp đặt hệ thống sưởi cho bất kỳ ngôi nhà nào. Bạn chỉ cần tính toán chính xác sức mạnh của nó thì nó sẽ phục vụ hiệu quả trong nhiều năm.

Bạn nghĩ gì về hiệu quả và tính khả thi của việc sử dụng máy bơm nhiệt không khí? Chia sẻ ý kiến ​​của bạn, để lại phản hồi về việc sử dụng các đơn vị và đặt câu hỏi. Mẫu bình luận nằm ở bên dưới.

Tình hình là phổ biến nhất trên khoảnh khắc này Một cách để sưởi ấm ngôi nhà là sử dụng nồi hơi sưởi ấm - gas, nhiên liệu rắn, dầu diesel và ít thường xuyên hơn - điện. Nhưng những hệ thống công nghệ cao đơn giản và đồng thời như máy bơm nhiệt vẫn chưa trở nên phổ biến và vì lý do chính đáng. Đối với những người yêu thích và biết tính toán trước mọi thứ thì lợi thế của chúng là rõ ràng. Máy bơm nhiệt để sưởi ấm không đốt cháy nguồn tài nguyên thiên nhiên dự trữ không thể thay thế, điều này cực kỳ quan trọng không chỉ từ quan điểm bảo vệ môi trường mà còn cho phép bạn tiết kiệm năng lượng vì chúng trở nên đắt hơn mỗi năm. Ngoài ra, với sự trợ giúp của máy bơm nhiệt, bạn không chỉ có thể sưởi ấm căn phòng mà còn có thể làm nóng nước nóng cho nhu cầu kinh tế, và điều hòa không khí cho căn phòng trong cái nóng mùa hè.

Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt. Hãy nhớ cách hoạt động của tủ lạnh. Nhiệt lượng của các sản phẩm đặt trong đó sẽ được bơm ra ngoài và tỏa ra bộ tản nhiệt nằm ở bức tường phía sau. Bạn có thể dễ dàng xác minh điều này bằng cách chạm vào nó. Nguyên tắc gần như giống nhau điều hòa không khí gia đình: họ bơm nhiệt ra khỏi phòng và ném nó vào bộ tản nhiệt đặt trên bức tường bên ngoài xây dựng.

Hoạt động của bơm nhiệt, tủ lạnh và điều hòa không khí dựa trên chu trình Carnot.

1. Chất làm mát, di chuyển dọc theo nguồn nhiệt ở nhiệt độ thấp, chẳng hạn như đất, nóng lên vài độ.
2. Sau đó nó đi vào một bộ trao đổi nhiệt gọi là thiết bị bay hơi. Trong thiết bị bay hơi, chất làm mát giải phóng nhiệt tích lũy cho chất làm lạnh. chất làm lạnh là một chất lỏng đặc biệt biến thành hơi nước ở nhiệt độ thấp.
3. Nhận nhiệt độ từ chất làm mát, chất làm lạnh được làm nóng biến thành hơi nước và đi vào máy nén. Máy nén nén chất làm lạnh, tức là áp suất của nó tăng lên, do đó nhiệt độ của nó cũng tăng lên.
4. Chất làm lạnh nóng, nén đi vào một bộ trao đổi nhiệt khác gọi là bình ngưng. Ở đây chất làm lạnh truyền nhiệt của nó sang chất làm mát khác, được cung cấp trong hệ thống sưởi ấm của ngôi nhà (nước, chất chống đông, không khí). Điều này làm mát chất làm lạnh và biến nó trở lại thành chất lỏng.
5. Tiếp theo, chất làm lạnh đi vào thiết bị bay hơi, nơi nó được làm nóng bởi một phần mới của chất làm mát được làm nóng và chu trình lặp lại.

Máy bơm nhiệt cần có điện để hoạt động. Nhưng nó vẫn mang lại lợi nhuận cao hơn nhiều so với việc chỉ sử dụng máy sưởi điện. Vì nồi hơi điện hoặc lò sưởi điện tiêu thụ lượng điện năng tương đương với lượng nhiệt mà nó tạo ra. Ví dụ: nếu một máy sưởi có công suất định mức là 2 kW thì nó tiêu tốn 2 kW mỗi giờ và tạo ra 2 kW nhiệt. Một máy bơm nhiệt tạo ra nhiệt lượng gấp 3 đến 7 lần so với lượng điện tiêu thụ. Ví dụ, 5,5 kW/giờ được sử dụng để vận hành máy nén và máy bơm, và nhiệt sinh ra là 17 kW/giờ. Chính hiệu suất cao này là ưu điểm chính của bơm nhiệt.

Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống sưởi bơm nhiệt

Có rất nhiều truyền thuyết và quan niệm sai lầm xung quanh máy bơm nhiệt, mặc dù thực tế rằng chúng không phải là một phát minh sáng tạo hoặc công nghệ cao. Tất cả các bang “ấm áp” ở Hoa Kỳ, gần như toàn bộ Châu Âu và Nhật Bản, nơi công nghệ đã được phát triển gần như hoàn hảo trong một thời gian dài, đều được làm nóng bằng máy bơm nhiệt. Nhân tiện, bạn không nên nghĩ rằng những thiết bị như vậy hoàn toàn là công nghệ của nước ngoài và mới đến với chúng tôi khá gần đây. Rốt cuộc, ở Liên Xô, những đơn vị như vậy đã được sử dụng tại các cơ sở thử nghiệm. Một ví dụ về điều này là viện điều dưỡng Druzhba ở thành phố Yalta. Ngoài kiến ​​​​trúc tương lai gợi nhớ đến "túp lều trên chân gà", viện điều dưỡng này còn nổi tiếng vì từ những năm 80 của thế kỷ 20, nơi đây đã sử dụng máy bơm nhiệt công nghiệp để sưởi ấm. Nguồn nhiệt là biển gần đó và trạm bơm không chỉ sưởi ấm toàn bộ khuôn viên của viện điều dưỡng mà còn cung cấp nước nóng, làm nóng nước trong hồ bơi và làm mát trong thời kỳ nắng nóng. Vì vậy, chúng ta hãy cố gắng xua tan những lầm tưởng và xác định xem liệu việc sưởi ấm ngôi nhà của bạn theo cách này có hợp lý hay không.

Ưu điểm của hệ thống sưởi ấm bằng bơm nhiệt:

• Tiết kiệm năng lượng. Liên quan đến giá xăng và nhiên liệu diesel tăng cao, đây là một lợi thế rất phù hợp. Trong cột “chi phí hàng tháng”, sẽ chỉ xuất hiện điện, như chúng tôi đã viết, yêu cầu ít hơn nhiều so với lượng nhiệt thực tế tạo ra. Khi mua một thiết bị, bạn cần chú ý đến một thông số như hệ số biến đổi nhiệt “ϕ” (còn có thể gọi là hệ số chuyển đổi nhiệt, hệ số biến đổi công suất hoặc nhiệt độ). Nó cho thấy tỷ lệ giữa lượng nhiệt tỏa ra và năng lượng tiêu hao. Ví dụ: nếu ϕ=4, thì với mức tiêu thụ 1 kW/giờ, chúng ta sẽ nhận được 4 kW/giờ năng lượng nhiệt.
• Tiết kiệm bảo trì. Bơm nhiệt không yêu cầu bất kỳ xử lý đặc biệt nào. Chi phí bảo trì của nó là tối thiểu.
• Có thể được cài đặt ở bất kỳ vị trí nào. Nguồn nhiệt ở nhiệt độ thấp cho hoạt động của bơm nhiệt có thể là đất, nước hoặc không khí. Bất cứ nơi nào bạn xây nhà, kể cả ở vùng đất đá, sẽ luôn có cơ hội tìm “thức ăn” cho đơn vị. Ở những khu vực xa nguồn khí đốt chính, đây là một trong những hệ thống sưởi ấm tối ưu nhất. Và ngay cả ở những vùng không có đường dây điện, bạn có thể lắp đặt động cơ xăng hoặc diesel để đảm bảo hoạt động của máy nén.
• Không cần giám sát hoạt động của máy bơm, thêm nhiên liệu, như trường hợp của nồi hơi nhiên liệu rắn hoặc diesel. Toàn bộ hệ thống sưởi ấm bằng bơm nhiệt được tự động hóa.
• Bạn có thể đi xa trong một thời gian dài và không sợ hệ thống bị treo. Đồng thời, bạn có thể tiết kiệm tiền bằng cách lắp đặt máy bơm để đảm bảo nhiệt độ trong phòng khách là +10 °C.
• An toàn cho môi trường.Để so sánh, khi sử dụng nồi hơi đốt nhiên liệu truyền thống, các loại oxit CO, CO2, NOx, SO2, PbO2 luôn được hình thành, kết quả là các axit photphoric, nitơ, sunfuric và các hợp chất benzoic lắng đọng quanh nhà trên đất. Khi bơm nhiệt hoạt động, không có gì phát ra. Và các chất làm lạnh sử dụng trong hệ thống đều tuyệt đối an toàn.
• Nó cũng có thể được ghi nhận ở đây bảo tồn tài nguyên thiên nhiên không thể thay thế của hành tinh.
• An toàn cho người và tài sản. Không có gì trong máy bơm nhiệt đủ nóng để gây ra hiện tượng quá nhiệt hoặc nổ. Ngoài ra, đơn giản là không có gì để bùng nổ trong đó. Vì vậy nó có thể được phân loại là một đơn vị chống cháy hoàn toàn.
• Bơm nhiệt hoạt động thành công ngay cả ở nhiệt độ môi trường xung quanh -15°C. Vì vậy, nếu ai đó nghĩ rằng hệ thống như vậy chỉ có thể sưởi ấm một ngôi nhà ở những vùng có nhiệt độ cao. mùa đông ấm ápđến +5°C thì họ đã sai.
• Khả năng đảo ngược của bơm nhiệt. Một lợi thế không thể phủ nhận là tính linh hoạt của việc lắp đặt, nhờ đó bạn có thể sưởi ấm vào mùa đông và làm mát vào mùa hè. Vào những ngày nắng nóng, máy bơm nhiệt lấy nhiệt từ phòng và truyền xuống mặt đất để lưu trữ, từ đó sẽ lấy nhiệt trở lại vào mùa đông. Xin lưu ý rằng không phải tất cả các máy bơm nhiệt đều có khả năng đảo ngược mà chỉ có một số kiểu máy.
• Độ bền. Nếu được chăm sóc thích hợp, hệ thống sưởi bơm nhiệt có thể tồn tại từ 25 đến 50 năm mà không cần xem xét lại, và chỉ 15 - 20 năm mới cần thay thế máy nén một lần.

