У циклусу грејања, подземна вода, смеша против смрзавања или расхладно средство (који је циркулисао кроз подземни систем цевовода и покупио топлоту из земље) се враћа у јединицу топлотне пумпе унутар куће. У системима подземне воде или мешавине антифриза, она затим пролази кроз примарни измењивач топлоте напуњен расхладним средством. У ДКС системима, расхладно средство улази директно у компресор, без средњег измењивача топлоте.
Топлота се преноси на расхладно средство, које кључа и постаје пара ниске температуре. У отвореном систему, подземна вода се затим испумпава назад и испушта у рибњак или у бунар. У систему затворене петље, смеша против смрзавања или расхладно средство се пумпа назад у подземни систем цевовода да би се поново загрејало.
Реверзни вентил усмерава пару расхладног средства у компресор. Пара се затим сабија, што смањује њену запремину и изазива њено загревање.
Коначно, реверзни вентил усмерава сада врући гас у кондензаторски калем, где своју топлоту предаје ваздуху или хидрауличном систему за загревање куће. Након што је оставио топлоту, расхладно средство пролази кроз експанзиони уређај, где се његова температура и притисак даље снижавају пре него што се врати у први измењивач топлоте, или на тло у ДКС систему, да поново започне циклус.
Тхе Цоолинг Цицле
Циклус „активног хлађења“ је у основи обрнут циклусу грејања. Смер протока расхладног средства се мења помоћу реверзног вентила. Расхладно средство преузима топлоту из кућног ваздуха и преноси је директно, у ДКС системима, или у подземну воду или мешавину антифриза. Топлота се затим пумпа напоље, у водно тело или повратни бунар (у отвореном систему) или у подземни цевовод (у систему затворене петље). Део ове вишка топлоте може се користити за претходно загревање топле воде за домаћинство.
За разлику од топлотних пумпи са извором ваздуха, системи са извором земље не захтевају циклус одмрзавања. Температуре испод земље су много стабилније од температуре ваздуха, а сама јединица топлотне пумпе се налази унутра; дакле, проблеми са мразом не настају.
Делови система
Системи топлотних пумпи из земље имају три главне компоненте: саму јединицу топлотне пумпе, течни медијум за размену топлоте (отворени систем или затворена петља) и дистрибутивни систем (било на бази ваздуха или хидро) који дистрибуира топлотну енергију из топлоте. пумпа до зграде.
Топлотне пумпе из земље су пројектоване на различите начине. За системе засноване на ваздуху, самосталне јединице комбинују вентилатор, компресор, измењивач топлоте и намотај кондензатора у једном ормарићу. Сплит системи омогућавају да се калем дода у пећ са принудним ваздухом и да се користи постојећи вентилатор и пећ. За хидрауличке системе, и изворни и понор измењивачи топлоте и компресор су у једном орману.
Разматрања енергетске ефикасности
Као и код топлотних пумпи са извором ваздуха, системи топлотних пумпи са извором земље су доступни у низу различитих ефикасности. Погледајте претходни одељак под називом Увод у ефикасност топлотне пумпе за објашњење шта ЦОП и ЕЕР представљају. Опсег ЦОП-а и ЕЕР-а за јединице доступне на тржишту дат је у наставку.
Подземне воде или апликације отворене петље
Грејање
- Минимални ЦОП грејања: 3.6
- Распон, грејање ЦОП на тржишту доступним производима: 3,8 до 5,0
Хлађење
- Минимални ЕЕР: 16.2
- Распон, ЕЕР на тржишту доступним производима: 19.1 до 27.5
Апликације затвореног круга
Грејање
- Минимални ЦОП грејања: 3.1
- Распон, грејање ЦОП на тржишту доступним производима: 3.2 до 4.2
Хлађење
- Минимални ЕЕР: 13.4
- Распон, ЕЕР на тржишту доступним производима: 14.6 до 20.4
Минимална ефикасност за сваку врсту је регулисана на савезном нивоу као иу појединим покрајинским јурисдикцијама. Дошло је до драматичног побољшања у ефикасности система земљаног извора. Исти развоји у компресорима, моторима и контролама који су доступни произвођачима топлотних пумпи са ваздушним извором резултирају вишим нивоима ефикасности за системе са извором земље.
