ヒートポンプとは？

なぜヒートポンプがガスや電気暖房に代わる最も収益性の高い有望な暖房機器なのでしょうか？

ヒートポンプは、技術によって代替熱源（土壌、大気、地下水）の熱エネルギーを増殖させ、暖房システムに伝達する装置である。

太陽と空気は無尽蔵の低温熱源である。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へ熱エネルギーを移送または汲み上げます。ヒートポンプの動作原理については、この記事の後半で説明します。

ヒートポンプの仕組み

ポンプの設計では、冷凍装置と同様に、最小限の加熱でも沸騰できる冷媒が循環する回路が使用されます。暖房用のヒートポンプだけが「逆冷凍機」として機能する。

ヒートポンプの仕組み

ヒートポンプの働きは5段階に分けられる：

1. 蒸発器でのフロン沸騰
2. コンプレッサーによる冷媒の圧縮
3. 凝縮器から暖房回路への熱伝達
4. 冷却された凝縮冷媒が絞り弁を通過する。
5. 冷却され液化したフレオンを蒸発器熱交換器に戻す。

ヒートポンプは冷暖房用である。その他の機能として、家庭用または工業用の水を加熱することもできる。これは、ボイラーやエアコンと比較して最も機能的な機器です。

ヒートポンプは、コンプレッサーと循環ポンプの運転にのみエネルギーを消費するため、非常に経済的に機能します。ヒートポンプのエネルギー効率は非常に高い。エネルギー変換係数は4～6、あるいはそれ以上に達します。つまり、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、暖房や給湯に利用される。

電気ボイラーやボイラーを使用した場合よりも、暖房や給湯にかかる費用は数倍安くなる。暖房費は最大75～80％節約できる！

現在のガス料金では、ガスボイラーはヒートポンプの2～3倍の運転コストがかかる。

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暖房用ヒートポンプの仕組みは？

熱は以下から取り出せます：

• 深さ15～20メートルの地下水位；
• 近くの水域
• 深さ1.2～1.5mまでの水平集熱器を敷設した土壌パッド；
• 深さ40～50mまでの深井戸
  

ヒートポンプ技術を利用して熱損失を減らし、暖房費を削減する方法は他にもたくさんある。

例えば、技術プロセスからの余剰熱や廃水熱を利用する場合など、様々なケースがある。

ヒートポンプの種類

ヒートポンプには、地中熱を利用するシステム、空気中の熱を利用するシステム、熱水熱を利用するシステムなどがあります。ヒートポンプの主な種類をいくつか挙げてみよう。

地中熱ヒートポンプ

地中熱源ヒートポンプは、地表の土壌層、深いボーリング孔、または近くの水域から余分な熱を取り入れるシステムである。

冬に凍結する層より下の深さの地温は常にプラスです - 最大5-10 (° C)。夏の間に蓄積された熱は、地中熱ヒートポンプが冬に部屋を暖めるのに十分です。

熱除去のために、管状のプラスチック製コレクターが敷設されるか、二重プローブが下げられ、その中で冷却剤が循環し、冬の条件でも凍結しません。居住スペースが広いほど、集熱パイプやプローブの深さは長くなる。異なる土壌の比熱除去力は、8～32 W / m²の範囲で変化します。土壌とその層の特性も考慮されるため、地質調査が必要となる。

家の近くに十分な水量と深さのある池や貯水池がある場合は、プラスチック製のコレクターのスパイラルやリングを深さ（底）まで入れます。

水対水ヒートポンプ

水から水へのヒートポンプは、地下水からの熱の抽出を原理としており、設置はかなり複雑である。深さの水温は年間を通して一定です - 約+ 10 ° С.

このようなヒートポンプを設置するには、水の深さ、量、質、純度の分析が必要です。ヒートポンプの熱や冷たさの性能は、大気の状態や季節の変化に左右されません。水ヒートポンプのエネルギー変換率は高く、COPは5以上ですが、設置やメンテナンスに問題があります。

暖房用の水対水ヒートポンプが有益な選択肢となるのは、機器の適切な選択と計算、そして高度な資格を持った設置と試運転が条件となる。

地中熱ヒートポンプと水熱ヒートポンプの価格は、事前調査と高額な設置工事が必要なため高い。

空気対水ヒートポンプ

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。近代化された暖房システムへの統合に最も適しており、設置も簡単で、新築住宅に導入すればすぐに元が取れます。ヒートポンプの熱性能は外気温度に左右されるため、バックアップ用の第2の熱源を備えた2値回路で使用するのが有利である。

バックアップ熱源を持つヒートポンプの総容量はコストのほぼ半分になりますが、熱供給システム全体のエネルギー効率と経済性は最適のままです。

モノブロックレイアウトか、室外ユニットと室内ユニットを含むキットかを区別する。インバータ式空気熱源ヒートポンプは、熱、温水、冷熱の優先負荷に正確かつ経済的に対応します。このようなシステムのエネルギー効率係数は最大5以上であり、屋外温度が-25℃まで下がっても動作することができます。

このようなモデルは、大富豪のいる都市と地方の両方で、暖房の近代化や新しい家屋への設置のための迅速な投資回収プロジェクトのための気候条件の観点から利用可能なオプションです。

空対水ヒートポンプの優れた例は、英国のブランド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。

空気対空気ヒートポンプ

換気や外気からの熱を利用する空対空気ヒートポンプは、冷暖房エアコンの操作と似ているが、暖房を優先している。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、暖房費を節約できるシステムとして使われています。

さらに、このようなヒートポンプは、お湯を準備するためのセットを装備することができ、季節エネルギー効率の高いレートによって区別されます。

ヒートポンプシステムには、他の方式もあります：

• 地中熱ヒートポンプ
• 鹹水ヒートポンプ；
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ヒートポンプは、スイミングプールや技術プロセス、一部の工業地域、またはあらゆる商業施設の暖房のための建設で水を加熱するために使用されます。

ヒートポンプの利点

• ヒートポンプは、熱供給、空調、給湯のための革新的な技術を1つの装置にまとめたものです。
• 経済的で、暖房と給湯のコストを数倍削減できます。
• 環境に優しいヒートポンプ、CO2排出や環境汚染の心配がありません。
• 火災安全性、監督や承認が不要、機器の安全性を常時監視。
• インテリジェント制御と経済的な運転モード、温度・湿度センサーによる微気候制御。
• 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冷暖房。
• 地中熱源ヒートポンプは価格が高いが、ガスなしで新築住宅を暖房するための経済的に実行可能な選択肢であり、特に住宅への電力供給が限られている場合には有効である。

結論

高度な資格を持つ専門家だけが、工学システムや建築計画を考慮し、民家の特定のセクションを参照して、1つまたは別のスキームに従って動作するヒートポンプ機器の適切なセットを選択することができます。

正しい計算が、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備えた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ためには、電力と価格の観点から最も適切な機器一式を選択し、その導入による経済的利益を計算するために、専門家に頼ることが必要です。