Nhược điểm của hệ thống sưởi bơm nhiệt:

• Đầu tư ban đầu lớn. Ngoài thực tế là giá máy bơm nhiệt để sưởi ấm khá cao (từ 3.000 đến 10.000 USD), bạn cũng sẽ phải chi tiêu không ít cho việc lắp đặt hệ thống địa nhiệt so với chính máy bơm. Một ngoại lệ là bơm nhiệt nguồn không khí, không cần làm việc thêm. Máy bơm nhiệt sẽ không tự thanh toán sớm (trong 5 - 10 năm nữa). Vì vậy, câu trả lời cho câu hỏi có nên sử dụng máy bơm nhiệt để sưởi ấm hay không phụ thuộc vào sở thích, khả năng tài chính và điều kiện xây dựng của gia chủ. Ví dụ, ở một khu vực mà việc cung cấp đường ống dẫn khí đốt chính và kết nối với nó có giá tương đương với một máy bơm nhiệt, thì việc ưu tiên sử dụng loại thứ hai là hợp lý.

• Ở những vùng có nhiệt độ mùa đông xuống dưới -15°C, phải sử dụng thêm nguồn nhiệt. Nó được gọi là hệ thống sưởi ấm hóa trị hai, trong đó bơm nhiệt cung cấp nhiệt khi đường phố giảm xuống -20 ° C và khi nó không thể đối phó được, chẳng hạn như lò sưởi điện hoặc nồi hơi gas hoặc máy tạo nhiệt được kết nối.

• Tốt nhất nên sử dụng bơm nhiệt trong các hệ thống có chất làm mát ở nhiệt độ thấp, chẳng hạn như hệ thống "sàn ấm"(+35°C) và đơn vị cuộn dây quạt(+35 - +45°C). Đơn vị cuộn dây quạt Chúng là một quạt đối lưu trong đó nhiệt/lạnh được truyền từ nước sang không khí. Để lắp đặt một hệ thống như vậy trong một ngôi nhà cũ, cần phải tái phát triển và xây dựng lại hoàn toàn, điều này sẽ đòi hỏi thêm chi phí. Đây không phải là điều bất lợi khi xây nhà mới.
• Thân thiện với môi trường của máy bơm nhiệt, lấy nhiệt từ nước và đất, hơi tương đối. Thực tế là trong quá trình vận hành, không gian xung quanh các ống làm mát nguội đi và điều này phá vỡ hệ sinh thái đã thiết lập. Rốt cuộc, ngay cả ở độ sâu của đất, các vi sinh vật kỵ khí vẫn sống, đảm bảo hoạt động sống còn của các hệ thống phức tạp hơn. Mặt khác, so với sản xuất khí đốt hoặc dầu, thiệt hại do bơm nhiệt là rất ít.

Nguồn nhiệt cho hoạt động bơm nhiệt

Máy bơm nhiệt lấy nhiệt từ những nguồn tự nhiên tích tụ bức xạ mặt trời trong thời kỳ ấm áp. Bơm nhiệt khác nhau tùy thuộc vào nguồn nhiệt.

Sơn lót

Đất là nguồn nhiệt ổn định nhất được tích lũy theo mùa. Ở độ sâu 5 - 7 m, nhiệt độ của đất hầu như không đổi và bằng khoảng +5 - +8 ° C, và ở độ sâu 10 m luôn không đổi +10 ° C. Có hai cách để thu nhiệt từ mặt đất.

Bộ thu đất ngang Nó là một ống nằm ngang để chất làm mát lưu thông qua đó. Độ sâu của bộ thu ngang được tính riêng tùy theo điều kiện, đôi khi là 1,5 - 1,7 m - độ sâu đóng băng của đất, đôi khi thấp hơn - 2 - 3 m để đảm bảo độ ổn định nhiệt độ cao hơn và ít chênh lệch hơn, và đôi khi chỉ 1 - 1,2 m - ở đây đất bắt đầu ấm lên nhanh hơn vào mùa xuân. Có những trường hợp khi lắp đặt bộ thu ngang hai lớp.

Ống thu ngang có thể có đường kính khác nhau: 25 mm, 32 mm và 40 mm. Hình dạng bố cục của chúng cũng có thể khác nhau - hình rắn, vòng lặp, ngoằn ngoèo, các hình xoắn ốc khác nhau. Khoảng cách giữa các ống trong rắn ít nhất phải là 0,6 m và thường là 0,8 - 1 m.

Loại bỏ nhiệt cụ thể từ mỗi mét tuyến tínhống phụ thuộc vào cấu trúc của đất:

• Cát khô - 10 W/m;
• Đất sét khô - 20 W/m;
• Đất sét ẩm hơn - 25 W/m;
• Đất sét có hàm lượng nước rất cao - 35 W/m.

Để sưởi ấm một ngôi nhà có diện tích 100 m2, với điều kiện đất là đất sét ướt, bạn sẽ cần 400 m2 diện tích đất cho người thu gom. Con số này khá nhiều - 4 - 5 mẫu Anh. Và tính đến thực tế là không nên có tòa nhà nào trên địa điểm này và chỉ được phép làm bãi cỏ và bồn hoa trồng hoa hàng năm, không phải ai cũng có đủ khả năng để trang bị một bộ thu gom ngang.