Нижи системи обично користе двостепене компресоре, измењиваче топлоте расхладно средство-ваздух релативно стандардне величине и велике површинске измењиваче топлоте расхладно средство-вода. Јединице у опсегу високе ефикасности обично користе компресоре са више или променљивих брзина, унутрашње вентилаторе променљиве брзине или обоје. Пронађите објашњење топлотних пумпи са једном брзином и променљивом брзином у одељку Ваздушна топлотна пумпа.
Сертификација, стандарди и скале оцењивања
Канадско удружење за стандарде (ЦСА) тренутно верификује електричну безбедност свих топлотних пумпи. Стандард перформанси специфицира испитивања и услове испитивања при којима се одређују капацитети и ефикасност грејања и хлађења топлотне пумпе. Стандарди за тестирање перформанси за системе са земљом су ЦСА Ц13256 (за системе са секундарном петљом) и ЦСА Ц748 (за ДКС системе).
Разматрање величине
Важно је да измењивач топлоте земље буде добро усклађен са капацитетом топлотне пумпе. Системи који нису избалансирани и који нису у стању да допуне енергију извучену из бушотине ће континуирано радити све лошије током времена све док топлотна пумпа више не може да извлачи топлоту.
Као и код система топлотних пумпи са ваздушним извором, генерално није добра идеја димензионисати систем са извором земље тако да обезбеди сву топлоту која је потребна за кућу. Ради исплативости, систем би генерално требало да буде димензионисан тако да покрије већину годишњих потреба домаћинства за грејном енергијом. Повремено вршно оптерећење грејања током тешких временских услова може се задовољити додатним системом грејања.
Системи су сада доступни са вентилаторима и компресорима променљиве брзине. Овај тип система може да задовољи сва оптерећења хлађења и већину грејних оптерећења при малој брзини, при чему је велика брзина потребна само за велика оптерећења грејања. Пронађите објашњење топлотних пумпи са једном брзином и променљивом брзином у одељку Ваздушна топлотна пумпа.
Доступне су различите величине система који одговарају канадској клими. Стамбене јединице се крећу у номиналној величини (хлађење у затвореном кругу) од 1,8 кВ до 21,1 кВ (6 000 до 72 000 Бту/х), и укључују опције топле воде за домаћинство (ПТВ).
Дизајн разматрања
За разлику од топлотних пумпи са извором ваздуха, топлотним пумпама са извором земље је потребан размењивач топлоте земље за прикупљање и дисипацију топлоте под земљом.
Опен Лооп Системс
Отворени систем користи подземну воду из конвенционалног бунара као извор топлоте. Подземна вода се пумпа у измењивач топлоте, где се топлотна енергија издваја и користи као извор за топлотну пумпу. Подземна вода која излази из измењивача топлоте се затим поново убризгава у водоносни слој.
Други начин за ослобађање искоришћене воде је кроз бунар за одбацивање, који је други бунар који враћа воду у земљу. Бунар за одбацивање мора имати довољан капацитет да одложи сву воду која је прошла кроз топлотну пумпу и треба да буде инсталиран од стране квалификованог бушача бунара. Ако имате додатни постојећи бунар, ваш извођач радова на топлотној пумпи треба да има бушача који ће осигурати да је погодан за употребу као бунар за одбацивање. Без обзира на приступ који се користи, систем треба да буде дизајниран тако да спречи било какву штету по животну средину. Топлотна пумпа једноставно уклања или додаје топлоту води; не додају се загађивачи. Једина промена воде која се враћа у животну средину је благо повећање или смањење температуре. Важно је да проверите са локалним властима да бисте разумели све прописе или правила у вези са системима отворене петље у вашој области.
