집 난방용 열 펌프 : 작동 원리, 모델 검토, 장단점. 히트펌프의 작동 원리 히트펌프는 무엇으로 구성되어 있나요?

우리 포털의 많은 회원들은 오랫동안 히트펌프를 사용해 왔으며 이를 고려하고 있습니다. 최선의 방법으로난방. 히트펌프는 아직 남아있습니다 고가의 장치이며, 회수기간이 길다. 그러나 자체 제조 열 펌프의 성공적인 경험이 있습니다. 이를 통해 비현실적인 비용을 피할 수 있습니다.

작동 원리 열 펌프
자신의 손으로 열 펌프를 만드는 방법
히트펌프를 만드는 것이 수익성이 있나요?

히트펌프의 작동 원리

히트 펌프의 작동 원리를 설명할 때 사람들은 종종 라디에이터가 있는 냉장고를 떠올립니다. 뒷벽챔버 내 제품에서 "제거된" 열이 방출됩니다.

사가 포럼하우스 회원

냉장고와 같은 히트펌프의 작동 원리: 그릴 후면가열되고, 냉동고는 냉각됩니다. 프레온으로 튜브를 확장하고 욕조에 넣으면 그 안의 물이 식고 냉장고 그릴이 가열됩니다. 냉장고는 욕조에서 열을 펌핑하여 방을 따뜻하게합니다.

에어컨과 히트펌프는 동일한 원리로 작동합니다. 장치의 작동은 카르노 사이클을 기반으로 합니다.

냉각수는 열을 "제거"하고 온도를 몇도 높이는 과정에서 땅이나 물을 통해 이동합니다. 열교환기에서 냉각수는 축적된 열을 냉매로 전달하고, 냉매는 증기가 되어 압축기로 들어가 온도가 상승합니다. 이 형태에서는 응축기에 공급되어 집에 있는 OS의 냉각수에 열을 전달하고 냉각된 후 다시 액체로 변하여 증발기로 들어가서 가열된 냉각수의 새로운 부분에 의해 가열됩니다. 주기가 반복됩니다.

히트펌프는 전기가 없으면 작동하지 않지만, 전기를 사용하는 것보다 3~7배 더 많은 열을 발생시키기 때문에 유익한 장치이다.

우리는 자신의 손으로 히트펌프를 만든 사용자의 구체적인 예를 통해 이를 살펴보겠습니다.

열 펌프는 신체의 천연 자원에서 나오는 에너지로 작동합니다.

토양;
물;
공기.

땅에서 열을 수집하는 방법(어는 깊이 아래에서는 온도가 항상 약 +5 - +7도임)은 두 가지 방법으로 수행할 수 있습니다.

수평 토양 수집기
수평으로 놓다 다른 방법으로파이프.

"염수"는 파이프를 통해 흐릅니다. FORUMHOUSE에서는 프로필렌 글리콜이 자주 사용되는데, 이는 지구의 열을 흡수하여 냉매로 전달하고 냉각되면 다시 지상 수집기로 보내집니다.

전기세와 난방비를 지불하는 것이 해마다 더 어려워지고 있습니다. 새 집을 짓거나 구입할 때 경제적 에너지 공급 문제는 특히 심각해집니다. 주기적으로 반복되는 에너지 위기로 인해 수십 년 동안 최소한의 비용으로 열을 공급받으려면 첨단 장비의 초기 비용을 늘리는 것이 더 수익성이 높습니다.

어떤 경우에는 가장 비용 효율적인 옵션은 주택 난방용 히트 펌프입니다. 이 장치의 작동 원리는 매우 간단합니다. 문자 그대로의 의미에서 열을 펌핑하는 것은 불가능합니다. 그러나 에너지 보존 법칙을 통해 기술 장치는 한 부피의 물질 온도를 낮추는 동시에 다른 부피를 가열할 수 있습니다.

히트펌프(HP)란?

일반 가정용 냉장고를 예로 들어보겠습니다. 냉동실 안의 물은 금방 얼음으로 변합니다. 외부에는 만지면 뜨거운 라디에이터 그릴이 있습니다. 그녀에게서 온기가 내부로 모였다 냉동고, 실내 공기로 전달됩니다.

TN은 동일한 작업을 수행하지만 순서는 반대입니다. 건물 외부에 위치한 라디에이터 그릴은 큰 사이즈충분한 열을 모으기 위해 환경주택 난방용. 라디에이터 또는 매니폴드 튜브 내부의 냉각수는 에너지를 축사 내부의 난방 시스템으로 전달한 다음 축사 외부에서 다시 가열됩니다.

장치

집에 열을 공급하는 것은 냉동 및 라디에이터 회로가 있는 압축기가 설치된 냉장고의 소량을 냉각하는 것보다 더 복잡한 기술 작업입니다. 공기 히트 펌프의 설계는 거의 간단합니다. 대기로부터 열을 받아 내부 공기를 가열합니다. 회로를 날려버리기 위해 팬만 추가됩니다.

대기가스의 비중이 낮아 공대공 시스템을 설치하면 큰 경제적 효과를 얻기 어렵다. 1입방미터의 공기의 무게는 1.2kg에 불과합니다. 물은 약 800배 더 무겁기 때문에 발열량에도 차이가 있습니다. 1kW부터 전력, 공대공 장치로 소비하면 2kW의 열만 얻을 수 있으며 물 대 물 열 펌프는 5-6kW를 제공합니다. TN은 이렇게 높은 효율(efficiency)계수를 보장할 수 있습니다.

펌프 구성 요소의 구성:

바닥 난방을 사용하는 것이 더 나은 주택 난방 시스템입니다.
온수 공급용 보일러.
외부에서 수집된 에너지를 실내난방유체에 전달하는 콘덴서입니다.
외부 회로를 순환하는 냉각수로부터 에너지를 얻는 증발기입니다.
증발기에서 냉매를 펌핑하여 기체 상태에서 액체 상태로 변환하고, 압력을 높이고 응축기에서 냉각시키는 압축기입니다.
증발기 앞에는 냉매 흐름을 조절하기 위해 팽창 밸브가 설치됩니다.
외부 윤곽은 저수지 바닥에 놓이거나 트렌치에 묻히거나 우물로 내려갑니다. 공랭식 열 펌프의 경우 회로는 팬에 의해 불어지는 외부 라디에이터 그릴입니다.
펌프는 집 외부와 내부의 파이프를 통해 냉각수를 펌핑합니다.
외부 공기 온도의 변화에 따라 지정된 실내 난방 프로그램에 따라 제어하는 자동화입니다.

증발기 내부에서는 외부 파이프 레지스터의 냉각수가 냉각되어 압축기 회로의 냉매에 열을 방출한 다음 저장소 바닥의 파이프를 통해 펌핑됩니다. 거기에서 가열되고 사이클이 다시 반복됩니다. 콘덴서는 열을 코티지 난방 시스템으로 전달합니다.

다양한 히트펌프 모델 가격

열 펌프

작동 원리

다음에서 열기 초기 XIX 19세기에 프랑스 과학자 카르노(Carnot)는 열전달의 열역학적 원리를 나중에 켈빈 경(Lord Kelvin)에 의해 자세히 설명했습니다. 그러나 대체 에너지원을 사용하여 주택 난방 문제를 해결하는 데 전념한 작업의 실질적인 이점은 지난 50년 동안에만 나타났습니다.

지난 세기 70년대 초, 전 세계적으로 최초의 에너지 위기가 발생했습니다. 경제적인 난방 방법에 대한 연구로 인해 주변 환경으로부터 에너지를 수집하고 이를 집중시켜 집을 난방할 수 있는 장치가 탄생하게 되었습니다.

결과적으로, 서로 상호 작용하는 여러 열역학적 프로세스를 갖춘 HP 설계가 개발되었습니다.

압축기 회로의 냉매가 증발기로 들어가면 프레온의 압력과 온도가 거의 즉시 떨어집니다. 결과적인 온도 차이는 외부 수집기의 냉각수에서 열 에너지를 추출하는 데 기여합니다. 이 단계를 등온 팽창이라고 합니다.
그런 다음 단열 압축이 발생합니다. 압축기는 냉매의 압력을 증가시킵니다. 동시에 온도는 +70 °C까지 상승합니다.
응축기를 통과하면 프레온은 액체가 됩니다. 압력이 증가하면 내부 난방 회로에 열이 방출되기 때문입니다. 이 단계를 등온 압축이라고 합니다.
프레온이 초크를 통과하면 압력과 온도가 급격히 떨어집니다. 단열 팽창이 발생합니다.

HP 원리에 따라 실내 공간을 가열하는 것은 위의 모든 프로세스를 제어하는 자동화 기능을 갖춘 첨단 장비를 사용해야만 가능합니다. 또한 프로그래밍 가능한 컨트롤러는 외부 공기 온도의 변동에 따라 열 발생 강도를 조절합니다.

펌프용 대체연료

HP를 작동하기 위해 장작, 석탄, 가스 형태의 탄소 연료를 사용할 필요가 없습니다. 에너지의 원천은 주변 공간에 흩어진 행성의 열이며, 그 내부에는 끊임없이 작동하는 원자로가 있습니다.

대륙판의 단단한 껍질은 뜨거운 액체 마그마 표면에 떠 있습니다. 때로는 화산 폭발 중에 발생합니다. 화산 근처에는 지열 온천이 있어 겨울에도 수영과 일광욕을 즐길 수 있습니다. 열 펌프는 거의 모든 곳에서 에너지를 수집할 수 있습니다.

다양한 열원을 사용하기 위해 여러 유형의 열 펌프가 있습니다.

"공대공."대기에서 에너지를 추출하고 실내 공기 질량을 가열합니다.
"물 공기".열은 이후 환기 시스템에 사용하기 위해 저장소 바닥의 외부 회로에 의해 수집됩니다.
"지하수".집열관은 결빙점 아래 수평으로 지하에 위치하므로 가장 심한 서리 속에서도 에너지를 받아 건물 난방 시스템의 냉각수를 가열할 수 있습니다.
"물-물."수집기는 저수지 바닥을 따라 3m 깊이에 배치되며, 수집된 열은 집 내부의 난방 바닥에서 순환하는 물을 가열합니다.

두 개의 우물을 사용할 수 있는 경우 개방형 외부 수집기를 사용하는 옵션이 있습니다. 하나는 지하수를 수집하기 위한 것이고 다른 하나는 대수층으로 다시 배수하기 위한 것입니다. 이 옵션은 액체의 품질이 좋은 경우에만 가능합니다. 냉각수에 경도 염이나 부유 미세 입자가 너무 많이 포함되어 있으면 필터가 빨리 막히기 때문입니다. 설치하기 전에 수질 분석을 수행해야 합니다.

시추된 우물이 빠르게 침적되거나 물에 경도염이 많이 포함된 경우 시추를 통해 HP의 안정적인 작동이 보장됩니다. 더땅에 있는 구멍. 밀봉된 외부 윤곽의 루프가 그 안으로 내려갑니다. 그런 다음 점토와 모래를 혼합하여 만든 플러그를 사용하여 우물을 막습니다.

준설 펌프 사용

지상에서 수중 HP를 사용하면 잔디밭이나 화단이 차지하는 영역에서 추가 혜택을 추출할 수 있습니다. 이렇게 하려면 지하 열을 수집하기 위해 어는점 아래 깊이까지 트렌치에 파이프를 배치해야 합니다. 평행 트렌치 사이의 거리는 최소 1.5m입니다.

