Uppvärmning av huset med luftkonditionering: värmepumpar

Begränsningar i valet av energiresurser är inte ovanliga idag, särskilt inte inom områden med ”ung” utveckling. Om det inte finns några andra energikällor förutom el på anläggningen, är luftkonditioneringsapparater inte bara ett utmärkt sätt att kyla ett hem på sommaren, utan också tillhandahålla högkvalitativ och ekonomisk uppvärmning i kallt väder..

Lämplig utrustningsklass

Inte alla luftkonditioneringsapparater är lämpliga att använda som värmeapparater. Det finns en separat grupp klimateknologi som kallas värmepumpar. Kort sagt är nyckelskillnaden mellan sådan utrustning förmågan att invertera köldmedlets riktning i förångar- och kompressorkretsar. Således tar installationen i sommarläge överskottsvärme från rumstemperaturen och släpper den ut på gatan, medan på vintern händer allt enligt omvänd schema.

Principen för drift av luft-till-luft värmepump i vinter- och sommarlägen

Luften värms upp av en värmepump inte på grund av omvandlingen av elektrisk energi till termisk energi (som i de enklaste luftkonditioneringsapparaterna med en värmefunktion), utan på grund av värmeöverföringen från ett medium till ett annat. Det är här namnet på utrustningen kommer från: även i frostigt väder innehåller luften en viss mängd värme, som kan tas bort och riktas in i byggnaden för att upprätthålla ett behagligt klimat. Men en sådan princip fungerar endast under vissa förhållanden, huvudbegränsningen är temperaturskillnaden mellan gatan och rummet, liksom temperaturgränserna vid vilka den arbetande värmebäraren, kylvätskan, kan avdunsta och kondensera..

Luftvärmepumpenhet

Genom design är värmepumpar ganska komplexa enheter. Å ena sidan innehåller paketet ett antal enheter som tillhandahåller omvänd cirkulation av värmekretsen under kontroll av automatisering. Detta är en fyrvägsventil, en specialdesignad expansionsventil och ett mer komplext system med kanaler genom vilka köldmediet cirkulerar. Å andra sidan är en riktig värmepump nödvändigtvis utrustad med enheter som hjälper huvudpumpsenheterna att arbeta under extrema förhållanden. All hjälputrustning på marknadsföringsspråket kallas ”vinterpaket”, den inkluderar:

• kompressor olja värmare;
• radiatorer av speciell design, motståndskraftiga mot kondens och frysning;
• återhämtningsanordningar som tillhandahåller avgasventilationsflöde till den externa värmeväxlaren;
• uppvärmt köldmediuminjektionssystem;
• speciellt märke av köldmedium.

Tillämpningsområde

Det viktigaste utvärderingskriteriet för värmepumpar är värmeeffektivitetskoefficienten, även kallad COP. Detta värde är faktiskt ganska svårt att bestämma, det beror både på graden av termodynamisk perfektion – maskinens verkliga effektivitet, med beaktande av alla transformationskedjor, och kraften i energikällan med låg potential. Dessa två faktorer tenderar att förändras, främst beroende på den aktuella temperaturskillnaden, det vill säga dynamiken i COP-förändringar under olika driftsförhållanden är av verkligt intresse. Med andra ord beaktas prestandan för en enskild värmepumpsmodell i enlighet med den dominerande termiska regimen och inte enligt den kallaste femdagarsperioden. De besparingar som erhållits från installationen under en period med måttliga temperaturskillnader bör täcka kostnaderna för drift av konvektion och strålningskällor i svår frost när värmepumpen inte kan arbeta.

Värmepumpar är inte bara konstruerade för hushållsbruk. De gör ett utmärkt jobb med stark kylning i trånga utrymmen: frysar eller datorutrymmen. I västländerna utvecklas aktivt sättet att avleda ett separat källarrum under ett kylrum med efterföljande överföring av värme till utsidan på sommaren eller till flödet av ventilation på vintern. Dessa är de så kallade bivalenta värmeförsörjningssystemen, ett annat särskilt fall är tillförsel av luft till en extern värmeväxlare, som passeras genom en markvärmeväxlare eller en torr solfångare..