Một chất lỏng đặc biệt chảy qua các ống thu gom, nó còn được gọi là "nước muối" hoặc chất chống đông, ví dụ, dung dịch ethylene glycol hoặc propylene glycol 30%. “Nước muối” thu nhiệt từ mặt đất và được đưa đến bơm nhiệt, nơi nó truyền nhiệt tới chất làm lạnh. “Nước muối” đã nguội lại chảy vào bộ thu gom mặt đất.

Đầu dò đất dọc là hệ thống ống được chôn sâu tới 50 - 150 m. Đây có thể chỉ là một ống hình chữ U, được hạ xuống độ sâu lớn hơn 80 - 100 m và được đổ đầy vữa bê tông. Hoặc có thể là hệ thống ống hình chữ U hạ thấp 20 m để thu năng lượng từ một khu vực lớn hơn. Việc thực hiện công việc khoan ở độ sâu 100 - 150 m không chỉ tốn kém mà còn cần phải có giấy phép đặc biệt, đó là lý do tại sao họ thường dùng đến sự khôn ngoan và trang bị một số tàu thăm dò ở độ sâu nông. Khoảng cách giữa các đầu dò như vậy là 5 - 7 m.

Loại bỏ nhiệt cụ thể từ một bộ thu dọc cũng phụ thuộc vào đá:

• Đá trầm tích khô - 20 W/m;
• Đá trầm tích bão hòa nước và đất đá - 50 W/m;
• Đất đá có hệ số dẫn nhiệt cao - 70 W/m;
• Nước ngầm (nước ngầm) - 80 W/m.

Diện tích cần thiết cho bộ thu dọc là rất nhỏ, nhưng chi phí lắp đặt chúng cao hơn so với bộ thu ngang. Ưu điểm của bộ thu nhiệt dọc còn là nhiệt độ ổn định hơn và khả năng tản nhiệt tốt hơn.

Nước

Nước có thể được sử dụng làm nguồn nhiệt theo nhiều cách khác nhau.

Bộ thu gom ở đáy của một bể chứa mở, không đóng băng- sông, hồ, biển - đại diện cho các đường ống có “nước muối”, được nhấn chìm bằng một vật nặng. Do nhiệt độ cao của chất làm mát, phương pháp này có lợi nhất và tiết kiệm nhất. Chỉ những người cách hồ chứa không quá 50 m mới có thể lắp đặt bộ thu nước, nếu không hiệu quả lắp đặt sẽ bị mất. Như bạn hiểu, không phải ai cũng có điều kiện như vậy. Nhưng không sử dụng máy bơm nhiệt đối với cư dân ven biển chỉ là thiển cận và ngu ngốc.

Người sưu tầm ở cống thoát nước thải hoặc nước thải từ các công trình kỹ thuật có thể được sử dụng để sưởi ấm nhà cửa và thậm chí cả các tòa nhà cao tầng và doanh nghiệp công nghiệp trong thành phố cũng như để nấu ăn nước nóng. Những gì đang được thực hiện thành công ở một số thành phố của Tổ quốc chúng ta.

Nước giếng hoặc nước ngầmđược sử dụng ít thường xuyên hơn các nhà sưu tập khác. Một hệ thống như vậy liên quan đến việc xây dựng hai giếng, nước được lấy từ một giếng, truyền nhiệt của nó đến chất làm lạnh trong bơm nhiệt và nước làm mát được xả vào giếng thứ hai. Thay vì giếng, có thể có giếng lọc. Trong mọi trường hợp, giếng xả phải cách giếng đầu tiên 15 - 20 m và thậm chí là hạ lưu (nước ngầm cũng có dòng chảy riêng). Hệ thống này Nó khá khó vận hành vì phải theo dõi chất lượng nước đầu vào - lọc nó và bảo vệ các bộ phận bơm nhiệt (thiết bị bay hơi) khỏi bị ăn mòn và nhiễm bẩn.

Không khí

Hầu hết Thiết kế đơn giản Nó có hệ thống sưởi ấm với máy bơm nhiệt nguồn không khí. Không cần thu thập thêm. Không khí từ môi trường trực tiếp đi vào thiết bị bay hơi, tại đây nó truyền nhiệt sang chất làm lạnh, từ đó truyền nhiệt cho chất làm mát bên trong nhà. Đây có thể là không khí cho các bộ phận cuộn dây quạt hoặc nước cho sàn được sưởi ấm và bộ tản nhiệt.

Chi phí lắp đặt máy bơm nhiệt nguồn không khí là tối thiểu, nhưng hiệu suất lắp đặt phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ không khí. Ở những vùng có mùa đông ấm áp (lên tới +5 - 0 ° C), đây là một trong những nguồn nhiệt tiết kiệm nhất. Nhưng nếu nhiệt độ không khí giảm xuống dưới -15 ° C, hiệu suất sẽ giảm đến mức việc sử dụng máy bơm sẽ không có ý nghĩa gì và việc bật lò sưởi điện hoặc nồi hơi thông thường sẽ có lợi hơn.

