Kuidas töötab soojuspump koos radiaatoritega?

Kõrge tõhusus, sujuv töö iseenesest Tänu keskkonnasõbralikele omadustele, vähendatud energiatarbimisele ja atraktiivsetele riiklikele toetustele on soojuspump suurepärane lahendus kütmiseks (ja jahutamiseks, kui tegemist on reverseeritava soojuspumbaga).

Teine oluline eelis on see, et soojuspump ühildub mitmete koduste jaotussüsteemidega, eelkõige radiaatoritega, olgu need siis vanemad (kõrge temperatuuriga) või uuemad (madala temperatuuriga), kuigi mõlema konfiguratsiooni tõhusus erineb märgatavalt.

Selles artiklis uurime kombineeritud soojuspump + radiaator lahendust: kuidas see toimib, radiaatorite valiku kriteeriumid, mõõtmed ja alternatiivid.

Soojuspump koos radiaatoritega: kuidas see töötab?

Soojuspump + radiaatori kombinatsioon on küttesüsteem, mis kasutab termodünaamika põhimõtet soojuse ülekandmiseks ühest keskkonnast teise. Selles süsteemis on radiaatoritel keskne roll, sest need jaotavad soojuspumba toodetud soojust hoone eri ruumidesse.

Enne kui vaatame radiaatorite kohta, vaatame korraks, kuidas soojuspump üldiselt töötab. Soojuspump võtab soojust väliskeskkonnast (sõltuvalt soojuspumba tüübist õhust, veest või maapinnast) ja kannab selle edasi sisekeskkonda, tavaliselt hoonesse või koju. Soojuspumba termodünaamiline tsükkel jaguneb neljaks peamiseks etapiks:

1. Haihtumine Aurustikus ringleb madala temperatuuriga ja madala rõhuga külmutusaine, mis neelab väliskeskkonnast soojust. See energia neeldumine põhjustab vedeliku aurustumist, muutes selle vedelikust gaasiks;
2. Kompressioon Seejärel suunatakse külmutusgaas kompressori poole, kus see kompressiooni mõjul edasi soojeneb;
3. Kondensatsioon Seejärel läbib kuumutatud kõrgsurveline gaas kondensaatori, kus see annab oma soojuse üle kütteahelas olevale veele. See soojusülekanne põhjustab gaasi kondenseerumise ja tagasipöördumise vedelasse olekusse;
4. Lõõgastumine Lõpuks läbib vedelik paisuventiili, mis alandab selle rõhku ja temperatuuri, valmistades seda ette järgmiseks aurustustsükliks.

Toodetud soojust saab siseruumides jaotada mitmete kanalite kaudu: põrandaküte, ventilaatoriga kütteseadmed, kanalisüsteemid, seinaküte, kiirgavad laed ja radiaatorid. Just viimane konfiguratsioon on see, mis meid huvitab. 

Kui külmutusgaas kondenseerub ja loovutab oma soojuse kondensaatoris, soojendab see veeringet. See kuum vesi ringleb seejärel läbi radiaatorite. Kuna vee temperatuur on kõrgem kui ümbritseva õhu oma, annab see oma soojuse edasi õhule, mis soojeneb ja levib seejärel ruumi. Kuidas on reguleerimine?

Selles küttesüsteemis on iga radiaator varustatud termostaatventiiliga, mis võimaldab igas ruumis temperatuuri individuaalselt reguleerida, reguleerides radiaatorit läbiva kuuma vee kogust vastavalt kasutaja juhistele. Peatermostaat, mis tavaliselt asub maja peamajas, saadab signaali soojuspumbale, kui ruumitemperatuur langeb alla seatud temperatuuri. Seejärel lülitub soojuspump sisse ja toodab soojust, mis jaotub radiaatorite kaudu.

Seevastu kui toatemperatuur saavutab või ületab seatud temperatuuri, saadab termostaat signaali soojuspumba väljalülitamiseks. Seejärel jahtub vesi radiaatorites järk-järgult ja temperatuur ruumis langeb. Selline automaatne temperatuuri reguleerimine tagab pideva soojusmugavuse, optimeerides samal ajal energiakulu.

Millist tüüpi radiaatorit ma peaksin kasutama koos soojuspumbaga?

Kõik radiaatorid ei sobi kokku soojuspumbaga. Küsimus on töötemperatuuris. Soojuspumbad on tõhusamad, kui nad töötavad madalatel temperatuuridel, tavaliselt alla 55 °C, ja seda kahel põhjusel: 

• Termodünaamiline tsükkelmis väidab, et soojuse ülekandmiseks külmast piirkonnast soojemasse piirkonda kulub rohkem energiat. Mida suurem on temperatuurierinevus soojusallika (nt välisõhk) ja selle koha vahel, kuhu soojus tuleb üle anda (nt vee soojendamine), seda rohkem energiat on vaja selle ülekande tegemiseks. Kui soojuspump peab tootma vett väga kõrgel temperatuuril, on temperatuurierinevus suurem, mis nõuab rohkem energiat ja seega vähendab soojuspumba COP;
• Külmutusaine kokkusurumine Mida kõrgemal temperatuuril tuleb vett soojendada, seda rohkem tuleb külmutusainet kokku suruda, mis omakorda suurendab energiakulu.

