Dnešní trh nabízí obrovské množství tepelných čerpadel – různých typů, tříd a výrobců. Jak porozumět takové rozmanitosti a vybrat si optimální tepelné čerpadlo?
V tomto krátkém článku pochopíme, jak prakticky, v reálu, získat všechny výhody a možnosti, které tepelné čerpadlo teoreticky poskytuje.
O jakých tepelných čerpadlech si budeme povídat?
Budeme se bavit o geotermálních tepelných čerpadlech země-voda
Nebudeme mluvit o tepelných čerpadlech vzduch-vzduch nebo vzduch-voda – především proto, že v podmínkách středního Ruska nedokážou zajistit plnohodnotné vytápění po celou topnou sezónu. Již při teplotě -15 ℃ klesne výkon vzduchového tepelného čerpadla na polovinu a při -25 ℃ se změní na jednoduché topení – v tomto případě je levnější a správnější zapnout běžný elektrokotel.
Při pořízení vzduchového tepelného čerpadla budete nuceni myslet na doplňkový zdroj tepla – pokud se nebavíme o jižních oblastech naší země. Vzduchové tepelné čerpadlo přinese svému majiteli úspory za předpokladu, že se jedná o „dachu na jihu“ – kdy není potřeba topit při teplotách pod -5℃.
Tak. Jak vybrat tepelné čerpadlo a nepokazit se
1. Správná volba výkonu tepelného čerpadla
První věc, kterou je třeba pochopit, je, že musíte zajistit, aby výkon vašeho tepelného čerpadla přesně odpovídal tepelným ztrátám vaší budovy. Pokud si pořídíte plynový nebo elektrický kotel, tak vás předimenzování kotle (používání kotle s evidentně větším výkonem, než je nutné) nebude stát příliš mnoho – přece jen rozdíl v ceně zařízení nebude tak výrazný.
Složitější je situace u tepelných čerpadel: vždyť kromě samotného tepelného čerpadla budou náklady zahrnovat i náklady na vrtání studní a náklady na sondy – a zde bude předimenzování stát pořádnou sumu.
Hrubý výpočet „1 kW na 10 m50. plocha“, použitelné pro odhad výkonu elektrického nebo plynového kotle, nelze v případě tepelného čerpadla použít. Tepelná ztráta budov se v moderních podmínkách pohybuje od 100 do XNUMX wattů na metr čtvereční a při správném přístupu je třeba výkon tepelného čerpadla přesně vypočítat v každém konkrétním případě s přihlédnutím ke skutečné tepelné ztrátě objektu.
Závěr:
Je potřeba co nejpřesněji vypočítat tepelnou ztrátu objektu, který bude vytápěn pomocí tepelného čerpadla.
2. Manipulace s hodnotou výkonu tepelného čerpadla
Všichni výrobci tepelných čerpadel (včetně západních) uvádějí ve svých specifikacích maximální výkon v souladu s normou EN14511 a zároveň klamou nezkušeného kupujícího – vždyť tepelné čerpadlo, které se prodává např. jako 12 kilowattové, v v reálných provozních podmínkách, nikoli „na papíře“, je schopen dodat pouze 8 kW.
Mrznete, ale prodejce vás nepodvedl, prostě vám neřekl o způsobu měření. Nebo jste na to nepřišli a snažili jste se ušetřit peníze.
Mít malou (přesně malou – 15-20%) rezervu chodu je normální. Není normální, když vám prodejce navrhne, abyste si koupili tepelné čerpadlo s dvojnásobným výkonem, který potřebujete – „pro jistotu“.
Toto je varovný signál: tepelné čerpadlo buď nikdy nebude vyrábět blízko požadovaného topného výkonu, nebo prodejce nemá zkušenosti s provozem Vámi nabízeného tepelného čerpadla ve Vašem regionu a hraje tak na jistotu. A budete za to muset zaplatit.
Závěr:
Zjistěte skutečný tepelný výkon tepelného čerpadla pro váš region. (více o tom v samostatném odstavci níže). Nejedná se o hodnotu výkonu podle normy EN14511.