Problem med värmepumpen

Värmesystem baserade på luftvärmepumpar kännetecknas av hög konstruktionskomplexitet: det krävs inte bara en tillräcklig mängd energiinflöde för att fylla på värmeförluster, utan också det effektiva driftssättet, antalet och platsen för värmesystemnoderna. Samtidigt bör antalet enheter och kostnaden för den utrustning som är inblandade naturligtvis vara minimalt..

Vanligtvis är resultatet av fel vid beräkning och installation av luftvärmesystem utseendet på kalla zoner i rummet, liksom kondensering av fukt på glaset som inte har en termisk gardin. Platserna för inomhusenheterna måste bestämmas i enlighet med temperatur- och flödeshastighetsfördelningsdiagram som tillhandahålls av tillverkaren för standardvärmesätt. Denna uppgift är särskilt svår att utföra med tanke på att införandet av varje ny värmekälla kräver i olika variationer:

• installation av en extra extern enhet;
• lägga freonlinjen till det yttre blocket;
• luftkanalpackningar.

På grund av detta måste den slutliga konfigurationen av värmesystemet väljas en gång, ofta långt innan heminredningsarbetet påbörjas. Detta beror på den extremt låga lämpligheten för värmepumpar för modernisering och avsaknaden av en betydande kraftreserv. Det är oerhört viktigt att kunna bestämma i vilka fall det är bekvämare och mer lönsamt att använda traditionella värmeanordningar än en luftkonditioneringsapparat. Sist men inte minst bör man tänka på värmepumpens livslängd: dess mest effektiva drift kommer att ligga vid COP-värden över 2–2,3.

Olika konfigurationer: delade system, monoblocks, hustak

För alla dess besvärlighet har värmepumpar tillräckliga konfigurationer för att välja den mest praktiska placeringen av utrustningen. Multisplit-system är skyldiga sitt utseende till önskan att bevara utseendet på byggnader, samt att ge en högre teknisk organisation. Den grundläggande skillnaden mellan sådana system är närvaron av en splitter och en automatisk effektstyrenhet i ett tillräckligt högt intervall.

Nästa steg i denna riktning togs när VRF-systemen med flera zoner och som ett särskilt fall VRV-system kom in på marknaden. Vid civil användning är sådana system inriktade på kollektiv användning, de tillåter samtidig anslutning av flera dussin inomhusenheter till en gatainstallation, medan längden på freonlinjen kan nå hundratals meter, och höjdskillnaden mellan systemelementen kan vara upp till 12 våningar.

Värmepump VRV

Den enda stränga begränsningen för värmepumpar är behovet av att hitta en extern förångare i friluft, alla andra ändringar i konfigurationen är teknologernas bedömning. Detta gjorde det möjligt att agera i motsatt riktning, undvika användningen av freonlinjer eller minimera deras längd. Kompakta värmepumpar för lokal uppvärmning är ganska billiga och kräver inte anslutande rörledningar eller luftkanaler. Monoblock-växelriktare inbyggda i väggen eller fönstret, såväl som hustak, varav blocken är belägna på motsatta sidor av taket överlappar varandra på ett minimum avstånd, så att du effektivt kan fördela värme över hela den användbara ytan så jämnt som möjligt.

Teknisk kommunikation

Uppenbarligen är de mest lämpliga ställena att installera värmekällor för värmepumpar ytterväggar och övre golv under ett platt tak eller kall vind. Men med en betydande storlek på byggnaden förblir dess centrala lokaler utan aktiv uppvärmning, vilket inte alltid är bekvämt. Detta problem kan lösas genom korrekt dirigering av freonlinjer eller organisering av luftvärme, där värmekällan är en atmosfärisk värmepump.