Nhận xét về máy bơm nhiệt nguồn không khí để sưởi ấm rất mâu thuẫn. Tất cả phụ thuộc vào khu vực sử dụng của họ. Chúng rất thuận lợi khi sử dụng ở những vùng có mùa đông ấm áp, chẳng hạn như ở Sochi, nơi không cần nguồn nhiệt dự phòng trong trường hợp sương giá nghiêm trọng. Cũng có thể lắp đặt máy bơm nhiệt nguồn không khí ở những nơi không khí tương đối khô và nhiệt độ vào mùa đông xuống tới -15°C. Nhưng ở vùng khí hậu ẩm và lạnh, những công trình lắp đặt như vậy sẽ bị đóng băng và đóng băng. Băng dính vào quạt khiến toàn bộ hệ thống không thể hoạt động bình thường.

Làm nóng bằng bơm nhiệt: chi phí hệ thống và chi phí vận hành

Công suất của bơm nhiệt được chọn tùy thuộc vào các chức năng sẽ được gán cho nó. Nếu chỉ sưởi ấm, thì việc tính toán có thể được thực hiện trong một máy tính đặc biệt có tính đến tổn thất nhiệt của tòa nhà. Nhân tiện, hiệu suất tốt nhất vận hành bơm nhiệt có tổn thất nhiệt của tòa nhà không quá 80 - 100 W/m2. Để đơn giản, chúng tôi giả sử rằng để sưởi ấm một ngôi nhà rộng 100 m2 với trần cao 3 m và tổn thất nhiệt 60 W/m2 thì cần một máy bơm có công suất 10 kW. Để làm nóng nước, bạn sẽ phải sử dụng một thiết bị có nguồn dự trữ - 12 hoặc 16 kW.

Chi phí bơm nhiệt không chỉ phụ thuộc vào công suất mà còn phụ thuộc vào độ tin cậy và yêu cầu của nhà sản xuất. Ví dụ, một đơn vị 16 kW sản xuất của Nga sẽ có giá 7.000 USD, và một máy bơm nước ngoài RFM 17 công suất 17 kW có giá khoảng 13.200 USD. với tất cả các thiết bị liên quan ngoại trừ đa tạp.

Dòng chi phí tiếp theo sẽ là bố trí hồ chứa. Nó cũng phụ thuộc vào sức mạnh của việc cài đặt. Ví dụ: đối với một ngôi nhà rộng 100 m2, trong đó sàn có hệ thống sưởi (100 m2) hoặc bộ tản nhiệt sưởi ấm 80 m2 được lắp đặt ở mọi nơi, cũng như làm nóng nước đến +40 ° C với thể tích 150 l/giờ, bạn sẽ cần khoan giếng cho người thu gom. Một bộ thu dọc như vậy sẽ có giá 13.000 USD.

Một bộ thu gom ở đáy hồ chứa sẽ có giá thấp hơn một chút. Trong cùng điều kiện, nó sẽ có giá 11.000 USD. Nhưng tốt hơn hết bạn nên kiểm tra chi phí lắp đặt hệ thống địa nhiệt với các công ty chuyên ngành; nó có thể khác nhau rất nhiều. Ví dụ: lắp đặt bộ thu ngang cho máy bơm 17 kW sẽ chỉ tốn 2500 USD. Và đối với máy bơm nhiệt nguồn không khí, bộ thu nhiệt hoàn toàn không cần thiết.

Tổng chi phí của máy bơm nhiệt là 8000 USD. Trung bình xây dựng một nhà sưu tập là 6000 USD. trung bình.

Chi phí sưởi ấm hàng tháng bằng máy bơm nhiệt chỉ bao gồm chi phí điện. Chúng có thể được tính như sau: mức tiêu thụ điện năng phải được chỉ định trên máy bơm. Ví dụ, đối với máy bơm 17 kW nêu trên, mức tiêu thụ điện là 5,5 kW/h. Tổng cộng hệ thống máy sưởi làm việc 225 ngày một năm, tức là 5400 giờ. Có tính đến thực tế là bơm nhiệt và máy nén trong đó hoạt động theo chu kỳ nên mức tiêu thụ năng lượng phải giảm đi một nửa. Trong mùa nóng, sẽ tiêu tốn 5400h*5,5kW/h/2=14850 kW.

Chúng tôi nhân số kW tiêu thụ với chi phí năng lượng ở khu vực của bạn. Ví dụ: 0,05 USD với công suất 1 kW/giờ. Tổng cộng, 742,5 USD sẽ được chi tiêu mỗi năm. Mỗi tháng sử dụng bơm nhiệt để sưởi ấm, chi phí là 100 USD. chi phí điện. Nếu bạn chia chi phí cho 12 tháng thì bạn sẽ nhận được 60 USD mỗi tháng.

Xin lưu ý rằng mức tiêu thụ điện năng của bơm nhiệt càng thấp thì chi phí hàng tháng càng thấp. Ví dụ: có máy bơm 17 kW chỉ tiêu thụ 10.000 kW mỗi năm (tốn 500 cu). Điều quan trọng nữa là hiệu suất của bơm nhiệt càng lớn thì chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nhiệt và chất làm mát trong hệ thống sưởi càng nhỏ. Đó là lý do tại sao họ nói rằng việc lắp đặt sàn ấm và bộ phận cuộn dây quạt sẽ có lợi hơn. Mặc dù cũng có thể lắp đặt bộ tản nhiệt sưởi ấm tiêu chuẩn với chất làm mát nhiệt độ cao (+65 - +95 ° C), nhưng với một bộ tích nhiệt bổ sung, chẳng hạn như nồi hơi sưởi ấm gián tiếp. Một nồi hơi cũng được sử dụng để làm nóng thêm nước nóng.

