Referaat Soojuspumbad (1)

Sinu Kool
Sinu Eriala/Klass
Sinu Nimi
SOOJUSPUMBAD
Referaat
Juhendaja : Õpetaja Nimi
Pärnu 2012

Sisukord

Sisukord 2
1. Sissejuhatus 3
2. Soojuspumba töö põhimõte 4
3. Soojuspumpadest üldiselt 6
4. Soojuspumpade lühiiseloomustus 7
4.1 Õhk – Õhksoojuspumbad 8
4.2 Õhk – vesi soojuspumbad 9
4.3 Maasoojuspump 10
5. Kokkuvõte 11
6. Kasutatud kirjandus 12

1. Sissejuhatus

Soojuspump on energeetiline seade, mis kasutab soojuse tootmiseks meid ümbritsevasse keskkonda salvestunud päikeseenergiat. Soojuspumbas võite ära kasutada nii välisõhu, veekogu kui maapinna soojust, mis muudetakse eluruumi kütteks ja soojaks tarbeveeks. Soojuspump vajab oma tööks täiendavalt ka elektrienergiat.
Soojuspump töötab sama põhimõttega nagu tavaline külmkapp - ainult jahutamise asemel toodetakse soojust.

• Looduses salvestunud päikeseenergia juhitakse soojusallikast soojuspumpa.
  
• Keskkonnasoojus soojendab soojuspumba aurustis külmaainet, mis aurustub .
  
• Kompressor surub külmaainet, mistõttu selle temperatuur tõuseb kiiresti.
  
• Saadud soojusenergia juhitakse ventiili abil kütte- ja sooja tarbevee süsteemi.
  
• Külmaaine rõhk alandatakse paisuventiili abil ja see muutub taas vedelikuks, mis voolab tagasi aurustisse
  

2. Soojuspumba töö põhimõte

Soojuspumba tehniline ja majanduslik efektiivsus sõltub paljuski soojusallika omadustest. Ideaalne soojusallikas omab kõrget ja stabiilset temperatuuri kogu kütteperioodi vältel, on kergesti kättesaadav, ei ole korrosiooni tekitava toimega ega saastunud, omab soodsaid termodünaamilisi omadusi. Samuti tuleks arvestada, et soojusallika kasutusele võtmine ja kasutamine ei tohiks nõuda suuri investeeringuid. Tabelis on toodud soojuspumpades enim kasutatavad soojusallikad ja nende temperatuurid.
Soojusallikas
Temperatuurivahemik
Välisõhk
-10 ... +15°C
Ventilatsiooni õhk
+15 ... +25°C
Põhjavesi
+4 ... +10°C
Jõe- või järvevesi
0 ... +10°C
Merevesi
+3 ... +8°C
Kaljud
0 ... +5°C
Maapind
0 ... +10°C
Heitvesi
+10°C

3. Soojuspumpadest üldiselt

Energiahindade kasv on viimastel aastatel põhjustanud soojuspumpade laialdasema kasutuselevõtu. Sellele on kaasa aidanud ka soojuspumpade areng, suurenenud oskuste ja kogemuste pagas soojuspumpade kasutamise alal ja terve rea konkureerivate tarnijafirmade olemasolu meie ehitusturul. Soojuspumba kasuks otsustajal on aga vaja tingimata enne otsuse tegemist tutvuda valikuvõimalustega ning uurida tarnija- ja paigaldajafirmade tausta . Ainult hinnavõrdlusele toetudes võib lõpptulemus loodetust kõvasti nigelam olla.
Soojuspumba tööpõhimõte on ümbritsevast keskkonnast (õhust, maapinnast või veekogust) soojuse ammutamine ja teatud ainete (enamasti freooni ) füüsikalisi omadusi ja elektrienergiat kasutades, tõsta ( pumbata ) soojakandja aine temperatuur tasemele , kus seda saab kasutada hoonete kütmiseks ja sooja tarbevee valmistamiseks. See on põhimõtteliselt sama protsess, mis toimub külmikute juures. Kui külmikute juures on eesmärgiks temperatuuri alandamine , on soojuspumba juures eesmärgiks temperatuuri tõstmine. See protsess on pööratav ja õhk – õhk soojuspumpasid saabki külmal aastaajal kasutada kütmiseks ja suvel jahutamiseks .