러시아 남부의 경우 극한의 겨울에도 지반이 최대 0.5m까지 얼어붙기 때문에 그레이더를 이용하여 설치 현장의 흙층을 완전히 제거한 후 수집기를 깔고 구덩이를 채우는 것이 더 쉽습니다. 굴착기로. 뿌리가 외부 윤곽을 손상시킬 수 있는 관목과 나무를 이곳에 심어서는 안됩니다.

각 파이프 미터에서 받는 열의 양은 토양의 종류에 따라 다릅니다.

마른 모래, 점토 - 10-20 W/m;
젖은 점토 - 25W/m;
축축한 모래와 자갈 - 35W/m.

집에 인접한 토지 면적은 외부 파이프 레지스터를 수용하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 건조한 모래 토양은 충분한 열 흐름을 제공하지 않습니다. 그런 다음 그들은 대수층에 도달하기 위해 최대 50미터 깊이의 시추 우물을 사용합니다. U자형 수집 루프가 우물 안으로 내려갑니다.

깊이가 클수록 웰 내부 프로브의 열 효율이 높아집니다. 지구 내부의 온도는 100m마다 3도씩 증가합니다. 우물 수집기의 에너지 제거 효율은 50W/m에 도달할 수 있습니다.

HP 시스템의 설치 및 시운전은 숙련된 전문가만이 수행할 수 있는 기술적으로 복잡한 작업입니다. 기존 가스 가열 장비에 비해 장비 및 구성 재료의 총 비용이 상당히 높습니다. 따라서 초기 비용에 대한 회수 기간은 수년에 걸쳐 연장됩니다. 그러나 집은 수십 년 동안 지속될 수 있도록 지어졌으며 지열 열 펌프는 시골 별장에 가장 수익성이 높은 난방 방법입니다.

다음과 비교하여 연간 절감액:

가스 보일러 - 70%;
전기 가열 - 350%;
고체 연료 보일러 - 50%.

HP의 투자 회수 기간을 계산할 때 장비의 전체 서비스 수명에 대한 운영 비용을 고려하는 것이 좋습니다. 최소 30년이면 절감액이 초기 비용을 여러 배 초과합니다.

물 대 물 펌프

거의 모든 사람이 근처 저수지 바닥에 폴리에틸렌 수집 파이프를 배치할 수 있습니다. 이를 위해서는 전문적인 지식, 기술 또는 도구가 많이 필요하지 않습니다. 코일의 코일을 물 표면에 고르게 분포시키는 것으로 충분합니다. 회전 사이에 최소 30cm의 거리가 있어야 하며 최소 3m의 침수 깊이가 있어야 합니다. 그런 다음 파이프가 바닥으로 이동하도록 무게를 묶어야 합니다. 표준 이하의 벽돌이나 자연석이 여기에 매우 적합합니다.

물 대 물 HP 수집기를 설치하는 데는 도랑을 파거나 우물을 파는 것보다 훨씬 적은 시간과 비용이 필요합니다. 수중 환경에서 대류 열 교환 중 열 제거량이 80W/m에 도달하므로 파이프 구입 비용도 최소화됩니다. HP 사용의 분명한 이점은 열을 생산하기 위해 탄소 연료를 태울 필요가 없다는 것입니다.

집을 난방하는 대체 방법은 다음과 같은 몇 가지 장점이 있기 때문에 점점 인기를 얻고 있습니다.

환경 친화적입니다.
재생 가능한 에너지원을 사용합니다.
졸업 후 시운전 작업정기적인 소모품 비용은 없습니다.
외부 온도에 따라 실내 난방을 자동으로 조절합니다.
초기 비용의 회수 기간은 5~10년입니다.
별장에 온수 공급용 보일러를 연결할 수 있습니다.
여름에는 에어컨처럼 작동하여 공급 공기를 냉각시킵니다.
장비의 수명은 30년 이상입니다.
최소 에너지 소비 - 1kW의 전기를 사용하여 최대 6kW의 열을 생성합니다.
모든 유형의 발전기가 있는 경우 별장의 난방 및 냉방이 완전히 독립됩니다.
시스템 적응이 가능하다 스마트 홈" 을 위한 원격 제어, 추가 에너지 절약.

물 대 물 HP를 작동하려면 외부, 내부 및 압축기 회로의 세 가지 독립적인 시스템이 필요합니다. 이들은 다양한 냉각수가 순환하는 열교환기에 의해 하나의 회로로 결합됩니다.

전원 공급 시스템을 설계할 때 외부 회로를 통해 냉각수를 펌핑하면 전력이 소비된다는 점을 고려해야 합니다. 어떻게 더 긴 길이파이프, 굴곡, 회전이 많을수록 VT의 수익성이 떨어집니다. 최적의 거리집에서 해안까지 - 100m. 수집 파이프의 직경을 32mm에서 40mm로 늘려 25%까지 확장할 수 있습니다.

에어 - 스플릿 및 모노

온도가 0°C 이하로 떨어지는 일이 거의 없는 남부 지역에서는 공기 HP를 사용하는 것이 더 수익성이 높지만 최신 장비는 -25°C에서도 작동할 수 있습니다. 대부분의 경우 실내 및 실외 장치로 구성된 분할 시스템이 설치됩니다. 외부 세트는 라디에이터 그릴을 통과하는 팬으로 구성되며, 내부 세트는 응축기 열 교환기와 압축기로 구성됩니다.

분할 시스템의 설계는 밸브를 사용하여 작동 모드를 가역적으로 전환할 수 있도록 합니다. 겨울에는 외부 장치가 열 발생 장치이고, 여름에는 반대로 외부 공기로 방출하여 에어컨처럼 작동합니다. Air VT는 매우 다릅니다 간단한 설치외부 블록.

기타 혜택:

증발기 라디에이터 그릴의 넓은 열교환 면적으로 실외기의 높은 효율이 보장됩니다.
-25°C 이하의 실외 온도에서도 중단 없이 작동이 가능합니다.
팬이 방 밖에 있으므로 소음 수준은 허용 가능한 한도 내에 있습니다.
여름에는 분할 시스템이 에어컨처럼 작동합니다.
실내의 설정온도는 자동으로 유지됩니다.

겨울이 길고 서리가 많이 내리는 지역에 위치한 건물의 난방을 설계할 때는 영하의 온도에서 공기 히터의 효율성이 낮다는 점을 고려해야 합니다. 1kW의 전기를 소비하면 1.5~2kW의 열이 발생합니다. 따라서 추가적인 열 공급원을 제공할 필요가 있습니다.

모노블록 시스템을 사용할 때 VT의 가장 간단한 설치가 가능합니다. 냉각수 파이프만 실내로 들어가고 다른 모든 메커니즘은 하나의 하우징 외부에 있습니다. 이 디자인은 장비의 신뢰성을 크게 높이고 소음을 35dB 미만으로 줄입니다. 이는 두 사람 사이의 일반적인 대화 수준입니다.

펌프를 설치하는 것이 비용 효율적이지 않은 경우

지상에서 수중 HP의 외부 윤곽선 위치를 찾기 위해 도시에서 무료 토지를 찾는 것은 거의 불가능합니다. 공기원 히트펌프를 건물 외벽에 설치하는 것이 더 쉬우며 특히 남부 지역에 유리합니다. 서리가 오래 지속되는 추운 지역에서는 분할 시스템의 외부 라디에이터 그릴이 결빙될 가능성이 있습니다.

다음 조건이 충족되면 HP의 높은 효율성이 보장됩니다.

난방실에는 단열된 외부 밀폐 구조가 있어야 합니다. 최대 열 손실량은 100W/m2를 초과할 수 없습니다.
TN은 관성 저온 "따뜻한 바닥" 시스템을 통해서만 효과적으로 작동할 수 있습니다.
북부 지역에서는 HP를 추가 열원과 함께 사용해야 합니다.

외부 공기 온도가 급격히 떨어지면 "따뜻한 바닥"의 관성 회로가 방을 데울 시간이 없습니다. 겨울에는 이런 일이 자주 발생합니다. 낮에는 태양이 따뜻했고 온도계는 -5 ° C를 나타 냈습니다. 밤에는 온도가 -15 ° C까지 급격히 떨어질 수 있으며, 강한 바람이 불면 서리가 더욱 강해집니다.

그런 다음 창문 아래와 외벽을 따라 일반 배터리를 설치해야 합니다. 그러나 냉각수 온도는 "따뜻한 바닥"회로보다 두 배 높아야합니다. 추가 에너지 시골 별장물 회로가있는 벽난로와 전기 보일러 인 도시 아파트를 제공 할 수 있습니다.

HP가 주 열원이 될 것인지 보조 열원이 될 것인지를 결정하는 것만 남아 있습니다. 첫 번째 경우에는 실내 전체 열 손실의 70%를 보상해야 하며 두 번째 경우에는 30%를 보상해야 합니다.

동영상

영상은 다양한 유형의 히트펌프의 장단점을 시각적으로 비교하고 공기-물 시스템의 구조를 자세히 설명합니다.

예브게니 아파나시예프편집장

출판물의 저자 05.02.2019

유 난방 장비가스, 전기, 고체 및 액체 연료와 같은 상당히 비싼 유형의 에너지 운반체를 사용하는 , 비교적 최근에 물 대 물 열 펌프라는 가치있는 대안이 나타났습니다. 러시아에서 이제 막 인기를 얻기 시작한 이러한 장비를 작동하려면 잠재력이 낮은 무진장 에너지원이 필요합니다. 이 경우 자연 및 인공 저수지, 우물, 우물 등 거의 모든 수원에서 열에너지를 추출할 수 있습니다. 계산 및 설치가 다음과 같은 경우 펌핑 장치올바르게 수행되면 겨울 내내 주거용 건물과 산업용 건물 모두에 난방을 제공할 수 있습니다.

구조 요소 및 작동 원리

주택 난방용으로 고려 중인 히트펌프의 작동 원리는 냉동 장비의 작동 원리와 반대일 뿐입니다. 만약에 냉동 장치내부 챔버에서 외부로 열의 일부를 제거하여 내부 온도를 낮추고 열 펌프의 작업은 환경을 냉각하고 난방 시스템의 파이프를 통해 이동하는 냉각수를 가열하는 것입니다. 공기-물 및 지하수 열 펌프는 동일한 원리로 작동하며, 주거 및 산업 건물을 가열하기 위해 낮은 잠재력의 에너지를 사용합니다.

낮은 전위 에너지원을 사용하는 장치 중에서 가장 생산적인 물 대 물 열 펌프의 설계 다이어그램은 다음과 같은 요소가 있다고 가정합니다.

물이 이동하는 외부 회로, 수원에서 펌핑됨;
냉매가 파이프라인을 통해 이동하는 내부 회로;
냉매가 가스로 변환되는 증발기;
기체상태의 냉매가 다시 액체로 변하는 응축기;
냉매 가스가 응축기로 들어가기 전에 냉매 가스의 압력을 높이도록 설계된 압축기입니다.

따라서 물 대 물 히트펌프 설계에는 복잡한 것이 없습니다. 집 근처에 자연 또는 인공 저수지가 있는 경우 건물을 가열하려면 물 대 물 열 펌프를 사용하는 것이 가장 좋으며 작동 원리와 설계 특징은 다음과 같습니다.

