Oběhová čerpadla pro technické údaje topných systémů

Typy konstrukcí tepelných čerpadel

Typ tepelného čerpadla je obvykle označen větou označující zdrojové médium a nosič tepla topného systému.
Existují následující odrůdy:

• ТН „vzduch - vzduch“;
• ТН „vzduch - voda“;
• TN "půda - voda";
• TH „voda - voda“.

Úplně první možností je konvenční split systém pracující v režimu vytápění. Výparník je namontován venku a uvnitř domu je jednotka s kondenzátorem. Ten je vyfukován ventilátorem, díky kterému je do místnosti dodáván teplý vzduch.

Pokud je takový systém vybaven speciálním výměníkem tepla s tryskami, bude získán typ HP „vzduch-voda“. Je připojen k systému ohřevu vody.

Výparník VT typu „vzduch-vzduch“ nebo „vzduch-voda“ nelze umístit venku, ale do odsávacího větracího potrubí (musí být vynuceně). V takovém případě se účinnost tepelného čerpadla několikrát zvýší.

Tepelná čerpadla typu „voda-voda“ a „půda-voda“ používají pro odvod tepla takzvaný externí tepelný výměník nebo, jak se také říká, kolektor.

Schéma tepelného čerpadla

Jedná se o trubku s dlouhými smyčkami, obvykle plastovou, kterou cirkuluje kapalné médium kolem výparníku. Oba typy tepelných čerpadel představují stejné zařízení: v jednom případě je kolektor ponořen na dně povrchové nádrže a ve druhém - do země. Kondenzátor takového tepelného čerpadla je umístěn ve výměníku tepla připojeném k systému ohřevu teplé vody.

Připojení tepelných čerpadel podle schématu „voda - voda“ je mnohem méně pracné než „půda - voda“, protože není nutné provádět zemní práce. Na dně nádrže je trubka uložena ve formě spirály. Samozřejmě pro toto schéma je vhodná pouze nádrž, která v zimě nezmrzne na dno.

Je čas důkladně studovat zahraniční zkušenosti

Téměř každý dnes ví o tepelných čerpadlech schopných odebírat teplo z prostředí pro vytápění budov, a pokud tomu tak není dávno, potenciální zákazník obvykle položí zmatenou otázku „jak je to možné?“, Nyní otázka „jak je to správné? Dělat ? “

Odpověď na tuto otázku není snadná.

Při hledání odpovědí na řadu otázek, které nevyhnutelně vyvstávají při pokusech o návrh topných systémů s tepelnými čerpadly, je vhodné odkázat na zkušenosti odborníků v zemích, kde se tepelná čerpadla na pozemních výměnících tepla používají již dlouhou dobu.

Návštěva * americké výstavy AHR EXPO-2008, která se uskutečnila zejména za účelem získání informací o metodách technických výpočtů pozemních výměníků tepla, nepřinesla v tomto směru přímé výsledky, ale na výstavě ASHRAE byla prodána kniha některá ustanovení sloužila jako základ pro tyto publikace.

Hned je třeba říci, že přenos americké metodiky na domácí půdu není snadný úkol. Pro Američany to není stejné jako v Evropě. Pouze oni měří čas ve stejných jednotkách jako my. Všechny ostatní jednotky měření jsou čistě americké, nebo spíše britské. Američané měli obzvlášť smůlu na tepelný tok, který lze měřit jak v britských tepelných jednotkách za jednotku času, tak v tunách chlazení, které byly pravděpodobně vynalezeny v Americe.

Hlavním problémem však nebyla technická nepříjemnost přepočtu měrných jednotek přijatých ve Spojených státech, na kterou si lze časem zvyknout, ale absence jasného metodického základu pro konstrukci výpočtu ve zmíněné knize algoritmus. Rutinním a dobře známým metodám výpočtu je věnováno příliš mnoho prostoru, zatímco některá důležitá ustanovení zůstávají zcela nezveřejněna.

Zejména takové fyzicky související počáteční údaje pro výpočet svislých zemních tepelných výměníků, jako je teplota kapaliny cirkulující ve výměníku tepla a přepočítací koeficient tepelného čerpadla, nelze nastavit libovolně, a před pokračováním ve výpočtech týkajících se nestálého tepla přenosu v zemi, je nutné určit vztahy spojující tyto parametry.