4. Soojuspumpade lühiiseloomustus

Enamlevinud soojuspumpade põhjal võib nad jagada 3 gruppi:
1. Õhk – õhk soojuspumbad. Võtavad soojuse välisõhust ja tõstavad soojakandja temperatuuri tasemele, kus seda saab kasutada ruumiõhu soojendamiseks. Koosnevad välisseadmest ja ühest või mitmest siseseadmest.
2. Õhk – vesi soojuspumbad. Võtavad soojuse välisõhust ja tõstavad soojakandja temperatuuri tasemele, kus seda saab kasutada küttevee soojendamiseks sobiva temperatuurini. Koosnevad välisseadmest ja siseseadmest, kus soojendatakse vett põrandaküttele, küttekehadele ja sooja tarbevee valmistamiseks.
3. Maasoojuspumbad . Võtavad soojuse maapinnast või veekogust ja tõstavad soojakandja temperatuuri tasemele, kus seda saab kasutada küttevee soojendamiseks sobiva temperatuurini. Koosnevad maapinnas või veekogus paiknevast väliskontuurist ja hoones paiknevast seadmest, kus soojendatakse vett põrandaküttele, küttekehadele ja sooja tarbevee valmistamiseks.

4.1 Õhk – Õhksoojuspumbad

Õhk – õhk soojuspumbad on kõige enam levinud. Need on odavamad, väiksema ehitusmahuga, neid on kõige lihtsam liita olemasoleva hoone olukorda ja neid saab suvel kasutada ka ruumide jahutamiseks. Puuduseks on, et nende töö efektiivsus sõltub välistemperatuurist ja talviste külmade ajaks peab olema reservenergiaallikas . Välistemperatuurini -10°C töötab enamus mudeleid efektiivselt. Välistemperatuuril -15°C ja osadel mudelitel isegi -20°C on märgitud soojatoodang kaks korda suurem kui kulutatud elektrienergia. Siiski kulub madalatel temperatuuridel lisaenergiat välisseadme karteri soojendamisele ja sulatusprotsessidele , mis alandavad seadme efektiivsust . Kuna külmade ilmade osakaal on viimaste aastate talvedel aina vähenenud, on õhk – õhk soojuspumbad osutunud igati otstarbekaks. Nende paigaldamisel on oluline nii sise- kui välisseadmete koha valik, nii arhitektuursetest motiividest, tekkivatest õhuvooludest (siseseadme juures) kui ka mürast lähtudes. Müra aspekti ei tohi unustada vaatamata seadmete küllaltki madalale müratasemele.

4.2 Õhk – vesi soojuspumbad

Õhk - vesi soojuspumbad on sobivad juhuks, kui on soov veeküttel põrandakütet või radiaatorkütet rajada, kuid ei ole võimalusi või soovi maakontuuri paigaldamiseks. Siis on võimalik veeküttega süsteem rajada ka õhust võetava soojuse arvel. Puuduseks on, et nende töö efektiivsus sõltub välistemperatuurist ja talviste krõbedate külmade ajaks lülituvad seadmed otseelektriküttele. Seadmed on suhteliselt kallid, sest seadmesse on ehitatud lisaks soojuspumbale täies mahus otsene elektriküte juhuks kui madalatel välistemperatuuridel õhust sooja võtta pole. Viimasel ajal on turule jõudnud seadmed, kus soojakandjana kasutatakse freooni asemele süsihappegaasi ja need töötavad efektiivselt ka -20°C juures.