3. Koeficient „COP“.
Třetím je koeficient účinnosti „COP“, což je v podstatě dobře známý koeficient účinnosti. U tepelného čerpadla je to více než 100 % – to je poměr vyrobené tepelné energie k elektrické energii spotřebované tepelným čerpadlem.
Zde mají výrobci a prodejci naprostou svobodu říkat, co chtějí: existují čísla 5,0, 6,0 a dokonce 8,0.
Pojďme zjistit, zda je to možné.
Každý kompresor tepelného čerpadla má tabulky výkonu založené na dvou proměnných: bod varu chladiva a kondenzační teplota.
Pokud tepelné čerpadlo dodává do topného systému 40 ℃ (to je minimální teplota v otopném systému v zimě), pak považujeme teplotu kondenzace za přibližně 40 ℃. To znamená, že výkon čerpadla bude záviset na bodu varu chladiva. Níže uvedený obrázek ukazuje tabulku pro skutečný kompresor.
Tabulka ukazuje chladicí výkon kompresoru, toto je Q.
Pro určení topného výkonu je nutné sečíst chladicí výkon a výkon spotřebovaný samotným kompresorem ze sítě.
Tabulka ukazuje, že chladicí výkon při kondenzační teplotě 40℃ a teplotě varu -5℃ je 11,19 kW; spotřeba je v tomto případě 3,76 kW. Pro získání topného výkonu sečteme tato dvě čísla – dostaneme 14,95 kW. Jedná se o tepelnou energii, kterou vaše tepelné čerpadlo vyrábí. Vydělte 14,95 3,76 a dostanete COP = 3,97.
Většina výrobců HP používá jako chladicí kapalinu v geoobvodu nemrznoucí kapalinu – glykol.
Z praxe je známo, že v běžně vyráběném glykolovém okruhu – to je při výpočtu délky okruhu na základě podmínek pro odstranění 15 W na metr potrubí v zemi – jde glykol do okruhu při teplotě – 2℃ a po zahřátí se vrací při teplotě +2℃. Bod varu freonu ve výparníku je -7℃ (údaje pro Moskevskou oblast).
Při bodu varu freonu -7 °C bude COP asi 3,6. Přidejte k vynaloženému výkonu výkon čerpadla čerpajícího glykol (asi 400 W) a dostaneme „praktický“ COP pod 3,5. A to pro značková tepelná čerpadla!
Závěr:
v podmínkách středního Ruska, Uralu a Sibiře nemají glykolová tepelná čerpadla COP vyšší než 3,5.
4. Samostatně o schématu „přetečení“.
Prodejci tepelných čerpadel velmi často nabízejí využití přepadového schématu pro odebírání tepla ze země – jde o čerpání vody z jedné studny do druhé přes tepelný výměník tepelného čerpadla. Schéma je velmi efektivní – COP tepelného čerpadla je 4,72 pro Ural při teplotě země +5 ℃. Vypadalo by to báječně!
Co je špatně? Přidejte výkon čerpadla ve studni k výkonu kompresoru tepelného čerpadla – a dostanete stejný COP = 3,5 – jako u glykolového okruhu.
K výše uvedenému dodejme, že toto schéma je nelegální (nic se nesmí nalít do pitné studny) a je plné překvapení:
1. Můžete se setkat s nedostatečnou produkcí studny
2. Přijímací studna nemusí být ochotna přijmout potřebné množství vody – to se stává častěji
3. Zanesení výměníku výparníku – jelikož jím protéká neupravená studniční voda, dříve nebo později dojde k jeho ucpání. To povede k odmrazování výparníku a jeho selhání. Nelze to opravit. Musíme vymýšlet různé řídicí systémy, což systém komplikuje a prodražuje.
