Rozmanitost tepelných čerpadel pro vytápění: podrobná klasifikace

Tepelná čerpadla jsou zařízení určená k přenosu tepelné energie ze zdroje (mající nízkou teplotu) ke spotřebiteli – se zvýšením teploty.

Princip činnosti tepelných zařízení je přímo opačný než u chladicí jednotky.

Na rozdíl od ledničky, kondenzátor tepelného čerpadla, běžně označovaný jako radiátor, generuje teplo, zatímco výparník využívá nízkopotenciální energii.

Inovativní a ekologickou formou výroby energie jsou tepelná čerpadla pro vytápění domácností, která pracují na bázi sběru energie nacházející se v přírodě obklopující budovu a předávání přijatého tepla pro potřeby vytápění, zásobování teplou vodou nebo ohřevu bazénové vody.

Tepelné systémy pracující na energii vody, půdy a vzduchu a ve srovnání s elektrickými ohřívači, které umožňují přijímat teplo 3-4krát více, než bylo vynaloženo na provoz zařízení, jsou považovány za jedno z nejúspornějších zařízení.

Tepelná čerpadla pro vytápění se dělí podle druhu přenosu energie, zdroje výroby tepla a typu nosiče tepla.

Separace podle principu přenosu tepla

V závislosti na principu činnosti jsou zařízení určená k zásobování teplem rozdělena do dvou tříd:

• odpařovací (komprese a absorpce);
• zařízení pracující s využitím vírových trubic.

Nejjednodušší jsou kompresní zařízení pracující na principu stlačování a roztahování nosiče tepla. Tento typ čerpadla je jednoduchý, ale s vysokým výkonem je nejoblíbenější.

Absorpční čerpadla, ve kterých je pracovním médiem dvojice absorbent-freon, jsou produkty nové generace. Použití absorbentu při provozu výrobku umožnilo zvýšit účinnost čerpadla.

Vortexová zařízení fungují na principu oddělování proudů teplého a studeného vzduchu pomocí plynu, který je přiváděn do potrubí. Stejný princip funguje u hydrodynamických čerpadel, kdy je v potrubí místo vzduchu použita kapalina.

Taková zařízení mají jednoduchý design a vysoký výkon. Vírivá trubice, která nemá žádné pohyblivé části, má vysokou spolehlivost a dlouhou životnost, může pracovat v jakékoli poloze bez obav z vibrací.

Podle zdroje tepla

Podél vstupu a výstupu

Systémy, které odebírají teplo z venkovního vzduchu a přenášejí teplo do místnosti, jsou klasifikovány jako „vzduch-vzduch“. Taková zařízení lze použít nejen pro vytápění domu v zimě, ale také pro chlazení místnosti v horkém období.

Systémy, které se používají pro ohřev vody využívající při své práci podzemní vodu, jsou typu “voda-voda”. Taková čerpadla jsou provozována jak s vrtáním speciálních studní, tak s využitím přírodních nádrží. Tepelná čerpadla voda-voda patří mezi nejúčinnější, ekonomické a ekologicky šetrné způsoby vytápění a chlazení prostor.

Tepelná čerpadla vzduch-voda jsou zařízení, která s využitím okolní teploty slouží k vytápění místnosti.

Vzduch, který je nasáván ventilačním systémem, odevzdává své teplo ve výparníku a je vyfukován ven. Účinnost takového tepelného čerpadla do teplot – 20 gr.

Čerpadla vzduch-voda se používají k vytápění domu vzdušným teplem pomocí sond nebo vodních studní, díky nimž se energie vody odebírá k ohřevu vzduchu v místnosti nebo provozu sušiček.

Princip činnosti zařízení solanka-voda je založen na získávání energie ze země, jejíž horní povrch má v hloubce 3 m stálou teplotu v rozmezí +7 + 12 stupňů a slouží jako stabilní zdroj tepla. Taková zařízení, pracující pomocí geotermálních sond nebo zemních kolektorů, jsou velmi žádaná.

Pokud se k provozu výrobku používá zmrzlá voda, jsou tato čerpadla zařazena do kategorie ledová voda.