Величина јединице топлотне пумпе и спецификације произвођача ће одредити количину воде која је потребна за отворени систем. Потреба за водом за одређени модел топлотне пумпе обично се изражава у литрима у секунди (Л/с) и наведена је у спецификацијама за ту јединицу. Топлотна пумпа капацитета 10 кВ (34 000 Бту/х) користиће 0,45 до 0,75 Л/с током рада.
Комбинација вашег бунара и пумпе треба да буде довољно велика да обезбеди воду потребну топлотној пумпи поред ваших потреба за водом за домаћинство. Можда ћете морати да повећате резервоар под притиском или модификујете водовод да бисте топлотну пумпу снабдевали одговарајућом водом.
Лош квалитет воде може изазвати озбиљне проблеме у отвореним системима. Не би требало да користите воду из извора, баре, реке или језера као извор за систем топлотне пумпе. Честице и друге материје могу зачепити систем топлотне пумпе и учинити га нефункционалним у кратком временском периоду. Такође би требало да тестирате своју воду на киселост, тврдоћу и садржај гвожђа пре него што инсталирате топлотну пумпу. Ваш уговарач или произвођач опреме може вам рећи који ниво квалитета воде је прихватљив и под којим околностима могу бити потребни посебни материјали за измјењивање топлоте.
Инсталација отвореног система често подлеже локалним законима о зонирању или захтевима за лиценцирање. Проверите са локалним властима да ли постоје ограничења у вашем подручју.
Системи затворене петље
Систем затворене петље црпи топлоту из самог тла, користећи континуирану петљу закопане пластичне цеви. Бакарне цеви се користе у случају ДКС система. Цев је повезана са унутрашњом топлотном пумпом да би се формирала запечаћена подземна петља кроз коју циркулише раствор антифриза или расхладно средство. Док отворени систем одводи воду из бунара, систем затворене петље рециркулише раствор антифриза у цеви под притиском.
Цев се поставља у један од три типа распореда:
- Вертикални: Вертикални распоред затворене петље је одговарајући избор за већину приградских кућа, где је простор на парцели ограничен. Цевоводи се убацују у пробушене рупе пречника 150 мм (6 ин.), до дубине од 45 до 150 м (150 до 500 стопа), у зависности од услова тла и величине система. У рупе се убацују петље цеви у облику слова У. ДКС системи могу имати рупе мањег пречника, што може смањити трошкове бушења.
- Дијагонални (угаони): дијагонални (угаони) распоред затворене петље је сличан вертикалном распореду затворене петље; међутим, бушотине су под углом. Ова врста аранжмана се користи тамо где је простор веома ограничен и приступ ограничен на једну тачку уласка.
- Хоризонтално: Хоризонтални распоред је чешћи у руралним подручјима, где су имања већа. Цев се поставља у ровове обично дубоке 1,0 до 1,8 м (3 до 6 стопа), у зависности од броја цеви у рову. Генерално, 120 до 180 м (400 до 600 фт.) цеви је потребно по тони капацитета топлотне пумпе. На пример, добро изолованој кући од 185 м2 (2000 ск. фт.) обично би био потребан систем од три тоне, који захтева 360 до 540 м (1200 до 1800 фт.) цеви.
Најчешћи хоризонтални дизајн измењивача топлоте су две цеви постављене једна поред друге у истом рову. Други дизајни хоризонталне петље користе четири или шест цеви у сваком рову, ако је површина земљишта ограничена. Други дизајн који се понекад користи тамо где је површина ограничена је „спирала“ – која описује њен облик.
Без обзира на распоред који одаберете, сви цевоводи за системе раствора против смрзавања морају бити најмање серије 100 од полиетилена или полибутилена са термички спојеним спојевима (за разлику од бодљикавих фитинга, стезаљки или лепљених спојева), како би се обезбедило да спојеви без цурења током века трајања цевовода. Правилно постављене, ове цеви ће трајати од 25 до 75 година. На њих не утичу хемикалије које се налазе у земљишту и имају добра својства проводљивости топлоте. Раствор антифриза мора бити прихватљив за локалне службенике за заштиту животне средине. ДКС системи користе бакарне цеви за хлађење.
