Uvod
Ako istražujete mogućnosti grijanja i hlađenja svog doma ili smanjenja računa za energiju, razmislite o sustavu toplinske pumpe. Dizalice topline su dokazana i pouzdana tehnologija u Kanadi, sposobna osigurati kontrolu udobnosti tijekom cijele godine za vaš dom opskrbom toplinom zimi, hlađenjem ljeti, au nekim slučajevima i grijanjem tople vode za vaš dom.
Dizalice topline mogu biti izvrstan izbor u raznim primjenama, i za nove domove i za rekonstrukciju postojećih sustava grijanja i hlađenja. Oni su također opcija prilikom zamjene postojećih klimatizacijskih sustava, budući da su inkrementalni troškovi prelaska sa sustava samo za hlađenje na dizalicu topline često prilično niski. S obzirom na bogatstvo različitih vrsta sustava i opcija, često može biti teško odrediti je li dizalica topline prava opcija za vaš dom.
Ako razmišljate o toplinskoj pumpi, vjerojatno imate niz pitanja, uključujući:
- Koje su vrste dizalica topline dostupne?
- Koliki dio mojih godišnjih potreba za grijanjem i hlađenjem može zadovoljiti dizalica topline?
- Koju veličinu toplinske pumpe trebam za svoj dom i primjenu?
- Koliko koštaju dizalice topline u usporedbi s drugim sustavima i koliko mogu uštedjeti na računu za energiju?
- Hoću li morati napraviti dodatne izmjene na svom domu?
- Koliko će servisa biti potrebno za sustav?
Ova knjižica pruža važne činjenice o toplinskim crpkama koje će vam pomoći da budete bolje informirani, pomoći će vam da napravite pravi izbor za svoj dom. Koristeći ova pitanja kao vodič, ova knjižica opisuje najčešće tipove dizalica topline i raspravlja o čimbenicima koji su uključeni u odabir, instaliranje, rad i održavanje dizalice topline.
Ciljana publika
Ova je knjižica namijenjena vlasnicima domova koji traže pozadinske informacije o tehnologijama dizalica topline kako bi podržali informirano donošenje odluka u vezi s odabirom i integracijom sustava, radom i održavanjem. Ovdje navedene informacije su općenite, a određeni detalji mogu varirati ovisno o vašoj instalaciji i vrsti sustava. Ova knjižica ne bi trebala zamijeniti suradnju s izvođačem ili energetskim savjetnikom koji će osigurati da vaša instalacija zadovoljava vaše potrebe i željene ciljeve.
Napomena o upravljanju energijom u kući
Dizalice topline su vrlo učinkoviti sustavi grijanja i hlađenja i mogu značajno smanjiti vaše troškove energije. Razmišljajući o domu kao sustavu, preporučuje se minimizirati gubitke topline iz vašeg doma iz područja kao što su curenje zraka (kroz pukotine, rupe), loše izolirane zidove, stropove, prozore i vrata.
Prvo rješavanje ovih problema može vam omogućiti upotrebu manje toplinske pumpe, čime se smanjuju troškovi opreme toplinske pumpe i omogućuje učinkovitiji rad vašeg sustava.
Brojne publikacije koje objašnjavaju kako to učiniti dostupne su od Ministarstva prirodnih resursa Kanade.
Što je toplinska pumpa i kako radi?
Dizalice topline dokazana su tehnologija koja se koristi desetljećima, kako u Kanadi tako i diljem svijeta, za učinkovito grijanje, hlađenje, au nekim slučajevima i toplu vodu za zgrade. Zapravo, vjerojatno je da svakodnevno koristite tehnologiju dizalice topline: hladnjaci i klima uređaji rade koristeći iste principe i tehnologiju. Ovaj odjeljak predstavlja osnove rada dizalice topline i predstavlja različite vrste sustava.
Toplinska pumpa Osnovni pojmovi
Dizalica topline je uređaj na električni pogon koji izvlači toplinu iz mjesta s niskom temperaturom (izvor) i isporučuje je na mjesto s višom temperaturom (slivnik).
Da biste razumjeli ovaj proces, razmislite o vožnji biciklom preko brda: nije potreban napor da se ide s vrha brda prema dnu, jer će se bicikl i vozač prirodno kretati s visokog mjesta na niže. Međutim, penjanje uzbrdo zahtijeva puno više rada, jer se bicikl kreće suprotno od prirodnog smjera kretanja.
