Što je sustav toplinske pumpe? Što treba znati

Ako niste upoznati s toplinske pumpe, nema vremena poput sadašnjosti da se to promijeni. Godine 2023. stupaju na snagu savezni poticaji kako bi kupnja i ugradnja jednog bila lakša za proračun. A 2030. Kalifornija će se početi postupno gasiti plinske peći.

Budući da dizalice topline troše 50 posto manje energije od električnih otpornih peći prema Agencija za zaštitu okoliša (EPA), spremni su postati najekonomičnija opcija grijanja za Kalifornijce, kao i za ljude u svim drugim državama koje slijede primjer Kalifornije.

Dakle, što je ovaj kućanski uređaj koji "pumpa toplinu?" Ideja nije egzotična. Okrenite svoj prozorski klima uređaj i mogao bi funkcionirati kao rudimentarna dizalica topline. Ali kao što možete očekivati, stvarne dizalice topline su sofisticiranije od toga.

Što je sustav toplinske pumpe?

Dizalica topline je električni uređaj koji prenosi toplinu iz vanjskog prostora u unutarnji prostor i obrnuto.

Većina dizalica topline ima povratne ventile koji im omogućuju da rade i kao klima uređaji. Glavni radni dijelovi su kompresor, koji cirkulira rashladno sredstvo kroz sustav bakrenih zavojnica, i ventilator koji cirkulira zrak u životni prostor.

Sustavi dizalica topline obično se sastoje od dvije jedinice, jedne vanjske i jedne unutarnje, povezanih bakrenim cijevima koje prolaze kroz zid zgrade. Kompresor je obično vani.

Kako radi toplinska pumpa?

Rashladni sustav sastoji se od dvije zavojnice (kondenzator i isparivač) odvojene ekspanzijskim ventilom kroz koji neprekidno cirkulira rashladno sredstvo. U zavojnici kondenzatora, kompresor vrši pritisak na rashladno sredstvo da se kondenzira u tekućinu. Budući da ovaj proces oslobađa toplinu, zavojnica kondenzatora je uvijek vruća.

Tekućina pod tlakom pritišće ekspanzijski ventil na kraju svitka. Kada je tlak dovoljno visok, ventil se otvara i raspršuje rashladno sredstvo u zavojnice isparivača, gdje naglo smanjenje tlaka pretvara rashladno sredstvo u paru.

Isparavanje crpi energiju iz okolnog medija (zraka, tla ili vode). To se vraća u zavojnicu kondenzatora da bi se oslobodilo kao toplina kada se rashladno sredstvo ponovno stisne.

Vrste sustava toplinskih pumpi

Moguće je kategorizirati toplinske pumpe prema mediju u kojem izmjenjuju toplinu.

An izvor zraka pumpa dobiva toplinu iz okolnog zraka. A zemlja-izvor (ili geotermalna) pumpa ga dobiva iz zemlje, i a izvor vode pumpa iz obližnje vodene površine. Dizalice topline za tlo i vodu iskorištavaju stabilne temperaturne uvjete pod zemljom ili u vodi. Rade bolje u hladnim klimatskim uvjetima od modela s izvorom zraka.

Drugi način kategorizacije dizalica topline je prema veličini. Jedinice za cijelu kuću sa snažnim kompresorima može zauzeti mjesto peći i klima uređaja u sustavu centralnog grijanja/hlađenja. Zavojnica kondenzatora montirana je u uređaj za obradu zraka koji također sadrži puhalo.

Manje dizalice topline, poznate kao ductless mini-splitovi, imaju jednu ili više zidnih unutarnjih jedinica, svaka sa svojim ventilatorom. Mini-split proizvodi dovoljno topline za jednu sobu. Postoje i mini-split sustavi s jednim kompresorom koji napaja do osam ili devet zidnih jedinica.

Gdje su toplinske pumpe najčešće?

Naći ćete ih uglavnom u regijama s umjerenim zimskim temperaturama.

