Apkure un dzesēšana ar siltumsūkni — 1. daļa

Ievads

Ja meklējat iespējas apsildīt un atdzesēt savu māju vai samazināt rēķinus par enerģiju, iespējams, vēlēsities apsvērt siltumsūkņa sistēmu. Siltumsūkņi ir pārbaudīta un uzticama tehnoloģija Kanādā, kas spēj nodrošināt jūsu mājas komforta kontroli visa gada garumā, nodrošinot siltumu ziemā, dzesēšanu vasarā un dažos gadījumos sildot karstu ūdeni jūsu mājām.

Siltumsūkņi var būt lieliska izvēle dažādiem lietojumiem un gan jaunām mājām, gan esošo apkures un dzesēšanas sistēmu modernizācijai. Tie ir arī iespēja, nomainot esošās gaisa kondicionēšanas sistēmas, jo papildu izmaksas, pārejot no tikai dzesēšanas sistēmas uz siltumsūkni, bieži ir diezgan zemas. Ņemot vērā dažādu sistēmu veidu un iespēju daudzveidību, bieži vien var būt grūti noteikt, vai siltumsūknis ir piemērots risinājums jūsu mājām.

Ja apsverat iespēju iegādāties siltumsūkni, jums, iespējams, ir vairāki jautājumi, tostarp:

• Kādi siltumsūkņu veidi ir pieejami?
• Cik lielu daļu no manām ikgadējām apkures un dzesēšanas vajadzībām var nodrošināt siltumsūknis?
• Kāda izmēra siltumsūknis man ir nepieciešams manai mājai un pielietojumam?
• Cik maksā siltumsūkņi salīdzinājumā ar citām sistēmām, un cik es varētu ietaupīt rēķinu par enerģiju?
• Vai man būs jāveic papildu izmaiņas manā mājā?
• Cik daudz apkopes sistēmai būs nepieciešams?

Šajā bukletā ir sniegti svarīgi fakti par siltumsūkņiem, lai palīdzētu jums būt informētākam, lai palīdzētu jums izdarīt pareizo izvēli savai mājai. Izmantojot šos jautājumus kā ceļvedi, šajā bukletā ir aprakstīti visizplatītākie siltumsūkņu veidi un ir apspriesti faktori, kas saistīti ar siltumsūkņa izvēli, uzstādīšanu, ekspluatāciju un apkopi.

Paredzētā auditorija

Šis buklets ir paredzēts māju īpašniekiem, kuri meklē pamatinformāciju par siltumsūkņu tehnoloģijām, lai atbalstītu apzinātu lēmumu pieņemšanu attiecībā uz sistēmas izvēli un integrāciju, darbību un apkopi. Šeit sniegtā informācija ir vispārīga, un konkrēta informācija var atšķirties atkarībā no instalācijas un sistēmas veida. Šis buklets nedrīkst aizstāt darbu ar darbuzņēmēju vai enerģētikas konsultantu, kas nodrošinās, ka jūsu iekārta atbilst jūsu vajadzībām un vēlamajiem mērķiem.

Piezīme par enerģijas pārvaldību mājās

Siltumsūkņi ir ļoti efektīvas apkures un dzesēšanas sistēmas un var ievērojami samazināt jūsu enerģijas izmaksas. Domājot par māju kā sistēmu, ir ieteicams samazināt mājas siltuma zudumus no tādām vietām kā gaisa noplūde (caur plaisām, caurumiem), slikti izolētas sienas, griesti, logi un durvis.

Vispirms risinot šīs problēmas, varat izmantot mazāku siltumsūkņa izmēru, tādējādi samazinot siltumsūkņa aprīkojuma izmaksas un ļaujot jūsu sistēmai darboties efektīvāk.

Vietnē Natural Resources Canada ir pieejamas vairākas publikācijas, kurās paskaidrots, kā to izdarīt.

Kas ir siltumsūknis un kā tas darbojas?

