Kannattaako talon lämmittämiseen käyttää lämpöpumppua?

Pumpputeollisuus ei pysähdy paikallaan, ja uusia, tuttuun tekniikkaan perustuvia teknisiä ratkaisuja on tulossa saataville. Markkinoijat, jotka ovat kiinnostuneita voiton tekemisestä ja myynnin lisäämisestä, salaavat usein tietoja tietystä tuotteesta ja mainostavat sitä vallankumouksellisena, jolla ei ole analogeja. Kirkkain esimerkki – lämpöpumput. Mainosmateriaaleissa ei kuvata tällaisten laitteiden periaatetta eikä niiden tehokkuutta kodin lämmityksessä. Jos kuitenkin haluat ymmärtää, miten asiat toimivat ja miten hyödyllinen tämä tai tuo järjestelmä voi olla, voit käyttää tätä materiaalia.

Mikä on lämpöpumppu ja mitkä ovat sen käyttökohteet?

Lämpöpumpun tekninen määritelmä on laite, jolla siirretään energiaa alueelta toiselle ja parannetaan sen suorituskykyä. Ei ole vaikeaa havainnollistaa näitä mekaniikkoja. Kuvittele ämpäri kylmää vettä ja lasillinen kuumaa vettä. Niiden lämmittämiseen tietystä pisteestä käsin tarvitaan sama määrä energiaa. Mutta sen soveltamisen tehokkuus on erilainen. Jos vesiämpärin lämpötilaa lasketaan samanaikaisesti yhdellä asteella, syntyvä lämpöenergia voi nostaa lasissa olevan nesteen käytännössä kiehumispisteeseen.

Lopulta käyttäjä saa sähköä kuluttamalla kaksi lämmönlähdettä, joista toinen (tuotteista otettu energia) on täysin ilmainen.

Tämä on lämpöpumpun periaate. Laitteella on käänteinen toimintamalli verrattuna jääkaappiin – siinä lämmönvaihdin, jäähdyttimen verkko, on hyödyllinen ja vastuussa lopullisesta tehokkuudesta. Se toimii seuraavasti:

• Lämmöntalteenottopiiri sijaitsee huoneen ulkopuolella, ja sitä ympäröi vakaa lämpötilaympäristö;
• lämpöpumpun käytön aikana työkappaleen lämpötila laskee väkisin luonnollisten fysikaalisten prosessien vaikutuksesta ympäristön lämpötilan alapuolelle;
• työaineesta poistuu lämpöä, jonka voimakkuus riippuu syntyneestä lämpötilaerosta;
• työkappale tulee tilan muuntopiiriin ja huoneen lämmönvaihtimeen;
• Energia vapautuu ilmaan tai muuhun väliaineeseen;
• työaine syötetään syklin alussa (lämmöntalteenottopiiri).

Tällä lämmitysjärjestelmällä on useita etuja ja haittoja. Optimaalisissa olosuhteissa lämpöpumppu osoittaa kuitenkin seuraavaa huomattavat säästöt. 70-80 % edullisempi kuin klassiset kaasu- ja kiinteän polttoaineen kattilat kodin lämmittämiseen.

Lämpöpumpun lopullinen hyötysuhde riippuu useista tekijöistä. Joillakin teknisillä ratkaisuilla voidaan tehdä vain rajallinen määrä tehtäviä. Toisissa on kyse monimutkaisista lämpöpumppuasennuksista.

Nykyään on olemassa useita kodinkoneita, joiden omistajat eivät ole tietoisia siitä, että ne käyttävät innovatiivisia, vallankumouksellisia ideoita ympäristön lämmöntalteenotosta. Se voi tapahtua jopa negatiivisessa ilman lämpötilassa ikkunan ulkopuolella. Tämä on ilmastointilaitteet, joissa on lämmitystoiminto, jotka itse asiassa perustuvat lämpöpumpun mekaniikkaan. Näiden ilmasta ilmaan -yksiköiden toimintaperiaatteita käsitellään myöhemmin.