I det senare fallet är det bättre att placera utomhusenheten i en liten teknisk bilaga, vanligtvis belägen på marknivå, vilket gör det lättare att ansluta till en markvärmeväxlare eller på taket för att ansluta till solsystemfältet. Inomhusenheten är placerad inuti byggnaden, ansluten till utsidan genom en passage i den inneslutna väggen. Den uppvärmda luften transporteras till konsumenterna genom ett slutet system med luftkanaler:

• konstant lufttryck upprätthålls i matningskretsen, vars flödesvolym längs varje gren regleras av kanaldämpare;
• avloppskanalernas inlopp är belägna på punkter diametralt motsatt de platser där den varma tillförseln är installerad, genom vilken delvis kyld rumsluft samlas upp och tillförs utomhusenheten, vilket ger en återhämtningscykel.

Själva möjligheten till full kontroll över ventilation innebär betydande besparingar. Samtidigt utjämnas den höga komplexiteten och kostnaden för luftkanaler av den relativt låga kostnaden för installationen: en enhet är alltid billigare än flera mindre med lika total effekt.

När ett värmepumpsystem också inkluderar inomhusenheter med kopparrörsystem ökar kostnaden för kommunikation, men komforten med att använda systemet ökar också. Å ena sidan är det möjligt att lägga komplexa ledningar av freonlinjer även med en liten tjocklek av skiljeväggar och tak. Å andra sidan visar sig ibland en mer effektiv lösning vara organiseringen av stängda kretsar där köldmediet cirkulerar, för ytterligare parallellkoppling av inomhusenheter till dem – det är detta multisonssystem är konstruerade för..

Kanal luftkonditioneringsapparater

En separat kategori av värmepumpar, som inkluderar fördelarna med luftåtervinningsvärme och effektiviteten hos inverterarkretsen, är luftkonditioneringsapparater. Konceptet med dold placering av inomhusenheter är inte i sig självt nytt, men värmepumpar av denna typ har blivit tillgängliga för ett stort antal köpare relativt nyligen..

Den huvudsakliga skillnaden mellan denna konfiguration är den nästan fullständiga brusfriheten i närvaro av inomhusenheter som gör att du kan justera uppvärmningsläget med hög flexibilitet och noggrannhet. Den enda begränsningen för installation av kanalvärmepumpar representeras av byggkonstruktioner, som måste innehålla både tillräckligt breda hålrum för att lägga kanaler, och en imponerande nisch för installation av huvudenhetens kropp. Men samtidigt kan freonlinjer läggas parallellt med luftkanalerna.

Det inre blocket i en kanalvärmepump utför funktionen inte bara att värma luftflödet utan också distribuera det till enskilda konsumenter, filtrering och beredning. En återhämtningskrets kan också finnas, men vanligtvis är denna anordning tillverkad i form av en frontfäste. Förutom de stora möjligheterna i kontroll och konfiguration kan inomhusenhetens dolda placering helt enkelt vara bekväm och påverkar inte rumets inre på något sätt.

Sammanfattning

Luftvärmepumpar behöver ännu inte betraktas som den främsta och enda värmekällan, särskilt om förlängd temperatur sjunker under -5 …- 10 ° C är möjlig under uppvärmningsperioden. Det finns installationer som kan arbeta i mer extrema temperaturförhållanden men faller in i en mycket högre priskategori med en längre återbetalningsperiod.

Och ändå, i mittemperaturområdet, visar sådana enheter verkligen hög effektivitet: för att fylla på värmeförlust behöver de bara en fjärdedel av sin energiekvivalent. Med en livslängd på sådan utrustning under 20-30 år lyckas den betala för sig själv flera gånger, så att en snabb övergång till moderna energieffektiva värmesystem hjälper till att spara i framtiden, då energipriset kommer att bli mycket högre än idag.