Ни вертикалне ни хоризонталне петље немају негативан утицај на пејзаж све док су вертикалне бушотине и ровови правилно затрпани и набијени (чврсто запаковани).
Инсталације са хоризонталном петљом користе ровове ширине од 150 до 600 мм (6 до 24 ин.). Ово оставља голе површине које се могу обновити семеном траве или бусеном. Вертикалне петље захтевају мало простора и резултирају мањим оштећењем травњака.
Важно је да хоризонталне и вертикалне петље монтира квалификовани извођач. Пластични цевовод мора бити термички спојен и мора постојати добар контакт земља-цев да би се обезбедио добар пренос топлоте, као што је онај који се постиже Тремие-ињектирањем бушотина. Ово последње је посебно важно за вертикалне системе измењивача топлоте. Неправилна инсталација може довести до лошијег учинка топлотне пумпе.
Разматрање инсталације
Као и код система топлотних пумпи са извором ваздуха, топлотне пумпе земља-извор морају да пројектују и инсталирају квалификовани извођачи. Консултујте локалног извођача радова на топлотној пумпи за пројектовање, инсталирање и сервисирање ваше опреме како бисте осигурали ефикасан и поуздан рад. Такође, будите сигурни да се пажљиво поштују сва упутства произвођача. Све инсталације треба да испуњавају захтеве ЦСА Ц448 серије 16, стандарда за инсталацију који је поставило Канадско удружење за стандарде.
Укупни инсталирани трошкови система са земљом варирају у зависности од услова на локацији. Трошкови уградње варирају у зависности од типа земљаног колектора и спецификација опреме. Инкрементални трошак таквог система може се надокнадити кроз уштеду енергије у периоду од само 5 година. Период отплате зависи од разних фактора као што су услови тла, оптерећења за грејање и хлађење, сложеност реконструкције ХВАЦ-а, локалне цене комуналних услуга и извор горива за грејање који се замењује. Проверите код свог предузећа за електричну енергију да процените предности улагања у систем са земљом. Понекад се за одобрене инсталације нуди нискобуџетни финансијски план или подстицај. Важно је да сарађујете са својим извођачем или енергетским саветником да бисте добили процену економичности топлотних пумпи у вашој области и потенцијалне уштеде које можете постићи.
Разматрања о операцији
Требало би да обратите пажњу на неколико важних ствари када користите топлотну пумпу:
- Оптимизујте задате вредности топлотне пумпе и додатног система. Ако имате електрични додатни систем (нпр. постоље или отпорне елементе у каналу), обавезно користите нижу температуру за свој додатни систем. Ово ће помоћи да се максимизира количина грејања коју топлотна пумпа обезбеђује вашем дому, смањујући потрошњу енергије и рачуне за комуналне услуге. Препоручује се подешена вредност од 2°Ц до 3°Ц испод задате вредности температуре грејања топлотне пумпе. Консултујте се са својим инсталатером о оптималној задатој тачки за ваш систем.
- Минимизирајте температурне сметње. Топлотне пумпе имају спорији одговор од система пећи, тако да теже реагују на дубоке падове температуре. Треба користити умерене падове од највише 2°Ц или користити „паметни“ термостат који рано укључује систем, у очекивању опоравка од пада. Опет, консултујте се са својим извођачем радова о оптималној смањеној температури за ваш систем.
Разматрања о одржавању
Требало би да квалификовани извођач обавља годишње одржавање једном годишње како бисте осигурали да ваш систем остаје ефикасан и поуздан.
Ако имате ваздушни дистрибутивни систем, такође можете подржати ефикасније операције заменом или чишћењем филтера свака 3 месеца. Такође треба да се уверите да ваши отвори за ваздух и регистри нису блокирани намештајем, теписима или другим предметима који би ометали проток ваздуха.
Оперативни трошкови
Оперативни трошкови система из земље су обично знатно нижи од оних код других система грејања, због уштеде горива. Квалификовани инсталатери топлотне пумпе би требало да буду у могућности да вам дају информације о томе колико електричне енергије би користио одређени систем из земље.