Kaavio omakotitalon lämmityksestä lämpöpumpun avulla

Lämpöpumpun optimaalinen käyttö kodin lämmitykseen sisältää seuraavat seikat varastosäiliö. Tämä yksinkertaistetaan näin:

Lämpöpumppujen luokittelu väliaineen ominaisuuksien mukaan

Lämpöpumppujen luokittelu on varsin laaja. Laitteet jaetaan ryhmiin työaineen tyypin, sen fysikaalisen tilan muuttamisperiaatteen, muuntolaitteiden käytön ja toimintaan tarvittavan energian luonteen mukaan. Jos otetaan huomioon, että markkinoilla on malleja, joilla on erilaisia yhdistelmiä luokitteluperusteista, on selvää, että on melko vaikeaa luetella kaikkia. Ryhmittelyn perusperiaatteita voidaan kuitenkin pitää seuraavina.

Lämpöpumpun asennus, suunnittelu ja lopullinen suorituskyky riippuvat lämmönlähteen ja vastaanottavan väliaineen parametreista. Nykyään on saatavilla useita erilaisia teknisiä ratkaisuja.

ilmasta ilmaan

Ilma-ilmalämpöpumput – ovat yleisimpiä laitteita. Ne ovat kompakteja ja suhteellisen yksinkertaisia. Mekaniikka tämäntyyppisen työn kotitalouksien ilmastointilaitteet lämmitystilassa. Periaate on yksinkertainen:

• Ulkolämmönvaihdin jäähdyttää ilman lämpötilaa alhaisemmaksi ja ottaa lämpöä ympäristöstä;
• kun tuleva freoni on puristettu jäähdyttimeen, sen lämpötila nousee huomattavasti;
• huoneen sisällä oleva tuuletin puhaltaa lämmönvaihtimeen ja lämmittää huoneen.

Ympäristön energian talteenottoa ei välttämättä suoriteta ulkoisella lämmönvaihtimella. Tätä tarkoitusta varten ilmaa voidaan puhaltaa huoneessa sijaitsevaan yksikköön. Jotkut lämpöpumput toimivat näin kanavajärjestelmät.

Vesi-vesilämpöpumput eroavat toisistaan suuremman tehon ja tehollisen lämmöntuoton perusteella. Syynä on nesteen suurempi lämpökapasiteetti. Vesikerros, jossa anturi tai lämmönvaihdin sijaitsee, luovuttaa energiaa nopeasti ja valtavan tilavuutensa vuoksi hyvin vähän, mikä edistää järjestelmän häiriötöntä toimintaa. Myös vedestä veteen -laitteet ovat erilaisia lisääntynyt tehokkuus.

Vihje! Tietyissä olosuhteissa vesi-vesi-kierto voi tulla toimeen ilman lämmityspiirin varastosäiliön muodossa olevia välikomponentteja. Kun olemassa olevat ilmasto-olosuhteet on arvioitu oikein ja asennuskapasiteetti valittu, taloon asennetaan lämpöpumppuvedenlämmitin ja järjestetään tehokas lattialämmitysjärjestelmä.

Vesi-ilma, ilma-vesi

Yhdistelmäjärjestelmät on valittava erityisen huolellisesti. Olemassa olevat ilmasto-olosuhteet arvioidaan huolellisesti. Esimerkiksi vesi-ilmalämpöpumppukierron hyötysuhde on hyvä lämmityksessä alueilla, joilla on ankara pakkanen. Ilma-vesijärjestelmä yhdessä lattialämmityksen ja lämminvesivaraajan kanssa voi toisaalta tuoda maksimaalisia säästöjä seuraavilla aloilla: – lämmitysjärjestelmä, joka on varustettu lattialämmityksellä ja lämminvesivaraajalla, jossa lämpötila laskee harvoin alle -5 °C:n…-10 astetta.

Ammoniakkiliuosta käyttävät haihdutusjärjestelmät, joiden toimintajakso perustuu haihtumisprosessiin alhaisissa kiehumispisteissä. Nesteytyminen tapahtuu sen jälkeen, kun ulkoinen lämmönvaihdin on läpäisty. Tämä on lämpöpoltin. Lähes mitä tahansa polttoainetta voidaan käyttää: kiinteää polttoainetta, bensiiniä, dieseliä, kaasua, parafiinia ja joissakin tapauksissa metyylialkoholia. Siksi haihdutuslämpöpumput ovat houkuttelevia paikoissa, joissa ei ole sähköä. Lisäksi tietyn tyyppisen polttoaineen halpuus alueella voi kannustaa valitsemaan tämän tyyppisiä laitteita.

