ヒートポンプはなぜガスや電気暖房の最も利益が高く、有望な代替品なのか？
ヒートポンプは、技術のおかげで代替エネルギー源（地面、周囲の空気、地下水）の熱エネルギーを増幅し、それを暖房システムに転送する装置です。
太陽と空気は尽きることのない低温熱の源です。この熱エネルギーは無料で再生可能です。
ヒートポンプは、ある媒体から別の媒体に熱エネルギーを転送またはポンプします。ヒートポンプの動作原理は、記事の後半で説明します。
ヒートポンプはどのように機能するのか？
ポンプの設計では、冷媒が循環する回路が使用され、最小限の加熱でも沸騰することができます。暖房用のヒートポンプは「逆冷蔵庫」として機能します。
ヒートポンプの動作
ヒートポンプの動作は5つの段階に分けられます：
- 蒸発器でのフロンの沸騰
- コンプレッサーによる冷媒の圧縮
- コンデンサーから暖房回路への熱移動
- スロットルバルブを通過する冷却された凝縮冷媒
- 蒸発器熱交換器への冷却された液体フロンの戻り
ヒートポンプは暖房と冷却のために設計されています。追加機能として、家庭用または産業用の水を加熱することがあります。これは、ボイラーやエアコンと比較して最も機能的な装置です。
ヒートポンプは非常に経済的に動作し、コンプレッサーと循環ポンプの動作にのみエネルギーを消費します。ヒートポンプのエネルギー効率は非常に高く、エネルギー変換係数は4-6、さらにはそれ以上に達します。これは、使用される1キロワットのエネルギーがヒートポンプによって3-5キロワットの熱に変換され、家を暖めたり水を加熱したりするために使用されることを意味します。
電気ボイラーやボイラーを使用する場合と比較して、家を暖めたり水を加熱したりするために支払う金額は数倍少なくなります。暖房コストは最大75-80%節約できます！
現在のガスタリフに基づくと、ガスボイラーの運用コストはヒートポンプの2-3倍です。
家庭用暖房のためのヒートポンプはどのように機能するのか？
熱は以下から抽出できます：
- 地下水位15-20mの深さ;
- 近くの水域;
- 水平コレクターの埋設深さが1.2-1.5mまでの土壌パッド;
- 深さ40-50mまでの深い掘削井戸。
熱損失を減少させ、暖房コストを削減するためにヒートポンプ技術を利用する方法は他にもたくさんあります。
たとえば、技術プロセスからの余剰熱、廃水熱、その他多くのケースでの利用です。
ヒートポンプの種類
地熱熱、空気からの熱、または水熱を抽出する装置を使用するシステムがあります。いくつかの主要なヒートポンプの種類を強調しましょう。
地中熱ヒートポンプ
地中熱ヒートポンプは、表土層、深いボーリング、または近くの水域から余分な熱を引き出すシステムです。
冬に凍結する層の下の地温は常に正であり、5-10(°C)まで達します。夏に蓄積された熱は、地中熱ヒートポンプが冬に部屋を暖めるのに十分です。
熱を取り出すために、チューブ状のプラスチックコレクターが敷設されるか、冷媒が循環する二重プローブが下ろされ、冬の条件でも凍結しません。居住空間が大きいほど、コレクターパイプやプローブの深さが長くなります。異なる土壌に対する特定の熱除去能力は8から32W/m²まで異なる場合があります。土壌の特性や層も考慮され、地質調査が必要です。
家の近くに十分な水量と深さの池や貯水池がある場合、スパイラルやリングのプラスチックコレクターが底までの深さに設置されます。
水-水ヒートポンプ
水-水ヒートポンプは、地下水から熱を抽出する原理に基づいており、設置がかなり複雑です。水温は年間を通じて一定で、約+10°Cです。
このようなヒートポンプを設置するには、水の水準の深さ、量、質、純度の分析が必要です。熱または冷却に関する性能は、気象条件や季節の変化に依存しません。水熱ポンプのエネルギー変換比は高く、COPは5以上ですが、設置とメンテナンスは問題があります。
暖房用の水-水ヒートポンプは、設備の適切な選定と計算、さらに高い技術を持つ設置と試運転が行われる場合にのみ、利益のあるオプションです。
地熱および水熱ポンプの価格は、事前調査と高価な設置作業が必要なため、高いです。
空気-水ヒートポンプ
このようなヒートポンプは、価格と設置の面でより手頃です。現代化された暖房システムに統合するのに最も適しており、新しい家に導入する際に簡単に設置でき、迅速に投資回収が可能です。外気温に依存するため、二重回路での使用や、バックアップの第二熱源を使用することが有利です。
バックアップ源を持つヒートポンプの総能力は、そのコストのほぼ半分になりますが、全体の熱供給システムのエネルギー効率と経済性は最適なままです。
モノブロックレイアウトまたは屋外ユニットと屋内ユニットを含むキットを区別します。インバーター空気源ヒートポンプは、熱、温水、または冷却の優先負荷に対して正確かつ経済的に応答します。このようなシステムのエネルギー効率係数は5以上で、-25°Cまでの外気温でも動作可能です。これらは、ウクライナの大部分の温暖な気候で使用される最も人気のあるヒートポンプです。
このようなモデルは、気候条件の面で、都市部のミリオネアや地域の新しい家の暖房の近代化または設置のための迅速な投資回収プロジェクトに適したオプションです。
空気-水ヒートポンプの優れた例は、イギリスのブランドMycondの高性能機器であるArctic Home BasicおよびArctic Home Smartシリーズです。
空気-空気ヒートポンプ
換気または外気から熱を利用する空気-空気ヒートポンプは、冷却/暖房エアコンの動作に似ていますが、暖房を優先します。このヒートポンプは、ヨーロッパだけでなくウクライナでも、家の暖房にお金を節約するシステムとして使用されます。
さらに、このようなヒートポンプは温水を準備するためのセットを装備することができ、季節的エネルギー効率の高い値を持っています。
他にもヒートポンプシステムの異なるスキームがあります：
- 地面-空気ヒートポンプ;
- ブライン-水ヒートポンプ;
- その他。
ヒートポンプは、プールや技術プロセスでの水加熱、いくつかの産業分野や商業施設の暖房に使用されます。
ヒートポンプの利点
- 1つの装置で提供される熱供給、空調、温水供給のための革新的な技術 – ヒートポンプ。
- 暖房と温水供給のための経済的で数倍低いコスト。
- 環境に優しいヒートポンプ、CO2排出や環境汚染がありません。
- 火災安全性、監視、承認、機器の安全性の常時監視が不要。
- 温度と湿度センサーによるインテリジェントな制御と経済的な運転モード。
- 異なる温度の暖房回路の制御：ラジエーターと床暖房。
- ヒートポンプとファンコイルユニットによる空調と暖房。
- 価格が高い地中熱ヒートポンプは、特に家の電力供給が制限されている条件下で、ガスなしで新しい家を暖めるための経済的に実行可能なオプションです。
結論
適切なヒートポンプ設備のセットを選ぶことができるのは、高度に資格を持つ専門家だけです。それは、特定の私有住宅のセクションに基づいて、エンジニアリングシステムや建物の計画を考慮に入れたものです。
正しい計算は、システムのコスト、効率、信頼性を決定します。ヒートポンプは、複雑な設置とインテリジェントな制御を持つ革新的なシステムです。このようなプロジェクトを実施するには、専門家に相談し、パワーと価格の観点から最も適した設備のセットを選び、その実施からの経済的利益を計算する必要があります。