Průmyslové absorpční tepelné čerpadlo

Mezi průmyslové modely zařízení patří čerpadla, která využívají freon nebo teplo přicházející z pracovní místnosti (dílny) k ohřevu vody nebo vzduchu na rotačním (vírovém) principu odstředivého čerpadla s přírubovými zátkami nebo hydrodynamickým systémem.

Takové systémy lze použít v kombinaci s horkovzdušnými pistolemi řady DX.

Jednou z možností využití tepelných čerpadel v topném systému je hybridní, kdy zařízení spolupracuje s dalšími produkty, např.: plynový kotel (v zimě), elektrokotel na ohřev vody a termokotel na vytápění doma na jaře a na podzim. Tato varianta 3v1 umožňuje výrazně ušetřit finanční prostředky, které jdou na úhradu vytápění.

Podívejte se na video, které podrobně popisuje různé typy tepelných čerpadel:

Vytápění domu tepelným čerpadlem. Tepelné čerpadlo pro vytápění domu – princip činnosti, typy a instalace

Tepelné čerpadlo pro vytápění se v současné době teprve začíná aktivně používat v soukromých domech. Jednou z hlavních výhod tohoto způsobu vytápění je nízká spotřeba elektrické energie, ale vysoký vývin tepla. Rozlišují se následující typy zařízení, klasifikace se provádí podle zdroje tepla.

Chcete-li vědět, jaký typ čerpadla si vybrat pro domácí použití, doporučuje se prostudovat vlastnosti každého modelu a princip jejich fungování. Každý typ má také omezení, která je také důležité vědět.

Princip činnosti tepelných čerpadel

Princip činnosti zařízení pro vytápění domu je založen na tom, že látka (chladivo) může při změně skupenství tepelnou energii vydávat nebo odebírat. Tato myšlenka je základem pro fungování chladničky (kvůli tomu je zadní stěna zařízení horká).

Tepelné čerpadlo pro vytápění funguje následovně:

1. Vstupní činidlo je ochlazováno o 5 stupňů v odpařovací sekci na základě energie z teplonosného média.
2. Ochlazené činidlo vstupuje do kompresoru, který jej v důsledku práce stlačuje a ohřívá.
3. Již horký plyn vstupuje do prostoru výměníku tepla, kde předává své vlastní teplo do topného systému.
4. Zkondenzované chladivo se vrací na začátek cyklu.

Existují také některé modely, které mohou zajistit reverzní provoz. To znamená, že tato zařízení jsou provozována i v létě k chlazení budovy. Teplo se posílá do akumulace a poté se používá k vytápění během chladného období.

Zařízení

Tepelné čerpadlo pro vytápění domu se skládá z několika hlavních obrysových prvků:

• okruh s chladicí kapalinou, která přenáší energii ze zdroje tepla;
• okruh s freonem, který se periodicky odpařuje, odebírá tepelnou energii z prvního okruhu a opět se usazuje s kondenzátem a přenáší teplo do třetího;
• okruh, kde cirkuluje kapalina, která je nosičem tepla pro ohřev.

Provoz tepelného čerpadla pro vytápění domu je finančně výhodný. Důvodem je, že zařízení nevyžaduje vysoký výkon (spotřeba elektřiny tedy není vyšší než u běžného domácího spotřebiče), ale produkuje 4x více tepla ve srovnání se spotřebovanou elektřinou.

Rovněž není nutné vytvářet samostatné kabelové vedení pro připojení čerpadla.

Výhody a nevýhody

Než se rozhodnete, zda tepelné čerpadlo používat či nikoli, měli byste se seznámit s výhodami a nevýhodami jeho provozu. Mezi hlavní výhody tepelného čerpadla patří:

• nízká spotřeba elektřiny na vytápění domu;
• není nutná pravidelná kontrola a údržba, díky čemuž jsou náklady na provoz tepelného čerpadla pro vytápění minimální;
• instalace v jakékoli oblasti je povolena. Čerpadlo může pracovat se zdroji tepelné energie, jako je vzduch, půda a voda. Proto je možné jej nainstalovat téměř na jakémkoli místě, kde se plánuje výstavba domu. A v podmínkách odlehlosti od plynovodu je zařízení nejvhodnějším způsobem vytápění. I když není elektřina, lze provoz kompresoru zajistit pomocí pohonu na bázi benzínu nebo nafty;
• vytápění domu probíhá automaticky. Není nutné přikládat palivo ani provádět jiné manipulace, jako např. u kotlového zařízení;
• absence znečištění životního prostředí škodlivými plyny a látkami. Všechna použitá chladiva jsou zcela bezpečná a šetrná k životnímu prostředí;
• požární bezpečnost. Obyvatelům domu nikdy nebude hrozit výbuch nebo poškození v důsledku přehřátí tepelného čerpadla;
• možnost provozu i za chladných zimních podmínek (až -15 stupňů);
• kvalitní tepelné čerpadlo pro vytápění domu vydrží až 50 let. Kompresor je potřeba vyměnit pouze jednou za 20 let.

Vytápění domu tepelným čerpadlem voda-voda. Princip činnosti

Provoz tepelného čerpadla je způsoben teplem odebraným z vody. Jezera, sazby, řeky, studny, studny se stávají zdrojem vody. Hloubka nádrže ve středním Rusku by měla být alespoň 2 metry, aby spodní vrstvy nezamrzly. Podle umístění tepelného výměníku se tepelné usazeniny dělí na:

• horizontální (potrubí jsou uložena v prstencích na dně);
• vertikální (výměník tepla je umístěn svisle ve studni).

Vzhledem k tomu, že nemrznoucí nádrže nejsou umístěny v blízkosti každého domu, potrubí se nejčastěji pokládá do studní. Standardní tepelné čerpadlo voda-voda má několik hlavních částí:

• topné trubky;
• vodovodní a vypouštěcí potrubí;
• výparník (cívka, ve které se vypařuje freon);
• kompresor
• kondenzátor (cívka, ve které je zkapalněn freon).

Teplota podzemní vody je v závislosti na roční době 4-10 °C, pohybuje se v malých rozmezích. To zajišťuje stabilní a produktivní provoz tepelného čerpadla. Dvě studny jsou vrtány ve vzdálenosti 8-10 m od sebe. Podzemní voda vstupuje do potrubí z první studny a stoupá nahoru do výparníku a ohřívá ji. Současně se do výparníku přivádí zkapalněný freon. V důsledku poklesu tlaku ve výparníku přechází teplo ze stěn do chladiva. Chladivo (freon) se stává plynným.

Freon pak vstupuje do kompresoru a je stlačen. Poté vstupuje do kondenzátoru, mění se na kapalinu a teplo uvolněné v důsledku tohoto procesu přechází do chladicí kapaliny (nejčastěji je to voda). Chladicí kapalina zase ohřívá potrubí chladiče. Takto se vytápí dům. Podzemní voda je vypouštěna do druhé studny. Úplný obrázek o principech fungování podává schéma tepelného čerpadla. Protože teplota podzemní vody je stabilnější než teplota spodních vrstev nádrží, je mnohem efektivnější využívat studny. Zde ale musíme počítat i s náklady na vrtání studní. Je instalováno tepelné čerpadlo s bojlerem voda-voda, které vytápí místnost a ohřívá vodu pro domácí potřeby. Elektrická energie vynaložená na provoz čerpadla je 4-5krát menší než energie, kterou generuje.

Výměník tepla pro vytápění soukromého domu. Výměník tepla pro topný systém. 5 tipů pro správnou volbu.

Výměník tepla pro vytápění je zařízení, ve kterém dochází k výměně tepla mezi ohřívaným a ohřívaným chladivem. Topné chladivo pochází ze zdroje tepla, kterým je topná síť nebo kotel. Ohřátá chladicí kapalina cirkuluje mezi výměníkem tepla a topnými zařízeními (radiátory, podlahové vytápění atd.)

Úkolem tohoto výměníku je předat teplo ze zdroje tepla topným zařízením, která přímo vytápí místnost. Okruh zdroje tepla a okruh spotřebiče tepla jsou hydraulicky odděleny – teplonosné látky se nemíchají. Jako pracovní nosiče tepla se nejčastěji používají směsi vody a glykolu.

