Sūkņu nozare nestāv uz vietas, un arvien parādās jauni inženiertehniskie risinājumi, kas balstīti uz jau zināmām tehnoloģijām. Tirgotāji, ieinteresēti gūt peļņu un palielināt pārdošanas apjomus, bieži vien slēpj informāciju par produktu, reklamējot to kā revolucionāru, nepārspējamu un nepārspējamu. Spilgtākais piemērs ir siltumsūkņi. Reklāmas materiālos nav aprakstīts šādu ierīču darbības princips un to efektivitāte mājokļa apsildē. Tomēr no šī materiāla ir iespējams saprast, kā lietas darbojas un cik noderīga var būt tā vai cita sistēma.
Kas ir siltumsūknis, tā pielietojuma joma
Siltumsūkņa tehniskā definīcija ir ierīce enerģijas pārnesei no vienas vietas uz citu, vienlaikus uzlabojot veiktspēju. Šo mehāniku ir viegli ilustrēt. Iedomājieties spaini ar aukstu ūdeni un glāzi karsta ūdens. Lai tos uzsildītu no noteikta siltuma punkta, tiek izmantots vienāds enerģijas daudzums. Tomēr tās piemērošanas efektivitāte ir dažāda. Ja tajā pašā laikā ūdens spaiņa temperatūru pazemina par 1 grādu, iegūtā siltumenerģija var novest šķidrumu glāzē praktiski līdz vārīšanās temperatūrai.
Rezultātā lietotājs saņem divus siltuma avotus, no kuriem viens (no produktiem iegūtā enerģija) ir pilnīgi bez maksas, bet tiek tērēta elektroenerģija.
Šādi darbojas siltumsūknis. Ierīcei ir apgriezta funkcionālā shēma salīdzinājumā ar ledusskapi – tajā siltummainis, radiatora režģis, ir lietderīgā un atbildīgā vienība par galīgo efektivitāti. Tas darbojas šādi:
- Siltuma ieguves kontūrs atrodas ārpus telpas, stabilas temperatūras vidē;
- siltumsūkņa darbības laikā darba korpusa temperatūra dabisko fizikālo procesu rezultātā tiek piespiedu kārtā pazemināta zem apkārtējās vides temperatūras;
- Siltumu atdala darba ķermenis, un tā intensitāte ir atkarīga no radītās temperatūras starpības;
- Darba vide nonāk stāvokļa pārveidošanas kontūrā un telpas siltummainī;
- Enerģija izdalās gaisā vai citā vidē;
- darba vide tiek piegādāta cikla sākumā (siltuma ieguves kontūrs).
Šādai apkures sistēmai ir vairākas priekšrocības un trūkumi. Tomēr optimālos apstākļos siltumsūknis uzrāda ievērojami ietaupījumi. Lai apsildītu māju, būs nepieciešamas par 70-80% mazākas izmaksas, salīdzinot ar klasiskajām gāzes un cietā kurināmā katlu sistēmām.
Siltumsūkņa efektivitāte ir atkarīga no daudziem faktoriem. Daži tehnoloģiskie risinājumi spēj atrisināt tikai ierobežotu problēmu skaitu. Citi ir saistīti ar sarežģītu siltumsūkņa uzstādīšanu.
Mūsdienās ir vairākas sadzīves ierīces, kuru īpašnieki pat nenojauš, ka tās izmanto inovatīvas, revolucionāras idejas siltuma ieguvei no vides. Tas var notikt pat tad, ja ārā ir zem nulles. Tie ir gaisa kondicionieri ar sildīšanas funkciju, kura pamatā ir siltumsūkņa mehānika. Šādu “gaiss-gaiss” klases ierīču darbības principi tiks aplūkoti vēlāk.
Shēma par savrupmājas apkuri, izmantojot siltumsūkni
Optimālā siltumsūkņa izmantošanas shēma jūsu mājas apsildīšanai ir šāda Uzglabāšanas tvertne. To var vienkāršot šādi:
Siltumsūkņu klasifikācija pēc barotnes īpašībām
Siltumsūkņu klasifikācija ir diezgan plaša. Ierīces iedala pēc darba vides veida, tās fizikālā stāvokļa maiņas principa, pārveidošanas ierīču izmantošanas un darbības nodrošināšanai nepieciešamās enerģijas veida. Ņemot vērā, ka tirgū ir modeļi ar dažādām klasifikācijas kritēriju kombinācijām, ir skaidrs, ka ir diezgan sarežģīti uzskaitīt visus kritērijus. Tomēr grupas sadalīšanas pamatprincipus var aplūkot šādi.
Siltumsūkņa uzstādīšana, konstrukcija un gala veiktspēja ir atkarīga no siltuma avota un uztvērējvides parametriem. Mūsdienās ir pieejami vairāki inženierijas risinājumu veidi.
Gaisa-gaiss
Gaisa-gaisa siltumsūkņi – visbiežāk izmantotās ierīces. Tie ir kompakti un pavisam vienkārši. Šāda veida mehānika tiek izmantota mājsaimniecības gaisa kondicionieriem ar sildīšanas režīmu. Princips ir vienkāršs:
- āra siltummainis atdzesē zemāku temperatūru par gaisa temperatūru un iegūst siltumu;
- pēc freona saspiešanas radiatorā tā temperatūra ievērojami paaugstinās;
- ventilators, kas atrodas telpā un pūš uz siltummaini, sasilda telpu.
Apkārtējās vides enerģiju ne vienmēr uztver ārējais siltummainis. Šim nolūkam gaisu var iepludināt telpā izvietotajā iekārtā. Tas ir veids, kā daži gaisa vadu sistēmas.