Lühidalt öeldes peaksite oma küttesüsteemi tõhususe maksimeerimiseks eelistama madala temperatuuriga radiaatorite kasutamist. Kuid uurime kahte võimalust: madala ja kõrge temperatuuriga.

Madala temperatuuriga radiaatorid

Madalatemperatuurilised radiaatorid sobivad küttesüsteemidele, mis toodavad madala temperatuuriga vett, näiteks soojuspumbad. Need on tavaliselt suuremad kui tavalised radiaatorid, sest nad peavad kompenseerima madalat veetemperatuuri suurema küttepinnaga.

Nende konstruktsioon on samuti erinev, kuna need on valmistatud suure soojusjuhtivusega materjalidest (eelkõige alumiiniumist), mis tagavad parema soojusdifusiooni. Üldiselt on need kujundatud nii, et need soodustaksid loomulikku õhukonvektsiooni.

Madalatemperatuurilised radiaatorid on kaugelt kõige energiatõhusam soojuspump + radiaatoriküttesüsteemi valik.

Kõrgtemperatuurilised radiaatorid

Vanemad kodud olid sageli varustatud kõrge temperatuuriga küttesüsteemidega, mis töötavad gaasi- või õliküttega katelde ja kõrge temperatuuriga radiaatoritega. Nendes kodudes võib renoveerimisprojekti raames soojuspumbale üleminek olla probleemiks, sest radiaatorid sobivad soojuspumba kasutamiseks halvemini.

Veel üks korduv probleem Vanemad majad on tänapäeva standardite järgi sageli halvasti isoleeritud. Selle tulemusel läheb soojuspumba toodetud soojus kiiresti kaduma ja seade peab soovitud temperatuuri saavutamiseks rohkem tööd tegema, mis suurendab energiakulu ja vähendab süsteemi tõhusust.

Kui plaanite paigaldada vanasse majja soojuspumba, peate otsustama ühe või mitme järgmise võimaluse vahel: 

• Kodu soojusisolatsiooni parandamine et vähendada mugava sisetemperatuuri säilitamiseks vajalikku soojuskogust ja tagada mis tahes küttesüsteemi tõhusus;
• Kõrge temperatuuriga radiaatorite hoidmine kui need on heas seisukorras ja piisavalt suured. Siiski on vaja üksikasjalikku uuringut, et teha kindlaks, kas see võimalus on majanduslikult elujõuline; 
• Kõrgtemperatuuriliste radiaatorite väljavahetamine madala temperatuuriga radiaatorite või põrandaküttesüsteemi abil. Need süsteemid sobivad paremini kokku soojuspumpadega ja aitavad teil maksimeerida teie küttesüsteemi tõhusust;
• Kõrgtemperatuurilise soojuspumba paigaldamine mis suudab toota vett piisavalt kõrgel temperatuuril, et varustada teie vanu kõrge temperatuuriga radiaatoreid. Miinuseks on see, et need mudelid on kallimad ja vähem tõhusad kui madala temperatuuriga mudelid.

Kui kavatsete säilitada kõrge temperatuuriga radiaatorid, peate lisaks isolatsioonitööde tegemisele puhastama olemasoleva küttesüsteemi ehk puhastama selle, et eemaldada osakesed, rooste, katlakivi jne. Võib-olla on vaja lisada radiaatorid, et suurendada küttepinda ja parandada soojuse jaotumist. Samuti võite vajada radiaatorite lisamist, et suurendada küttepinda ja parandada soojusjaotust. 

Radiaatorite mõõtmine soojuspump + radiaator süsteemis

Süsteemi tõhusus sõltub suuresti radiaatorite mõõtmetest. Tootjatel on sageli väga üksikasjalikud mõõtmiskaardid, mis pakuvad kõigile konfiguratsioonidele sobivaid mudeleid. Enne müüki peab paigaldaja esitama teile projekteerimistoimiku osana täieliku mõõtmiskaardi ja -diagrammi.

Radiaatorite mõõtmine soojuspump + radiaator süsteemis sõltub kahest peamisest tegurist. Esimene neist on nõutav soojusvõimsusSee sõltub köetava ruumi suurusest ja kodu küttevajadusest (vt näide allpool).

Siis on veel soojuspumba temperatuurirežiim. Mida madalam on temperatuuriseadistus (nt 50/40), seda suurem on radiaatori pindala ja seega ka radiaatori suurus, nagu eespool selgitatud. Tegelikult annab soojuspump sageli temperatuuri 50/40 või 45/35, mis on madalam kui fossiilkütusel töötava katla (gaas või õli), mis annab tavaliselt 80/60. Vanematel radiaatoritel, mis sobivad kõrgemate temperatuuride jaoks, on sageli liiga väike pindala soojuspumba jaoks. 

