Zemné tepelné čerpadlá
Tepelné čerpadlá zem-zdroj využívajú zem alebo spodnú vodu ako zdroj tepelnej energie v režime vykurovania a ako zásobník na odvádzanie energie v režime chladenia. Tieto typy systémov obsahujú dve kľúčové komponenty:
- Zemný výmenník tepla: Toto je výmenník tepla používaný na pridávanie alebo odoberanie tepelnej energie zo zeme alebo zeme. Sú možné rôzne konfigurácie výmenníkov tepla, ktoré sú vysvetlené neskôr v tejto časti.
- Tepelné čerpadlo: Tepelné čerpadlá zem-voda namiesto vzduchu využívajú ako zdroj (pri vykurovaní) alebo zachytávač (pri chladení) tekutinu prúdiacu cez zemný výmenník tepla.
Na strane budovy sú možné vzduchové aj hydronické (vodné) systémy. Prevádzkové teploty na strane budovy sú pri hydronických aplikáciách veľmi dôležité. Tepelné čerpadlá fungujú efektívnejšie pri vykurovaní pri nižších teplotách pod 45 až 50 °C, vďaka čomu sú vhodnejšie pre sálavé podlahy alebo fan coil systémy. Pri zvažovaní ich použitia s vysokoteplotnými radiátormi, ktoré vyžadujú teplotu vody nad 60 °C, je potrebné dávať pozor, pretože tieto teploty vo všeobecnosti prekračujú limity väčšiny bytových tepelných čerpadiel.
V závislosti od interakcie tepelného čerpadla a zemného výmenníka tepla sú možné dve rôzne klasifikácie systému:
- Sekundárna slučka: V zemnom výmenníku tepla sa používa kvapalina (podzemná voda alebo nemrznúca zmes). Tepelná energia odovzdaná zo zeme do kvapaliny je dodávaná do tepelného čerpadla cez výmenník tepla.
- Priama expanzia (DX): Chladivo sa používa ako kvapalina v zemnom výmenníku tepla. Tepelnú energiu získanú chladivom zo zeme využíva priamo tepelné čerpadlo – nie je potrebný žiadny ďalší výmenník tepla.
V týchto systémoch je zemný výmenník súčasťou samotného tepelného čerpadla, pričom v režime vykurovania funguje ako výparník a v režime chladenia ako kondenzátor.
Tepelné čerpadlá zem-zdroj môžu vo vašej domácnosti poslúžiť na celý rad komfortu, vrátane:
- Len vykurovanie: Tepelné čerpadlo sa používa iba na vykurovanie. To môže zahŕňať vykurovanie priestorov aj výrobu teplej vody.
- Vykurovanie s „aktívnym chladením“: Tepelné čerpadlo sa používa na vykurovanie aj chladenie
- Vykurovanie s „pasívnym chladením“: Tepelné čerpadlo sa používa na vykurovanie a obchádza sa pri chladení. Pri chladení sa kvapalina z budovy ochladzuje priamo v zemnom výmenníku tepla.
Operácie vykurovania a „aktívneho chladenia“ sú popísané v nasledujúcej časti.
Hlavné výhody systémov tepelných čerpadiel so zemným zdrojom
Efektívnosť
V Kanade, kde teploty vzduchu môžu klesnúť pod –30 °C, sú systémy pozemných zdrojov schopné fungovať efektívnejšie, pretože využívajú teplejšie a stabilnejšie teploty zeme. Typické teploty vody vstupujúcej do tepelného čerpadla zem-voda sú vo všeobecnosti nad 0 °C, čo dáva COP okolo 3 pre väčšinu systémov počas najchladnejších zimných mesiacov.
Úspora energie
Systémy so zemným zdrojom výrazne znížia vaše náklady na vykurovanie a chladenie. Úspora nákladov na energiu na vykurovanie v porovnaní s elektrickými pecami je približne 65 %.
V priemere dobre navrhnutý systém zemného zdroja prinesie úspory, ktoré sú asi o 10 – 20 % vyššie, ako by zabezpečilo najlepšie vo svojej triede tepelné čerpadlo so vzduchom so studenou klímou dimenzované na pokrytie väčšiny vykurovacieho zaťaženia budovy. Je to spôsobené tým, že podzemné teploty sú v zime vyššie ako teploty vzduchu. Výsledkom je, že tepelné čerpadlo zem-voda dokáže v priebehu zimy poskytnúť viac tepla ako tepelné čerpadlo vzduch-voda.
Skutočné úspory energie sa budú líšiť v závislosti od miestnej klímy, účinnosti existujúceho vykurovacieho systému, nákladov na palivo a elektrinu, veľkosti inštalovaného tepelného čerpadla, konfigurácie vrtného poľa a sezónnej energetickej bilancie a účinnosti tepelného čerpadla v CSA. ratingové podmienky.
Ako funguje systém pozemného zdroja?
Tepelné čerpadlá zem-voda pozostávajú z dvoch hlavných častí: zemného výmenníka tepla a tepelného čerpadla. Na rozdiel od vzduchových tepelných čerpadiel, kde je jeden výmenník tepla umiestnený vonku, v systémoch zem-voda je jednotka tepelného čerpadla umiestnená vo vnútri domu.
Konštrukcie zemných výmenníkov tepla možno klasifikovať ako:
- Uzavretá slučka: Systémy s uzavretou slučkou zbierajú teplo zo zeme pomocou súvislej slučky potrubia uloženej pod zemou. Nemrznúci roztok (alebo chladivo v prípade zemného systému DX), ktorý bol chladiacim systémom tepelného čerpadla ochladený o niekoľko stupňov chladnejšie ako vonkajšia pôda, cirkuluje potrubím a absorbuje teplo z pôdy.
Bežné usporiadania potrubí v systémoch s uzavretou slučkou zahŕňajú horizontálne, vertikálne, diagonálne a podzemné systémy rybníkov/jazer (tieto usporiadania sú popísané nižšie v časti Posúdenie návrhu). - Otvorená slučka: Otvorené systémy využívajú teplo zadržiavané v podzemnom telese vody. Voda je nasávaná cez studňu priamo do výmenníka tepla, kde sa odoberá jej teplo. Voda sa potom vypúšťa buď do nadzemného vodného útvaru, ako je potok alebo rybník, alebo späť do toho istého podzemného vodného útvaru prostredníctvom samostatnej studne.
Výber vonkajšieho potrubného systému závisí od podnebia, pôdnych podmienok, dostupnej pôdy, miestnych nákladov na inštaláciu na mieste, ako aj miestnych a provinčných predpisov. Napríklad systémy s otvorenou slučkou sú povolené v Ontáriu, ale nie sú povolené v Quebecu. Niektoré obce zakázali DX systémy, pretože obecným zdrojom vody je vodonosná vrstva.
Vykurovací cyklus
Poznámka:
Niektoré články sú prevzaté z internetu. Ak dôjde k porušeniu, kontaktujte nás, aby sme ho odstránili. Ak máte záujem o produkty tepelných čerpadiel, neváhajte kontaktovať spoločnosť s tepelnými čerpadlami OSB, sme vaša najlepšia voľba.
Čas uverejnenia: 1. novembra 2022