Princip fungování deskového výměníku tepla pro vytápění je poměrně jednoduchý. Uvažujme příklad, kdy zdrojem tepla je teplovodní kotel. V kotli se topné médium ohřeje na předem stanovenou teplotu, poté oběhové čerpadlo dodává toto tepelné médium do deskového výměníku. Deskový výměník tepla se skládá ze sady desek. Topné chladivo, protékající kanály desky na jedné straně, předává své teplo ohřáté chladicí kapalině, která proudí na druhé straně desky. Výsledkem je, že ohřátá chladicí kapalina zvyšuje svou teplotu na vypočítanou hodnotu a vstupuje do topných zařízení (například radiátorů), která již odevzdávají teplo vytápěné místnosti.

Pro každou místnost, ve které je ohřev vody, je výměník důležitým článkem v systému. Proto našlo toto zařízení široké uplatnění při instalaci topných bodů, vzduchového vytápění, radiátorového vytápění, podlahového vytápění atd.

Prvním krokem při návrhu topného systému je stanovení topné zátěže, tzn. jak velký výkon potřebujeme zdroj tepla. Tepelná zátěž je stanovena na základě plochy a objemu objektu s přihlédnutím k tepelným ztrátám objektu všemi obvodovými konstrukcemi. V jednoduchých situacích můžete použít zjednodušené pravidlo – potřebujete 10 kW na 2m1 plochy. výkonu, se standardními stěnami a výškou stropu 2,7 m. Dále je potřeba určit harmonogram, podle kterého bude náš zdroj tepla (kotel) pracovat. Tyto údaje jsou uvedeny v pasportu kotle, například přívod chladicí kapaliny 90C a zpátečka chladicí kapaliny 70C. S ohledem na teplotu ohřívací kapaliny můžeme nastavit teplotu ohřívané kapaliny – 80C. S touto teplotou vstoupí do topných zařízení.

Příklad výpočtu tepelného výměníku topení

Máte tedy topnou zátěž a teploty topných a topných okruhů. Tyto údaje již stačí na to, aby odborník mohl vypočítat výměník tepla pro váš topný systém. Rádi bychom vám dali pár tipů, díky kterým nám budete moci poskytnout úplnější technické informace pro výpočet. Když budeme znát všechny podrobnosti o vašich podmínkách, budeme schopni nabídnout nejoptimálnější variantu výměníku tepla.

Potřebujete vědět, zda je nutné vytápět bytové či nebytové prostory?

Když je kvalita vody špatná a jsou v ní nečistoty, které se usazují na povrchu desek a zhoršují přenos tepla. Měli byste počítat s marží (10% -20%) na teplosměnné ploše, tím se zvýší cena výměníku, ale budete moci výměník normálně provozovat bez přeplácení topné kapaliny.

Při výpočtu je také nutné vědět, jaký typ topného systému bude použit. Například pro teplou podlahu má ohřátá chladicí kapalina teplotu 35-45C, pro radiátorové vytápění 60C-90C.

Jaký bude zdroj tepla – vlastní kotel nebo topné sítě?

Plánujete dále navyšovat kapacitu výměníku? Například plánujete dokončit prostory a zvýšit vytápěnou plochu.

Toto jsou některé příklady cenových a dodacích deskových výměníků tepla, které jsme dodali našim zákazníkům v roce 2019.

1. Deskový výměník tepla nn 04, cena – 19 200 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 15 kW.
Topný okruh – 105C / 70C
Vytápěný okruh – 60C/80C

2. Deskový výměník tepla nn 04, cena – 22 600 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 30 kW.
Topný okruh – 105C / 70C
Vytápěný okruh – 60C/80C

3. Deskový výměník tepla nn 04, cena – 32 500 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 80 kW.
Topný okruh – 105C / 70C
Vytápěný okruh – 60C/80C

4. Deskový výměník tepla nn 14, cena – 49 800 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 150 kW.
Topný okruh – 105C / 70C
Vytápěný okruh – 60C/80C

5. Deskový výměník tepla nn 14, cena – 63 000 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 300 kW.
Topný okruh – 105C / 70C
Vytápěný okruh – 60C/80C

6. Deskový výměník tepla nn 14, cena – 83 500 rublů, doba výroby 1 den.
Výkon – 500 kW.