4. Porucha čerpadla ve studni, která společně vede k poruše tepelného čerpadla.
Závěr:
Schéma přetečení pro odebírání tepla ze země je nezákonné a vyžaduje zvláštní pozornost během provozu. V podmínkách středního Ruska, Uralu a Sibiře má přepadový systém COP ne vyšší než 3,5, což ho zbavuje jakýchkoli výhod.
5. Manipulace s čísly ve výpočtech
Klasickým příkladem je video od jedné ze „lhářských společností“:
Autor změří aktuální spotřebu a dostane hodnotu 7 ampér.
7 ampér krát 205 voltů odpovídá 1435 wattům spotřeby energie. Dále se 10 000 W vydělí 1435 6,9 W, výsledkem je COP = XNUMX. Fantastický!
Abychom byli spravedliví, je třeba říci, že samotného autora překvapuje tak vysoká hodnota COP. Pak se polepší – ke spotřební části připočte spotřebu studňového čerpadla a dostane COP alespoň 4.
Autor „zapomněl“ nebo nevzal v úvahu, že kompresor tepelného čerpadla je třífázový (je to dobře vidět na videu), což znamená, že výsledný výsledek příkonu 1 435 W je nutné vynásobit druhou odmocninou ze tří (1.73). Získáme 2 482 W. Když k tomu připočteme výkon studničního čerpadla – 985 W, dostaneme celkovou spotřebu „z výstupu“ = 3 467 W.
A nyní vydělíme 10 000 3 467 a dostaneme skutečný COP = 2,88. Což je 1,4krát méně než konečný údaj na videu a neodpovídá hodnotě 4.
Trochu nepřesnosti sem, trochu opomenutí tam a budete uchváceni „kouzlem“ úžasné energetické účinnosti a budoucích úspor. Zvlášť pokud jste byli dobří v elektrotechnice ve škole/instituci.
Neexistuje žádný šílený SOR, zázraky se nedějí. To je fyzika, pánové, exaktní věda.
Pokuta. co máme?
Poctivé a použitelné hodnoty výkonu tepelného čerpadla a COP
1. Skutečný tepelný výkon v charakteristikách
Výkon tepelného čerpadla uvedený v charakteristikách je skutečný tepelný výkon při teplotě země 5 ℃ a teplotě topného systému 40 ℃. Tepelné čerpadlo Ural (UZTP) jako výrobce udává skutečný tepelný výkon jednotky, ze kterého lze vypočítat systém vytápění budovy. Ne hodnota EN14511.
2. Dva chladicí okruhy místo tří
Pomocí vlastních technických řešení vyrábíme dvouokruhová tepelná čerpadla, přičemž „klasické“ schéma zahrnuje tři okruhy: geookruh – odebírá teplo ze země, druhý okruh s freonem, který slouží jako přenosový článek mezi geookruhu a chladiva budovy topného systému, což je třetí okruh celého systému.
Nemusíte mít vysoké technické vzdělání, abyste pochopili jednoduchý princip: dvouokruhový systém je jednodušší, obsahuje méně prvků, a proto je spolehlivější, levnější a má méně ztrát. Proto je energeticky účinnější a hospodárnější.
3. Třída tepelného čerpadla
Vyrábíme tzv. tepelná čerpadla DX.
DX – to znamená, že místo alkoholu nebo kapaliny na vodní bázi (například glykol) cirkuluje freon přímo v geoobvodu.
Získáváme výhody díky technologii:
1. Freon se vaří po celé délce geoobvodu při stejné teplotě – a to zajišťuje efektivnější odvod tepla ze země.
2. Díky většímu teplotnímu rozdílu mezi sondou a půdou je rychlost odvodu tepla z půdy výrazně vyšší než u glykolového okruhu.
Oba tyto faktory spolupracují a v konečném důsledku zvyšují účinnost tepelného čerpadla.
Co přesně znamená toto:
S délkou geo-obrysu podobnou délce glykolu máme COP o 35 % vyšší. To je například =4 místo =3.
To vám umožňuje výrazně ušetřit peníze zkrácením délky geo-obrysu – konec konců, abyste získali stejné COP, geo-obrys může být 2,5krát kratší! (zde vztah není lineární) Objem vrtné práce se několikanásobně sníží.
