Moet ik een warmtepomp gebruiken om het huis te verwarmen

De pompindustrie staat niet stil en nieuwe technische oplossingen komen op basis van bekende technologieën naar voren. Marketeers die geïnteresseerd zijn in winst en omzetverhoging, verbergen vaak gegevens over een bepaald product en promoten het als revolutionair, ongeëvenaard. Het meest sprekende voorbeeld is warmtepompen. Promotiemateriaal beschrijft niet het werkingsprincipe van dergelijke apparaten, noch het niveau van efficiëntie voor het verwarmen van een huis. Het is echter mogelijk om uit dit materiaal te begrijpen hoe alles werkt en hoe dit of dat systeem nuttig kan zijn.

Wat is een warmtepomp, de reikwijdte ervan

De technische definitie van een warmtepomp is een apparaat voor het overbrengen van energie van het ene gebied naar het andere met een gelijktijdige toename van de effectiviteit van zijn werk. Het is gemakkelijk om zo'n monteur te illustreren. Stel je een emmer koud water en een glas heet voor. Om ze te verwarmen, is een bepaalde hoeveelheid energie verbruikt van een bepaald niveau van warmte. De effectiviteit van de toepassing is echter anders. Als u tegelijkertijd de temperatuur van een emmer water met 1 graad verlaagt, kan de resulterende thermische energie de vloeistof in het glas bijna koken.

Het is voor deze monteurs dat de warmtepomp werkt, waarmee u het zwembad kunt verwarmen of de verwarming van een landhuis kunt verzorgen. De installatie brengt warmte over van het ene gebied naar het andere, meestal buiten de kamer binnen. Er zijn veel toepassingen voor een dergelijke techniek.

1. Bij bepaalde snelheden van het vermogen van de warmtepomp het huis verwarmen goedkoop en effectief worden.
2. Makkelijk te maken Warm water met warmtepompgebruik van verwarmingsketels secundaire verwarming.
3. Met enige moeite en een goed ontwerp is de creatie volledig beschikbaar. autonoom verwarmingssysteemaangedreven door zonnepanelen.
4. De meeste modellen warmtepompen zijn acceptabel. voor warme vloer, gebruikt als een verwarmingscircuit.

Om een ​​geschikt systeem te selecteren en aan te schaffen, is het allereerst nodig om de taak correct in te stellen. En pas nadat ze vermogensvereisten naar voren hebben gebracht en de aanvaardbaarheid van individuele typen warmwaterketels hebben beoordeeld om aan alle behoeften te voldoen.

Algemeen werkbeginsel

Technologisch werkt de warmtepomp volgens het bekende voor iedereen Carnot cyclus, een reeks transformaties van toestanden van materie. Dergelijke woorden kunnen de meeste gebruikers compleet vreemd zijn. Bijna elk apparaat heeft echter thuis minstens één apparaat, gebaseerd op dit fysieke proces.

In eenvoudige termen, een warmtepomp is een koelkast. Elk huishoudmodel waar burgers gewend zijn vlees en dranken te bewaren, is een kachel met een rendement van meer dan 100%.Alles werkt als volgt:

• de koelkast neemt de warmte van de erin geplaatste producten weg en brengt deze over naar het rooster en dus naar de ruimte in de kamer;
• tegelijkertijd wordt de lucht verwarmd door de compressor.

Als een resultaat, het uitgeven van een bepaalde hoeveelheid elektriciteit, ontvangt de gebruiker twee warmtebronnen, waarvan er één (de energie die wordt afgenomen van de producten) volledig vrij is.

Dat is het principe van de warmtepomp. Het apparaat heeft een omgekeerd functioneel diagram in vergelijking met een koelkast - daarin zijn de warmtewisselaar en de radiatorgrill nuttig en verantwoordelijk voor de uiteindelijke efficiëntie van de unit. Alles werkt als volgt:

• het warmteafvoercircuit bevindt zich buiten de ruimte, omgeven door een stabiele temperatuuromgeving;
• tijdens bedrijf van de warmtepomp wordt de temperatuur van het arbeidsfluïdum met kracht verminderd door natuurlijke fysische processen onder milieu-indicatoren;
• warmte wordt afgevoerd door de werkvloeistof, waarvan de intensiteit afhangt van het gevormde temperatuurverschil;
• het arbeidsfluïdum komt het toestandsomvormingscircuit en de warmtewisselaar van de kamer binnen;
• energie wordt vrijgegeven aan de lucht of een ander medium;
• het werkfluïdum in de begintoestand wordt geleverd aan het begin van de cyclus (warmteafvoercircuit).