Na sličan način toplina prirodno teče s mjesta s višom temperaturom na mjesta s nižom temperaturom (npr. zimi se toplina iz unutrašnjosti zgrade gubi prema van). Dizalica topline koristi dodatnu električnu energiju kako bi se suprotstavila prirodnom protoku topline i pumpala energiju koja je dostupna na hladnijem mjestu u toplije.
Dakle, kako dizalica topline grije ili hladi vaš dom? Kako se energija izvlači iz izvora, temperatura izvora se smanjuje. Ako se kao izvor koristi dom, toplinska energija će se ukloniti, hladeći ovaj prostor. Ovako radi toplinska pumpa u režimu hlađenja, a na istom principu rade klima uređaji i hladnjaci. Slično, kako se energija dodaje sudoperu, njegova temperatura raste. Ako se dom koristi kao sudoper, toplinska energija će biti dodana, zagrijavajući prostor. Dizalica topline potpuno je reverzibilna, što znači da može grijati i hladiti vaš dom, pružajući udobnost tijekom cijele godine.
Izvori i odvodi za toplinske pumpe
Odabir izvora i ponora za vaš sustav dizalice topline u velikoj je mjeri u određivanju performansi, kapitalnih troškova i troškova rada vašeg sustava. Ovaj odjeljak daje kratak pregled uobičajenih izvora i odvoda za stambene primjene u Kanadi.
Izvori: U Kanadi se za grijanje domova toplinskim pumpama najčešće koriste dva izvora toplinske energije:
- Izvor zraka: Dizalica topline izvlači toplinu iz vanjskog zraka tijekom sezone grijanja i odbacuje toplinu vani tijekom ljetne sezone hlađenja.
- Možda je iznenađujuće znati da čak i kada su vanjske temperature niske, još uvijek je na raspolaganju dosta energije koja se može izvući i isporučiti u zgradu. Na primjer, toplinski sadržaj zraka na -18°C jednak je 85% topline sadržane na 21°C. To omogućuje dizalici topline da osigura dobar dio grijanja, čak i tijekom hladnijeg vremena.
- Sustavi izvora zraka najčešći su na kanadskom tržištu, s preko 700.000 instaliranih jedinica diljem Kanade.
- O ovoj vrsti sustava detaljnije se govori u odjeljku Toplinske pumpe zrak-izvor.
- Izvor topline iz zemlje: toplinska pumpa s izvorom topline koristi zemlju, podzemnu vodu ili oboje kao izvor topline zimi i kao spremnik za odbacivanje topline odvedene iz kuće ljeti.
- Ove dizalice topline manje su uobičajene od jedinica sa izvorom zraka, ali se sve više koriste u svim provincijama Kanade. Njihova primarna prednost je što nisu podložni ekstremnim temperaturnim fluktuacijama, koristeći tlo kao stalni izvor temperature, što rezultira energetski najučinkovitijom vrstom sustava toplinske pumpe.
- O ovoj vrsti sustava detaljnije se govori u odjeljku Toplinske pumpe zemlja-izvor.
Sudoperi: Dva sudopera za toplinsku energiju najčešće se koriste za grijanje domova toplinskim pumpama u Kanadi:
- Zrak u zatvorenom prostoru grije se toplinskom pumpom. To se može učiniti kroz: Voda unutar zgrade se zagrijava. Ta se voda zatim može koristiti za opsluživanje terminalnih sustava kao što su radijatori, zračeći pod ili ventilokonvektorske jedinice putem hidrauličkog sustava.
- Sustav s centralnim kanalima ili
- Unutarnja jedinica bez kanala, kao što je zidna jedinica.
Uvod u učinkovitost dizalice topline
Peći i kotlovi osiguravaju grijanje prostora dodavanjem topline zraku izgaranjem goriva kao što je prirodni plin ili lož ulje. Iako se učinkovitost neprestano poboljšava, još uvijek je ispod 100%, što znači da se sva raspoloživa energija izgaranja ne koristi za zagrijavanje zraka.
Dizalice topline rade na drugom principu. Unos električne energije u dizalicu topline koristi se za prijenos toplinske energije između dva mjesta. To omogućuje toplinskoj pumpi da radi učinkovitije, s tipičnom učinkovitošću znatno iznad
100%, tj. proizvodi se više toplinske energije od količine električne energije utrošene za njeno pumpanje.
