Obsah: Zařízení a princip činnosti tepelného čerpadla zeměVýpočet a výběr tepelného čerpadla země-vodaNová instalace tepelného čerpadla země-vodaTzv. „zelená řada“ topných zařízení zahrnuje stanice pracující na alternativní paliva a využívající obnovitelné zdroje energie. Výrobci vyrábějí solární kolektory, různé typy tepelných čerpadel. Zdroji energie pro ta druhá jsou vzduch, země, zásobníky a artézské vrty. Tepelné čerpadlo země-voda je jedním z nejoblíbenějších typů zařízení určených pro vytápění soukromých a průmyslových objektů.
Konstrukce a princip činnosti tepelného čerpadla země-voda
Zemní tepelná čerpadla využívají nízkopotenciální tepelnou energii země k získání tepla dostatečného pro vytápění domu. Princip činnosti spočívá ve společném využití primárního a sekundárního okruhu. Díky koordinovanému provozu celé instalace plní zemní tepelná čerpadla pro vytápění domu funkce vytápění, chlazení a zajištění potřeby teplé vody. Primární okruh funguje následovně: Po vstupu tepelné energie do přijímače čerpadla se funkce primárního okruhu ukončí a spustí se tepelný výměník stanice. Tepelná energie ze zemního okruhu se přeměňuje. Další princip činnosti se podobá principu používanému u ledniček nebo klimatizací, pouze místo chlazení zařízení pracuje pro vytápění: Zemní tepelná čerpadla pro vytápění domu jsou určena pro použití v nízkoteplotních topných systémech. Doporučuje se je připojit k podlahovému vytápění.
Výpočet a výběr tepelného čerpadla země-voda
Aby bylo použití tepelných čerpadel země-voda efektivní, je nutné provést kompetentní výpočty a vybrat zařízení, které je v každém jednotlivém případě nejvhodnější. Před rozhodnutím je nutné určit následující: Výkon stanice přímo ovlivňuje optimální délku potrubí zemního okruhu. V předběžných výpočtech se délka potrubí a požadované rozměry plochy dostatečné pro umístění kolektoru vypočítají pouhým vynásobením vytápěné plochy domu číslem 2. Pro položení horizontálního okruhu pro budovu o rozloze 200 m² bude tedy zapotřebí plocha domu o rozloze 400 m² (existují možnosti pro vertikální i šikmé umístění, což umožňuje umístění kolektoru na menší ploše). Pokud rozměry a další parametry lokality umožňují položit smyčku pro odvod tepla ze země, pokračujte k výběru tepelné stanice: Hlavní nevýhodou vytápění zemním čerpadlem je nutnost globálních zemních prací pro položení vodního kolektoru.
Základy instalace tepelného čerpadla země-voda
Alternativní vytápění venkovského domu pomocí zemního tepelného čerpadla vyžaduje kompetentní plánování, přípravu projektové dokumentace, získání potřebných povolení a provedení geodetických průzkumů na místě. Pouze splněním všech těchto požadavků je dosaženo maximálního tepelného výkonu systému. Instalační práce a instalace tepelného čerpadla země-voda se provádějí v následujícím pořadí: Instalace tepelného čerpadla je složitý technologický proces, který je prakticky nemožné provést svépomocí. Proto mnoho společností nabízí ke koupi stanici na klíč. Služba zahrnuje kompletní instalaci, připojení a testování provozuschopnosti systému.
Požadavky na místnost pod tepelným čerpadlem
Čerpadla, která odebírají teplo z vrstev půdy, jsou naprosto bezpečná. Neexistují žádné specifické požadavky týkající se prostor používaných pro kotelnu. Praxe ukázala, že je účelnější instalovat stanice v kotelnách, které splňují následující požadavky:
- Prostor – v místnosti je kromě samotného čerpadla instalována akumulační nádrž. Rozměry kotelny by měly umožnit umístění veškerého zařízení a zajistit nerušený přístup pro údržbu.
- Elektřina – výměna tepla mezi zemí a zemním výměníkem tepla probíhá v důsledku provozu energeticky závislých zařízení. Připojení se provádí v souladu s platnými předpisy. Automaty jsou instalovány mimo areál. Připojení proudového chrániče a uzemnění je povinné.
- Osvětlení – doporučuje se, aby místnost měla přirozené a nucené osvětlení.
- Zvuková izolace – většina tepelných čerpadel produkuje během provozu hluk o hodnotě okolo 40 dB. Podobná intenzita hlukového rušení nastává při provozu lednice, klimatizace nebo nuceného větrání. Z tohoto důvodu není nutná dodatečná zvuková izolace, ale místnost pod kotelnou by měla být uzavřena dveřmi.
Hlavní požadavky na prostory se týkají bezpečného používání elektřiny a vytvoření nezbytných podmínek pro snadnou údržbu stanice.