부동액이 순환하는 주요 열교환기인 회로는 저장소 바닥에 위치합니다. 이 경우 1차 열교환기가 설치되는 깊이는 저수조의 어는점 이하이어야 합니다. 1차 회로를 통과한 부동액은 6~8°C의 온도로 가열된 후 열교환기로 공급되어 벽에 열을 발산합니다. 1차 회로를 통해 순환하는 부동액의 임무는 물의 열 에너지를 냉매(프레온)로 전달하는 것입니다.
히트 펌프 작동 방식에 지하 우물에서 펌핑되는 물의 열에너지 흡입 및 전달이 포함되는 경우 부동액 회로가 사용되지 않습니다. 우물의 물은 열교환기 챔버를 통해 특수 파이프를 통과하여 열 에너지를 냉매로 전달합니다.
히트펌프용 열교환기 – 필수 요소그들의 디자인. 증발기와 응축기라는 두 개의 모듈로 구성된 장치입니다. 증발기에서는 모세관을 통해 공급된 프레온이 팽창하기 시작하여 가스로 변합니다. 프레온 기체가 열교환기 벽과 접촉하면 낮은 등급의 열에너지가 냉매로 전달됩니다. 이러한 에너지가 충전된 프레온은 압축기에 공급됩니다.
압축기는 프레온 가스를 압축하여 냉매의 온도를 상승시킵니다. 압축기실에서 압축된 후 프레온은 열교환기의 다른 모듈인 응축기로 들어갑니다.
응축기에서 기체 프레온은 다시 액체로 변하고 이에 의해 축적된 열에너지는 냉각수가 들어 있는 용기의 벽으로 전달됩니다. 두 번째 열교환기 모듈의 챔버에 들어가면 기체 상태의 프레온이 저장 탱크의 벽에 응축되어 열 에너지를 전달하고, 이 열 에너지는 해당 챔버에 위치한 물로 전달됩니다. 증발기 출구의 프레온 온도가 섭씨 6-8도이면 위에서 설명한 장치 작동 원리 덕분에 물 대 물 열 펌프의 응축기 입구에서 값은 섭씨 40~70도에 이릅니다.

따라서 히트펌프의 작동 원리는 냉매가 기체 상태로 변할 때 물로부터 열에너지를 취하고, 응축기에서 액체 상태로 변할 때 축적된 에너지를 응축기로 방출한다는 사실에 기초하고 있다. 액체 매체 - 가열 시스템의 냉각수.

공기-물 및 지하수 열펌프는 정확히 동일한 원리로 작동합니다. 유일한 차이점은 낮은 잠재력의 열 에너지를 생성하는 데 사용되는 소스 유형입니다. 즉, 히트펌프는 기기의 종류나 모델에 따라 다르지 않고 동일한 작동원리를 갖는다.

히트펌프가 난방 시스템의 냉각수를 얼마나 효과적으로 가열하는가는 주로 저전위 에너지원인 물의 온도 변동에 따라 결정됩니다. 이러한 장치는 일년 내내 액체 매질의 온도가 섭씨 7~12도 범위인 우물의 물로 작업할 때 높은 효율성을 보여줍니다.

물 대 물 펌프는 지상 기반 열 펌프 유형 중 하나입니다.

물 대 물 히트펌프의 작동 원리는 다음과 같습니다. 고효율이 장비를 사용하면 겨울이 따뜻한 지역뿐만 아니라 북부 지역에서도 주거용 및 산업용 건물의 난방 시스템을 갖추는 데 이러한 장치를 사용할 수 있습니다.

위에서 설명한 작동 방식의 히트펌프가 높은 효율을 발휘하기 위해서는 올바른 장비를 선택하는 방법을 알아야 합니다. 물 대 물 열 펌프("공기 대 물" 및 "지구 대 물" 포함)의 선택은 자격을 갖추고 경험이 풍부한 전문가의 참여를 통해 수행하는 것이 좋습니다.

물 가열용 열 펌프를 선택할 때 해당 장비의 다음 매개변수가 고려됩니다.

펌프가 난방을 제공할 수 있는 건물의 면적을 결정하는 생산성;
장비가 제조된 브랜드(이미 많은 소비자가 제품을 높이 평가한 진지한 회사가 생산하는 모델의 신뢰성과 기능성 모두에 심각한 관심을 기울이기 때문에 이 매개변수를 고려해야 합니다)
선택한 장비와 설치 비용.

물 대 물, 공기 대 물, 땅 대 물 열 펌프를 선택할 때 해당 장비에 대한 추가 옵션이 있는지 주의하는 것이 좋습니다. 여기에는 특히 다음과 같은 기회가 포함됩니다.

자동 모드에서 장비 작동 제어(특수 컨트롤러로 인해 이 모드에서 작동하는 열 펌프를 사용하면 해당 건물에서 생성 가능) 편안한 조건숙박을 위해; 컨트롤러가 장착된 히트펌프를 제어하기 위해 작동 매개변수 및 기타 작업을 변경하는 작업은 모바일 장치 또는 원격 제어 장치를 사용하여 수행할 수 있습니다.
온수 공급 시스템에서 물을 가열하는 장비 사용 (수집기가 개방형 저수지에 설치된 일부 (특히 오래된) 열 펌프 모델에서는 사용할 수 없으므로이 옵션에주의하십시오).

장비 전력 계산: 구현 규칙

특정 열 펌프 모델을 선택하기 전에 해당 장비가 사용할 난방 시스템에 대한 설계를 개발하고 전력을 계산해야 합니다. 특정 매개변수를 사용하여 건물의 실제 열에너지 수요를 결정하려면 이러한 계산이 필요합니다. 이 경우 해당 건물의 열 손실과 온수 공급 회로의 존재를 고려해야합니다.

물 대 물 히트펌프의 경우 전력 계산은 다음 방법을 사용하여 수행됩니다.

먼저 구매한 히트펌프가 사용될 난방용 건물의 전체 면적을 결정합니다.
건물의 면적을 결정하면 난방을 제공할 수 있는 히트펌프의 전력을 계산할 수 있습니다. 이 계산을 수행할 때 다음 규칙을 따릅니다. m 건축 면적에는 0.7kW의 히트펌프 전력이 필요합니다.
히트 펌프를 사용하여 가정용 온수 시스템의 기능을 보장하는 경우 획득된 전력 값에 15-20%가 추가됩니다.

위에 설명된 방법을 사용하여 수행된 히트펌프 전력 계산은 천장 높이가 2.7미터를 초과하지 않는 건물과 관련이 있습니다. 히트 펌프를 사용하여 난방할 건물의 모든 기능을 고려한 보다 정확한 계산은 전문 조직의 직원이 수행합니다.

공기 대 물 열 펌프의 경우 전력 계산은 유사한 방법을 사용하여 수행되지만 몇 가지 미묘한 차이를 고려합니다.

열 펌프를 직접 만드는 방법

물 대 물 열 펌프의 작동 방식을 잘 이해하면 이러한 장치를 직접 손으로 만들 수 있습니다. 실제로 수제 열 펌프는 기성 기술 장치 세트로 특정 순서로 올바르게 선택되고 연결됩니다. 집에서 만든 히트펌프가 높은 효율을 발휘하고 작동 중에 문제를 일으키지 않으려면 주요 매개변수에 대한 예비 계산을 수행해야 합니다. 이를 위해 해당 장비 제조업체의 웹사이트에서 적절한 프로그램과 온라인 계산기를 사용하거나 전문 전문가에게 문의할 수 있습니다.

따라서 자신의 손으로 히트펌프를 만들려면 미리 계산된 매개변수에 따라 장비 요소를 선택하고 올바른 설치를 수행해야 합니다.

압축기

자신이 만든 열 펌프 용 압축기는 그러한 장치의 힘에주의하면서 오래된 냉장고 또는 분할 시스템에서 가져올 수 있습니다. 분할 시스템의 압축기를 사용하면 작동 중에 발생하는 소음 수준이 낮다는 장점이 있습니다.

콘덴서

가정용 히트펌프용 콘덴서로는 오래된 냉장고에서 분해한 코일을 사용할 수 있습니다. 어떤 사람들은 배관이나 특수 냉동 파이프를 사용하여 직접 만듭니다. 콘덴서 코일을 넣을 용기로는 약 120리터 용량의 스테인레스 스틸 탱크를 사용할 수 있습니다. 이러한 탱크에 코일을 배치하려면 먼저 코일을 두 부분으로 자른 다음 코일 설치가 완료되면 용접됩니다.

자신의 코일을 선택하거나 만들기 전에 면적을 계산하는 것이 매우 중요합니다. 이렇게 하려면 다음 공식이 필요합니다.

P3 = MT/0.8PT

이 공식에 사용되는 매개변수는 다음과 같습니다.

MT – 히트펌프에 의해 생성된 열의 힘(kW)
PT는 히트펌프 입구와 출구의 온도차이다.

냉장고의 히트펌프 콘덴서에 기포가 발생하는 것을 방지하기 위해 코일로 들어가는 입구는 용기 상부에, 출구는 용기 하부에 위치하도록 해야 합니다.

증발기

증발기 용기로는 목이 넓은 127리터 용량의 간단한 플라스틱 배럴을 사용할 수 있습니다. 콘덴서와 같은 방식으로 면적이 결정되는 코일을 만들기 위해 구리 튜브도 사용됩니다. 집에서 만든 열 펌프는 일반적으로 액화 프레온이 아래에서 유입되어 코일 상단에서 가스로 변하는 수중 증발기를 사용합니다.

납땜을 할 때 매우 조심스럽게 사용하십시오. 자체 생산히트 펌프의 경우 온도 조절 장치를 설치해야 합니다. 이 요소는 섭씨 100도를 초과하는 온도까지 가열할 수 없기 때문입니다.

자체 제작 히트 펌프의 요소에 물을 공급하고 배수하기 위해 일반 하수관이 사용됩니다.

물 대 물 열 펌프는 공기 대 물 및 땅 대 물 장치와 비교할 때 설계가 더 간단하지만 효율적이므로 이러한 유형의 장비는 대부분 독립적으로 제조됩니다.

집에서 만든 히트 펌프를 조립하고 작동시키기

수제 열 펌프를 조립하고 작동하려면 다음이 필요합니다. 소모품및 장비:

용접기;
진공 펌프(전체 시스템의 진공 테스트용);
특수 밸브를 통해 재충전되는 프레온 실린더 (시스템에 밸브를 미리 설치해야 함)
전체 시스템 출구 및 증발기 출구의 모세관에 설치되는 온도 센서;
시동 릴레이, 퓨즈, DIN 레일 및 전기 패널.

프레온이 이동하는 시스템의 절대적인 견고성을 보장하기 위해 조립 중 모든 용접 및 나사산 연결은 가능한 최고 품질로 수행되어야 합니다.

개방형 저수지의 물이 낮은 전위 에너지의 원천으로 작용하는 경우 추가로 수집기를 제조해야 하며, 이 수집기가 있으면 이러한 유형의 열 펌프의 작동 원리가 전제됩니다. 지하 수원의 물을 사용하려면 두 개의 우물을 뚫어야 하며, 그 중 하나는 물이 전체 시스템을 통과한 후 배출됩니다.