Dit verwarmingsschema heeft verschillende voor- en nadelen. Onder optimale omstandigheden laat de warmtepomp echter zien aanzienlijke besparingen. Het verwarmen van een huis vereist 70-80% minder kosten in vergelijking met klassieke gas- en solid-state-ketels.

De uiteindelijke efficiëntie van een warmtepomp hangt van veel factoren af. Sommige technologische oplossingen zijn in staat om slechts een beperkt aantal taken op te lossen. Anderen wijzen op een complexe warmtepompinstallatie.

Tegenwoordig zijn er een aantal huishoudelijke apparaten waarvan de eigenaars zelfs niet vermoeden dat ze innovatieve, revolutionaire ideeën gebruiken voor het selecteren van de warmte van het milieu. Bovendien kan dit zelfs voorkomen bij negatieve luchttemperaturen buiten het raam. Het is airconditioning met verwarming, dat in feite is gebouwd op de werking van de warmtepomp. De principes van de werking van dergelijke lucht-luchttoestellen zullen later worden besproken.

Het schema om een ​​woonhuis te verwarmen met behulp van een warmtepomp

Het optimale schema van het gebruik van een warmtepomp voor thuisverwarming omvat opslagtank. Vereenvoudigd, ziet het er als volgt uit:

Hier zijn blokken 1 en 2 kleppen, waarmee het probleem van het regelen van de binnenkomende warmtefluxen wordt opgelost. Dit kunnen handmatige overlappingen van de stroom zijn of geautomatiseerde thermische koppen vormen. Blok 3 is een gewone thermostaat of sensorsysteem.

De verwarming werkt volgens het volgende principe:

• de warmtepomp haalt warmte uit de omgeving en verwarmt het water;
• de vloeistof komt in de warmtewisselaar van de secundaire verwarming van de opslagtank of circuleert in één circuit;
• Het verwarmingssysteem is gebouwd volgens het klassieke principe, de waterstroom daarin wordt verzorgd door een circulaire pomp.

Het schema in de figuur - de minimale uitrusting van het huis. Het kan gemakkelijk worden toegevoegd. Niemand stoort zich in het bijzonder installeer twee tanks en gebruik het principe van secundaire verwarmingsvloeistof. Een daarvan - een warmtepompboiler (direct geïnstalleerd bij de uitlaat van de laatste) - wordt gebruikt voor de warmwatervoorziening. Een meer volumetrische tank lost het probleem op van het toevoeren van koelmiddel aan het verwarmingssysteem.

Uitstekende optie werkt huisverwarming met warmtepomp, accumulatieve capaciteit en systeem een ​​warmte-geïsoleerde vloer.In dit geval is het niet nodig om de vloeistof tot een hoge temperatuur te verwarmen. De optimale snelheid voor vloerverwarming - van 30 tot 40 graden. Het verwarmingsschema is vergelijkbaar met het verwarmingsschema, maar in plaats van radiatoren stroomt er water naar de collectoreenheid met een eigen stroomregeling.

Classificatie van warmtepompen door media-eigenschappen

De classificatie van warmtepompen is behoorlijk volumineus. Apparaten worden verdeeld volgens het type werkfluïdum, het principe van het veranderen van de fysieke toestand ervan, het gebruik van conversietoestellen, de aard van de energiedrager die nodig is voor de werking. Als we bedenken dat modellen met verschillende combinaties van classificatiecriteria op de markt worden gepresenteerd, wordt het duidelijk dat het nogal moeilijk is om alles op een rij te zetten. U kunt echter de basisprincipes van groepsverdeling overwegen.

De installatie, het ontwerp en de uiteindelijke kenmerken van de warmtepomp zijn afhankelijk van de parameters van de warmtebron en de omgeving van de ontvanger. Tegenwoordig zijn er verschillende soorten technische oplossingen.

De air-to-air

Lucht-lucht warmtepompen - meest voorkomende apparaten. Ze zijn compact en vrij eenvoudig.Op de mechanica van dit type huishoudelijke airconditioners werken met de verwarmingsmodus. Het werkingsprincipe is eenvoudig:

• de straatwarmtewisselaar wordt afgekoeld tot onder de luchttemperatuur en neemt warmte op;
• na compressie van de binnenkomende freon in de radiator neemt de temperatuur ervan sterk toe;
• de ventilator in de kamer blaast de warmtewisselaar, verwarmt de kamer.

