Kaj je sistem toplotne črpalke? Kaj morate vedeti

Če niste seznanjeni z toplotne črpalke, ni časa, kot je sedanjost, da bi to spremenili. Leta 2023 se začnejo zvezne spodbude, ki olajšajo nakup in namestitev enega. In leta 2030 se bo Kalifornija začela postopno opuščati plinske peči.

Ker toplotne črpalke porabijo 50 odstotkov manj energije kot električne uporovne peči Agencija za varstvo okolja (EPA), so pripravljeni postati najbolj ekonomična možnost ogrevanja za Kalifornijce, pa tudi za ljudi v vseh drugih državah, ki sledijo zgledu Kalifornije.

Kaj je torej ta gospodinjski aparat, ki "črpa toploto?" Ideja ni eksotična. Obrnite svojo okensko klimatsko napravo in lahko bo delovala kot osnovna toplotna črpalka. Toda kot bi lahko pričakovali, so dejanske toplotne črpalke bolj izpopolnjene od tega.

Kaj je sistem toplotne črpalke?

Toplotna črpalka je električna naprava, ki prenaša toploto iz zunanjega prostora v notranji prostor in obratno.

Večina toplotnih črpalk ima povratne ventile, ki jim omogočajo, da delujejo tudi kot klimatske naprave. Glavna delovna dela sta kompresor, ki kroži hladilno sredstvo skozi sistem bakrenih tuljav, in ventilator za kroženje zraka v bivalnem prostoru.

Sistemi toplotnih črpalk so običajno sestavljeni iz dveh enot, ene na prostem in ene v zaprtih prostorih, povezanih z bakrenimi cevmi, ki potekajo skozi steno stavbe. Kompresor je običajno zunaj.

Kako deluje toplotna črpalka?

Hladilni sistem je sestavljen iz dveh tuljav (kondenzator in uparjalnik), ločenih z ekspanzijskim ventilom, skozi katerega neprekinjeno kroži hladilno sredstvo. V tuljavi kondenzatorja kompresor stisne hladilno sredstvo, da se kondenzira v tekočino. Ker ta proces sprošča toploto, je tuljava kondenzatorja vedno vroča.

Tekočina pod pritiskom pritiska na ekspanzijski ventil na koncu tuljave. Ko je tlak dovolj velik, se ventil odpre in razprši hladilno sredstvo v tuljave uparjalnika, kjer nenadno znižanje tlaka spremeni hladilno sredstvo v paro.

Uparjanje črpa energijo iz okoliškega medija (zrak, prst ali voda). Ta prehaja nazaj v tuljavo kondenzatorja, da se sprosti kot toplota, ko se hladilno sredstvo ponovno stisne.

Vrste sistemov toplotnih črpalk

Možno je kategorizirati toplotne črpalke glede na medij, kjer izmenjujejo toploto.

An vir zraka črpalka pridobiva toploto iz okoliškega zraka. A zemlja-vir (ali geotermalna) črpalka ga pridobiva iz zemlje, in a vodni vir črpalko iz bližnjega vodnega telesa. Toplotne črpalke zemlja in voda izkoriščajo stabilne temperaturne pogoje pod zemljo ali v vodnem telesu. Delujejo bolje v hladnih podnebjih kot modeli z zračnim virom.

Drug način za kategorizacijo toplotnih črpalk je po velikosti. Enote za celotno hišo z zmogljivimi kompresorji lahko zavzame mesto peči in klimatske naprave v sistemu centralnega ogrevanja/hlajenja. Kondenzatorska tuljava je nameščena v napravi za obdelavo zraka, v kateri je tudi puhalo.

Manjše toplotne črpalke, znane kot mini razdelilniki brez kanalov, imajo eno ali več stenskih notranjih enot, vsaka s svojim ventilatorjem. Mini-spliti proizvedejo dovolj toplote za eno sobo. Obstajajo tudi mini-split sistemi z enim kompresorjem, ki napaja do osem ali devet stenskih enot.

Kje so toplotne črpalke najpogostejše?

Večinoma jih boste našli v regijah z zmernimi zimskimi temperaturami.