Bơm nhiệt có lợi khi được sử dụng trong các hệ thống hóa trị hai. Ngoài máy bơm, bạn có thể cài đặt đâu thu mặt trơi, sẽ có thể cung cấp đầy đủ điện cho máy bơm vào mùa hè, khi nó hoạt động để làm mát. Đối với bảo hiểm mùa đông, bạn có thể bổ sung thêm một máy tạo nhiệt sẽ làm nóng nước để cung cấp nước nóng và bộ tản nhiệt nhiệt độ cao.

Máy bơm nhiệt là một thiết bị cho phép truyền năng lượng nhiệt từ vật thể ít nóng hơn sang vật thể nóng hơn, làm tăng nhiệt độ của nó. Trong những năm gần đây, nhu cầu bơm nhiệt ngày càng tăng như một nguồn năng lượng nhiệt thay thế, cho phép người ta có được nguồn nhiệt thực sự rẻ mà không gây ô nhiễm môi trường.

Ngày nay chúng được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất thiết bị sưởi ấm, và Xu hướng chung Vì vậy, trong những năm tới, máy bơm nhiệt sẽ chiếm vị trí dẫn đầu trong danh mục thiết bị sưởi ấm.

Thông thường, máy bơm nhiệt sử dụng nhiệt nước ngầm, nhiệt độ của nó quanh năm gần bằng mức đó và là +10C, nhiệt độ của môi trường hoặc của nước.

Nguyên lý hoạt động của chúng dựa trên thực tế là bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ trên độ 0 tuyệt đối đều có nguồn dự trữ nhiệt tỷ lệ thuận với khối lượng và nhiệt dung riêng của nó. Rõ ràng là biển, đại dương, cũng như nước ngầm, có khối lượng lớn, có trữ lượng nhiệt năng khổng lồ, việc sử dụng một phần năng lượng này để sưởi ấm một ngôi nhà không ảnh hưởng đến nhiệt độ và hệ sinh thái của chúng. tình hình trên hành tinh.

Bạn có thể “lấy đi” năng lượng nhiệt khỏi cơ thể chỉ bằng cách làm mát nó. Lượng nhiệt tỏa ra trong trường hợp này (ở dạng nguyên thủy) có thể được tính bằng công thức

Q=CM(T2-T1), Ở đâu

Q- nhiệt lượng nhận được

C-nhiệt dung

M- cân nặng

T1 T2- Chênh lệch nhiệt độ làm cơ thể nguội đi

Công thức cho thấy khi làm lạnh một kg chất làm mát từ 1000 độ xuống 0 độ thì có thể thu được lượng nhiệt tương đương khi làm lạnh 1000 kg chất làm mát từ 1C xuống 0C.

Điều chính là có thể sử dụng năng lượng nhiệt và hướng nó vào việc sưởi ấm các tòa nhà dân cư và cơ sở công nghiệp.

Ý tưởng sử dụng năng lượng nhiệt của các vật thể ít nóng hơn nảy sinh vào giữa thế kỷ 19 và quyền tác giả của nó thuộc về nhà khoa học nổi tiếng thời bấy giờ, Lord Kelvin. Tuy nhiên, anh ta không tiến xa hơn ý tưởng chung. Thiết kế bơm nhiệt đầu tiên được đề xuất vào năm 1855 và thuộc về Peter Ritter von Rittenger. Nhưng nó không nhận được sự hỗ trợ và không tìm được ứng dụng thực tế.

Sự “tái sinh” của máy bơm nhiệt bắt nguồn từ giữa những năm bốn mươi của thế kỷ trước, khi sử dụng rộng rãi có những cái thường xuyên tủ lạnh gia dụng. Chính họ đã cho Robert Weber người Thụy Sĩ ý tưởng sử dụng nhiệt lượng sinh ra tủ đông, để đun nóng nước cho nhu cầu gia đình.

Hiệu quả thu được thật đáng kinh ngạc: lượng nhiệt lớn đến mức không chỉ đủ để cung cấp nước nóng mà còn đủ để đun nóng nước. Đúng vậy, trong trường hợp này, chúng tôi đã phải làm việc chăm chỉ và tìm ra một hệ thống trao đổi nhiệt cho phép chúng tôi tận dụng năng lượng nhiệt tỏa ra từ tủ lạnh.

Tuy nhiên, ban đầu, phát minh của Robert Weber được coi là một ý tưởng hài hước và được cho là giống với những ý tưởng trong chuyên mục nổi tiếng hiện đại “Bàn tay điên”. Mối quan tâm thực sự đến nó nảy sinh muộn hơn nhiều, khi vấn đề tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế thực sự trở nên gay gắt. Khi đó, ý tưởng về máy bơm nhiệt đã có được hình dáng hiện đại và ứng dụng thực tế.

Máy bơm nhiệt hiện đại có thể được phân loại tùy thuộc vào nguồn nhiệt độ thấp, có thể là đất, nước (trong bể chứa lộ thiên hoặc dưới lòng đất), cũng như không khí bên ngoài.