1, 평균 평점: 5,00 5개 중)

상황은 현재 집을 난방하는 가장 인기있는 방법은 가스, 고체 연료, 디젤 및 훨씬 덜 자주 전기와 같은 난방 보일러를 사용하는 것입니다. 그러나 열 펌프와 같은 단순하면서도 동시에 첨단 기술 시스템은 널리 보급되지 않았으며 그럴 만한 이유가 있습니다. 모든 것을 미리 계산하는 방법을 사랑하고 아는 사람들에게는 장점이 분명합니다. 난방용 열 펌프는 대체할 수 없는 천연 자원 매장량을 태우지 않습니다. 이는 환경 보호의 관점에서 매우 중요할 뿐만 아니라 매년 더 비싸지기 때문에 에너지를 절약할 수 있습니다. 또한, 히트펌프를 사용하면 방을 데울 수 있을 뿐만 아니라 난방도 할 수 있습니다. 뜨거운 물가정의 필요를 위해, 그리고 여름 더위에 방의 에어컨을 조절하기 위해.

히트펌프의 작동원리

히트펌프의 작동 원리를 자세히 살펴보겠습니다. 냉장고가 어떻게 작동하는지 기억하십시오. 그 안에 놓인 제품의 열은 펌핑되어 후면 벽에 있는 라디에이터로 방출됩니다. 터치해보시면 쉽게 확인하실 수 있습니다. 거의 같은 원리 가정용 에어컨: 그들은 방 밖으로 열을 펌핑하여 건물 외벽에 있는 라디에이터에 방출합니다.

히트펌프, 냉장고, 에어컨의 작동은 카르노 사이클을 기반으로 합니다.

예를 들어 토양과 같은 저온 열원을 따라 이동하는 냉각수는 몇도 정도 가열됩니다.
그런 다음 증발기라고 불리는 열교환기로 들어갑니다. 증발기에서 냉각수는 축적된 열을 냉매로 방출합니다. 냉각제저온에서 증기로 변하는 특수 액체입니다.
냉각수의 온도를 받아 가열된 냉매는 증기로 변하여 압축기로 들어갑니다. 압축기는 냉매를 압축합니다. 압력이 증가하여 온도도 증가합니다.
뜨겁게 압축된 냉매는 응축기라고 불리는 또 다른 열교환기로 들어갑니다. 여기서 냉매는 집의 난방 시스템(물, 부동액, 공기)에 제공되는 다른 냉각수로 열을 전달합니다. 이렇게 하면 냉매가 냉각되어 다시 액체로 변합니다.
다음으로, 냉매는 증발기로 들어가고, 그곳에서 가열된 냉매의 새로운 부분에 의해 가열되고 사이클이 반복됩니다.

히트펌프를 작동하려면 전기가 필요합니다. 그러나 전기 히터만 사용하는 것보다 훨씬 더 수익성이 높습니다. 전기 보일러나 전기 히터는 열을 생산하는 것과 똑같은 양의 전기를 소비하기 때문입니다. 예를 들어, 히터의 정격 전력이 2kW인 경우 시간당 2kW를 소비하고 2kW의 열을 생성합니다. 히트펌프는 전기를 소비하는 것보다 3~7배 더 많은 열을 생산합니다. 예를 들어, 압축기와 펌프를 작동하는데 5.5kW/hr가 사용되고, 발생되는 열은 17kW/hr이다. 바로 이렇습니다 고효율히트펌프의 가장 큰 장점이다.

히트펌프 난방시스템의 장점과 단점

히트펌프가 그렇게 혁신적이거나 첨단 기술의 발명품은 아니라는 사실에도 불구하고 히트펌프를 둘러싼 많은 전설과 오해가 있습니다. 미국의 모든 "따뜻한" 주, 거의 모든 유럽 및 일본은 오랫동안 기술이 거의 완벽하게 연구되어 왔으며 열 펌프의 도움으로 가열됩니다. 그건 그렇고, 그러한 장비가 순전히 외국 기술이고 아주 최근에 우리에게 왔다고 생각해서는 안됩니다. 결국 소련에서는 그러한 장치가 실험 시설에서 사용되었습니다. 이에 대한 예는 얄타시의 Druzhba 요양소입니다. 닭다리 오두막을 연상시키는 미래지향적인 건축물과 더불어 이 요양소는 20세기 80년대부터 산업용 히트펌프를 난방용으로 사용해 온 것으로도 유명하다. 열원은 인근 바다이며 펌프장 자체는 요양소의 모든 건물을 가열할 뿐만 아니라 뜨거운 물, 수영장의 물을 가열하고 더운 계절에는 냉각시킵니다. 그러므로 신화를 풀고 이런 식으로 집을 데우는 것이 합리적인지 결정해 봅시다.

히트펌프를 이용한 난방 시스템의 장점:

에너지 절약.가스 및 디젤 연료 가격 상승과 관련하여 이는 매우 적절한 이점입니다. "월 비용"열에는 전기만 표시되며, 이미 작성한 것처럼 실제로 생성된 열보다 훨씬 적은 양이 필요합니다. 장치를 구매할 때 열 변환 계수 "ф"(열 변환 계수, 전력 또는 온도 변환 계수라고도 함)와 같은 매개변수에 주의를 기울여야 합니다. 소비된 에너지에 대한 열 출력량의 비율을 나타냅니다. 예를 들어, ф=4이면 1kW/시간의 소비로 4kW/시간의 열 에너지를 받게 됩니다.
유지보수 비용 절감. 히트펌프에는 특별한 처리가 필요하지 않습니다. 유지 관리 비용이 최소화됩니다.
어느 위치에나 설치 가능. 히트펌프 작동을 위한 저온 열원은 토양, 물 또는 공기일 수 있습니다. 집을 지을 때마다, 심지어 바위가 많은 지역에서도 그 유닛을 위한 “음식”을 찾을 수 있는 기회는 항상 있을 것입니다. 가스 본관에서 멀리 떨어진 지역에서 이는 가장 최적의 난방 시스템 중 하나입니다. 그리고 전력선이 없는 지역에서도 가솔린이나 디젤 엔진을 설치해 압축기의 작동을 보장할 수 있습니다.
펌프 작동을 모니터링할 필요가 없습니다., 고체 연료 또는 디젤 보일러의 경우와 마찬가지로 연료를 추가하십시오. 히트펌프를 이용한 난방시스템 전체가 자동화되어 있습니다.
오랫동안 떠나도 돼시스템이 정지되는 것을 두려워하지 마십시오. 동시에 거실 온도를 +10°C로 유지하기 위해 펌프를 설치하면 비용을 절약할 수 있습니다.
환경에 안전합니다.비교를 위해 연료를 연소하는 기존 보일러를 사용하면 항상 다양한 산화물 CO, CO2, NOx, SO2, PbO2가 형성되어 결과적으로 인, 질소, 황산및 벤조인 화합물. 히트펌프가 작동하면 아무 것도 배출되지 않습니다. 그리고 시스템에 사용되는 냉매는 절대적으로 안전합니다.
여기서도 참고할 수 있습니다 대체할 수 없는 지구의 천연자원 보존.
사람과 재산의 안전. 열 펌프의 어떤 것도 과열이나 폭발을 일으킬 만큼 뜨거워지지 않습니다. 게다가 폭발 할 것도 없습니다. 따라서 완전 내화 장치로 분류될 수 있습니다.
히트펌프는 주변 온도 -15°C에서도 성공적으로 작동합니다.. 따라서 누군가 그러한 시스템이 최대 +5 ° C의 따뜻한 겨울이 있는 지역에서만 집을 가열할 수 있다고 생각한다면 착각입니다.
히트펌프 가역성. 부인할 수 없는 장점은 겨울에는 난방을, 여름에는 시원하게 할 수 있는 설치의 다양성입니다. 더운 날에는 열 펌프가 방에서 열을 빼앗아 땅으로 보내 저장하고, 겨울에는 그곳에서 다시 가져옵니다. 모든 히트펌프에 역방향 기능이 있는 것은 아니며, 일부 모델에만 해당됩니다.
내구성. 적절한 관리를 통해 난방 시스템의 열 펌프는 큰 수리 없이 25~50년 동안 지속될 수 있으며, 압축기는 15~20년에 한 번만 교체하면 됩니다.

히트펌프 난방 시스템의 단점:

대규모 초기 투자.난방용 히트펌프 가격이 상당히 높다는 사실(3,000~10,000 USD) 외에도 펌프 자체보다 지열 시스템 설치에 더 많은 비용을 지출해야 합니다. 예외는 공기 소스 열 펌프입니다. 추가 작업. 열 펌프는 곧(5~10년 내에) 그 자체로 비용을 지불하지 못할 것입니다. 따라서 난방에 히트펌프를 사용할지 여부에 대한 질문에 대한 대답은 소유자의 선호도, 재정 능력 및 건설 조건에 따라 달라집니다. 예를 들어 가스 본관을 공급하고 연결하는 데 드는 비용이 히트 펌프와 동일한 지역에서는 후자를 선호하는 것이 합리적입니다.

겨울 기온이 영하 15도 이하로 떨어지는 지역에서는 추가 열원을 사용해야합니다. 라고 2가 난방 시스템, 히트펌프는 외부 온도가 -20°C까지 내려가는 동안 열을 제공하며, 전기히터나 가스보일러, 발열장치 등을 연결하여 대처할 수 없는 경우에 사용됩니다.

저온 냉각수를 사용하는 시스템에는 히트펌프를 사용하는 것이 가장 좋습니다., 와 같은 "따뜻한 바닥" 시스템(+35°C) 및 팬 코일 유닛(+35 - +45°C). 팬 코일 유닛열/냉기가 물에서 공기로 전달되는 팬 대류식 장치입니다. 오래된 집에 이러한 시스템을 설치하려면 완전한 재개발 및 재건축이 필요하며 이로 인해 추가 비용이 발생합니다. 이는 새 집을 지을 때 단점이 아닙니다.
히트펌프의 친환경성, 물과 토양에서 열을 빼앗아, 다소 상대적인.사실은 작동 중에 냉각수 파이프 주변 공간이 냉각되고 이로 인해 기존 생태계가 파괴됩니다. 결국 토양 깊은 곳에서도 혐기성 미생물이 살아서 더 많은 생명 활동을 보장합니다. 복잡한 시스템. 반면, 가스나 석유 생산에 비해 히트펌프로 인한 피해는 최소화된다.

히트펌프 작동을 위한 열원

열 펌프는 따뜻한 기간 동안 태양 복사를 축적하는 자연 소스로부터 열을 가져옵니다. 히트 펌프는 열원에 따라 다릅니다.

애벌칠

토양은 계절에 걸쳐 축적되는 가장 안정적인 열원입니다. 5~7m 깊이에서 토양 온도는 거의 항상 일정하며 약 +5~+8°C이며, 10m 깊이에서는 항상 +10°C로 일정합니다. 땅에서 열을 모으는 방법에는 두 가지가 있습니다.

수평 접지 수집기냉각수가 순환하는 수평으로 놓인 파이프입니다. 수평 수집기의 깊이는 조건에 따라 개별적으로 계산되며 때로는 1.5 - 1.7m - 토양 동결 깊이, 때로는 낮은 - 2 - 3m로 온도 안정성을 높이고 차이를 줄이며 때로는 1 - 1.2에 불과합니다. m - 여기서 토양은 봄에 더 빨리 따뜻해지기 시작합니다. 2단 수평수집기를 설치하는 경우도 있습니다.

수평 수집관은 25mm, 32mm, 40mm 등 다양한 직경을 가질 수 있습니다. 레이아웃의 모양도 뱀, 루프, 지그재그, 다양한 나선형 등 다를 수 있습니다. 뱀의 파이프 사이의 거리는 최소 0.6m 이상이어야 하며 일반적으로 0.8~1m입니다.