Prema podacima iz Nacionalna udruga graditelja kuća, 75% do 77% domova u državama East South Central i South Atlantic ih ima, dok ih ima 20% domova u West South Central državama. Nisu tako česti u sjevernim državama jer su temperature zraka preniske, a modeli s izvorom tla ili vodom skupi su za instaliranje.

Međutim, situacija nije statična. Proizvođači rade na razvoju učinkovitijih modela koji rade u hladnim klimatskim uvjetima. Osim toga, jedinice mogu biti opremljene pomoćnim otpornim grijačima za pružanje dodatne topline u hladnim danima.

Kupnja toplinske pumpe

Najvažnije karakteristike koje treba uzeti u obzir su toplinska snaga, mjerena u britanskim toplinskim jedinicama (Btus) i ocjena sezonske energetske učinkovitosti (SEER). Izlaz topline također se često mjeri u tonama, gdje je jedna tona = 12 000 Btus.

Postoje dva osnovna pravila za dimenzioniranje dizalice topline. Jedan je osigurati 30 Btus topline po kvadratnom metru podne površine. Drugi je podijeliti ukupnu površinu poda s 500 kako biste odredili broj tona koji vam je potreban. Važno je da izvođač radova HVAC-a izvede testove kako bi točno odredio veličinu jedinice za određenu kuću kako bi proizvodila pravu količinu topline.

SEER brojevi počinju od 13 (niska učinkovitost) i penju se do 21 ili 22 (visoka učinkovitost). Jedinica s visokim SEER brojem troši manje električne energije, ali ima više pokretnih dijelova i košta više za kupnju i održavanje.

U praksi bi sustav s 16 SEER trebao biti prikladan u umjerenim klimatskim uvjetima. Da biste maksimizirali performanse u hladnijoj klimi ili smanjili potrošnju energije, koristite viši SEER. Možete izračunati energiju koju određena jedinica koristi i njenu mjesečnu cijenu dijeljenjem toplinske snage u Btus sa SEER. Rezultat ćete dobiti u vatima po satu. Zatim to pomnožite s lokalnom tarifom za električnu energiju.

Ugradnja toplinske pumpe

Neke mini-split jedinice, poput Mr. Cool DIY, mogu instalirati vlasnici kuća. Ako vam to nije ugodno, angažirajte ovlaštenog HVAC tehničara.

Vanjska jedinica postavlja se na betonsku podlogu ili podnožje kako bi bila visoka i suha. Jedna ili više unutarnjih jedinica postavljaju se na zidove ili unutar uređaja za obradu zraka spojenog na kanale zgrade. Dvije jedinice su zatim povezane rashladnim cijevima i električnim žicama koje prolaze kroz zid.

Budući da većina dizalica topline također funkcionira kao klima uređaj, uključena je odvodna cijev za kondenzat koji kaplje iz unutarnjeg izmjenjivača topline kada je hladno.

Održavanje toplinske pumpe

I unutarnje i vanjske jedinice trebaju rutinsko održavanje, uključujući promjenu filtara za zrak i čišćenje zavojnica od prašine. Vanjska jedinica mora biti čista od snijega, lišća i drugog otpada kako bi zrak mogao cirkulirati.

Možda ćete morati povremeno odleđivati ​​zavojnicu isparivača u vanjskoj jedinici zimi i unutarnjoj jedinici ljeti. Samo isključite struju i pustite da se led otopi, umjesto da ga pokušavate sastrugati i tako oštetiti zavojnicu.

Chris Deziel aktivan je u građevinarstvu više od 30 godina. Pomogao je izgraditi mali grad u pustinji Oregon iz temelja i pomogao u osnivanju dviju tvrtki za uređenje okoliša. Radio je kao stolar, vodoinstalater i popravljač namještaja. Deziel piše DIY članke od 2010. i radio je kao online konzultant, nedavno s Home Depotovom Pro Referral uslugom. Njegov rad je objavljen na Landlordology, Apartments.com i Hunker. Deziel je također objavljivao znanstvene sadržaje i strastveni je glazbenik.