Năng lượng nhiệt thu được có thể được truyền sang nước và được sử dụng để đun nóng nước và cung cấp nước nóng, cũng như cho không khí, và được sử dụng để sưởi ấm và điều hòa không khí. Khi tính đến điều này, máy bơm nhiệt được chia thành 6 loại:

• Từ đất tới nước (đất tới nước)
• Từ đất tới không khí (đất tới không)
• Từ nước đến nước (nước sang nước)
• Từ nước đến không khí (nước-không khí)
• Từ không khí đến nước (air-to-water)
• Không khí đối không (air to air)

Mỗi loại máy bơm nhiệt đều có đặc điểm riêng đặc trưng cài đặt và vận hành.

Phương pháp lắp đặt và tính năng vận hành của bơm nhiệt NƯỚC ĐẤT

• Grund là nhà cung cấp phổ biến năng lượng nhiệt nhiệt độ thấp

Đất có trữ lượng lớn năng lượng nhiệt ở nhiệt độ thấp. Chính xác vỏ trái đất liên tục tích tụ nhiệt lượng mặt trời, đồng thời được làm nóng từ bên trong, từ lõi hành tinh. Kết quả là ở độ sâu vài mét đất luôn có nhiệt độ dương. Theo quy định, ở miền trung nước Nga, chúng ta đang nói về độ cao khoảng 150-170 cm. Ở độ sâu này, nhiệt độ đất có giá trị dương và không giảm xuống dưới 7-8 C.

Một đặc điểm khác của đất là ngay cả khi có sương giá nghiêm trọng, đất vẫn đóng băng dần dần. Kết quả là nhiệt độ thấp nhấtĐất ở độ sâu 150 cm được quan sát thấy khi mùa xuân dương đã xuất hiện trên bề mặt và nhu cầu nhiệt để sưởi ấm giảm đi.

Điều này có nghĩa là để “lấy đi” nhiệt từ mặt đất ở khu vực miền trung nước Nga, các bộ trao đổi nhiệt để tích lũy năng lượng nhiệt phải được đặt ở độ sâu dưới 150 cm.

Trong trường hợp này, chất làm mát tuần hoàn trong hệ thống bơm nhiệt, đi qua các bộ trao đổi nhiệt, sẽ được làm nóng bởi sức nóng của đất, sau đó đi vào thiết bị bay hơi, truyền nhiệt cho nước tuần hoàn trong hệ thống sưởi và quay trở lại phần nhiệt năng mới.

• Những gì có thể được sử dụng làm chất làm mát

Cái gọi là “nước muối” thường được sử dụng làm chất làm mát trong máy bơm nhiệt nước ngầm. Nó được điều chế từ nước và ethylene glycol hoặc propylene glycol. Một số hệ thống sử dụng freon, điều này làm phức tạp đáng kể việc thiết kế bơm nhiệt và làm tăng giá thành của nó. Thực tế là bộ trao đổi nhiệt của máy bơm loại này phải có khu vực rộng lớn trao đổi nhiệt, do đó, thể tích bên trong, đòi hỏi một lượng chất làm mát thích hợp.

Sử dụng freon Mặc dù nó làm tăng hiệu suất của bơm nhiệt nhưng nó cũng đòi hỏi độ kín tuyệt đối của hệ thống và khả năng chịu áp suất cao.

Đối với các hệ thống có “nước muối”, bộ trao đổi nhiệt thường được làm bằng ống polymer, thường là polyetylen, có đường kính 40-60 mm. Bộ trao đổi nhiệt có dạng bộ thu ngang hoặc dọc.

Đó là một đường ống được đặt trong lòng đất ở độ sâu dưới 170 cm. Để làm được điều này, bạn có thể sử dụng bất kỳ khu đất chưa phát triển nào. Để thuận tiện và tăng diện tích trao đổi nhiệt, đường ống được đặt theo hình zíc zắc, vòng, xoắn ốc, v.v. Trong tương lai, khu đất này có thể được sử dụng làm bãi cỏ, bồn hoa hoặc vườn rau. Cần lưu ý rằng trao đổi nhiệt giữa đất và bộ thu nhiệt tốt hơn trong môi trường ẩm ướt. Vì vậy, bề mặt đất có thể được tưới nước và bón phân một cách an toàn.

Người ta tin rằng trung bình 1 m2 đất tạo ra từ 10 đến 40 W năng lượng nhiệt. Tùy thuộc vào nhu cầu về năng lượng nhiệt, có thể có số lượng vòng thu bất kỳ.

Bộ thu dọc là hệ thống ống được lắp đặt thẳng đứng trong lòng đất. Để làm được điều này, các giếng được khoan tới độ sâu từ vài mét đến hàng chục, thậm chí hàng trăm mét. Thông thường, bộ thu dọc tiếp xúc chặt chẽ với nước ngầm, nhưng đây không phải là một điều kiện cần thiết cho hoạt động của nó. Nghĩa là, một bộ thu gom ngầm được lắp đặt theo chiều dọc có thể “khô”.

Bộ thu dọc, giống như bộ thu ngang, có thể có hầu hết mọi kiểu dáng. Các hệ thống được sử dụng rộng rãi nhất là loại “ống trong ống” và “vòng”, qua đó nước muối được bơm xuống dưới và sau đó dâng trở lại thiết bị bay hơi.

