Pompe di calore per il riscaldamento domestico: principio di

Cos'è - una pompa di calore? Come funziona? Dove possono questi dispositivi estrarre calore? Infine, quanto sono redditizi e pratici rispetto ad altre fonti di energia termica? Scopriamolo.

Cos'è?

Il principio di funzionamento della pompa di calore è del tutto identico allo schema di funzionamento di un normale frigorifero.

• Il compressore comprime il refrigerante volatile. Questo produce una quantità significativa di calore, che viene data allo scambiatore di calore. Questo calore può essere utilizzato per riscaldare l'aria soffiata attraverso lo scambiatore di calore dalla ventola o da qualsiasi vettore di calore.
• Il refrigerante raffreddato passa attraverso la valvola di espansione e aumenta notevolmente di volume.. Allo stesso tempo, in piena conformità con le leggi della fisica, viene rapidamente raffreddato e, passando attraverso il secondo scambiatore di calore, prende calore dal suo ambiente.

Nota: maggiore è il grado di espansione del refrigerante, minore è la sua temperatura finale. Di conseguenza, in determinate condizioni, è perfettamente in grado di estrarre calore da un pozzo a media temperatura sotto il punto di congelamento dell'acqua.

Se il frigorifero è in grado di funzionare in un solo modo - per il raffreddamento dello spazio interno, qualsiasi pompa di calore per il riscaldamento della casa è in grado di invertire la direzione di movimento del refrigerante. Dal punto di vista pratico, ciò significa che il proprietario di un tale dispositivo ha a disposizione un condizionatore d'aria a pieno titolo: in inverno riscalda la stanza, ma in estate viene utilizzato per raffreddare il cottage ad una temperatura confortevole.

Infine, il riscaldamento della pompa di calore ha un'altra caratteristica molto interessante. Poiché l'energia elettrica viene utilizzata solo per il funzionamento del compressore e l'ambiente esterno viene utilizzato come fonte di calore, la pompa fornisce tra 3 e 5 kilowatt di potenza termica per ogni chilowatt di energia elettrica consumata.

Fonti di calore

Quale può essere una fonte di calore di bassa qualità?

terra

Come è noto, nel freddo invernale il terreno si ghiaccia in una profondità piuttosto insignificante. Solo un metro sotto il livello di congelamento, la temperatura del suolo è stabile ed è di 8-12 gradi in qualsiasi momento dell'anno.

Le pompe di calore geotermiche utilizzano le pompe di calore geotermiche.

Esistono due tipi di scambiatori di calore:

1. Vertical è un lungo tubo flessibile, immerso in pozzi verticali a una profondità di 60-100 metri. Tenendo conto del fatto che il costo di perforazione di un contatore di un pozzo è di 2-3 mila rubli, l'installazione di scambiatori di calore costa una quantità considerevole; ma lo scambiatore di calore verticale non ha luogo sul sito.

1. Orizzontale, al contrario, rimane a poca profondità. Le trincee sotto di essa possono essere scavate nelle loro mani, senza il coinvolgimento della tecnologia; di conseguenza, l'installazione sarà molto più economica. Tuttavia, l'intera area del terreno sopra il collettore (è circa tre volte l'area riscaldata della casa) non sarà adatta alla semina: la maggior parte delle piante non tollererà il surriscaldamento delle radici in estate.

Il costo stimato di una pompa di calore geotermica con una potenza termica di 20 KW è di circa mezzo milione di rubli. L'installazione a seconda delle condizioni (numero e profondità dei pozzi, presenza o assenza di acque sotterranee, ecc.) Costringerà l'acquirente a spendere altri 100 - 400 mila.

acqua

Se la tua casa è sulla riva di un serbatoio senza congelamento, sei fortunato: in questo caso, il riscaldamento con pompe di calore può essere implementato con costi di installazione minimi. Lo scambiatore di calore è riscaldato da pesi e rimuove il calore dall'acqua.

Le pompe che utilizzano l'acqua di falda come fonte di calore sono in qualche modo più complicate. In questo caso, nella zona sono praticati due pozzi, uno dei quali diventa una fonte d'acqua, e il secondo viene utilizzato per scaricarlo dopo aver attraversato lo scambiatore di calore. Portata approssimativa del pozzo, garantendo il funzionamento del dispositivo con una capacità termica di 16 KW - 0,8 m3 / ora.

L'aria

Infine, le pompe di calore più economiche che utilizzano l'aria ambientale come fonte di calore. La semplicità del design li rende relativamente economici; l'installazione è anche più che semplice.

In vendita puoi trovare dispositivi che funzionano in due schemi.

1. Le pompe aria-aria sono utilizzate solo per riscaldare o raffreddare l'aria interna.
2. Lo schema aria-acqua consente, oltre al riscaldamento, di fornire acqua calda alla casa.

Ad esempio, presentiamo gli attuali prezzi al dettaglio per diversi dispositivi che operano secondo il secondo schema.

E le pompe aria-aria? Oh, qui l'immagine è molto più attraente. La pompa di calore più semplice di questo tipo - un normale condizionatore per finestre - può essere acquistata per 4-5 mila rubli; Un acquisto più significativo - un sistema split per inverter - costerà 20-40 mila.