Jen si to představte: stavíte dům. Jedna studna byla vyvrtána na vodu a druhá na vytápění. A je to, nic víc není potřeba. K vytápění stačí jedna studna!
Nyní jsme se konečně dostali k tomu, co je možná hlavním ukazatelem účinnosti tepelného čerpadla – ke stejnému koeficientu COP, pouze na nové úrovni chápání.
A zde je důležité říci ještě pár slov. Je zde také jemnost, kterou musí znát každý, kdo vážně uvažuje o instalaci tepelného čerpadla.
Je důležité pochopit, že hodnota COP pro stejné tepelné čerpadlo závisí současně na dvou veličinách: teplotě půdy v hloubce a teplotě chladicí kapaliny v topném systému.
Teplota půdy v různých regionech naší země je různá! V Krasnodaru je 15 ℃, na Urale 5-6 ℃ a v Krasnojarsku jen 4 ℃. V souladu s tím bude GOP za stejných podmínek jiná!
Pokud vám bylo řečeno, že tepelné čerpadlo COP = 4, měli byste si položit otázku: pro jaký region (jinými slovy pro jakou teplotu země) a pro jakou teplotu v topném systému byla tato hodnota získána? A zeptejte se, jaká bude hodnota COP pro váš region a váš topný systém.
4. Skutečná hodnota COP
Jakékoli tepelné čerpadlo vyrobené společností UZTN vypočítá a zobrazí na obrazovce regulátoru:
1. Tepelná energie vyrobená tepelným čerpadlem
2. Spotřeba energie ze sítě
3. Tepelné čerpadlo COP
Výpočty se provádějí na základě údajů kompresoru, teplot varu a kondenzace, které poměrně přesně měří regulátor tepelného čerpadla. Tyto tři parametry zobrazené na obrazovce regulátoru byly opakovaně kontrolovány instalovanými měřiči tepla a elektroměry.
V praxi vykazují tepelná čerpadla z produkce UZTN COP od 3,5 do 5,5 – z výše popsaných důvodů. Pro hrubý výpočet můžete vzít hodnotu 4.
A my klidně a zodpovědně prohlašujeme, že takovou hodnotu skutečně můžete v praxi získat ve svém vlastním topném systému. A například utratit 3 kW „ze zásuvky“ a získat 12 kW tepelné energie na vytápění budovy.
To je fyzika, pánové. A přesné technické výpočty.
A nikoli reklamní slogany a hlasitá prohlášení o hodnotách „na papíře“, které se v reálných provozních podmínkách promění v nic a s sebou nesou nemalé finanční náklady na odstranění chyb a uvedení systému do správného funkčního stavu.
PS: A teď pár slov k technologiím elektrického vytápění, které jsou údajně účinnější než tepelná čerpadla.
1. Vyhřívaná elektrická vodní podlaha XL PIPE – její jediná výhoda je, že nebude vyhořet pod nábytkem. Kolik energie bylo odebráno z výstupu, tolik bylo přijato ve formě tepla.
2. Nanoboiler, kotel ThermaRON a mnoho dalších elektrických generátorů molekulárního tepla, které údajně pracují pomocí unikátní technologie. Tohle je podvod, pánové. Je nemožné porušit přírodní zákony: Existuje zákon zachování energie, množství energie přijaté z „výstupu“ se přemění na teplo, ještě méně, protože existuje faktor účinnosti nebo ztráta energie pro přeměnu. Kdyby to bylo jinak, pak by existoval perpetum mobile. V této technologii je klamání měřicích zařízení, tzn. základní krádež.
3. V tepelných čerpadlech není žádný podvod: Odebírala teplo z okolí, přidávala do něj energii z výstupu a přijímala topnou energii. Žádné zákony nebyly porušeny. Vše je legální a spravedlivé.
S pozdravem Jurij Sergejevič Vengin. Hlavní inženýr ÚZTN.