Kritériem účinnosti tepelného čerpadla je koeficient převodu α, jehož hodnota je určena poměrem jeho tepelného výkonu k výkonu elektrického pohonu kompresoru. Tato hodnota je funkcí bodů varu tu ve výparníku a tk kondenzace a ve vztahu k tepelným čerpadlům voda-voda můžeme hovořit o teplotách kapaliny na výstupu z výparníku t2I a na výstupu z kondenzátor t2K:

? =? (t2И, t2K). (jeden)

Analýza katalogových charakteristik sériových chladicích strojů a tepelných čerpadel voda-voda umožnila zobrazit tuto funkci ve formě diagramu (obr. 1).

Pomocí diagramu je snadné určit parametry tepelného čerpadla v počátečních fázích návrhu. Je například zřejmé, že pokud je topný systém připojený k tepelnému čerpadlu navržen tak, aby dodával topné médium s teplotou na výstupu 50 ° C, pak bude maximální možný přepočítací faktor tepelného čerpadla asi 3,5. Současně by teplota glykolu na výstupu z výparníku neměla být nižší než + 3 ° C, což znamená, že bude vyžadován drahý zemní výměník tepla.

Současně, pokud je dům vytápěn pomocí teplé podlahy, z kondenzátoru tepelného čerpadla vstoupí do topného systému tepelný nosič s teplotou 35 ° C. V tomto případě bude tepelné čerpadlo schopné pracovat efektivněji, například s konverzním faktorem 4,3, pokud je teplota glykolu ochlazeného ve výparníku asi –2 ° C.

Pomocí tabulek aplikace Excel můžete vyjádřit funkci (1) jako rovnici:

? = 0,1779 • (41,5 + t2I - 0,015t2I • t2K - 0,437 • t2K (2)

Pokud je při požadovaném konverzním faktoru a dané hodnotě teploty chladicí kapaliny v topném systému napájeném tepelným čerpadlem nutné určit teplotu kapaliny chlazené ve výparníku, lze vyjádřit rovnici (2) tak jako:

(3)

Teplotu chladicí kapaliny v topném systému můžete zvolit při daných hodnotách konverzního koeficientu tepelného čerpadla a teplotě kapaliny na výstupu z výparníku pomocí vzorce:

(4)

Ve vzorcích (2) ... (4) jsou teploty vyjádřeny ve stupních Celsia.

Po identifikaci těchto závislostí nyní můžeme přejít přímo k americké zkušenosti.

Metoda výpočtu tepelných čerpadel

Proces výběru a výpočtu tepelného čerpadla je samozřejmě technicky velmi komplikovaná operace a závisí na jednotlivých charakteristikách objektu, ale lze jej zhruba snížit na následující fáze:

Stanoví se tepelné ztráty obvodovým pláštěm budovy (stěny, stropy, okna, dveře). Toho lze dosáhnout použitím následujícího poměru:

Qok = S * (tvn - tnar) * (1 + Σ β) * n / Rt (W) kde

tnar - teplota venkovního vzduchu (° С);

tvn - vnitřní teplota vzduchu (° С);

S je celková plocha všech obklopujících struktur (m2);

n - koeficient udávající vliv prostředí na vlastnosti objektu.Pro místnosti v přímém kontaktu s vnějším prostředím přes stropy n = 1; pro objekty s podkrovím n = 0,9; pokud je objekt umístěn nad suterénem n = 0,75;

β je koeficient dodatečných tepelných ztrát, který závisí na typu konstrukce a její geografické poloze β se může pohybovat od 0,05 do 0,27;

RT - tepelný odpor, je určen následujícím výrazem:

Rt = 1 / αint + Σ (δі / λі) + 1 / αout (m2 * ° С / W), kde:

δі / λі je vypočítaný ukazatel tepelné vodivosti materiálů používaných ve stavebnictví.

αout je koeficient tepelného rozptylu vnějších povrchů obvodových konstrukcí (W / m2 * оС);

αin - koeficient tepelné absorpce vnitřních povrchů obvodových konstrukcí (W / m2 * оС);

- Celková tepelná ztráta konstrukce se vypočítá podle vzorce:

Qt.pot = Qok + Qi - Qbp, kde:

Qi - spotřeba energie na ohřev vzduchu vstupujícího do místnosti přirozenými úniky;

Qbp ​​- uvolňování tepla v důsledku fungování domácích spotřebičů a lidské činnosti.

2. Na základě získaných údajů se vypočítá roční spotřeba tepelné energie pro každý jednotlivý objekt:

Qyear = 24 * 0,63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / hod za rok.) kde:

tвн - doporučená teplota vnitřního vzduchu;

tnar - teplota venkovního vzduchu;

tout.av - aritmetická střední hodnota teploty venkovního vzduchu pro celou topnou sezónu;

d je počet dní topného období.