Siltumsūkņi ir pārbaudīta tehnoloģija, kas ir izmantota gadu desmitiem gan Kanādā, gan visā pasaulē, lai efektīvi nodrošinātu ēku apkuri, dzesēšanu un dažos gadījumos arī karsto ūdeni. Patiesībā, visticamāk, jūs ikdienā saskaraties ar siltumsūkņu tehnoloģiju: ledusskapji un gaisa kondicionieri darbojas, izmantojot vienus un tos pašus principus un tehnoloģijas. Šajā sadaļā ir sniegti siltumsūkņa darbības pamati un dažādi sistēmu veidi.

Siltumsūkņu pamatjēdzieni

Siltumsūknis ir elektriski darbināma ierīce, kas iegūst siltumu no zemas temperatūras vietas (avota) un nogādā to augstākas temperatūras vietā (izlietnē).

Lai saprastu šo procesu, padomājiet par braucienu ar velosipēdu pāri kalnam: nav jāpieliek pūles, lai dotos no kalna virsotnes uz leju, jo velosipēds un braucējs dabiski pārvietosies no augstas vietas uz zemāku. Tomēr, braucot kalnā, ir nepieciešams daudz vairāk darba, jo velosipēds pārvietojas pretēji dabiskajam kustības virzienam.

Līdzīgā veidā siltums dabiski plūst no vietām ar augstāku temperatūru uz vietām ar zemāku temperatūru (piemēram, ziemā siltums no ēkas iekšpuses tiek zaudēts uz ārpusi). Siltumsūknis izmanto papildu elektrisko enerģiju, lai neitralizētu dabisko siltuma plūsmu un pārsūknētu aukstākā vietā pieejamo enerģiju uz siltāku.

Tātad, kā siltumsūknis silda vai atdzesē jūsu māju? Kad enerģija tiek iegūta no avota, avota temperatūra tiek samazināta. Ja mājoklis tiek izmantots kā avots, siltumenerģija tiks noņemta, atdzesējot šo telpu. Tādā veidā siltumsūknis darbojas dzesēšanas režīmā, un to izmanto gaisa kondicionieriem un ledusskapjiem. Līdzīgi, kad izlietnei tiek pievienota enerģija, tās temperatūra paaugstinās. Ja mājoklis tiek izmantots kā izlietne, tiks pievienota siltumenerģija, apsildot telpu. Siltumsūknis ir pilnībā atgriezenisks, kas nozīmē, ka tas var gan sildīt, gan atdzesēt jūsu māju, nodrošinot komfortu visa gada garumā.

Siltumsūkņu avoti un izlietnes

Siltumsūkņa sistēmas avota un izlietnes izvēle lielā mērā nosaka jūsu sistēmas veiktspēju, kapitāla izmaksas un ekspluatācijas izmaksas. Šajā sadaļā ir sniegts īss pārskats par izplatītākajiem avotiem un izlietnēm dzīvojamo māju vajadzībām Kanādā.

Avoti: Kanādā māju apkurei ar siltumsūkņiem visbiežāk izmanto divus siltumenerģijas avotus:

• Gaisa avots: siltumsūknis ņem siltumu no ārējā gaisa apkures sezonas laikā un atgrūž siltumu ārā vasaras dzesēšanas sezonā.
• Var būt pārsteidzoši zināt, ka pat tad, ja āra temperatūra ir zema, joprojām ir pieejams daudz enerģijas, ko var iegūt un piegādāt ēkā. Piemēram, siltuma saturs gaisā pie -18°C ir vienāds ar 85% no siltuma, kas atrodas 21°C temperatūrā. Tas ļauj siltumsūknim nodrošināt labu siltuma daudzumu pat aukstākos laikapstākļos.
• Gaisa avota sistēmas ir visizplatītākās Kanādas tirgū, un visā Kanādā ir uzstādītas vairāk nekā 700 000 vienību.
• Šāda veida sistēma ir sīkāk aplūkota sadaļā Gaisa avota siltumsūkņi.
• Zemes avots: zemes siltumsūknis izmanto zemi, gruntsūdeni vai abus kā siltuma avotu ziemā un kā rezervuāru, lai atvairītu siltumu, kas tiek izņemts no mājām vasarā.
• Šie siltumsūkņi ir retāk sastopami nekā gaisa avota iekārtas, taču tos arvien plašāk izmanto visās Kanādas provincēs. To galvenā priekšrocība ir tā, ka tie nav pakļauti ekstremālām temperatūras svārstībām, izmantojot zemi kā nemainīgas temperatūras avotu, kā rezultātā tiek iegūts energoefektīvākais siltumsūkņu sistēmas veids.
• Šāda veida sistēmas ir sīkāk aplūkotas sadaļā Zemes siltumsūkņi.