Ympäristön ominaisuuksiin mukautuva järjestelmä perustuu seuraaviin tekijöihin minkä tahansa luokan lämpöpumppu, puhallinkonvektorilaite tai kuumailmapuhallin. Riittävän korkeissa ulkolämpötiloissa (jopa -5…-10 celsiusastetta) lämpöpumppu toimii normaalisti ja tuottaa riittävästi tehoa lämmitykseen. Suunnittelun erityispiirteenä on sen ulkoisen lämmönvaihtimen sijoittaminen erilliseen ilmanvaihtokanavaan. Kun ulkolämpötila laskee alle optimaalisen tason, tuloilma lämmitetään lämpöpuhaltimella (diesel-, sähkö- tai kaasulämmitys).

Erityisen huomionarvoista: useimmat piirit, jotka mahdollistavat ilman lämpötilan mukauttamisen tai lämpöpumpun toimintaparametrien vakauttamisen, soveltuvat ilma-ilma- ja ilma-vesiyksiköihin. Muut järjestelmät eivät salli tällaisia ”kasvihuoneen” toimintaolosuhteita, koska niissä on ulkoiset lämmönsiirtimet, jotka on eristetty maahan tai veteen.

Tärkeimmät ominaisuudet ja lämpöpumpun kapasiteetin laskeminen

Lämpöpumpun asentamisen yleistä järkevyyttä kotien lämmitykseen arvioidaan ennen kaikkea seuraavasti, taloudellisten kustannusten osalta. Tämä sisältää:

• laitteiden ostohinta;
• Asennuskustannukset, joihin voi sisältyä maanrakennustöitä;
• säännöllisen kunnossapidon kustannukset;
• usein esiintyvien vikojen poistamisesta aiheutuvat likimääräiset kustannukset.

Mallin valitseminen tuotoksen mukaan, kuten edellä todettiin, perustuu kokonaislämmöntarpeeseen. Likimääräinen laskelma yksikerroksiselle 10×10 metrin talolle (300 kuutiometriä tilavuutta) näyttää suunnilleen seuraavalta

• alueilla, joilla on erittäin kovia pakkasia, on otettava huomioon talven negatiivinen enimmäislämpötila (-20);
• määrittää huoneen ja ympäristön välisen eron (20 -20 = 40);
• Seinien lämpöhäviöt lasketaan niiden materiaalin vertailutietojen mukaan (tiilien osalta taulukkoarvo on 1, lämpöhäviö on 1 x 300 x 40 – 12000 kilokaloria tunnissa tai 13,5 kW).

Luku osoittaa lämpöpumpun vähimmäistehon, joka riittää talon lämmittämiseen. Optimaalisen mallin valitsemiseksi ominaisuutta on lisättävä vähintään 50 prosenttia. Tämä johtuu siitä, että lämpöpumppu joutuu toimimaan talvella epäoptimaalisissa olosuhteissa, lähellä ympäristön lämpötilan nollan alarajaa. Kyseisessä esimerkissä saadaan noin 20 kW:n arvo.

Laskelman toinen osa – varastosäiliön kapasiteetin valinta. On suositeltavaa asentaa tämä järjestelmän osa niin, että lämpöpumppu voi toimia rajoitetun määrän jaksoja päivässä. Laitteen asiakirjoissa annetaan suosituksia lämpöakun tilavuudesta tiettyä syklinopeutta varten. Keskimääräinen luku on 30 litraa kilowattia kohden, kun kyseessä on 3 käynnistystä, ja 20 litraa, kun kyseessä on 5 käynnistystä. Esimerkkitalossa tarvitaan siis vähintään 400 litraa varastosäiliötä, jotta lämpöpumppu voi käyttää jopa viittä lämpöpumppukertaa vuorokaudessa.

Päätelmä

Jos ilmaston, käytettävissä olevien energialähteiden ja maaperän olosuhteiden analysoinnin jälkeen on päätetty hankkia lämpöpumppu lämmitykseen, suositellaan, että antaa järjestelmän suunnittelun ammattilaisten tehtäväksi. Optimaalinen mallivalinta ei perustu ainoastaan lämpöpumpun mekaniikkaan ja teknisiin ominaisuuksiin. Asiantuntijat ottavat huomioon maaperän lämmöntuotto, valitsevat hyvän tehokkuuden omaavan yhdistelmäjärjestelmän, laskevat parhaan vaihtoehdon maarakennustyöhön. Siksi ammattilaisten suunnittelema lämpöpumppulämmitysjärjestelmä ei saa sinua kohtaamaan yllätyksiä ja katumaan valintaasi.