K vytápění a chlazení se stále více využívají alternativní zdroje energie. Spotřeba zdrojů, jako je vítr, voda a slunce, pomáhá snižovat znečištění životního prostředí a také snižovat finanční výdaje při platbách za energie.
Tepelná čerpadla se používají k vytápění domů s využitím přírodních zdrojů. Účelem takového zařízení je předat tepelnou energii do budovy z okolního prostředí.
Geotermální kompresory vytápí dům i při nízkých teplotách při minimální spotřebě energie a vysoké účinnosti. Díky své konstrukci jsou schopny odebírat teplo z přírodního prostředí a přeměňovat ho na teplo potřebné k vytápění místností. Co je pro nás studené, je ve fyzice teplo. Ve vědě je vše pod -273 °C považováno za chladné. Do této hranice je možné energii odebírat a přeměňovat na teplo.
Typy jednotek
Energii lze získat z vody, půdy a vzduchu. Je to povaha chladicí kapaliny na vnějším a středním okruhu, která určuje jejich klasifikaci. V závislosti na uspořádání chladicích kapalin se systémy tepelných čerpadel rozlišují:
- Podzemní voda;
- Voda-voda;
- Vzduch-voda;
- Vzduch do vzduchu.
Všechny odebírají tepelnou energii z přírodních zdrojů – vody, vzduchu a půdy.
Všechny HP mají podobný design, ale existují rozdíly, které závisí na hlavním zdroji energie. Rozdíl například mezi vzduchovým čerpadlem je přítomnost ventilátoru. U pozemních se vyznačují přítomností trubek, které jsou zakopány v zemi a chladivo pak odebírá teplo ze země a pomocí kondenzátoru jej předává do potrubí topného systému. Vodní mají také trubky, ale voda jimi protéká ze studny a vrtu a z ní se odebírá zdroj tepla.
Provoz tepelného zařízení při práci podle schématu „podzemní voda“.
Odběr a využití zemní energie je považováno za nejoptimálnější pro vytápění domu. To je způsobeno skutečností, že teplota půdy v krátké vzdálenosti od povrchu země je prakticky stabilní a zřídka se mění.
Na vnějším okruhu se používá „solný roztok“ – speciální kapalina s biokompatibilním a bezpečným složením. Vnější obrys systému půda-voda je vyroben z plastových trubek a umístěn vodorovně nebo svisle, podle potřeby.
Univerzální varianta vzduch-voda
Nejjednodušší instalace, ale s nejnižší úrovní účinnosti. To je zvláště patrné v chladném období.
Obrovskou výhodou takového systému je recyklace předehřátého vzduchu, který se uvolňuje z domácnosti (pára, plyn, kouř atd.).
Metody a programy pro výpočet výkonu tepelného čerpadla pro vytápění domu
Existují online a offline způsoby výpočtu výkonu tepelného čerpadla. Jednou z nejpopulárnějších online metod jsou stránky s kalkulačkou. Jejich přechodem do nich můžete zadat všechny technické parametry topné sítě a nakonec získáte příkon zařízení nezbytný pro jeho plné fungování.
A nejjednodušší způsob, jak vypočítat tepelné čerpadlo pro vytápění domu, je samostatně vypočítat podle vzorců.
Technika výpočtu výkonu tepelného čerpadla
Primárním určením je ukazatel tepelných ztrát v místnosti. Zjišťuje se z rozboru stavebních materiálů, množství a kvality okenních systémů, přítomnosti zateplených fasád, počtu dveří atd. Takový rozbor je možné provést sami, ale je lepší se obrátit na specialisty , protože chybné údaje mohou ovlivnit správný výběr geotermálního ohřívače.
Dále musíte přesně vypočítat délku potrubního systému, protože jeho délka určuje výkon tepelného kompresoru.
Dalším krokem bude určení valence budoucího topného systému. Monovalentní – zahrnuje pouze jeden zdroj energie, bivalentní – 2 nebo více.