Izlietnes: Kanādā māju apkurei ar siltumsūkņiem visbiežāk izmanto divas siltumenerģijas izlietnes:

• Iekštelpu gaisu silda siltumsūknis. To var izdarīt, izmantojot: Ūdens ēkā tiek uzsildīts. Pēc tam šo ūdeni var izmantot, lai apkalpotu termināļu sistēmas, piemēram, radiatorus, starojošu grīdu vai ventilatora spoles, izmantojot hidraulisko sistēmu.
  • Centrālā kanāla sistēma vai
  • Bezvadu iekštelpu iekārta, piemēram, pie sienas stiprināma iekārta.

Ievads siltumsūkņu efektivitātē

Krāsnis un katli nodrošina telpu apsildi, pievienojot siltumu gaisam, sadedzinot kurināmo, piemēram, dabasgāzi vai kurināmo. Lai gan efektivitāte ir nepārtraukti uzlabojusies, tā joprojām ir zem 100%, kas nozīmē, ka ne visa sadegšanas enerģija tiek izmantota gaisa sildīšanai.

Siltumsūkņi darbojas pēc cita principa. Siltumsūknī ievadītā elektrība tiek izmantota siltumenerģijas pārnešanai starp divām vietām. Tas ļauj siltumsūknim darboties efektīvāk, un tipiskā efektivitāte krietni pārsniedz

100%, ti, tiek saražots vairāk siltumenerģijas nekā tiek patērēts elektroenerģijas daudzums tās sūknēšanai.

Ir svarīgi atzīmēt, ka siltumsūkņa efektivitāte lielā mērā ir atkarīga no avota un izlietnes temperatūras. Tāpat kā stāvāks kalns prasa vairāk pūļu, lai uzbrauktu uz velosipēda, lielākas temperatūras atšķirības starp siltumsūkņa avotu un izlietni prasa tam strādāt intensīvāk un var samazināt efektivitāti. Ir ļoti svarīgi noteikt pareizo siltumsūkņa izmēru, lai maksimāli palielinātu sezonas efektivitāti. Šie aspekti ir sīkāk apspriesti sadaļās Gaisa avota siltumsūkņi un Zemes siltumsūkņi.

Efektivitātes terminoloģija

Ražotāju katalogos tiek izmantoti dažādi efektivitātes rādītāji, kas pircējam, kurš pirmo reizi iepērkas, var padarīt izpratni par sistēmas veiktspēju nedaudz mulsinoši. Tālāk ir sniegts dažu biežāk lietoto efektivitātes terminu sadalījums.

Līdzsvara stāvokļa metrika: šie rādītāji raksturo siltumsūkņa efektivitāti “stacionārā stāvoklī”, ti, bez reālām sezonas un temperatūras svārstībām. Tādējādi to vērtība var būtiski mainīties, mainoties avota un izlietnes temperatūrai un citiem darbības parametriem. Līdzsvara stāvokļa rādītāji ietver:

Veiktspējas koeficients (COP): COP ir attiecība starp siltumsūkņa siltumenerģijas pārneses ātrumu (kW) un sūknēšanai nepieciešamo elektroenerģijas daudzumu (kW). Piemēram, ja siltumsūknis izmanto 1 kW elektroenerģijas, lai nodotu 3 kW siltuma, COP būtu 3.

Energoefektivitātes koeficients (EER): EER ir līdzīgs COP un raksturo siltumsūkņa līdzsvara stāvokļa dzesēšanas efektivitāti. To nosaka, dalot siltumsūkņa dzesēšanas jaudu Btu/h ar elektroenerģijas ievadi vatos (W) noteiktā temperatūrā. EER ir stingri saistīts ar līdzsvara stāvokļa dzesēšanas efektivitātes aprakstu, atšķirībā no COP, ko var izmantot, lai izteiktu siltumsūkņa efektivitāti gan apkures, gan dzesēšanas jomā.