4.3 Maasoojuspump

Maasoojuspumbad on stabiilse võimsusega süsteemid, ei sõltu välistemperatuurist. Asjatundlikult kavandatud maakontuur tagab vajaliku soojakoguse kogu aasta jooksul ega põhjusta lisaprobleeme. Seadmed on reeglina varustatud ka liselektriküttekehadega, sest lühiajaliste tippkoormuste tagamine on nii otstarbekam. Maasoojuspumpa saab aga kasutada oludes, kus on piisavalt ruumi väliskontuuri ehitamiseks ja tellija peab olema valmis suure krundiosa segikeeramiseks, mis on küll ühekordne aktsioon ja peale taimede kasvu taastumist normaalselt kasutatav. Põhimõtteliselt on võimalik maakontuuri rajada ka süvapuuraukude näol, kuid selleks peab olema vastav kooskõlastus ja Eesti oludes ei ole põhjavete kaitsmise vajaduse tõttu see variant levinud.

5. Kokkuvõte

Tuleb arvestada, et soojuspumpadest on võimalik saada soojust vaid teatava temperatuuritasemeni. Õhk – õhk soojuspumpade juures ei ole temperatuuri nivoo probleemiks, sest ruumipuhutava õhu temperatuuri tõstmine üle soojuspumba võimaluste pole vajalik. Õhk – vesi soojuspumpade juures võib aga võimalik saavutatav temperatuuritase jääda väheseks olemasoleva keskküttesüsteemiga ühendamiseks. Kui nõukogudeaegsed keskküttesüsteemid olid ehitatud selliselt , et talvise pakasega tõsteti radiaatorisse juhitava vee temperatuur +95°C ja selline temperatuur tagas normaalse ruumitemperatuuri, siis soojuspumpadega on küll teatud võtetega võimalik vee temperatuur tõsta näiteks +70°C tasemeni, kuid see toimub soojuspumba kasuteguri arvel. Soojuspumba jaoks on normaalne vee temperatuuri tõstmine kuni +50°C tasemeni.
Soojuspumba efektiivsus on seda suurem, mida madalam on soojendatava vee temperatuur. Seega on efektiivsemad põrandaküttega küttesüsteemid, kus on kasutusel madalamad temperatuurid kui küttekehadega küttesüsteemide juures.
Üldiselt tuleks soojuspumba efektiivsust hinnata mitte arvutusliku hetkeefektiivsusteguri (COP) alusel, vaid Eesti olude kogu kütteperioodi jooksul kujuneva efektiivsusteguri alusel. Nimetatud efektiivsustegurid näitavad saadava soojuse energiaühiku (kWh) suhet kulutatud elektri energiaühiku (kWh) kohta. Kui COP on näiteks 4, siis näitab see 1 kWh elektrikuluga saadavat 4 kWh soojahulka.
Enamlevinud soojuspumba ehitus 1
1. Õhuvõturest, millest imetakse sisse ruumis olev külm/soe õhk.
2. Seadme esipaneel, mille taga on õhufilttrid.
3. Avariijuhtimise nupp , mille abil on võimalik konditsioneer käivitada ilma puldita.
4. Näitude paneel (võib olla digitaalne kui ka dioodlampidega).
5. Horisontaalne väljapuhkeõhu suunaja (üles/alla)
6. Vertikaalne väljapuhkeõhu suunaja (paremale/vasakule)
7. Õhuionisaator (lisatarvik)
8. Söefilter (lisatarvik)
9. Elektrostaatiline või plasmafilter (lisatarvik)
10. Mehaaniline pestav tolmufilter
11. Kaugjuhtimispult
12. Õhuvõturest
13. Kondensaatvee ärajuhtimise toru (vesi, mis tekib jahutamisel siseseadmes).
14. Külmaaaine torud ning sise- ja välisseadme vaheline kaabel

6. Kasutatud kirjandus

http://www.abckliima.ee/Default.aspx?mcat=42&mid=39&smid=76
http://www.citykliima.ee/vmchk/Erakliendid/Ohk-Ohk-inverter-soojuspumbad.html
http://www.mitsubishikodusoojus.ee/index.php?id=72
http://et.wikipedia.org/wiki/Soojuspump
12