Ūdens-ūdens siltumsūkņi nodrošina lielāku jaudu un efektīvāku siltuma padevi. Iemesls ir augstāka šķidruma siltuma ietilpība. Ūdens slānis, kurā atrodas zonde vai siltummainis, ātri atdod enerģiju, un tā milzīgā tilpuma dēļ tas atdod maz enerģijas, tādējādi veicinot sistēmas stabilu darbību. Arī ūdens-ūdens aprīkojums ir atšķirīgs paaugstināta efektivitāte.
Padoms! Noteiktos apstākļos ūdens-ūdens cirkulācija var iztikt bez starpposma komponentiem siltumtīklu uzglabāšanas tvertņu veidā. Pareizi novērtējot esošos klimatiskos apstākļus un izvēloties iekārtas jaudu, mājā var uzstādīt siltumsūkņa ūdenssildītāju un izveidot efektīvu grīdas apsildes sistēmu.
Ūdens-gaiss, gaiss-ūdens
Kombinētās sistēmas jāizvēlas īpaši rūpīgi. Esošie klimatiskie apstākļi tiek rūpīgi novērtēti. Piemēram, ūdens-gaisa siltumsūkņa ciklam ir laba apkures efektivitāte reģionos ar lielu salu. Gaisa-ūdens sistēma apvienojumā ar apsildāmo grīdu un sekundāro karstā ūdens tvertni var dot maksimālu rezultātu platības ietaupījuma ziņā, kur gaisa temperatūra reti nokrītas zem -5…-10 grādi.
Sistēma, kas pielāgojas apkārtējiem apstākļiem, balstās uz jebkuras klases termopumpieris, ventilatora spirāles ierīce, siltuma lielgabals. Pie pietiekami augstas temperatūras uz ielas (līdz -5…-10 grādi pēc Celsija), siltumsūknis darbojas normāli un nodrošina pietiekamu jaudu apkurei. Īpaša sistēmas konstrukcijas iezīme ir tās ārējā siltummainiņa izvietojums atsevišķā ventilācijas kanālā. Ja āra temperatūra ir zemāka par optimālo temperatūru, pievadītais gaiss tiek sildīts ar siltuma lielgabalu (dīzeļdegvielu, elektriskā vai gāzes).
Īpaši ievērības cienīgi: Lielākā daļa temperatūras pielāgošanas vai stabilizācijas shēmu siltumsūkņa darbībai attiecas uz iekārtām gaiss-gaiss un gaiss-ūdens. Citās sistēmās ārējo siltummaiņu dēļ, kas izolēti zemē vai ūdenī, nav iespējams nodrošināt šādus “siltumnīcas” ekspluatācijas apstākļus.
Galvenie raksturlielumi un siltumsūkņa jaudas aprēķins
Vispirms tiek novērtēta siltumsūkņa uzstādīšanas lietderība mājas apkurei, finansiālo izmaksu izteiksmē. Tas ietver:
- aprīkojuma iegādes cena;
- uzstādīšanas izmaksas, kas var ietvert zemes darbus;
- Regulāras uzturēšanas izmaksas;
- aptuvenās izmaksas biežu kļūdu novēršanai.
Modeļa izvēle pēc izlaides, kā minēts iepriekš, balstās uz kopējo siltumenerģijas pieprasījumu. Aptuvens aprēķins vienstāva mājai 10×10 m (300 kubikmetru tilpums) izskatās apmēram šādi:
- tiek ņemta vērā maksimālā negatīvā ziemas temperatūra (-20);
- tiek noteikta starpība starp telpu un vidi (20 -20 = 40);
- sienu siltuma zudumus aprēķina pēc to materiāla atsauces datiem (ķieģeļiem tabulas vērtība ir 1; siltuma zudumi ir 1x300x40 – 12000 kilokaloriju stundā jeb 13,5 kW).
Saņemtais skaitlis ir rādītājs, kas norāda minimālo siltumsūkņa jaudu, ar kuru pietiek mājas apsildīšanai. Lai izvēlētos labāko modeli, raksturlielums jāpalielina vismaz par 50 %. Tas ir saistīts ar to, ka siltumsūknim ziemā būs jādarbojas nepietiekami optimālos apstākļos, tuvu zemākajam nulles efektivitātes punktam, ņemot vērā apkārtējās vides temperatūru. Attiecīgajā piemērā iegūtais rādītājs ir aptuveni 20 kW.
Otrā aprēķina daļa ir šāda uzglabāšanas tvertnes tilpuma izvēle. šo sistēmas daļu ieteicams uzstādīt tā, lai siltumsūknis varētu darboties ierobežotu ciklu skaitu dienā. Iekārtas dokumentācijā ir sniegti ieteikumi par siltuma akumulatora tilpumu konkrētam cikliskuma ātrumam. vidējais rādītājs ir 30 litri uz kilovatu 3 palaišanas reizēm, 20 litri 5 palaišanas reizēm. Tādējādi šajā piemērā aplūkotajā mājā pieciem siltumsūkņa cikliem dienā būtu nepieciešama vismaz 400 litru ietilpīga tvertne.
Secinājums
Ja esat nolēmis iegādāties siltumsūkni apkurei, pamatojoties uz klimata, pieejamo enerģijas avotu, augsnes rakstura analīzi, – ir ieteicams uzticēt sistēmas plānošanu profesionāļiem. Optimālā modeļa izvēle ir atkarīga ne tikai no ierīces funkcijām un mehānikas. Speciālisti ņems vērā augsnes siltumu, izvēlēsies kombinētu shēmu ar labu efektivitāti, aprēķinās labāko variantu zemei. Tāpēc, ja apkures sistēmu ar siltumsūkni projektē profesionāļi, jums nebūs nekādu pārsteigumu un nāksies nožēlot savu izvēli.