De selectie van omgevingsenergie wordt niet noodzakelijk gemaakt door een externe warmtewisselaar. Voor dit doel kan lucht in een blok in de kamer worden gedwongen. Dit is hoe sommige werken kanaalsystemen.

Als freon wordt gecomprimeerd en geëxpandeerd in een airconditioner, dan is dit in vortex-warmtepompen eenvoudige lucht wordt gebruikt. De werkingsmechanismen zijn vergelijkbaar: voordat het gas de interne warmtewisselaar binnengaat, wordt het gas samengeperst en wordt het na het opgeven van energie door een intense stroom in de warmteafvoerkamer geblazen.

Een vortex-warmtepomp is een grote, massieve installatie die alleen efficiënt werkt als de omgevingstemperatuur hoog is. Daarom worden dergelijke systemen geïnstalleerd in industriële werkplaatsen, ze gebruiken de uitlaatgassen van ovens of de hete lucht van het hoofdluchtbehandelingssysteem als een warmtebron.

Water-water

Een water / water-warmtepomp werkt op hetzelfde principe als andere installaties. Alleen energieoverdrachtsmedia zijn anders. De apparatuur is uitgerust onderdompeling sondes, zodat zelfs in de omstandigheden van de strenge winter, de horizon van het grondwater met een positieve temperatuur kan worden bereikt.

Afhankelijk van de verwarmingsbehoefte kunnen water / water-warmtepompsystemen volledig verschillende groottes hebben. Bijvoorbeeld, beginnend bij verschillende putten geboord rond een privé-huis, eindigend met warmtewisselaars met groot oppervlak die zich direct in de watervoerende laag bevinden en die tijdens de bouwconstructiefase worden gelegd.

Water / water-warmtepompen onderscheiden zich door een hogere productiviteit en een effectief uitgangsvermogen.. De reden is de verhoogde warmtecapaciteit van de vloeistof. De waterlaag waarin de sonde of warmtewisselaar zich bevindt, geeft snel energie af, en vanwege het enorme volume worden de kenmerken ervan enigszins verminderd, wat bijdraagt ​​aan de stabiele werking van het systeem. Ook water-tot-water apparatuur is anders. verhoogde efficiëntie.

Water-lucht, lucht-water

Gecombineerde systemen moeten zorgvuldig worden gekozen. Tegelijkertijd worden de bestaande klimatologische omstandigheden zorgvuldig geëvalueerd. Een water-lucht-warmtepompcyclus heeft bijvoorbeeld een goede efficiëntie voor verwarming. in gebieden met strenge vorst. Het lucht-water-systeem in combinatie met een warme vloer en een cumulatieve secundaire verwarmingsketel is in staat om maximale besparingen in de gebieden te tonen, waar de luchttemperatuur zelden onder de -5 ... -10 graden zakt.

Smelt (pekel) -water

De warmtepomp van deze klasse is een soort wagen. Hij kan het letterlijk overal toegepast. Indicatoren voor de netto warmteafgifte zijn constant en stabiel. Het werkingsprincipe van het pekelwaterinstrument is gebaseerd op de selectie van warmte, voornamelijk uit de grond, die normale indicatoren voor vocht of moeras heeft.

Het systeem is gemakkelijk te installeren: om externe warmtewisselaars te huisvesten, volstaat het om ze tot een bepaalde diepte te begraven.U kunt ook een van de opties kiezen voor apparatuur met een gasvormige of vloeibare werkvloeistof.

De berekening van het pekelwater van de warmtepompklasse is voltooid in termen van energievraag voor verwarming. Methoden voor de kwantitatieve bepaling ervan zijn overvloedig. U kunt de meest nauwkeurige berekening maken, rekening houdend met het materiaal van de muren van het huis, het ontwerp van ramen, de aard van de grond, de gewogen gemiddelde luchttemperatuur en nog veel meer.

Fabrikanten van pekel-watersystemen bieden verschillende versies van modellen die verschillen in het stroomverbruik van de conversie-eenheid, het ontwerp en de afmetingen van externe warmtewisselaars en de parameters van het uitgangscircuit. Selecteer de optimale warmtepomp op een voorgevormde lijst met vereisten is eenvoudig.