Sezonas veiktspējas metrika: šie mērījumi ir paredzēti, lai sniegtu labāku veiktspējas novērtējumu apkures vai dzesēšanas sezonā, iekļaujot “reālās dzīves” temperatūras svārstības sezonas laikā.

Sezonas rādītāji ietver:

• Apkures sezonas veiktspējas koeficients (HSPF): HSPF ir attiecība, cik daudz enerģijas siltumsūknis piegādā ēkai visā apkures sezonā (Btu) pret kopējo enerģiju (vatstundās), ko tas patērē tajā pašā laika posmā.

Aprēķinot HSPF, apkures sezonas attēlošanai tiek izmantoti ilgtermiņa klimatisko apstākļu laikapstākļu dati. Tomēr šis aprēķins parasti attiecas tikai uz vienu reģionu un var pilnībā neatspoguļot veiktspēju visā Kanādā. Daži ražotāji pēc pieprasījuma var nodrošināt HSPF citam klimata reģionam; tomēr parasti HSPF tiek ziņots par 4. reģionu, kas pārstāv ASV Vidusrietumu klimatam līdzīgus klimatus. 5. reģions aptvers lielāko daļu Kanādas provinču dienvidu puses, sākot no BC iekšpuses līdz Ņūbransvikas Footnote1.

• Sezonas energoefektivitātes koeficients (SEER): SEER mēra siltumsūkņa dzesēšanas efektivitāti visā dzesēšanas sezonā. To nosaka, dalot kopējo dzesēšanas sezonā nodrošināto dzesēšanu (Btu) ar kopējo siltumsūkņa šajā laikā patērēto enerģiju (vatstundās). SEER pamatā ir klimats ar vidējo vasaras temperatūru 28°C.

Svarīga terminoloģija siltumsūkņu sistēmām

Šeit ir daži izplatīti termini, ar kuriem jūs varat saskarties, pētot siltumsūkņus.

Siltumsūkņu sistēmas sastāvdaļas

Aukstumaģents ir šķidrums, kas cirkulē caur siltumsūkni, pārmaiņus absorbējot, transportējot un izdalot siltumu. Atkarībā no tā atrašanās vietas šķidrums var būt šķidrs, gāzveida vai gāzes/tvaiku maisījums

Reversais vārsts kontrolē aukstumaģenta plūsmas virzienu siltumsūknī un maina siltumsūkni no sildīšanas uz dzesēšanas režīmu vai otrādi.

Spole ir caurules cilpa vai cilpas, kurās notiek siltuma pārnese starp avotu/izlietni un aukstumaģentu. Caurulei var būt spuras, lai palielinātu siltuma apmaiņai pieejamo virsmu.

Iztvaicētājs ir spole, kurā aukstumaģents absorbē siltumu no apkārtējās vides un vārās, kļūstot par zemas temperatūras tvaiku. Aukstumaģentam pārejot no atpakaļgaitas vārsta uz kompresoru, akumulators savāc lieko šķidrumu, kas nav iztvaikojis gāzē. Tomēr ne visiem siltumsūkņiem ir akumulators.

Kompresors saspiež aukstumaģenta gāzes molekulas kopā, paaugstinot aukstumaģenta temperatūru. Šī ierīce palīdz pārnest siltumenerģiju starp avotu un izlietni.

Kondensators ir spole, kurā aukstumaģents izdala siltumu apkārtējai videi un kļūst par šķidrumu.

Izplešanās ierīce pazemina kompresora radīto spiedienu. Tas izraisa temperatūras pazemināšanos, un aukstumaģents kļūst par zemas temperatūras tvaiku/šķidruma maisījumu.

Āra iekārta ir vieta, kur siltums tiek pārnests uz/no āra gaisa, izmantojot gaisa siltumsūkni. Šajā vienībā parasti ir siltummaiņa spole, kompresors un izplešanās vārsts. Tas izskatās un darbojas tāpat kā gaisa kondicionētāja āra daļa.