Važno je napomenuti da učinkovitost dizalice topline uvelike ovisi o temperaturama izvora i ponora. Baš kao što strmija uzbrdica zahtijeva više napora za uspon na biciklu, veće temperaturne razlike između izvora i ponora toplinske pumpe zahtijevaju da ona radi jače i može smanjiti učinkovitost. Od presudne je važnosti odrediti pravu veličinu dizalice topline za povećanje sezonske učinkovitosti. O ovim se aspektima detaljnije govori u odjeljcima Toplinske pumpe zrak-izvor i Toplinske pumpe zemlja-izvor.
Terminologija učinkovitosti
Različite metrike učinkovitosti koriste se u katalozima proizvođača, što može učiniti razumijevanje performansi sustava donekle zbunjujućim za prvog kupca. U nastavku je pregled nekih često korištenih pojmova učinkovitosti:
Metrike stabilnog stanja: Ove mjere opisuju učinkovitost toplinske pumpe u 'stalnom stanju', tj. bez stvarnih fluktuacija u sezoni i temperaturi. Kao takve, njihova se vrijednost može značajno promijeniti kako se mijenjaju temperature izvora i ponora, te drugi radni parametri. Mjerni podaci stabilnog stanja uključuju:
Koeficijent učinkovitosti (COP): COP je omjer između brzine kojom dizalica topline prenosi toplinsku energiju (u kW) i količine električne energije potrebne za pumpanje (u kW). Na primjer, ako dizalica topline koristi 1 kW električne energije za prijenos 3 kW topline, COP bi bio 3.
Omjer energetske učinkovitosti (EER): EER je sličan COP-u i opisuje učinkovitost hlađenja dizalice topline u stabilnom stanju. Određuje se dijeljenjem kapaciteta hlađenja dizalice topline u Btu/h s unosom električne energije u vatima (W) na određenoj temperaturi. EER je strogo povezan s opisom učinkovitosti hlađenja u stabilnom stanju, za razliku od COP-a koji se može koristiti za izražavanje učinkovitosti dizalice topline u grijanju, ali iu hlađenju.
Sezonska metrika učinka: Ove su mjere osmišljene kako bi dale bolju procjenu učinka tijekom sezone grijanja ili hlađenja, uključivanjem varijacija u "stvarnom životu" u temperaturama tijekom sezone.
Sezonska metrika uključuje:
- Faktor sezonske učinkovitosti grijanja (HSPF): HSPF je omjer količine energije koju dizalica topline isporučuje zgradi tijekom cijele sezone grijanja (u Btu), prema ukupnoj energiji (u vat satima) koju koristi tijekom istog razdoblja.
Karakteristike vremenskih podataka o dugoročnim klimatskim uvjetima koriste se za predstavljanje sezone grijanja u izračunu HSPF-a. Međutim, ovaj je izračun obično ograničen na jednu regiju i možda neće u potpunosti predstavljati izvedbu diljem Kanade. Neki proizvođači mogu na zahtjev osigurati HSPF za drugu klimatsku regiju; no obično se HSPF-ovi bilježe za regiju 4, koja predstavlja klime slične onima na srednjem zapadu SAD-a. Regija 5 bi pokrivala većinu južne polovice provincija u Kanadi, od unutrašnjosti BC do New Brunswicka.
- Sezonski omjer energetske učinkovitosti (SEER): SEER mjeri učinkovitost hlađenja dizalice topline tijekom cijele sezone hlađenja. Određuje se dijeljenjem ukupnog hlađenja osiguranog tijekom sezone hlađenja (u Btu) s ukupnom energijom koju dizalica topline koristi tijekom tog vremena (u vat-satima). SEER se temelji na klimi s prosječnom ljetnom temperaturom od 28°C.
Važna terminologija za sustave dizalica topline
Evo nekih uobičajenih pojmova na koje možete naići dok istražujete dizalice topline.
Komponente sustava toplinske pumpe
Rashladno sredstvo je tekućina koja cirkulira kroz dizalicu topline, naizmjence apsorbirajući, prenoseći i otpuštajući toplinu. Ovisno o mjestu na kojem se nalazi, tekućina može biti tekuća, plinovita ili mješavina plina i pare
Prekretni ventil kontrolira smjer protoka rashladnog sredstva u toplinskoj pumpi i prebacuje toplinsku pumpu iz grijanja u način hlađenja ili obrnuto.