비열 제거파이프의 선형 미터당 토양 구조에 따라 다릅니다.

마른 모래 - 10W/m;
건조 점토 - 20W/m;
점토는 더 습합니다 - 25 W/m;
수분 함량이 35W/m로 매우 높은 점토입니다.

토양이 젖은 점토라면 100m2 면적의 집을 가열하려면 수집가를 위해 400m2의 토지 면적이 필요합니다. 이것은 꽤 많은 것입니다 - 4 - 5 에이커. 그리고 이 부지에는 건물이 없어야 하며 잔디밭과 연간 꽃이 있는 화단만 허용된다는 사실을 고려하면 모든 사람이 수평 수집기를 장비할 여력이 있는 것은 아닙니다.

특수 액체가 수집관을 통해 흐르며, 이를라고도 합니다. "소금물"또는 부동액예를 들어 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜의 30% 용액입니다. "염수"는 지면에서 열을 모아 히트펌프로 보내어 냉매로 전달합니다. 냉각된 "염수"는 다시 땅 수집기로 흘러 들어갑니다.

수직 토양 프로브 50~150m 깊이로 매설된 파이프 시스템입니다. 이는 U자형 파이프 하나만 있어도 되고, 80~100m 깊이까지 낮추고 콘크리트 모르타르로 채울 수 있습니다. 아니면 더 넓은 지역에서 에너지를 수집하기 위해 20m 높이를 낮추는 U자형 파이프 시스템을 설치할 수도 있습니다. 100~150m 깊이까지 시추 작업을 수행하는 것은 비용이 많이 들 뿐만 아니라 특별 허가를 받아야 하기 때문에 교활한 방법을 사용하고 얕은 깊이의 여러 프로브를 장비하는 경우가 많습니다. 이러한 프로브 사이의 거리는 5 - 7m입니다.

비열 제거수직 수집기에서도 암석에 따라 달라집니다.

건조 퇴적암 - 20 W/m;
물과 암석 토양으로 포화된 퇴적암 - 50 W/m;
열전도율이 70W/m로 높은 암석질 토양;
지하수(지하수) - 80W/m.

수직형 집열기에 필요한 면적은 매우 작지만 설치 비용이 수평 집열기보다 높습니다. 수직형 집열기의 장점은 온도가 더 안정적이고 열 제거율이 더 높다는 것입니다.

물

물은 다양한 방법으로 열원으로 사용될 수 있습니다.

동결되지 않는 개방형 저장소 바닥에 있는 수집기- 강, 호수, 바다 - 무게의 도움으로 가라앉은 "염수"가 포함된 파이프를 나타냅니다. 냉각수 온도가 높기 때문에 이 방법이 가장 수익성이 높고 경제적입니다. 저수지가 50m 이상 떨어진 곳에서만 집수기를 설치할 수 있습니다. 그렇지 않으면 설치 효율성이 떨어집니다. 아시다시피 모든 사람이 그러한 조건을 가지고 있는 것은 아닙니다. 그러나 해안 주민들을 위해 열 펌프를 사용하지 않는 것은 근시안적이고 어리석은 일입니다.

하수구의 수집기또는 기술 설비에서 발생하는 폐수는 주택 및 고층 건물 난방에 사용될 수 있습니다. 산업 기업도시 내에서는 물론 뜨거운 물을 준비하는 데에도 사용됩니다. 우리 조국의 일부 도시에서는 어떤 일이 성공적으로 이루어지고 있습니까?

시추공 또는 지하수 다른 수집가보다 덜 자주 사용됩니다. 이러한 시스템에는 두 개의 우물 건설이 포함되며, 하나에서 물을 가져와 열 펌프의 냉매로 열을 전달하고 냉각된 물은 두 번째 우물로 배출됩니다. 우물 대신에 여과 우물이 있을 수도 있습니다. 어쨌든 배출 우물은 첫 번째 우물에서 15-20m 떨어진 곳에 위치해야하며 심지어 하류에도 위치해야합니다 (지하수에도 자체 흐름이 있습니다). 이 시스템은 들어오는 물의 품질을 모니터링하고 필터링하고 열 펌프 부품(증발기)의 부식 및 오염으로부터 보호해야 하기 때문에 작동하기가 매우 어렵습니다.

공기

최대 심플한 디자인가지다 공기열원 히트펌프를 이용한 난방 시스템. 추가 수집기가 필요하지 않습니다. 주변의 공기가 증발기로 직접 들어가고 그곳에서 열이 냉매로 전달되고, 다시 열이 집 내부의 냉각수로 전달됩니다. 이는 팬 코일 장치용 공기일 수도 있고 바닥 난방 및 라디에이터용 물일 수도 있습니다.

공기열원 히트펌프의 설치 비용은 최소이지만, 설치 성능은 공기 온도에 따라 크게 달라집니다. 겨울이 따뜻한 지역(최대 +5 - 0 °C)에서 이는 가장 경제적인 열원 중 하나입니다. 하지만 공기 온도가 -15°C 이하로 떨어지면 성능이 너무 떨어지므로 펌프를 사용하는 것은 의미가 없으며 기존 전기 히터나 보일러를 켜는 것이 더 유리합니다.

난방용 공기열원 히트펌프에 대한 리뷰는 매우 모순적입니다. 그것은 모두 사용 지역에 따라 다릅니다. 예를 들어, 심한 서리가 내릴 경우 백업 열원이 필요하지 않은 소치와 같이 겨울이 따뜻한 지역에서 사용하는 것이 유리합니다. 공기가 상대적으로 건조하고 겨울 기온이 -15°C 이하인 지역에도 공기원 히트펌프를 설치할 수 있습니다. 그러나 습하고 추운 기후에서는 이러한 설비가 결빙 및 동결로 인해 어려움을 겪습니다. 팬에 고드름이 달라붙으면 전체 시스템이 제대로 작동하지 못하게 됩니다.

히트펌프를 이용한 난방: 시스템 비용 및 운영 비용

히트펌프의 출력은 할당될 기능에 따라 선택됩니다. 난방만 하는 경우에는 건물의 열 손실을 고려하는 특수 계산기를 사용하여 계산할 수 있습니다. 그런데, 히트 펌프의 최고의 성능은 건물의 열 손실이 80 - 100 W/m2 이하일 때입니다. 단순화를 위해 천장 높이가 3m이고 열 손실이 60W/m2인 100m2 규모의 주택을 난방하려면 10kW 출력의 펌프가 필요하다고 가정합니다. 물을 가열하려면 12kW 또는 16kW의 파워 리저브가 있는 장치를 가져와야 합니다.

히트펌프 비용전력뿐만 아니라 신뢰성과 제조업체의 요청에 따라 달라집니다. 예를 들어, 러시아산 16kW 장치의 가격은 7,000달러이고, 17kW 출력의 외국 펌프 RFM 17의 가격은 약 13,200달러입니다. 매니폴드를 제외한 모든 관련 장비와 함께.

다음 비용 라인은 저수지 배열. 또한 설치의 힘에 따라 다릅니다. 예를 들어, 바닥 난방(100m2) 또는 80m2의 난방 라디에이터가 모든 곳에 설치되어 있고 시간당 150l의 양으로 물을 +40°C까지 가열하는 100m2 규모의 주택의 경우 수집가를 위해 우물을 뚫어야 합니다. 이러한 수직 수집기의 가격은 13,000 USD입니다.

저수지 바닥에 있는 수집기는 비용이 조금 더 저렴합니다. 동일한 조건에서 비용은 11,000 USD입니다. 그러나 전문 회사에 지열 시스템 설치 비용을 확인하는 것이 더 좋습니다. 예를 들어, 17kW 펌프용 수평 수집기를 설치하는 데 드는 비용은 미화 2,500달러에 불과합니다. 그리고 공기열원 히트펌프의 경우 수집기가 전혀 필요하지 않습니다.

히트펌프의 총 비용은 8000 USD입니다. 평균적으로 수집가의 건설 비용은 6000 USD입니다. 평균적으로.

히트펌프를 이용한 월별 난방비용에는 다음과 같은 사항만 포함됩니다. 전기 비용. 다음과 같이 계산할 수 있습니다. 전력 소비는 펌프에 표시되어야 합니다. 예를 들어 위에서 언급한 17kW 펌프의 경우 전력 소비는 5.5kW/h입니다. 전체적으로 난방 시스템은 1년에 225일 작동합니다. 5400시간. 히트펌프와 압축기가 주기적으로 작동한다는 점을 고려하면 에너지 소비를 절반으로 줄여야 한다. 난방 시즌에는 5400h*5.5kW/h/2=14850kW가 소비됩니다.

소비한 kW 수에 해당 지역의 에너지 비용을 곱합니다. 예: 0.05USD 1kW/시간 동안. 총 742.5 USD가 연간 지출됩니다. 열 펌프가 난방을 위해 작동한 매달 비용은 100달러입니다. 전기 비용. 비용을 12개월로 나누면 한 달에 60 USD를 받게 됩니다.

히트펌프의 소비전력이 낮을수록 월 비용이 낮아지니 참고해주세요. 예를 들어, 연간 10,000kW만 소비하는 17kW 펌프가 있습니다(비용 500cu). 히트펌프의 성능이 높을수록 난방 시스템의 열원과 냉각수 사이의 온도 차이가 작아지는 것도 중요합니다. 그렇기 때문에 따뜻한 바닥과 팬코일 장치를 설치하는 것이 더 수익성이 높다고 합니다. 고온 냉각수(+65 - +95 °C)가 있는 표준 난방 라디에이터도 설치할 수 있지만 간접 난방 보일러와 같은 추가 축열기가 필요합니다. 온수를 추가로 가열하기 위해 보일러도 사용됩니다.

열 펌프는 2가 시스템에 사용될 때 유리합니다. 펌프 외에도 설치할 수 있습니다. 태양열 수집기, 이는 냉각을 위해 작동하는 여름에 펌프에 전기를 완전히 공급할 수 있습니다. 겨울 보험의 경우 온수 공급을 위해 물을 가열하는 열 발생기와 고온 라디에이터를 추가할 수 있습니다.

"가 무엇인지 일반 사람의 언어로 설명해보자. 히트펌프«:

히트펌프 - 보일러와 온수 공급원, 냉방용 에어컨을 결합한 특수 장치입니다. 히트펌프와 다른 열원의 주요 차이점은 환경(토지, 물, 공기, 폐수) 난방 시즌 동안 필요한 열을 충당하고, 온수 공급을 위해 물을 가열하고, 집을 냉각합니다. 따라서 히트펌프는 가스나 기타 탄화수소 없이 매우 효율적인 에너지 공급을 제공합니다.

히트펌프 역냉각기의 원리로 작동하는 장치로, 집의 난방 시스템과 같이 저온원에서 고온 환경으로 열을 전달합니다.

각 히트펌프 시스템에는 다음과 같은 주요 구성요소가 있습니다.

- 1차 회로 - 지면, 물 또는 공기의 열을 히트펌프로 전달하는 폐쇄 순환 시스템입니다.
- 2차 회로 - 열 펌프의 열을 집안의 난방 시스템, 온수 공급 또는 환기(난방 공급)로 전달하는 역할을 하는 폐쇄 시스템입니다.