Perché in questo rapporto di prezzo i dispositivi che estraggono calore dall'acqua e dal suolo mantengono la loro popolarità? La risposta è semplice: le pompe d'aria rimangono utilizzabili solo a temperature esterne relativamente elevate (fino a -25 ° C); nel frattempo, nella maggior parte del paese al culmine delle gelate invernali, il termometro scende notevolmente inferiore.

Inoltre, più bassa è la temperatura della strada, meno vantaggioso è il riscaldamento della casa da parte di una pompa di calore di questo tipo. Esiste una cosa come il COP (coefficiente di prestazione), cioè il rapporto tra il calore generato e il costo dell'elettricità. Quindi, questa caratteristica di base delle pompe di calore per il famosissimo Mitsubishi Zubadan è 4,0 a + 5 ° C e 2,0 a-25.

La conclusione è ovvia. Il riscaldamento di una casa di campagna con una pompa di calore che opera secondo lo schema aria-aria è giustificato solo in una zona climatica calda. Nel territorio di Yakutia o Khabarovsk, i dispositivi geotermici dovrebbero essere preferiti.

Redditività

Il riscaldamento di una casa privata con termoconvettori elettrici, termoventilatori e altri dispositivi di riscaldamento è il più costoso tra tutti gli schemi esistenti. Giudica tu stesso:

Tuttavia, se non si utilizza il riscaldamento diretto, ma una pompa di calore, il riscaldamento diventerà notevolmente più economico. Quanto - dipende dal già citato COP. Per la maggior parte dei modelli di dispositivi di diverso tipo, questo parametro rientra nell'intervallo 3-4; i migliori campioni hanno un COP di 6.

Vale la pena considerare alcune altre sfumature.

• Come già accennato, con le pompe ad aria, l'efficienza energetica diminuisce al diminuire della temperatura, quindi per una stima sarebbe corretto prendere il valore medio per stagione (COP per la temperatura media invernale).
• COP dipende non solo dalla temperatura di una fonte di calore di basso grado, ma anche dalla temperatura dell'oggetto a cui viene trasferito questo calore. La pompa di calore è esattamente il delta di temperatura. Ad esempio, una pompa geotermica, riscaldando un pavimento caldo fino a + 30 ° C, sarà molto più economica rispetto a dare lo stesso calore ai radiatori con una temperatura di +60.

Conseguenza pratica: se si intende collegare pompe di calore per riscaldare le mani al circuito di riscaldamento con radiatori, si noti che il numero di sezioni deve essere aumentato e la temperatura del portatore di calore deve essere ridotta a +40 - +45 C.

Tenendo conto di tutte le numerose prenotazioni, il valore di COP medio può essere tranquillamente considerato pari a 3.0. In questo caso, dato che è facile da calcolare, il costo di un chilowattora di calore sarà di 1,2 rubli, che è solo leggermente più costoso del gas principale, della legna da ardere e più economico di tutte le altre fonti di calore.

Quando si sceglie il riscaldamento, vale la pena considerare non solo lo stato attuale delle cose, ma anche le prospettive. E sono: grazie allo sviluppo emergente dell'energia verde (utilizzando fonti rinnovabili), il costo dell'elettricità crescerà molto più lentamente del costo del gas, del carbone e dei prodotti petroliferi.

In particolare, le previsioni di crescita dei prezzi effettuate nel 2010 prefigurano un aumento del costo di un metro cubo di gas del 1000% entro il 2032 e solo del 130% dell'elettricità.

Dall'autore

Forse il lettore troverà interessante l'esperienza dell'autore. Usa un paio di pompe aria-aria per il riscaldamento domestico.

Quindi, dato:

• Posizionare azioni - Sebastopoli, Crimea. La temperatura media di gennaio è +3. L'inverno attuale era insolitamente freddo: per un paio di giorni il gelo si è mantenuto a -20 gradi.
• L'area dell'attico riscaldato è di 60 metri quadrati. I frontoni sono una vetratura completa con finestre a doppi vetri a risparmio energetico. L'isolamento termico delle pareti e del tetto è di 5 centimetri di lana minerale e plastica espansa.
• Cooper agisce come fonte di calore.&Hunter CH-S12 FTXN. Potenza termica durante il riscaldamento - 4,12 kW, COP 4,2, il limite inferiore dichiarato della temperatura di lavoro è -25 ° C; il costo al momento dell'acquisto è di 24.000 rubli.

i risultati:

• Durante l'inverno sono stati mantenuti abbastanza soffici +20 gradi in soffitta.
• Il consumo approssimativo di elettricità per il riscaldamento sottotetto era di 400 KW-ore. Il consumo è facile da convertire in un equivalente in contanti in base alle tariffe locali.

L'unico problema rivelato dal riscaldamento della pompa di calore a basse temperature è il congelamento del ghiaccio nel tubo di drenaggio. Per eliminarlo, si prevede di inserire semplicemente una sezione di cavo scaldante autoregolante nel drenaggio.

conclusione

Vale la pena investire in un sistema di riscaldamento ancora insolito con pompe di calore? Dal punto di vista dell'autore, sì. Sembra molto attraente anche sullo sfondo del gas principale - solo perché è assolutamente sicuro e non richiede la rimozione dei prodotti di combustione.

Tuttavia, lascia che il lettore faccia una scelta in modo indipendente. Come sempre, ulteriori informazioni tematiche possono essere trovate nel video allegato. Buona fortuna!