Kui see on nii, on teil kaks võimalust: parandada oma kodu soojustust, et vähendada nõutava soojuse kogust ja seega ka vajalikku energiat, või asendada kõrge temperatuuriga radiaatorid madala temperatuuriga radiaatoritega, mis on endiselt kõige levinum variant. Sellisel juhul peate maksma 150 eurot vana radiaatori eemaldamise eest ning 950-2000 eurot uue radiaatori ostmise ja paigaldamise eest.

Konkreetne näide radiaatori suuruse määramise kohta

Võtame näiteks 100 m² suuruse maja mõõdukas kliimas. Vajalikku soojusvõimsust hinnatakse tavaliselt vattides ruutmeetri kohta (W/m²). Hinnanguliselt on talvel maja korralikuks kütmiseks vaja keskmiselt 70 kuni 100 W/m², sõltuvalt isolatsioonist ja ekspositsioonist. Võtame meie näite puhul keskmiseks väärtuseks 85 W/m².

Seega oleks 100 m² suuruse maja puhul vajalik soojusenergia : 100 m² * 85 W/m² = 8500 W või 8,5 kW. Seega oleks vaja paigaldist, mis suudab toota 8,5 kilovatti soojusvõimsust, et maja korralikult kütta.

See on lihtsustatud hinnang, sest tegelik soojusvõimsus sõltub maja isolatsioonist, akende arvust ja tüübist, maja suunitlusest, kohalikust kliimast jne. Ainult kvalifitseeritud spetsialist saab täpselt hinnata teie kodu soojusnõudeid.

Kui me lisame siia juurde soojuspumba temperatuurirežiimi, siis peavad radiaatorid olema piisavalt suured, et jaotada seda soojuskogust madalamal temperatuuril. Näiteks temperatuurirežiimi 50/40 korral võib radiaatorite kogupindala olla sõltuvalt mudelist ja radiaatoritüübist 10-20 m², et jaotada 8,5 kW soojust.

Põrandaküte, atraktiivne alternatiiv radiaatoritele

Erinevalt radiaatoritest, mis kiirgavad soojust ühest punktist, kiirgavad põrandaküttesüsteemid soojust ühtlaselt kogu ruumis tänu ruumi põrandasse ehitatud kuumaveeahelatele. 

Praktikas soojuspump soojendab vett ja saadab selle maapinnal asuvatesse vooluringidesse. Seejärel ringleb kuum vesi läbi torude, mis jaotab soojuse ühtlaselt ja meeldivamalt kogu ruumis. Põrandaküttesüsteemides on vee temperatuur tavaliselt madalam kui radiaatorite puhul, sageli umbes 30-40 °C, mis on soojuspumba tõhususe seisukohalt ideaalne.

Põrandakütte kui radiaatorite alternatiivi eelised ja puudused on kokku võetud alljärgnevas tabelis.

Eelised	Puudused
Suurem mugavusSoojus jaotub ühtlaselt kogu ruumis, vältides liiga sooje või liiga külmi piirkondi.	ReaktsiooniaegPõrandakütte temperatuuri tõstmine ja langetamine võtab kauem aega, mis võib muuta selle reguleerimise keerulisemaks.
EsteetikaKuna radiaatorid ei ole nähtavad, on teil suurem vabadus sisekujunduses.	Kõrged paigalduskulud Põrandakütte paigaldamine on kallim kui radiaatorisüsteemi paigaldamine, eriti renoveerimise korral.
Energiatõhusus Tänu madalale temperatuurirežiimile (umbes 30-40 °C) võimaldavad põrandaküttesüsteemid soojuspumba tõhusamat tööd.	Suuremad renoveerimistöödPõrandakütte paigaldamine renoveeritavasse majja võib hõlmata suuri töid: olemasoleva põranda lammutamist, uue betoonpõranda valamist jne.
Parem õhukvaliteet Erinevalt radiaatoritest ei tekita põrandaküttesüsteemid tolmu, mis võib parandada siseõhu kvaliteeti.	Sobimatus teatavate põrandakatetegaKõik põrandakatted ei sobi kokku põrandaküttega. Näiteks võib täisparkett soojuse mõjul väänduda.

Soojuspumbad koos radiaatoritega: lõpetuseks

Soojuspumba paigaldamine koos radiaatoritega nõuab süsteemi tõhususe ja optimaalse toimimise hoolikat läbimõtlemist. Olenemata sellest, kas valite madala temperatuuriga radiaatorid, kõrge temperatuuriga radiaatorid (vanemate kodude puhul) või isegi põrandakütte, tuleb hoolikalt analüüsida nende võimaluste sobivust teie soojuspumbaga ja teie kodu nõudeid. 

Te peate arvesse võtma oma olemasolevate radiaatorite tüüpi ja seisukorda, oma kodu isolatsiooni ja kaalutava soojuspumba tüüpi. Ainult kvalifitseeritud spetsialist saab teid selles protsessis juhendada, et te saaksite teha teadliku valiku ja saada oma investeeringult parimat tulu, ilma et see kahjustaks teie kodu soojusmugavust.