Zavojnica je petlja, ili petlje, cijevi gdje se odvija prijenos topline između izvora/slivnika i rashladnog sredstva. Cijev može imati rebra za povećanje površine dostupne za izmjenu topline.
Isparivač je zavojnica u kojoj rashladno sredstvo apsorbira toplinu iz svoje okoline i vrije da postane para niske temperature. Dok rashladno sredstvo prolazi od povratnog ventila do kompresora, akumulator skuplja sav višak tekućine koji nije ispario u plin. Međutim, nemaju sve dizalice topline akumulator.
Kompresor istiskuje molekule rashladnog plina zajedno, povećavajući temperaturu rashladnog sredstva. Ovaj uređaj pomaže u prijenosu toplinske energije između izvora i sudopera.
Kondenzator je zavojnica u kojoj rashladno sredstvo predaje toplinu svojoj okolini i postaje tekućina.
Ekspanzioni uređaj smanjuje tlak koji stvara kompresor. To uzrokuje pad temperature, a rashladno sredstvo postaje niskotemperaturna smjesa para/tekućina.
Vanjska jedinica je mjesto gdje se toplina prenosi na/iz vanjskog zraka u toplinskoj pumpi zrak-izvor. Ova jedinica općenito sadrži zavojnicu izmjenjivača topline, kompresor i ekspanzijski ventil. Izgleda i radi na isti način kao vanjski dio klima uređaja.
Unutarnji izmjenjivač topline je mjesto gdje se toplina prenosi na/iz unutarnjeg zraka u određenim vrstama toplinskih pumpi zrak-izvor. Općenito, unutarnja jedinica sadrži zavojnicu izmjenjivača topline, a može uključivati i dodatni ventilator za cirkulaciju zagrijanog ili ohlađenog zraka u prostoriju u kojoj se boravi.
Plenum, koji se vidi samo u kanalskim instalacijama, dio je mreže za distribuciju zraka. Plenum je odjeljak za zrak koji čini dio sustava za distribuciju grijanog ili ohlađenog zraka kroz nastambu. To je općenito veliki odjeljak neposredno iznad ili oko izmjenjivača topline.
Ostali uvjeti
Mjerne jedinice za kapacitet ili potrošnju energije:
- Btu/h ili britanska toplinska jedinica po satu jedinica je koja se koristi za mjerenje toplinske snage sustava grijanja. Jedan Btu je količina toplinske energije koju ispušta tipična rođendanska svijeća. Kad bi se ta toplinska energija oslobodila tijekom jednog sata, to bi bilo ekvivalentno jednom Btu/h.
- kW, ili kilovat, jednak je 1000 vata. To je snaga koju zahtijeva deset žarulja od 100 W.
- Tona je mjera kapaciteta toplinske pumpe. To je ekvivalentno 3,5 kW ili 12 000 Btu/h.
Toplinske pumpe zrak-izvor
Dizalice topline zrak-izvor koriste vanjski zrak kao izvor toplinske energije u načinu grijanja i kao odvodnik za odbijanje energije kada su u načinu hlađenja. Ove vrste sustava općenito se mogu klasificirati u dvije kategorije:
Toplinske pumpe zrak-zrak. Ove jedinice griju ili hlade zrak u vašem domu i predstavljaju veliku većinu integracija toplinskih pumpi s izvorom zraka u Kanadi. Mogu se dalje klasificirati prema vrsti instalacije:
- Kanal: Unutarnji izmjenjivač toplinske pumpe nalazi se u kanalu. Zrak se zagrijava ili hladi prolazeći preko zavojnice, prije nego što se kroz cjevovod distribuira na različita mjesta u kući.
- Bez kanala: Unutarnji izmjenjivač toplinske pumpe nalazi se u unutarnjoj jedinici. Ove unutarnje jedinice obično se nalaze na podu ili zidu prostora u kojem se boravi i izravno griju ili hlade zrak u tom prostoru. Među ovim jedinicama možete vidjeti pojmove mini- i multi-split:
- Mini-Split: jedna unutarnja jedinica nalazi se unutar kuće, opslužuje je jedna vanjska jedinica.
- Multi-Split: Više unutarnjih jedinica nalazi se u kući, a opslužuje ih jedna vanjska jedinica.