Pro výpočet tepelných čerpadel použijte standardní vzorec:
R=k*V*T
- R – tepelná ztráta/výkon bydlení (kcal/hod);
- V – plocha domu, m3;
- T – maximální rozdíl mezi vnitřní a vnější teplotou v chladném období;
- k – tepelná prostupnost objektu: k=3(4) – dřevostavba; k=2(3) – zděný jednoplášťový dům; k=1(2) – dvouvrstvá cihla; k=0,6(1) – izolovaná místnost.
Chcete-li převést kcal/hodinu na kW/hodinu, musíte výsledky vydělit 860.
Pro výpočet monovalentního tepelného čerpadla si vezměme místnost o velikosti 150 m2.
Objem (V) – vynásobte šířku, výšku a délku dohromady:
V=12х12х2,5=360 м3.
Chcete-li zjistit hodnotu T, odečtěte nejnižší vnější teplotu od nejnižší vnitřní teploty:
T = 19-(-25) = 44 °C.
Tepelné ztráty přirovnáme k = 1:
R=1*360*44=15840 kcal.
Dále je vhodné převést kilokalorie na kilowatty.
K tomu je potřeba vydělit kcal 860, výsledná hodnota určí výkon tepelného čerpadla.
15840 kcal/hod / 860 = 18,41 kW.
Z těchto výpočtů je zřejmé, že k vytápění domu o velikosti 150 m2 je zapotřebí kompresor o výkonu 18,41 kW.
Předběžný výpočet fungování reverzibilního tepelného čerpadla s horizontálním kolektorem
Ztráta energie z potrubí závisí na:
- hloubky pokládky;
- podzemní vody;
- složení půdy atd.
Průměrná hodnota pro horizontální typ rampy je 20 W/m.p. Teplotní rozdíl mezi topným a vratným okruhem je obvykle 2-3 stupně. Na ploše kolektoru se nedoporučuje nic stavět, pomůže to vyhřát náš zdroj pomocí solární energie.
Vzdálenost mezi trubkami by neměla být menší než 70 cm Délka příkopů je 25-140 m, délka každého okruhu by měla být přibližně stejná. Jako primární chladicí kapalinu se doporučuje používat etylenglykol. Jeho bod tuhnutí je -13,5 stupně.
Příklad výpočtu tepelného čerpadla
- Potřeba tepla v domě 150 m2 je 19 kW;
- voda topného systému 40 C;
- Minimální přípustná teplota chladicí kapaliny ve výparníku je 0 C.
- požadovaný výkon kolektoru Qo = 19 – 3,22 (ztráta viskozity média při přestupu tepla zeminou) = 15,78 kW;
- celková délka potrubí L = Qo/q = 15,78/0,020 = 789 m.p. Pro vybavení kolektorové rampy této velikosti je zapotřebí 8 stometrových obrysů;
- plocha pozemku v kroku 0,7 A=800*0,7=560 m2.
- plnění okruhů „solankou“ Vs = 15,78 3600/ (1,05 3,7 3) = 4,91 m3, na okruh se rovná 0,61 m3.
Postup výpočtu
Při plánování instalace TN doma musíte přesně určit, jaké prvky jsou již k dispozici a co je třeba přidat:
- typ topného systému (radiátor, fancoil);
- možnost vrtných operací;
- geologický rozbor osobního pozemku (hloubka podzemní vody, volné plochy půdy a jejich velikost);
- Je nutná klimatizace nebo pouze topení?
- stav ventilačního systému;
- ekonomická kalkulace;
- náklady na veškeré vybavení včetně instalace;
- objem plochy pro tepelné čerpadlo;
- výpočet délky kolektorové rampy a příkonu tepelného kompresoru.
Nejdůležitější znaky
Instalace tepelných čerpadel má oproti vytápění plynem nepopiratelné výhody.
Navzdory vysokým nákladům na tepelná čerpadla úspora na platbách pomůže zaplatit takové zařízení během jedné nebo dvou sezón. Pak budete utrácet pouze za nenákladnou údržbu topného systému tepelného čerpadla. Tepelná čerpadla jsou mnohonásobně odolnější a spolehlivější než plynová zařízení.
Co myslíte – vyplatí se utrácet vysoké částky za instalaci tepelných čerpadel, nebo je stále pohodlnější zvolit plynové topné zařízení?