Iekštelpu spole ir vieta, kur siltums tiek pārnests uz/no iekštelpu gaisa noteikta veida gaisa siltumsūkņos. Parasti iekštelpu blokā ir siltummaiņa spole, un tajā var būt arī papildu ventilators, lai cirkulētu apsildāmu vai atdzesētu gaisu uz aizņemto telpu.

Plēnums, kas redzams tikai cauruļvadu instalācijās, ir daļa no gaisa sadales tīkla. Padeves telpa ir gaisa nodalījums, kas ir daļa no sistēmas apsildāmā vai atdzesētā gaisa sadalei pa māju. Parasti tas ir liels nodalījums tieši virs siltummaiņa vai ap to.

Citi noteikumi

Jaudas vai jaudas patēriņa mērvienības:

• Btu/h jeb britu termiskā vienība stundā ir mērvienība, ko izmanto apkures sistēmas siltuma jaudas mērīšanai. Viens Btu ir siltumenerģijas daudzums, ko izdala tipiska dzimšanas dienas svece. Ja šī siltumenerģija tiktu atbrīvota vienas stundas laikā, tā būtu līdzvērtīga vienam Btu/h.
• kW jeb kilovats ir vienāds ar 1000 vatiem. Tas ir tik daudz jaudas, cik nepieciešams desmit 100 vatu spuldzēm.
• Tonna ir siltumsūkņa jaudas mērs. Tas atbilst 3,5 kW vai 12 000 Btu/h.

Gaisa avota siltumsūkņi

Gaisa siltumsūkņi izmanto āra gaisu kā siltumenerģijas avotu sildīšanas režīmā un kā izlietni, lai atdalītu enerģiju dzesēšanas režīmā. Šāda veida sistēmas parasti var iedalīt divās kategorijās:

Gaiss-gaiss siltumsūkņi. Šīs ierīces silda vai atdzesē gaisu jūsu mājās un pārstāv lielāko daļu gaisa siltumsūkņu integrāciju Kanādā. Tos var klasificēt pēc uzstādīšanas veida:

• Kanāls: siltumsūkņa iekštelpu spole atrodas kanālā. Gaiss tiek uzkarsēts vai atdzesēts, laižot pāri spirālei, pirms tas tiek izplatīts pa cauruļvadu uz dažādām mājas vietām.
• Bezvadu: siltumsūkņa iekštelpu spole atrodas iekštelpu blokā. Šīs iekštelpu vienības parasti atrodas uz aizņemtas telpas grīdas vai sienas un tieši silda vai atdzesē gaisu šajā telpā. Starp šīm vienībām jūs varat redzēt terminus mini- un multi-split:
  • Mini-split: viena iekštelpu vienība atrodas mājas iekšpusē, un to apkalpo viena āra iekārta.
  • Multi-split: vairākas iekštelpu vienības atrodas mājās, un tās apkalpo viena āra iekārta.

Gaiss-gaiss sistēmas ir efektīvākas, ja temperatūras starpība starp iekšpusi un ārpusi ir mazāka. Tādēļ gaiss-gaiss siltumsūkņi parasti cenšas optimizēt savu efektivitāti, nodrošinot lielāku siltā gaisa daudzumu un uzsildot šo gaisu līdz zemākai temperatūrai (parasti no 25 līdz 45°C). Tas atšķiras no krāsns sistēmām, kas piegādā mazāku gaisa daudzumu, bet uzsilda gaisu līdz augstākai temperatūrai (no 55°C līdz 60°C). Ja pārejat uz siltumsūkni no krāsns, varat to pamanīt, kad sākat lietot jauno siltumsūkni.

Gaisa-ūdens siltumsūkņi: Kanādā retāk sastopami gaiss-ūdens siltumsūkņi, kas silda vai atdzesē ūdeni, un tos izmanto mājās ar hidrauliskām (uz ūdens bāzes) sadales sistēmām, piemēram, zemas temperatūras radiatoriem, izstarojošām grīdām vai ventilatora spirālēm. Apkures režīmā siltumsūknis nodrošina siltumenerģiju hidrauliskajai sistēmai. Dzesēšanas režīmā šis process tiek apgriezts pretējā virzienā, un siltumenerģija tiek iegūta no hidrauliskās sistēmas un tiek izvadīta āra gaisā.