Jaké potrubí použít pro tepelné čerpadlo země-voda
Účinnost tepelných čerpadel s okruhem v zemi do značné míry závisí na správném výběru potrubí pro vodní okruh. Kolektor uložený v zemi musí zajistit nerušenou výměnu tepla. Nebylo by zbytečné věnovat pozornost nákladům na potrubí, protože během instalace bude nutné položit velké množství materiálu. Nejčastěji se k výrobě zemního kolektoru používají následující typy trubek:
- Měď – měděná zemní smyčka má vysokou tepelnou vodivost, což zajišťuje maximální účinnost čerpadla. Životnost potrubí je nejméně 100 let. Materiál je odolný vůči korozi a účinkům solanky pro zemní smyčku. Měděné systémy se kvůli své vysoké ceně příliš nepoužívají. Pro vytápění domu o rozloze 200 m² budete tedy pro zemní kolektor potřebovat asi 400 běžných metrů měděných trubek. Pro malé stanice je to přijatelná varianta. Instalace se provádí pájením. Alternativně lze použít ocelové trubky.
- Polyethylenové trubky – mají nižší tepelný výkon, ale jsou levnější, odolné a spolehlivé. Popularita trubek ze síťovaného polyethylenu zajišťuje životnost až 50 let a také snadnou instalaci a montážní práce.
Při výběru materiálu se doporučuje vyslechnout si názor projekční a montážní organizace, která provádí instalaci a výpočet zemního kolektoru.
Organizace pokládky kontury v zemi
Veškeré instalační práce na pokládce kolektoru do země se provádějí výhradně po předběžných výpočtech a přípravě projektu. Zohledňují se následující parametry:
- Hloubka pokládky – při použití tepelného čerpadla je promrzání půdy poněkud sníženo, ale přesto k němu dochází. Minimální vzdálenost okruhu od povrchu je 1,5–2 m.
- Krok mezi trubkami je minimální vzdálenost mezi položenými trubkami 1 m. V případě vysokého přenosu tepla zeminou (vápenec a žula) je povoleno krok zmenšit na 0,7 m. Vzdálenost mezi výkopy při pokládání horizontálních sond nelze zmenšit z důvodu snížení ukazatelů přenosu tepla.
- Způsoby pokládky zemního kolektoru – výběr je ovlivněn celkovou plochou lokality, blízkostí tepelných zdrojů a výkonem systému.
- Typ půdy – kamenitá půda, písčitá, v oblasti povrchových podzemních vod má nejvyšší tepelnou kapacitu. Písčitá půda, nacházející se daleko od vodních ploch, má nejnižší parametry.
Hloubka instalace horizontálního zemnícího okruhu závisí na zvoleném způsobu instalace potrubí. Typ uspořádání okruhu ovlivňuje účinnost topného systému. Existují tři hlavní typy instalace:
- Horizontální – potrubí je umístěno blízko povrchu země. Toto řešení má relativně nízké výkonové parametry, v rozmezí 30-40 W na běžný metr okruhu. Hloubka vnějších horizontálních kolektorových trubek závisí na průměrném bodu mrazu půdy v dané oblasti. Potrubí je prohloubeno o 0,3-0,5 m, v důsledku čehož je bod umístění potrubí 1,3-2 m. Nevýhodou tohoto řešení je, že pro využití nízkopotenciální tepelné energie Země bude nutné vytvořit kolektor, který zabírá obrovskou plochu, což není vždy možné. Pro instalaci externí sondy jsou nutné globální výkopové práce. Výsadba stromů po celé ploše kolektoru je zakázána.
- Vertikální – princip fungování tepelného čerpadla země-voda optimálně odpovídá tepelnému výkonu získanému z vertikálních vrtů. Po dosažení hloubky přes 30 m se země ohřeje a stabilně udržuje teplotu +18 °C. Kolektorové potrubí je uspořádáno vertikálně. Maximální hloubka vrtu je 150 m. Zemní čerpadlo funguje jako klimatizace, pouze pokud je proces chlazení obrácený. Čím více tepelné energie získané ze země je absorbováno, tím efektivněji stanice pracuje. Vertikální uspořádání vrtů zajišťuje potřebné teplo a snižuje (ve srovnání s horizontální instalací) potřebnou plochu. Nevýhodou řešení je nutnost použití speciálního vrtného zařízení a instalací. Při výpočtu se bere v úvahu, že v hlubokých vrtech (více než 30 m) dochází při použití tepelného čerpadla země-voda k roční změně teploty půdy. Postupem času se tepelný výkon stabilizuje.