Verdeling naar type lichaam

Moderne warmtepompen kunnen een gasvormig lichaam of een chemische vloeibare ammoniakoplossing als warmtetransporter gebruiken. De geschiktheid van een bepaald schema wordt beoordeeld op verschillende factoren, de kenmerken van de systemen.

1. Installaties met freon, een warmtepompcyclus hebben gebaseerd op gascompressie- en expansieprocessen. Ze zijn op een of andere manier gebouwd op een compressor circuit.De apparatuur heeft aantrekkelijke prestatie-indicatoren, maar heeft ook nadelen. Hoewel het gewogen gemiddelde verbruik van het systeem ten tijde van de werkingscyclus stabiel is, is de bedrading zwaar belast. Bovendien zullen warmtepompen met een gasvormige hittetransportband niet nuttig zijn in regio's waar geen gecentraliseerde elektriciteitsnetwerken zijn of een stroombron met voldoende laadvermogen.
   
2. Installaties van verdampingstype met ammoniakoplossing, een duty cycle hebben gebaseerd op het proces van verdamping van een stof bij lage kookpunten. De vloeibaarmaking na het passeren van een externe warmtewisselaar vindt plaats onder de werking van een energiebron. Dit is een warmtelamp. Bijna alle brandstof kan worden gebruikt: vaste stof, benzine, diesel, gas, kerosine, in sommige gevallen - methylalcohol. Daarom zijn verdampingswarmtepompen aantrekkelijk op plaatsen waar geen elektriciteit is. Bovendien kan de keuze van dergelijke apparatuur de goedkope brandstof van een bepaald type in de regio duwen.
   

De aard van het werkmedium dat in het systeem wordt gebruikt, kan veel vertellen over de prestaties van de installatie en het vermogen.De warmtepompen van freon-compressoren zijn dus in staat om een ​​scherpe ruk te maken, waardoor ze snel de kamer opwarmen. Ammoniakverdampingsmodellen voor dergelijke prestaties zijn niet in staat. Hun voorkeurswijze van gebruik is een stabiele, constante werking met nominale warmteoverdracht.

De voordelen van warmtepompen en de haalbaarheid van hun installatie

Zoals vermeld in advertenties, is het belangrijkste voordeel van warmtepompen verwarming efficiëntie. Tot op zekere hoogte werkt het op die manier. Als de warmtepomp een energieabsorptiemilieu heeft met optimale temperatuurmetingen, werkt de installatie efficiënt, de verwarmingskosten worden met ongeveer 70-80% verlaagd. Er zijn echter altijd gevallen waarin de warmtepomp een irrationele investering kan zijn.

Het rendement van de warmtepomp wordt bepaald door de volgende technologische kenmerken:

• de parameter van de begrenzing van de temperatuurdaling door de werkvloeistof;
• minimaal verschil in temperaturen van de uitwendige wisselaar en de omgeving, waarbij de warmteafvoer uitermate klein is;
• het niveau van energieverbruik en terugslag van nuttig thermisch vermogen.

De haalbaarheid van het gebruik van een warmtepomp hangt van verschillende factoren af.

1. Gebieden waar dergelijke apparatuur geen goede resultaten oplevert - regio's met ijzige winters en lage gemiddelde dagelijkse temperaturen. In dit geval is de warmtepomp eenvoudigweg niet in staat om voldoende warmte uit de omgeving te onttrekken, en nadert de zone van nulrendement. Allereerst gaat het om lucht-luchtsystemen.
2. Met een toename van het volume verwarmde ruimte, stijgen de technologische parameters van de warmtepomp bijna exponentieel. Warmtewisselaars worden groter, de afmeting en het aantal onderdompelsondes in water of grond nemen toe. Op een bepaald punt zijn de kosten van de warmtepomp voor verwarming nodig kosten voor de installatie en het onderhoud ervan, evenals de betaling van stroomverbruik zijn gewoon irrationele investeringen. Het is veel goedkoper om een ​​klassieke gasverwarmingsregeling met een ketel te creëren.
3. Hoe complexer het systeem, hoe duurder en het is problematischer om te herstellen in geval van breuk. Dit is een negatieve toevoeging aan de grootte van het verwarmde gebied en de kenmerken van de klimaatzone.