Sustavi zrak-zrak su učinkovitiji kada je razlika u temperaturi između unutarnje i vanjske temperature manja. Zbog toga dizalice topline zrak-zrak općenito pokušavaju optimizirati svoju učinkovitost osiguravanjem veće količine toplog zraka i zagrijavanjem tog zraka na nižu temperaturu (obično između 25 i 45°C). To je u suprotnosti sa sustavima peći, koji isporučuju manji volumen zraka, ali zagrijavaju taj zrak na više temperature (između 55°C i 60°C). Ako prelazite na dizalicu topline s peći, to biste mogli primijetiti kada počnete koristiti svoju novu dizalicu topline.
Toplinske pumpe zrak-voda: Manje uobičajene u Kanadi, toplinske pumpe zrak-voda griju ili hlade vodu, a koriste se u domovima s hidrauličnim (na bazi vode) distribucijskim sustavima kao što su niskotemperaturni radijatori, zračeći podovi ili ventilokonvektorske jedinice. U načinu grijanja toplinska pumpa daje toplinsku energiju hidrauličkom sustavu. Ovaj proces je obrnut u načinu hlađenja, a toplinska energija se izdvaja iz hidrauličkog sustava i odbacuje u vanjski zrak.
Radne temperature u hidroničkom sustavu kritične su pri ocjenjivanju dizalica topline zrak-voda. Dizalice topline zrak-voda rade učinkovitije kada zagrijavaju vodu na niže temperature, tj. ispod 45 do 50°C, te kao takve bolje odgovaraju grijaćim podovima ili sustavima ventilokonvektora. Treba biti oprezan ako razmatrate njihovu upotrebu s visokotemperaturnim radijatorima koji zahtijevaju temperaturu vode iznad 60°C, jer te temperature općenito prelaze ograničenja većine stambenih dizalica topline.
Glavne prednosti zračnih toplinskih pumpi
Ugradnja toplinske pumpe zrak-izvor može vam ponuditi brojne prednosti. Ovaj odjeljak istražuje kako toplinske pumpe sa izvorom topline mogu doprinijeti energetskom otisku vašeg kućanstva.
Učinkovitost
Glavna prednost korištenja dizalice topline zrak-izvor je visoka učinkovitost koju može pružiti u grijanju u usporedbi s tipičnim sustavima kao što su peći, kotlovi i električne ploče. Na 8°C, koeficijent učinkovitosti (COP) dizalica topline zrak-izvor obično se kreće između 2,0 i 5,4. To znači da se za jedinice s COP-om od 5 prenosi 5 kilovatsati (kWh) topline za svaki kWh električne energije isporučene dizalici topline. Kako vanjska temperatura zraka pada, COP su niži, jer dizalica topline mora raditi na većoj temperaturnoj razlici između unutarnjeg i vanjskog prostora. Na –8°C, COP može varirati od 1,1 do 3,7.
Na sezonskoj osnovi faktor sezonske učinkovitosti grijanja (HSPF) tržišno dostupnih jedinica može varirati od 7,1 do 13,2 (Regija V). Važno je napomenuti da su ove HSPF procjene za područje s klimom sličnom Ottawi. Stvarne uštede uvelike ovise o mjestu instalacije vaše dizalice topline.
Ušteda energije
Veća učinkovitost dizalice topline može dovesti do značajnog smanjenja potrošnje energije. Stvarne uštede u vašoj kući ovisit će o brojnim čimbenicima, uključujući vašu lokalnu klimu, učinkovitost vašeg trenutnog sustava, veličinu i vrstu dizalice topline i strategiju upravljanja. Dostupni su mnogi mrežni kalkulatori za brzu procjenu uštede energije koju možete očekivati za svoju određenu primjenu. NRCan-ov alat ASHP-Eval besplatno je dostupan i mogu ga koristiti instalateri i strojarski dizajneri kao pomoć pri savjetovanju o vašoj situaciji.
Kako radi toplinska pumpa na izvor zraka?
Prijepis
Dizalica topline zrak-izvor ima tri ciklusa:
- Ciklus grijanja: opskrba zgrade toplinskom energijom
- Ciklus hlađenja: uklanjanje toplinske energije iz zgrade
- Ciklus odmrzavanja: Uklanjanje inja
- nakupljanje na vanjskim zavojnicama
Ciklus grijanja
Napomena:
Neki od članaka preuzeti su s interneta. Ako postoji bilo kakvo kršenje, kontaktirajte nas da ga izbrišemo. Ako ste zainteresirani za proizvode toplinske pumpe，slobodno kontaktirajte tvrtku OSB toplinske pumpe，mi smo vaš najbolji izbor.
Vrijeme objave: 01. studenog 2022