Po podatkih iz Nacionalno združenje gradbenikov stanovanj, jih ima od 75 % do 77 % domov v zveznih državah vzhodnega južnega osrednjega in južnega Atlantika, medtem ko jih ima 20 % domov v državah zahodnega južnega osrednjega dela. V severnih državah niso tako pogosti, ker so temperature zraka prenizke, namestitev modelov z zemeljskim ali vodnim virom pa je draga.

Vendar pa situacija ni statična. Proizvajalci si prizadevajo razviti učinkovitejše modele, ki delujejo v hladnih podnebjih. Poleg tega so lahko enote opremljene s pomožnimi uporovnimi grelci, ki zagotavljajo dodatno toploto v hladnih dneh.

Nakup toplotne črpalke

Najpomembnejši značilnosti, ki jih je treba upoštevati, sta toplotna moč, merjena v britanskih termalnih enotah (Btus), in ocena sezonske energetske učinkovitosti (SEER). Toplotna moč se pogosto meri tudi v tonah, kjer je ena tona = 12.000 Btus.

Za dimenzioniranje toplotne črpalke obstajata dve osnovni pravili. Ena je zagotoviti 30 Btus toplote na kvadratni čevelj talne površine. Drugi je, da skupno površino tal delite s 500, da določite število ton, ki jih potrebujete. Za izvajalca HVAC je pomembno, da izvede teste za natančno dimenzioniranje enote za določeno hišo, da proizvede pravo količino toplote.

Številke SEER se začnejo pri 13 (nizka učinkovitost) in se povzpnejo do 21 ali 22 (visoka učinkovitost). Enota z visokim številom SEER porabi manj električne energije, vendar ima več gibljivih delov in stane več za nakup in vzdrževanje.

V praksi bi sistem s 16 SEER moral ustrezati v zmernih podnebjih. Če želite povečati zmogljivost v hladnejšem podnebju ali zmanjšati porabo energije, uporabite višji SEER. Energijo, ki jo porabi določena enota, in njene mesečne stroške lahko izračunate tako, da toplotno moč v Btusih delite s SEER. Rezultat boste dobili v vatih na uro. Nato to pomnožite z lokalno ceno električne energije.

Montaža toplotne črpalke

Nekatere mini split enote, kot je G. Cool DIY, lahko namestijo lastniki stanovanj. Če vam to ni všeč, najemite pooblaščenega tehnika HVAC.

Zunanjo enoto namestite na betonsko podlago ali noge, da ostane visoka in suha. Ena ali več notranjih enot je nameščenih na stene ali znotraj naprave za obdelavo zraka, ki je povezana s kanalom stavbe. Obe enoti sta nato povezani s cevmi za hlajenje in električnimi žicami, ki potekajo skozi steno.

Ker večina toplotnih črpalk deluje tudi kot klimatska naprava, je priložena drenažna cev za kondenzat, ki kaplja iz notranjega tuljave, ko je hladno.

Vzdrževanje toplotne črpalke

Tako notranja kot zunanja enota potrebujeta redno vzdrževanje, vključno z menjavo zračnih filtrov in čiščenjem prahu s tuljav. Na zunanji enoti ne sme biti snega, listja in drugih smeti, da lahko zrak kroži.

Morda boste morali pozimi občasno odstraniti led iz tuljave uparjalnika v zunanji enoti in poleti v notranji enoti. Preprosto izklopite napajanje in pustite, da se led stopi, namesto da ga poskušate strgati in morda poškodovati tuljavo.

Chris Deziel je aktiven v gradbeništvu že več kot 30 let. Pomagal je zgraditi majhno mesto v oregonski puščavi od začetka in pomagal ustanoviti dve podjetji za urejanje okolice. Delal je kot mizar, vodovodar in popravljalec pohištva. Deziel piše članke DIY od leta 2010 in je delal kot spletni svetovalec, nazadnje s storitvijo Pro Referral podjetja Home Depot. Njegovo delo je bilo objavljeno na Landlordology, Apartments.com in Hunker. Deziel je objavljal tudi znanstvene vsebine in je navdušen glasbenik.