Релативна уштеда ће зависити од тога да ли тренутно користите електричну енергију, нафту или природни гас, као и од релативних трошкова различитих извора енергије у вашем подручју. Покретањем топлотне пумпе, користићете мање гаса или уља, али више електричне енергије. Ако живите у области где је струја скупа, ваши оперативни трошкови могу бити већи.
Очекивани животни век и гаранције
Топлотне пумпе са земљом обично имају очекивани животни век од око 20 до 25 година. Ово је више него код топлотних пумпи са ваздушним извором, јер компресор има мање термичке и механичке напоре и заштићен је од околине. Животни век саме петље за уземљење приближава се 75 година.
Већина јединица топлотне пумпе са земљом покривена је једногодишњом гаранцијом на делове и рад, а неки произвођачи нуде програме продужене гаранције. Међутим, гаранције се разликују од произвођача до произвођача, па обавезно проверите ситни отисак.
Повезана опрема
Надоградња електро сервиса
Уопштено говорећи, није потребно надоградити електричну услугу када инсталирате додатну топлотну пумпу са извором ваздуха. Међутим, старост услуге и укупно електрично оптерећење куће могу учинити неопходним надоградњу.
Електрични сервис од 200 ампера је обично потребан за уградњу било потпуно електричне топлотне пумпе са извором ваздуха или топлотне пумпе са земљом. Ако прелазите са система грејања на бази природног гаса или лож уља, можда ће бити потребно да надоградите своју електричну плочу.
Додатни системи грејања
Системи топлотних пумпи са ваздушним извором
Топлотне пумпе са ваздушним извором имају минималну спољну радну температуру и могу да изгубе део своје способности грејања на веома ниским температурама. Због тога, већина инсталација са изворима ваздуха захтевају додатни извор грејања за одржавање унутрашње температуре током најхладнијих дана. Додатно грејање може бити потребно и када се топлотна пумпа одмрзава.
Већина система извора ваздуха се искључује на једној од три температуре, које може да подеси ваш инсталатер:
- Тачка топлотне равнотеже: Температура испод које топлотна пумпа нема довољно капацитета да сама задовољи потребе за грејањем зграде.
- Тачка економске равнотеже: Температура испод које је однос електричне енергије и додатног горива (нпр. природни гас) значи да је коришћење додатног система исплативије.
- Цут-Офф Температуре: Минимална радна температура за топлотну пумпу.
Већина додатних система може се класификовати у две категорије:
- Хибридни системи: У хибридном систему, топлотна пумпа са извором ваздуха користи додатни систем као што је пећ или бојлер. Ова опција се може користити у новим инсталацијама, а такође је добра опција када се топлотна пумпа додаје постојећем систему, на пример, када се топлотна пумпа уграђује као замена за централни клима уређај.
Ови типови система подржавају пребацивање између топлотне пумпе и допунских операција према тачки топлотне или економске равнотеже.
Ови системи не могу да раде истовремено са топлотном пумпом – или топлотна пумпа ради или пећ на гас/уље ради. - Сви електрични системи: У овој конфигурацији, рад топлотне пумпе је допуњен елементима електричног отпора који се налазе у каналу или са електричним подним плочама.
Ови системи могу да раде истовремено са топлотном пумпом, и стога се могу користити у стратегијама контроле тачке равнотеже или граничне температуре.
Сензор спољне температуре искључује топлотну пумпу када температура падне испод унапред подешене границе. Испод ове температуре ради само додатни систем грејања. Сензор је обично подешен да се искључи на температури која одговара тачки економског баланса, или на спољној температури испод које је јефтиније грејати допунским системом грејања уместо топлотном пумпом.
Системи топлотних пумпи из земље
Системи са земљом настављају да раде без обзира на спољашњу температуру и као такви не подлежу истим врстама ограничења рада. Додатни систем грејања обезбеђује само топлоту која је изнад номиналног капацитета јединице са извором земље.