히트펌프의 작동 원리 일반 냉장고의 작동과 유사하지만 그 반대입니다. 냉장고는 음식에서 열을 빼앗아 외부로 옮깁니다(뒷벽에 있는 라디에이터로). 열 펌프는 토양, 땅, 저수지, 지하수 또는 공기에 축적된 열을 집으로 전달합니다. 냉장고와 마찬가지로 이 에너지 효율적인 열 발생기는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다. 주요 요소:

- 응축기(열이 냉매에서 실내 난방 시스템 요소로 전달되는 열 교환기: 저온 라디에이터, 팬 코일 장치, 바닥 난방, 복사 난방/냉방 패널)
- 스로틀(압력, 온도를 낮추고 결과적으로 히트펌프의 가열 사이클을 닫는 장치)
- 증발기(저온원에서 열 펌프로 열을 가져오는 열 교환기)
- 압축기 (냉매 증기의 압력과 온도를 높이는 장치).

히트펌프열이 다른 방향으로 이동하도록 설계되었습니다. 예를 들어 집을 난방할 때 차가운 외부 소스(땅, 강, 호수, 외부 공기)에서 열을 가져와 집으로 전달합니다. 집을 냉각(조건화)하기 위해 집 안의 따뜻한 공기에서 열을 제거하여 외부로 전달합니다(폐기). 이러한 점에서 히트펌프는 유체를 낮은 곳에서 높은 곳으로 펌핑하는 기존의 유압펌프와 유사하지만, 일반적인 조건에서유체는 항상 상위 레벨에서 하위 레벨로 이동합니다.

오늘날 가장 일반적인 것은 증기 압축 열 펌프입니다. 그들의 작용 원리는 두 가지 현상에 기초합니다. 첫째, 응집 상태가 변할 때 액체에 의한 열 흡수 및 방출, 즉 증발과 응축입니다. 둘째, 압력 변화에 따른 증발(및 응축) 온도의 변화입니다.

히트펌프의 증발기에서 작동유체는 염소를 함유하지 않은 냉매이며, 낮은 압력 하에서 낮은 온도에서 끓으며 전위가 낮은 소스(예: 토양)에서 열을 흡수합니다. 그런 다음 작동 유체는 전기 또는 기타 모터로 구동되는 압축기에서 압축되어 응축기로 들어가고, 고압에서 더 많은 양으로 응축됩니다. 고온, 응축열을 수열기(예: 난방 시스템의 냉각수)로 전달합니다. 응축기에서 작동 유체는 스로틀을 통해 다시 증발기로 들어가고, 그곳에서 압력이 감소하고 냉매 비등 과정이 새로 시작됩니다.

히트펌프공기, 물, 토양 등 다양한 소스에서 열을 제거할 수 있습니다. 또한 공기, 물 또는 땅으로 열을 방출할 수 있습니다. 열을 받는 더 따뜻한 매체를 방열판이라고 합니다.

히트펌프 X/Y는 매체 X를 열원으로 사용하고 열 운반체 Y를 사용합니다. 펌프는 구별됩니다. "공기-물", "지하수", "물-물", "공기-공기", "지하공기", "물-공기".

지하수 히트펌프:

공기 대 물 열 펌프:

대부분의 경우 열 펌프를 사용하는 난방 시스템의 작동 조절은 수신기(가열 시) 또는 소스(냉각 시)에 설치된 온도 센서의 신호를 기반으로 시스템을 켜고 끄는 방식으로 수행됩니다. 열. 히트 펌프 설정은 일반적으로 스로틀(온도 조절 밸브)의 단면을 변경하여 수행됩니다.

냉동 기계와 마찬가지로 열 펌프는 기계적(전기적 또는 기타) 에너지를 사용하여 열역학적 사이클을 구동합니다. 이 에너지는 압축기를 구동하는 데 사용됩니다(최대 100kW 출력의 최신 열 펌프에는 고효율 스크롤 압축기가 장착되어 있음).

히트펌프의 (변환 또는 효율비)는 히트펌프가 생산하는 열에너지 양과 소비하는 전기 에너지 양의 비율입니다.

COP 환산계수히트펌프의 증발기 및 응축기 온도 수준에 따라 달라집니다. 이 값은 2.5 ~ 7 범위의 다양한 히트 펌프 시스템에 따라 다릅니다. 즉, 1kW의 전기 에너지가 소비되면 히트 펌프는 2.5 ~ 7kW의 열 에너지를 생성하며 이는 응축 가스 보일러의 전력을 초과합니다. 또는 기타 발전기 열.

그러므로 다음과 같이 주장할 수 있다. 히트펌프는 최소한의 값비싼 전기 에너지를 사용하여 열을 생산합니다.

열 펌프의 에너지 절약 및 사용 효율성은 주로 다음에 달려 있습니다. 두 번째로 집 난방 방법 (물 또는 공기)에서 저온 열을 끌어 오기로 결정한 곳 .

사실 히트 펌프는 두 개의 열 회로 사이에서 "전달 기반"으로 작동합니다. 하나는 입구(증발기 측)에서 가열되고 다른 하나는 출구(응축기)에서 가열됩니다.

모든 유형의 열 펌프에는 모델을 선택할 때 기억해야 할 여러 가지 기능이 있습니다.

첫째, 열 펌프는 단열이 잘 된 집에서만 효과가 있습니다. 더 따뜻한 집, 이 장치를 사용할 때 더 큰 이점을 얻을 수 있습니다. 아시다시피, 열 펌프를 사용하여 거리를 가열하고 열 부스러기를 모으는 것은 전적으로 합리적이지 않습니다.

둘째, 입출력 회로의 냉각수 온도차가 클수록 열변환계수(COR)가 낮아지는, 즉 전기에너지 절감 효과가 낮아진다. 그렇기 때문에 저온 난방 시스템에 히트펌프를 보다 수익성 있게 연결. 우선, 우리는 온수 바닥을 이용한 난방에 대해 이야기하고 있습니다. 적외선 물 천장또는 벽 패널. 그러나 열 펌프가 출력 회로(라디에이터 또는 샤워기)를 위해 준비하는 물의 온도가 높을수록 발전하는 전력은 줄어들고 전력 소비는 늘어납니다.

셋째, 더 큰 이점을 얻으려면 추가 열 발생기를 사용하여 열 펌프를 작동하는 것이 실행됩니다. 2가 가열 회로 ).

<<< к разделу ТЕПЛОВОЙ НАСОС

<<< выбор вентиляционного оборудования

<<< назад к СТАТЬЯМ

주택 난방용 히트펌프: 장단점

1. 히트펌프의 특징
2. 히트펌프의 종류
3. 지열 히트펌프
4. 히트펌프의 장점과 단점

시골집을 난방하는 매우 효율적인 방법 중 하나는 열 펌프를 사용하는 것입니다.

히트펌프의 작동 원리는 토양, 저수지, 지하수, 공기로부터 열에너지를 추출하는 것에 기초합니다. 집을 난방하는 열 펌프는 환경에 해로운 영향을 미치지 않습니다. 사진에서 이러한 난방 시스템이 어떻게 보이는지 확인할 수 있습니다.

이러한 가정 난방 및 온수 공급 조직은 수년 동안 가능했지만 최근에야 널리 보급되기 시작했습니다.

히트펌프의 특징

이러한 장치의 작동 원리는 냉동 장비와 유사합니다.

히트펌프는 열을 흡수하여 축적하고 농축한 다음 냉각수로 전달합니다. 발열장치로는 응축기를 사용하고, 낮은 전위의 열을 회수하기 위해 증발기를 사용합니다.

전기 비용의 지속적인 증가와 엄격한 환경 보호 요구 사항의 부과로 인해 주택 난방 및 물 난방을 위해 열을 발생시키는 대체 방법이 모색되고 있습니다.

그 중 하나는 열 펌프를 사용하는 것입니다. 왜냐하면 받은 열 에너지의 양이 소비되는 전기보다 몇 배 더 크기 때문입니다(자세한 내용: "전기를 이용한 경제적인 난방: 장단점").

열 펌프를 사용하여 가스, 고체 또는 액체 연료로 난방을 비교하면 후자가 더 경제적입니다. 그러나 이러한 장치를 갖춘 난방 시스템을 설치하는 것은 훨씬 더 비쌉니다.

히트 펌프는 압축기를 작동하는 데 필요한 전력을 소비합니다. 따라서 이러한 유형의 건물 난방은 해당 지역의 전력 공급에 자주 문제가 있는 경우 적합하지 않습니다.

열 펌프를 사용하여 개인 주택을 난방하는 경우 효율성이 다를 수 있습니다. 주요 지표는 열 변환, 즉 소비되는 전기와 받는 열의 차이입니다.

증발기 온도와 응축기 온도 사이에는 항상 차이가 있습니다.

높을수록 장치의 효율이 낮아집니다. 이러한 이유로 히트펌프를 사용할 때에는 상당한 저잠재 열원을 확보해야 합니다. 이를 토대로 열교환기의 크기가 클수록 에너지 소비가 낮아진다는 결론이 나옵니다. 그러나 동시에 크기가 큰 장치의 비용은 훨씬 더 높습니다.

히트펌프를 이용한 난방은 많은 선진국에서 찾아볼 수 있습니다.

또한 아파트 및 공공 건물 난방에도 사용됩니다. 이는 우리나라에서 익숙한 난방 시스템보다 훨씬 경제적입니다.

히트펌프의 종류

이 장치는 넓은 온도 범위에서 사용할 수 있습니다. 일반적으로 –30도에서 +35도 사이의 온도에서 정상적으로 작동합니다.

가장 널리 사용되는 것은 흡수 및 압축 열 펌프입니다.

후자는 열을 전달하기 위해 기계적, 전기적 에너지를 사용합니다. 흡수 펌프는 더 복잡하지만 소스 자체를 사용하여 열을 전달할 수 있으므로 에너지 비용을 크게 줄일 수 있습니다.

열원의 경우 이러한 장치는 다음 유형으로 구분됩니다.

공기;
지열;
2차 열.

난방용 공기 히트 펌프는 주변 공기로부터 열을 가져옵니다.

지열은 지구, 지하 및 지표수의 열 에너지를 사용합니다(자세한 내용은 "지열 가열: 작동 원리 및 예" 참조). 재활용 열 펌프는 하수 및 중앙 난방에서 에너지를 사용합니다. 이러한 장치는 주로 산업용 건물을 가열하는 데 사용됩니다.

이는 재활용해야 하는 열원이 있는 경우 특히 유용합니다(“우리는 집을 데우기 위해 지구의 열을 사용합니다” 참조).

히트펌프는 또한 냉각수 유형에 따라 분류됩니다. 냉각수는 공기, 토양, 물 또는 이들의 조합일 수 있습니다.

지열 히트펌프

히트펌프를 사용하는 난방 시스템은 개방형과 폐쇄형의 두 가지 유형으로 구분됩니다. 개방형 구조는 히트펌프를 통과하는 물을 가열하도록 설계되었습니다. 냉각수는 시스템을 통과한 후 다시 땅으로 배출됩니다.

이러한 시스템은 소비가 환경에 해를 끼치 지 않고 현행법과 충돌하지 않는다는 사실을 고려하여 상당한 양의 깨끗한 물이 있는 경우에만 이상적으로 작동합니다. 따라서 지하수로부터 에너지를 공급받는 난방시스템을 사용하기 전에 관련 기관과 협의가 필요합니다.

폐쇄형 시스템은 여러 유형으로 나뉩니다.