Cần lưu ý rằng người thu gom dọc là người có năng suất cao nhất. Điều này được giải thích là do vị trí của chúng ở độ sâu lớn, nơi nhiệt độ hầu như luôn ở mức tương đương và là 1-12 C. Khi sử dụng chúng với diện tích 1 m2, bạn có thể nhận được công suất từ ​​​​30 đến 100 W. Nếu cần thiết, số lượng giếng có thể được tăng lên.

Để cải thiện quá trình trao đổi nhiệt giữa đường ống và đất, khoảng trống giữa chúng được lấp đầy bằng bê tông.

• Ưu điểm và nhược điểm của máy bơm nhiệt nước ngầm

Việc lắp đặt máy bơm nhiệt nối đất đòi hỏi đầu tư tài chính đáng kể, nhưng hoạt động của nó cho phép bạn thu được năng lượng nhiệt gần như miễn phí. Điều này không gây ra bất kỳ thiệt hại nào cho môi trường.

Một số ưu điểm của loại bơm nhiệt này là:

• Độ bền: có thể hoạt động vài chục năm mà không cần sửa chữa hay bảo trì
• Dê hoạt động
• Có thể sử dụng đất để trồng trọt
• Hoàn vốn nhanh: khi sưởi ấm các cơ sở lớn, ví dụ từ 300 m2 trở lên, máy bơm sẽ tự hoàn vốn sau 3-5 năm.

Vì việc lắp đặt bộ trao đổi nhiệt trong lòng đất là một công việc kỹ thuật nông nghiệp phức tạp nên nó phải được thực hiện khi dự án được phát triển sơ bộ.

Máy bơm nhiệt hoạt động như thế nào?

Máy bơm nhiệt bao gồm các bộ phận sau:

• Máy nén hoạt động từ mạng điện thông thường
• thiết bị bay hơi
• tụ điện
• mao mạch
• Máy điều nhiệt
• Chất lỏng làm việc hoặc chất làm lạnh, loại freon phù hợp nhất

Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt có thể được mô tả bằng Chu trình Carnot, được biết đến nhiều trong khóa học vật lý ở trường.

Khí (freon) đi vào thiết bị bay hơi qua mao quản nở ra, áp suất của nó giảm, dẫn đến sự bay hơi sau đó, trong thời gian đó, khi tiếp xúc với thành của thiết bị bay hơi, khí sẽ chủ động lấy nhiệt từ chúng. Nhiệt độ của các bức tường giảm xuống, điều này tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa chúng và khối lượng đặt bơm nhiệt. Thông thường, đây là nước ngầm, nước biển, hồ hoặc vùng đất. Không khó để đoán rằng điều này bắt đầu quá trình truyền năng lượng nhiệt từ vật thể nóng hơn sang vật thể ít nóng hơn, trong trường hợp này là thành của thiết bị bay hơi. TRÊN ở giai đoạn này Trong quá trình hoạt động, bơm nhiệt “bơm” nhiệt từ môi chất làm mát.

Ở giai đoạn tiếp theo, chất làm lạnh được máy nén hút vào, sau đó được nén và cung cấp dưới áp suất cho bình ngưng. Trong quá trình nén, nhiệt độ của nó tăng lên và có thể dao động từ 80 đến 120 C, quá đủ để sưởi ấm và cung cấp nước nóng cho một tòa nhà dân cư. Trong thiết bị ngưng tụ, chất làm lạnh từ bỏ năng lượng nhiệt dự trữ, nguội đi, chuyển sang trạng thái lỏng và sau đó đi vào mao quản. Sau đó quá trình được lặp lại.

Để điều khiển hoạt động của bơm nhiệt, người ta sử dụng bộ điều chỉnh nhiệt, với sự trợ giúp của nó, việc cung cấp điện cho hệ thống sẽ dừng lại khi phòng đạt tới chỉnh nhiệt độ và khởi động lại máy bơm khi nhiệt độ giảm xuống dưới giá trị định trước.

Máy bơm nhiệt có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng nhiệt và có thể được sử dụng để tạo ra các hệ thống sưởi ấm tương tự như hệ thống sưởi ấm dựa trên nồi hơi hoặc lò đốt. Một ví dụ về hệ thống như vậy được hiển thị trong sơ đồ trên.

Cần lưu ý rằng bơm nhiệt chỉ có thể hoạt động khi được kết nối với nguồn năng lượng điện. Đồng thời, có thể có quan điểm sai lầm rằng toàn bộ hệ thống sưởi ấm đều dựa trên việc sử dụng năng lượng điện. Trên thực tế, để truyền 1 kW năng lượng nhiệt sang hệ thống sưởi, cần tiêu tốn khoảng 0,2-0,3 kW năng lượng điện.

Lợi ích của máy bơm nhiệt

Một số ưu điểm của bơm nhiệt là:

• Hiệu quả cao
• Khả năng chuyển từ chế độ sưởi sang chế độ điều hòa không khí và việc sử dụng tiếp theo vào mùa hè để làm mát phòng
• Khả năng sử dụng hệ thống điều khiển tự động hiệu quả
• An toàn môi trường
• Nhỏ gọn (không lớn hơn tủ lạnh gia đình)
• Hoạt động yên tĩnh
• An toàn cháy nổ, điều đặc biệt quan trọng đối với việc sưởi ấm các ngôi nhà ở nông thôn

Trong số những nhược điểm của máy bơm nhiệt, cần lưu ý chi phí cao và phức tạp của việc cài đặt.