Термостати
Конвенционални термостати
Већина стамбених система топлотних пумпи са једном брзином са каналима се инсталира са унутрашњим термостатом „двостепено грејање/једностепено хлађење“. Прва фаза захтева топлоту из топлотне пумпе ако температура падне испод унапред подешеног нивоа. Друга фаза захтева топлоту из допунског система грејања ако унутрашња температура настави да пада испод жељене температуре. Топлотне пумпе са извором ваздуха за становање без канала се обично инсталирају са једностепеним термостатом за грејање/хлађење или у многим случајевима уграђеним термостатом постављеним помоћу даљинског управљача који долази са јединицом.
Најчешћи тип термостата који се користи је тип „подеси и заборави“. Инсталатер се консултује са вама пре подешавања жељене температуре. Када се то уради, можете заборавити на термостат; аутоматски ће пребацити систем из режима грејања у режим хлађења или обрнуто.
Постоје два типа спољних термостата који се користе са овим системима. Први тип контролише рад електричног отпорног система додатног грејања. Ово је исти тип термостата који се користи са електричном пећи. Укључује различите степене грејача како спољна температура прогресивно пада. Ово осигурава да се обезбеди тачна количина додатне топлоте као одговор на спољашње услове, што максимизира ефикасност и штеди ваш новац. Други тип једноставно искључује топлотну пумпу са извором ваздуха када спољна температура падне испод одређеног нивоа.
Недостаци термостата можда неће донети исту врсту предности код система топлотних пумпи као код конвенционалнијих система грејања. У зависности од количине смањења и пада температуре, топлотна пумпа можда неће моћи да обезбеди сву топлоту потребну да се температура врати на жељени ниво у кратком року. То може значити да додатни систем грејања ради све док топлотна пумпа не „сустигне“. Ово ће смањити уштеде које сте очекивали да ћете постићи инсталирањем топлотне пумпе. Погледајте дискусију у претходним одељцима о смањењу температуре на минимум.
Програмабилни термостати
Програмабилни термостати топлотне пумпе су данас доступни од већине произвођача топлотних пумпи и њихових представника. За разлику од конвенционалних термостата, ови термостати постижу уштеде од снижења температуре током периода без употребе људи или преко ноћи. Иако различити произвођачи то постижу на различите начине, топлотна пумпа враћа кућу на жељени ниво температуре са или без минималног додатног грејања. За оне који су навикли на застој термостата и програмабилне термостате, ово може бити исплатива инвестиција. Остале функције доступне са неким од ових електронских термостата укључују следеће:
- Програмабилна контрола која омогућава кориснику избор аутоматске топлотне пумпе или рада само са вентилатором, према добу дана и дану у недељи.
- Побољшана контрола температуре, у поређењу са конвенционалним термостатима.
- Нема потребе за спољним термостатима, пошто електронски термостат захтева додатно грејање само када је потребно.
- Нема потребе за контролом спољашњег термостата на додатним топлотним пумпама.
Уштеде од програмабилних термостата у великој мери зависе од типа и величине вашег система топлотне пумпе. За системе са променљивом брзином, застоји могу омогућити систему да ради на нижој брзини, смањујући хабање компресора и помажући да се повећа ефикасност система.
Системи за дистрибуцију топлоте
Системи топлотних пумпи генерално обезбеђују већу запремину протока ваздуха на нижој температури у поређењу са системима пећи. Као такав, веома је важно испитати довод ваздуха вашег система и како се он може упоредити са капацитетом протока ваздуха ваших постојећих канала. Ако проток ваздуха топлотне пумпе премашује капацитет вашег постојећег канала, можда ћете имати проблема са буком или повећану потрошњу енергије вентилатора.
Нове системе топлотних пумпи треба пројектовати у складу са устаљеном праксом. Ако је инсталација накнадна, постојећи систем канала треба пажљиво испитати како би се осигурало да је адекватан.
Напомена:
Неки од чланака су преузети са интернета. Ако постоји било какво кршење, контактирајте нас да га избришемо. Ако сте заинтересовани за производе топлотне пумпе, слободно контактирајте компанију ОСБ топлотних пумпи, ми смо ваш најбољи избор.
Време поста: 01.11.2022