수평 배열의 지열은 토양의 결빙 깊이 아래의 트렌치에 수집기를 놓는 것과 관련됩니다.
이는 약 1.5미터이다. 굴착 면적을 최소한으로 줄이고 작은 면적에 충분한 회로를 제공하기 위해 수집기를 링 형태로 배치합니다("가열용 지열 히트펌프: 시스템 원리" 참조).

이 방법은 사용 가능한 여유 공간이 충분한 경우에만 적합합니다.
수직 배열의 지열 구조물에는 최대 200m 깊이의 우물에 수집기를 배치하는 작업이 포함됩니다. 이 방법은 수평 우물에 필요한 넓은 면적에 열교환기를 배치할 수 없는 경우에 사용됩니다.
또한 현장의 지형이 고르지 않은 경우 수직 우물을 갖춘 지열 시스템이 만들어집니다.
지열수는 어는점 이하 깊이의 저장소에 수집기를 배치하는 것을 의미합니다. 누워는 고리로 이루어집니다. 저수지가 작거나 깊이가 충분하지 않으면 이러한 시스템을 사용할 수 없습니다.
수집기가 있는 위치에서 저장소가 얼면 펌프가 작동할 수 없다는 점을 고려해야 합니다.

열 펌프 공기 물 - 기능, 비디오 세부 정보:

히트펌프의 장점과 단점

열 펌프로 시골집을 난방하는 데는 긍정적인 측면과 부정적인 측면이 모두 있습니다. 난방 시스템의 주요 장점 중 하나는 환경 친화성입니다.

히트펌프는 전기를 소모하는 다른 히터와 달리 경제적이기도 하다. 따라서 생성되는 열에너지의 양은 소비되는 전기의 양보다 몇 배 더 많습니다.

열 펌프는 화재 안전성이 향상되어 추가 환기 없이 사용할 수 있습니다.

시스템에는 폐쇄 루프가 있으므로 운영 중 재정적 비용이 최소화됩니다. 소비된 전기에 대해서만 비용을 지불하면 됩니다.

열 펌프를 사용하면 여름에 방을 식힐 수도 있습니다. 이는 팬 코일과 "차가운 천장" 시스템을 수집기에 연결하여 가능합니다.

이러한 장치는 신뢰성이 높으며 작업 프로세스 제어가 완전 자동으로 이루어집니다. 따라서 히트펌프를 작동하는데 특별한 기술이 필요하지 않습니다.

장치의 컴팩트한 크기도 중요합니다.

열 펌프의 주요 단점:

높은 비용과 상당한 설치 비용. 특별한 지식 없이는 히트펌프로 난방을 직접 시공할 수 없을 것 같습니다. 투자가 성과를 거두는 데는 1년 이상이 소요됩니다.
장치의 수명은 약 20년이며, 그 이후에는 대대적인 수리가 필요할 가능성이 높습니다.
이것도 저렴하지는 않습니다.
열 펌프의 가격은 가스, 고체 또는 액체 연료로 작동하는 보일러 비용보다 몇 배 더 높습니다. 우물을 뚫으려면 많은 돈을 지불해야 합니다.

그러나 히트펌프는 다른 많은 난방 장치와 달리 정기적인 유지 관리가 필요하지 않습니다.

히트펌프의 모든 장점에도 불구하고 아직까지 널리 사용되지는 않습니다. 이는 우선 장비 자체와 설치 비용이 높기 때문입니다. 수평 열 교환기를 사용하여 시스템을 만들고 트렌치를 직접 파는 경우에만 절약이 가능하지만 하루 이상이 소요됩니다. 작동에 관해서는 장비가 매우 수익성이 높은 것으로 나타났습니다.

히트펌프는 환경 친화적인 건물을 가열하는 경제적인 방법입니다.

가격이 비싸기 때문에 널리 사용되지는 않을 수도 있지만, 향후에는 상황이 바뀔 수도 있습니다. 선진국에서는 많은 개인 주택 소유자가 열 펌프를 사용합니다. 그곳에서는 정부가 환경에 대한 관심을 장려하고 이러한 유형의 난방 비용이 낮습니다.

지열 펌프 또는 지열 펌프는 가장 에너지 효율적인 대체 에너지 시스템 중 하나입니다. 그 작동은 공랭식 펌프와 같이 계절과 주변 온도에 의존하지 않으며 물 대 물 시스템과 같이 집 근처에 지하수가 있는 저수지나 우물의 존재에 의해 제한되지 않습니다.

토양에서 채취한 열을 사용하여 난방 시스템의 냉각수를 가열하는 지열 히트펌프는 에너지 변환 계수(ECR)뿐만 아니라 가장 높고 가장 일정한 효율을 갖습니다.

그 값은 1:3.5-5입니다. 즉, 펌프 작동에 소비된 전기 1킬로와트가 3.5-5킬로와트의 열 에너지로 반환됩니다. 따라서 토양 펌프의 화력은 적절한 전력의 장치를 설치할 때 넓은 면적의 집에서도 유일한 열원으로 사용하는 것이 가능합니다.

수중 토양 펌프에는 지구에서 열을 추출하기 위해 순환 냉각제가 있는 토양 회로 장비가 필요합니다.

배치에는 두 가지 가능한 옵션이 있습니다. 수평 토양 수집기(얕은 깊이이지만 상대적으로 넓은 면적의 파이프 시스템)와 50~200m 깊이의 우물에 배치되는 수직 프로브입니다.

토양과의 열교환 효율은 토양의 유형에 따라 크게 달라집니다. 수분이 가득한 토양은 예를 들어 모래 토양보다 훨씬 더 많은 열을 방출합니다.

가장 일반적인 것은 지하수 원리로 작동하는 펌프로, 냉각수가 토양의 에너지를 저장하고 압축기와 열교환기를 통과한 결과 이를 난방 시스템의 냉각수인 물로 전달합니다. 이러한 유형의 토양 펌프의 가격은 높은 효율성과 생산성에 해당합니다.

수중 토양 펌프

GRAT 지상 펌프 및 토양 열 펌프와 같은 복잡한 첨단 기술 장치에는 전문가의 주의가 필요합니다.

히트펌프

우리는 히트펌프를 기반으로 한 난방 및 온수 공급 시스템의 판매, 설치 및 유지 관리에 대한 광범위한 서비스를 제공합니다.

오늘날 시장에서 이러한 장치를 생산하는 국가 중에서 유럽 국가와 중국이 특히 인기가 있습니다.

가장 유명한 열 펌프 모델: Nibe, Stiebel Eltron, Mitsubishi Zubadan, Waterkotte. 국내 지열 열 펌프도 수요가 적지 않습니다.

우리 회사는 신뢰할 수 있는 유럽 제조업체인 Viessmann 및 Nibe의 장비만 사용하는 것을 선호합니다.

열 펌프는 지하수, 지하수 및 열수, 강, 호수, 바다 등 다양한 소스에서 축적된 에너지를 추출합니다. 처리된 산업 및 생활 폐수; 환기 배출 및 연도 가스; 토양과 지구의 내장 - 더 높은 온도를 에너지로 전달하고 변환합니다.

히트펌프 – 매우 경제적이고 친환경적인 난방 및 쾌적 기술

열에너지는 우리 주변에 존재하는데, 문제는 막대한 에너지 자원을 들이지 않고 어떻게 열에너지를 추출하느냐이다.

최적의 열원 선택은 가정의 에너지 요구량, 설치된 난방 시스템, 거주 지역의 자연 조건 등 여러 요인에 따라 달라집니다.

히트펌프의 설계 및 작동원리

열 펌프는 냉장고와 같은 기능을 하며 그 반대의 경우에만 작동합니다.

냉장고는 내부에서 외부로 열을 전달합니다.

열 펌프는 공기, 토양, 하층토 또는 물에 축적된 열을 집으로 전달합니다.

히트펌프는 4개의 주요 장치로 구성됩니다.

증발기,

콘덴서,

팽창밸브(토출밸브-
스로틀, 압력 감소),

압축기(압력 증가).

이들 장치는 폐쇄형 파이프라인으로 연결됩니다.

배관 시스템은 사이클의 한 부분에서는 액체이고 다른 부분에서는 기체인 냉매를 순환시킵니다.

깊은 열원으로서의 지구 내부

지구 내부는 일년 내내 같은 온도를 유지하는 자유 열원입니다.

지구 내부의 열을 이용하는 것은 크고 작은 건물, 공공 및 민간 건물 등 모든 유형의 건물에 열과 온수를 공급하는 환경 친화적이고 안정적이며 안전한 기술입니다. 투자 수준은 상당히 높지만 그 대가로 유지 관리 요구 사항이 최소화되고 서비스 수명이 가장 긴 대체 난방 시스템을 안전하게 작동할 수 있습니다. 열 변환 계수(참조

페이지 6) 높이가 3에 도달합니다. 설치 공간이 많이 필요하지 않으며 작은 부지에도 설치할 수 있습니다. 시추 후 복원 작업의 양은 미미하며 시추된 우물이 환경에 미치는 영향은 최소화됩니다. 지하수는 소비되지 않으므로 지하수위에는 영향이 없습니다. 열에너지는 대류 온수 가열 시스템으로 전달되어 온수 공급에 사용됩니다.

지열 - 인근 에너지

여름에는 지구 표면층에 열이 축적됩니다.

이 에너지를 난방에 사용하는 것은 에너지 소비가 많은 건물에 권장됩니다. 수분 함량이 가장 높은 토양에서 가장 많은 양의 에너지가 추출됩니다.

지열펌프

물 열원

태양은 바다, 호수 및 기타 수원의 물을 가열합니다.

태양 에너지는 물과 바닥층에 축적됩니다. 온도가 +4 °C 이하로 떨어지는 경우는 거의 없습니다. 표면에 가까울수록 일년 내내 온도가 더 많이 변하지만 깊이에서는 상대적으로 안정적입니다.

수열원을 갖춘 히트펌프

열전달 호스는 온도가 여전히 약간 높은 바닥이나 바닥 토양에 놓여 있으며,
물온도보다

이를 방지하려면 호스에 무게를 두는 것이 중요합니다.
호스가 표면에 뜹니다. 낮을수록 손상 위험이 낮아집니다.

열원으로서의 수자원은 상대적으로 열에너지 수요가 높은 건물에 매우 효과적입니다.

지하수의 열

지하수도 건물 난방에 사용될 수 있습니다.

이를 위해서는 물이 히트펌프로 펌핑되는 우물이 필요합니다.

지하수를 사용할 때 품질에 대한 요구가 높습니다.

지하수를 열원으로 하는 히트펌프

열 펌프를 통과한 후 물은 배수 채널이나 우물로 이송될 수 있습니다. 이러한 해결책은 바람직하지 않은 지하수 수위 감소로 이어질 수 있을 뿐만 아니라 시설의 운영 신뢰성을 감소시키고 인근 우물에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

요즘에는 이 방법이 점점 더 적게 사용됩니다.

지하수는 부분적 또는 전체 침투를 통해 땅으로 되돌아갈 수도 있습니다.

수익성이 좋은 히트펌프

열전환계수

히트펌프의 효율이 높을수록 수익성이 높아집니다.

효율은 소위 열 변환 계수 또는 온도 변환 계수에 의해 결정됩니다. 이는 열 전달 과정에서 소비되는 에너지 양에 대한 히트 펌프에 의해 생성된 에너지 양의 비율입니다.

예: 온도 변환 계수는 3입니다.