Classic is warmtepomp en gas / vaste-stookketelwerken in een bundel. Het idee is eenvoudig: de verbrandingsproducten van brandstof worden op een brede buis weergegeven. Het is gelegen warmtewisselaar. In het systeem van verwarming en warm water zijn opslagtanks en een indirecte verwarmingsketel geïnstalleerd. De apparatuur (ketel en pomp) wordt gelijktijdig geactiveerd wanneer de temperatuur van de vloeistof in het distributienet daalt. Door in paren te werken, gebruiken ze bijna volledig de energie van het verbranden van brandstof, en tonen ze bijna-maximale efficiëntie-indicatoren.

Het systeem met aanpassing aan omgevingskenmerken is gebouwd warmtepomp, ventilatoreenheid, warmtepistool van elke klasse. Met een voldoende hoge luchttemperatuur op straat (tot -5 ... -10 graden Celsius), werkt de warmtepomp in de normale modus, waardoor er voldoende vermogen wordt geleverd voor verwarming. Het ontwerp van het systeem is de locatie van de externe warmtewisselaar in een afzonderlijk ventilatiekanaal.Wanneer de temperatuur op straat beneden het optimale merkteken is, wordt de toegevoerde lucht verwarmd door een warmtepistool (diesel, elektrisch of gas).

Het is vermeldenswaard: de meeste schema's die voorzien in aanpassing aan de luchttemperatuur of stabiliserende parameters van de werking van de warmtepomp worden toegepast op lucht-lucht en lucht-water-apparaten. Andere systemen, vanwege externe warmtewisselaars geïsoleerd in de grond of in water, staan ​​niet toe dat dergelijke "broeikas" werkomstandigheden worden gecreëerd.

Hoofdkenmerken en berekening van het vermogen van de warmtepomp

De algemene rationaliteit van de installatie van een warmtepomp voor het verwarmen van een huis wordt vooral geschat over financiële uitgaven. Deze omvatten:

• apparatuur aankoopprijs;
• installatiekosten, waaronder mogelijk grondwerken;
• uitgaven voor periodiek onderhoud;
• geschatte kosten van het elimineren van frequente problemen.

Keuze uit powermodel, zoals hierboven vermeld, is gebaseerd op de algemene behoefte aan warmtetoevoer. Een geschatte berekening voor een huis met één verdieping van 10x10 meter (300 kubieke meter volume) ziet er als volgt uit:

• houdt rekening met de maximale negatieve wintertemperatuur (-20);
• het verschil tussen de ruimte en de omgeving wordt bepaald (20 - -20 = 40);
• de warmteverliezen van de wanden worden berekend, volgens de referentiegegevens van hun materiaal (voor een baksteen is de tabelwaarde 1, warmteverlies is 1x300x40 - 12000 kilocalorieën per uur of 13,5 kW).

Het resulterende cijfer is een indicator van het minimale vermogen van de warmtepomp, wat voldoende is om het huis te verwarmen. Om het optimale model te selecteren, moet de karakteristiek met minstens 50% worden verhoogd. Dit wordt gedaan vanwege het feit dat de warmtepomp in de winter moet werken in niet-optimale omstandigheden, dichtbij het laagste punt van nulrendement in omgevingstemperatuur. Het resulterende cijfer voor het beschouwde voorbeeld is ongeveer 20 kW.

Het tweede deel van de berekening is keuze van de opslagtankcapaciteit. Het wordt aanbevolen om dit deel van het systeem zo te installeren dat de warmtepomp voor een beperkt aantal cycli per dag kan werken. De documentatie voor de apparatuur geeft aanbevelingen over het volume van de warmteaccumulator voor een specifieke indicator van cycliciteit. Het gemiddelde cijfer is 30 liter per kilowatt met 3 lanceringen, 20 liter met 5 lanceringen. Voor het huis in dit voorbeeld hebt u dus een opslagtank nodig van minstens 400 liter voor vijf cycli van werking van de warmtepomp per dag.

conclusie

Als, als gevolg van de analyse van het klimaat, beschikbare energiebronnen, de aard van de bodem, werd besloten om een ​​warmtepomp voor verwarming te kopen, wordt aanbevolen vertrouw het systeemontwerp toe aan professionals. De optimale keuze van het model is niet alleen gebaseerd op de kenmerken van de apparatuur en de mechanica van zijn werk. Specialisten zullen rekening houden met de warmteoverdracht van de bodem, kiezen voor een gecombineerd schema met goede efficiëntie, berekenen de beste optie voor het uitvoeren van de grondwerken. Daarom zal het verwarmingssysteem met een warmtepomp, ontwikkeld door professionals, u niet voor verrassingen storten en uw keuze betreuren.