- Šikmé – i jednoduchý výpočet geokontury tepelného čerpadla ukáže, že toto řešení je nejsprávnější. Plocha místa, kterou instalace zabírá, není větší než 4 m², vrtání je povoleno i v suterénu vašeho domu. Nejprve se vytvoří šachta, která se spustí do hloubky 4 m. Poté se vrtají studny v různých směrech, umístěné pod úhlem. Trubky se pokládají do podzemních kolektorů, připojených k tepelnému přijímači v domě. Aby se zabránilo zamrznutí půdy z kontury, mezery mezi trubkami a zemí se vyplňují speciálním stavebním roztokem s dobrou tepelnou vodivostí.
Po instalaci se primární vodní okruh naplní nemrznoucí kapalinou pro kolektor – solankou. Složení musí mít následující vlastnosti: Jako solanka se obvykle používá propylenglykol. Produkt s optimální viskozitou a výkonnostními ukazateli, který umožňuje udržovat parametry při teplotách od +12 do -50 °C. Tepelné čerpadlo solanka-voda může pracovat i s jinými typy kapalin. Typ solanky je uveden v technické dokumentaci k tepelnému čerpadlu. Po naplnění se zkontroluje poškození uzemňovacího okruhu. V případě netěsnosti se daná část vymění a závady se odstraní.
Otázky a odpovědi o tepelných čerpadlech země-voda
V zemích EU se tyto systémy rozšířily a fungují již více než 30 let. Pro domácnosti je využití zemního tepla jako nízkopotenciálního zdroje energie pro tepelné čerpadlo relativně novou metodou vytápění. Není divu, že soudě dle zpětné vazby od konzultantů společností prodávajících stanice si kupující kladou stále stejné otázky. Zejména následující: Aby se zkrátila doba potřebná k dotazování, níže uvádíme podrobné odpovědi na tyto a další otázky, které spotřebitele znepokojují.
Je možné v zimě vytápět dům zemním čerpadlem?
Optimální teplota půdy dostatečná pro nepřetržitý provoz čerpadla je 6-8 °C. Tyto parametry odpovídají ohřevu země 1,5-2 m od povrchu. Pokud je okruh správně umístěn a dodrží minimální krok, půda se neochladí. Zařízení zemního kolektoru umožní vytápění místnosti po celý rok v mírných zeměpisných šířkách a dokonce i na severu. Zemní tepelná čerpadla s uzavřeným cyklem přeměňují nízkopotenciální tepelnou energii, ohřívají chladicí kapalinu a vodu pro ohřev teplé vody na teplotu 60-65 °C. Je lepší vytápět místnost pomocí podlahového vytápění. V opačném případě bude výkon čerpadla pro vytápění dostatečný.
Co je efektivnější pro vytápění domu – plyn nebo zemní čerpadlo?
Globální úroveň využití nízkopotenciální tepelné energie Země neustále roste. Některé země EU téměř úplně opustily používání plynu ve prospěch alternativních zdrojů energie. V Německu se hojně používají elektrárny pracující na teple získaném z hnijícího odpadu (používá se stejný princip fungování jako u čerpadel země – voda). Plynová zařízení mají určité výhody:
- Stabilní výkon – teplota země ovlivňuje výkon tepelného čerpadla. Plynový kotel produkuje stanovenou tepelnou energii bez ohledu na roční období.
- Cena připojení – vyřízení dokumentů k plynovému kotli a připojení, bude v průměru stát 1.5–2 tisíce dolarů. Instalace podobného tepelného čerpadla stojí přibližně 6000 XNUMX dolarů.
Zde výhody plynových zařízení končí. Za zmínku stojí, že tepelné čerpadlo, i ve srovnání s ekonomickým plynovým kotlem, vyžaduje nižší náklady na energii. Plné návratnosti nákladů je dosaženo po 6-8 letech, po kterých stanice začíná pracovat v černých číslech. Moderní tepelná čerpadla mají koeficient COP 5, což odpovídá výrobě 5 kW tepla na každý spotřebovaný kilowatt elektřiny. Zkušenosti s provozem tepelného čerpadla země-voda dokazují, že může úspěšně nahradit tradiční plynové kotle.
Kolik stojí zařízení s instalací na klíč?
Úplný výpočet nákladů na pořízení a instalaci tepelného čerpadla je možný až po prohlídce lokality a získání obecné představy o technických vlastnostech lokality a domu od zástupců společnosti. Stránky obsahují kalkulačku, která umožňuje provést předběžné výpočty. Náklady na instalaci jsou ovlivněny:
- Nákladová cena tepelné čerpací stanice se v závislosti na modelu, výrobci a kapacitě bude v průměru pohybovat od 200 do 1200 tisíc rublů a více.
- Délka okruhu – přibližný výpočet délky horizontálního zemního výměníku tepla lze provést vynásobením plochy vytápěné místnosti číslem 2. Cena práce je ovlivněna typem a materiálem kolektoru.