이는 히트펌프가 소비하는 것보다 3배 더 많은 에너지를 공급한다는 것을 의미합니다. 즉, 열원으로부터 2/3를 "무료"로 받은 것입니다.

자신의 손으로 집을 난방하기 위한 열 펌프를 만드는 방법: 작동 원리 및 다이어그램

집의 에너지 요구량이 높을수록 더 많은 돈을 절약할 수 있습니다.

참고 온도 변환 계수의 값은 계산 시 추가 장비(순환 펌프) 매개변수의 유무 및 다양한 온도 조건의 영향을 받습니다.

온도 분포가 낮을수록 온도 변환 계수가 높아지며, 온도 특성이 낮은 난방 시스템에서는 히트펌프가 가장 효과적입니다.

난방 시스템용 히트펌프를 선택할 때 방향을 잡는 것은 수익성이 없습니다.
최대 전력 요구 사항에 대한 히트 펌프의 전력 표시기(연중 가장 추운 날 난방 회로의 에너지 비용을 충당하기 위해).

경험에 따르면 히트펌프는 이 최대치의 약 50~70%를 생성해야 하며, 히트펌프는 난방 및 온수 공급을 위한 총 연간 에너지 수요의 70~90%(열원에 따라 다름)를 충당해야 합니다. 외부 온도가 낮은 경우 기존 보일러 장비와 함께 히트펌프를 사용하거나 히트펌프를 장착한 피크 클로저를 사용한다.

히트펌프와 기름보일러를 기반으로 한 개별 주택의 난방 시스템 설치 비용을 비교합니다.

분석을 위해 면적이 150~200㎡인 집을 예로 들어보겠습니다.

오늘날 영구 사용을 위한 현대식 컨트리 하우스의 가장 일반적인 옵션입니다.
현대 건축 자재 및 기술을 사용하여 건물의 열 손실을 바닥 면적 55W/sq.m 수준으로 보장합니다.
이러한 주택의 난방 및 온수 공급에 소요되는 열에너지의 총 수요를 충당하려면 약 12kW/h의 열용량을 갖춘 히트펌프나 보일러를 설치해야 합니다.
히트펌프나 디젤 보일러 자체의 비용은 난방 시스템 전체를 시운전하는 데 드는 비용의 극히 일부에 불과합니다.

다음은 열 펌프를 사용할 때 누락되는 액체 연료 보일러를 기반으로 한 턴키 난방 시스템을 설치하는 데 소요되는 주요 관련 비용의 전체 목록과는 거리가 멀습니다.

환기 필터, 수정 패키지, 안전 그룹, 버너, 보일러 배관 시스템, 날씨에 따른 자동 제어 패널, 비상 전기 보일러, 연료 탱크, 굴뚝, 보일러.

이 모든 것을 합산하면 최소 8000-9000유로가 됩니다. 감독 당국의 모든 요구 사항을 고려하여 비용이 수천 유로에 달하는 보일러 실 자체를 설치해야한다는 점을 고려하면 언뜻보기에는 역설적 인 결론, 즉 실질적인 비교 가능성에 도달합니다. 히트 펌프와 액체 연료 보일러를 기반으로 한 턴키 난방 시스템을 설치할 때 초기 자본 비용.

두 경우 모두 비용은 15,000유로에 가깝습니다.

다음과 같은 히트펌프의 부인할 수 없는 장점을 고려해보세요.
경제적입니다. 1kW의 전기 비용은 1루블 40코펙이고, 1kW의 화력은 30-45코펙을 넘지 않으며 보일러의 1kW의 열 에너지는 이미 1루블 70코펙(가격)입니다. 17 루블/l의 디젤 연료);
생태학.실내 환경과 사람 모두를 생각하는 환경 친화적인 난방 방식입니다.
안전.화염이 없고, 배기가스가 없으며, 그을음이 없고, 디젤 냄새가 없으며, 가스 누출이 없고, 연료유 유출이 없습니다.

석탄, 장작, 연료유 또는 디젤 연료를 보관하는 화재 위험 저장 시설이 없습니다.

신뢰할 수 있음.높은 서비스 수명을 제공하는 최소한의 움직이는 부품. 연료재료 공급 및 품질로부터 독립. 사실상 유지 관리가 필요하지 않습니다. 히트펌프의 수명은 15~25년이다.
편안.열 펌프는 조용히 작동합니다(냉장고보다 크지 않음).
유연성.히트 펌프는 모든 순환 난방 시스템과 호환되며 현대적인 디자인으로 어떤 공간에도 설치할 수 있습니다.

점점 더 많은 개인 주택 소유자가 신축 공사 및 기존 난방 시스템 업그레이드 시 난방용 히트펌프를 선택하고 있습니다.

히트펌프 장치

히트펌프를 이용하여 저등급 열에너지를 이용하는 면 근접기술은 일종의 기술적, 경제적 현상이자 열공급 시스템의 실질적인 혁명이라 할 수 있다.

히트펌프 장치.열 펌프의 주요 요소는 증발기, 압축기, 응축기 및 파이프라인(스로틀, 팽창기 또는 와류관)으로 연결된 유량 조절기입니다(그림 16).

개략적으로 히트 펌프는 세 개의 폐쇄 회로 시스템으로 표현될 수 있습니다. 첫 번째 외부에서는 방열판(환경에서 열을 모으는 냉각수)이 순환하고 두 번째에서는 냉매(증발하는 물질)가 순환합니다. 방열판의 열을 멀리하고 응축하여 방열판에 열을 전달합니다. 세 번째는 열 수신기(건물의 난방 및 온수 공급 시스템의 물)입니다.

16. 히트펌프 장치

외부 회로(수집기)는 부동액인 부동액이 순환하는 땅이나 물 속에 설치된 파이프라인입니다. 낮은 전위 에너지의 원천은 자연 발생 열(외부 공기, 지열, 지하수 및 열수, 강, 호수, 바다 및 기타 얼지 않는 자연 수역의 물) 및 인공 발생(산업 배출물, 폐수 처리장, 전력 변압기의 열 및 기타 폐열).

펌프 작동에 필요한 온도는 일반적으로 5~15°C입니다.

냉매가 순환하는 두 번째 회로에는 증발기와 응축기 등의 열 교환기가 내장되어 있으며 냉매의 압력을 변경하는 장치, 냉매를 액상으로 분사하는 초크(좁은 보정 구멍) 및 기체 상태로 압축하는 압축기.

듀티 사이클.액체 냉매는 스로틀을 통과하여 압력이 떨어지며 증발기로 들어가서 끓으면서 수집기에서 공급되는 열을 환경으로부터 빼앗아갑니다.

다음으로, 냉매가 변한 가스는 압축기로 흡입되어 압축되고 가열되어 응축기로 밀려납니다. 응축기는 히트펌프의 열 방출 장치입니다. 여기서 열은 가열 회로 시스템의 물에 의해 전달됩니다. 이 경우 가스는 냉각되어 응축되어 팽창밸브에서 다시 토출되었다가 증발기로 되돌아갑니다. 그 후 작업주기가 반복됩니다.

압축기가 작동하려면(고압 및 순환 유지) 전기에 연결되어야 합니다.

그러나 전력 1kWh당 히트펌프는 2.5~5kWh의 열에너지를 생산합니다.

난방용 히트펌프 : 작동 원리 및 사용 장점

이 비율을 변환율(또는 열전환율)이라고 하며 히트펌프의 효율을 나타내는 지표로 사용됩니다.

이 값의 값은 증발기와 응축기의 온도 수준 차이에 따라 달라집니다. 차이가 클수록 크기는 작아집니다. 이러한 이유로 히트펌프는 너무 많이 냉각시키지 않고 낮은 등급의 열원을 최대한 많이 사용해야 합니다.

히트펌프의 종류.

열 펌프는 폐쇄 루프와 개방 루프의 두 가지 주요 유형으로 제공됩니다.

개방 회로 펌프그들은 지하 수원의 물을 열원으로 사용합니다. 이 물은 뚫린 우물을 통해 열 펌프로 펌핑되어 열 교환이 일어나고 냉각된 물은 다른 우물을 통해 수중 지평선으로 다시 배출됩니다.

이러한 유형의 펌프는 지하수가 일년 내내 안정적이고 상당히 높은 온도를 유지한다는 점에서 유리합니다.

폐쇄 사이클 펌프여러 가지 유형이 있습니다. 수직의그리고 g 수평의(그림 17).

수평 열교환기가 장착된 펌프에는 폐쇄된 외부 회로가 있으며, 그 주요 부분은 수평으로 땅에 파여 있거나 근처 호수나 연못의 바닥을 따라 놓여 있습니다.

이러한 시설의 지하 파이프 깊이는 최대 1m입니다. 지열 에너지를 얻는 이 방법은 가장 저렴하지만 이를 사용하려면 개발 중인 지역에서 항상 사용할 수 없는 여러 가지 기술 조건이 필요합니다.

가장 중요한 것은 나무의 성장이나 농업 작업을 방해하지 않는 방식으로 파이프를 배치해야 농업이나 기타 활동 중에 수중 파이프가 손상될 가능성이 낮다는 것입니다.

쌀. 17.열교환을 이용한 지표면 근처 지열 시스템

수직 열 교환기가 있는 펌프 50-200m의 땅속 깊이 파낸 외부 윤곽을 포함합니다.

이것은 가장 효율적인 유형의 펌프이며 가장 저렴한 열을 생산하지만 이전 유형보다 설치 비용이 훨씬 더 비쌉니다. 이 경우의 이점은 20m 이상의 깊이에서 지구의 온도가 일년 내내 안정적이고 15-20도에 이르며 깊이가 증가함에 따라 증가한다는 사실 때문입니다.

히트펌프를 이용한 에어컨.열 펌프의 중요한 특성 중 하나는 겨울에는 난방 모드에서 여름에는 에어컨 모드로 전환할 수 있다는 것입니다. 라디에이터 대신 팬 코일만 사용됩니다.

팬코일(Fan Coil)은 팬에 의해 구동되는 열이나 냉각수, 공기가 공급되는 내부 장치로, 물의 온도에 따라 가열되거나 냉각됩니다.

포함 사항: 열 교환기, 팬, 공기 필터 및 제어판.

팬 코일 장치는 가열 및 냉각 모두에 대해 작동할 수 있으므로 여러 가지 배관 옵션이 가능합니다.
- S2 - 파이프 - 열과 냉각수의 역할이 물에 의해 수행되고 혼합이 허용되는 경우(옵션으로 냉각에만 작동하는 전기 히터 및 열교환기가 있는 장치)
- S4 - 파이프 - 냉각수(예: 에틸렌 글리콜)가 냉각수(물)와 혼합될 수 없는 경우.

냉기용 팬코일 장치의 출력은 0.5~8.5kW, 난방용은 1.0~20.5kW입니다.

최대 7가지 회전 속도를 갖춘 저소음(12~45dB) 팬이 장착되어 있습니다.

전망.열펌프의 광범위한 사용은 대중의 인식 부족으로 인해 방해를 받고 있습니다. 잠재적 구매자는 다소 높은 초기 비용을 두려워합니다. 펌프 비용과 시스템 설치 비용은 필요한 가열 전력 1kW당 $300-1200입니다. 그러나 유능한 계산은 이러한 설비 사용의 경제적 타당성을 확실하게 입증합니다. 대략적인 추정에 따르면 자본 투자는 4-9년 안에 성과를 거두고 열 펌프는 주요 수리 전 15-20년 동안 지속됩니다.