Darba temperatūrai hidrauliskajā sistēmā ir izšķiroša nozīme, novērtējot gaiss-ūdens siltumsūkņus. Gaiss-ūdens siltumsūkņi darbojas efektīvāk, uzsildot ūdeni līdz zemākai temperatūrai, ti, zem 45 līdz 50°C, un tādējādi tie ir labāk piemēroti izstarojošām grīdām vai fancoil sistēmām. Jāievēro piesardzība, apsverot to izmantošanu ar augstas temperatūras radiatoriem, kuriem nepieciešama ūdens temperatūra virs 60°C, jo šīs temperatūras parasti pārsniedz vairuma dzīvojamo māju siltumsūkņu ierobežojumus.

Gaisa avota siltumsūkņu galvenās priekšrocības

Gaisa siltumsūkņa uzstādīšana var sniegt jums vairākas priekšrocības. Šajā sadaļā ir apskatīts, kā gaisa siltumsūkņi var uzlabot jūsu mājsaimniecības enerģijas pēdas nospiedumu.

Efektivitāte

Gaisa siltumsūkņa izmantošanas galvenais ieguvums ir augstā efektivitāte, ko tas var nodrošināt apkurē salīdzinājumā ar tipiskām sistēmām, piemēram, krāsnīm, katliem un elektriskām grīdlīstes. Pie 8°C gaisa siltumsūkņu veiktspējas koeficients (COP) parasti svārstās no 2,0 līdz 5,4. Tas nozīmē, ka iekārtām, kuru COP ir 5, uz katru siltumsūknim piegādāto kWh elektroenerģijas tiek nodotas 5 kilovatstundas (kWh). Pazeminoties āra gaisa temperatūrai, COP ir zemākas, jo siltumsūknim jādarbojas ar lielāku temperatūras starpību starp iekštelpu un āra telpu. Pie –8°C COP var svārstīties no 1,1 līdz 3,7.

Sezonāli tirgū pieejamo vienību apkures sezonas efektivitātes koeficients (HSPF) var svārstīties no 7,1 līdz 13,2 (V reģions). Ir svarīgi atzīmēt, ka šie HSPF aprēķini attiecas uz apgabalu ar Otavas klimatu. Faktiskie ietaupījumi lielā mērā ir atkarīgi no jūsu siltumsūkņa uzstādīšanas vietas.

Enerģijas ietaupījums

Siltumsūkņa augstāka efektivitāte var ievērojami samazināt enerģijas patēriņu. Faktiskie ietaupījumi jūsu mājā būs atkarīgi no vairākiem faktoriem, tostarp vietējā klimata, jūsu pašreizējās sistēmas efektivitātes, siltumsūkņa izmēra un veida, kā arī vadības stratēģijas. Ir pieejami daudzi tiešsaistes kalkulatori, lai sniegtu ātru aplēsi par to, cik daudz enerģijas ietaupījumu jūs varat sagaidīt konkrētajā lietojumprogrammā. NRCan ASHP-Eval rīks ir brīvi pieejams, un to var izmantot uzstādītāji un mehāniskie dizaineri, lai palīdzētu sniegt padomus par jūsu situāciju.

Kā darbojas gaisa avota siltumsūknis?

Atšifrējums

Gaisa siltumsūknim ir trīs cikli:

• Apkures cikls: siltumenerģijas nodrošināšana ēkai
• Dzesēšanas cikls: siltuma enerģijas noņemšana no ēkas
• Atkausēšanas cikls: sala noņemšana
• uzkrāšanās uz āra spolēm

Apkures cikls

Piezīme:

Daži raksti ir ņemti no interneta. Ja ir kāds pārkāpums, lūdzu, sazinieties ar mums, lai to dzēstu. Ja jūs interesē siltumsūkņu produkti, lūdzu, sazinieties ar OSB siltumsūkņu uzņēmumu, mēs esam jūsu labākā izvēle.