3. Pro úplnou analýzu budete také muset vypočítat úroveň tepelného výkonu potřebného k ohřevu vody:

Qgv = V * 17 (kW / hod za rok.) Kde:

V je objem denního ohřevu vody do 50 ° С.

Poté bude celková spotřeba tepelné energie určena vzorcem:

Q = Qgv + Qyear (kW / hod za rok.)

Vzhledem k získaným údajům nebude obtížné zvolit nejvhodnější tepelné čerpadlo pro vytápění a zásobování teplou vodou. Navíc bude vypočítaný výkon určen jako. Qtn = 1,1 * Q, kde:

Qtn = 1,1 * Q, kde:

1.1 je korekční faktor označující možnost zvýšení zátěže tepelného čerpadla během období kritických teplot.

Po výpočtu tepelných čerpadel můžete vybrat nejvhodnější tepelné čerpadlo schopné poskytovat požadované parametry mikroklimatu v místnostech s jakýmikoli technickými vlastnostmi. A vzhledem k možnosti integrace tohoto systému s klimatizační jednotkou lze teplou podlahu zaznamenat nejen pro její funkčnost, ale také pro vysoké estetické náklady.

Vzorec pro počítání

Cesty ztráty tepla v domě

Tepelné čerpadlo je schopné plně zvládnout vytápění místností.

Chcete-li vybrat jednotku, která vám vyhovuje, měli byste vypočítat požadovaný výkon.

Nejprve musíte pochopit tepelnou bilanci v budově. Pro tyto výpočty můžete využít služeb specialistů, online kalkulačky nebo sami pomocí jednoduchého vzorce:

R = (k x V x T) / 860, kde:

R - spotřeba energie v místnosti (kW / hod); k je průměrný koeficient tepelných ztrát v budově: například rovný 1 - dokonale izolovaná budova a 4 - barák z desek; V je celkový objem celé vytápěné místnosti v metrech krychlových; T je maximální teplotní rozdíl mezi vnější a vnitřní budovou. 860 je hodnota potřebná k převodu výsledného kcal na kW.

V případě geotermálního tepelného čerpadla voda-voda je také nutné vypočítat požadovanou délku okruhu, který bude v zásobníku. Výpočet je zde ještě jednodušší.

Je známo, že 1 metr kolektoru dává asi 30 wattů. Jinými slovy, 1 kW výkonu čerpadla vyžaduje 22 metrů potrubí. Známe-li požadovaný výkon čerpadla, můžeme snadno vypočítat, kolik potrubí potřebujeme k vytvoření obvodu.

Výpočet na základě příkladu systému voda-voda

Pojďme vypočítat například dům s následujícími počátečními údaji:

• vyhřívaná plocha 300 m2;
• výška stropu 2,8 m;
• budova je dobře izolovaná;
• minimální teplota venku v zimě je -25 stupňů;
• pohodlná pokojová teplota +22 stupňů.

Nejprve spočítáme vytápěný objem místnosti: 300 m2. x 2,8 m = 840 metrů krychlových

Poté vypočítáme hodnotu "T": 22 - (-25) = 45 stupňů.

Dosadíme tato data do vzorce: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 kW / h

Obdrželi jsme požadovaný výkon tepelného čerpadla 44 kW / h. Můžeme snadno určit, že pro jeho provoz potřebujeme kolektor o celkové délce nejméně 968 metrů.

Také by vás mohl zajímat článek o tom, jak vyrobit DIY dieselový sklápěč: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Tak pro dobře izolovanou místnost o rozloze 300 m2 vhodné je čerpadlo s výkonem nejméně 44 kW. Stejně jako jinde je lepší vytvořit rezervu chodu nejméně 10%. Proto je lepší koupit jednotku o výkonu 48-49 kW.

Dříve či později přijdeme všichni k využívání alternativní energie a můžeme udělat první krok dnes. Použitím tepelných čerpadel snížíte své náklady na vytápění, budete nezávislí na dodavatelích plynu nebo uhlí a zachováte ekologii své domovské planety.

S pomocí tohoto článku budete schopni vypočítat parametry geotermálního zařízení, které budou vyhovovat vašim prostorám. Nezapomeňte však, že profesionálové se budou snažit. A vždy budete mít někoho, kdo se vás zeptá, zda systém nefunguje správně.

Podívejte se na video, ve kterém specialista podrobně vysvětluje principy výpočtu výkonu tepelného čerpadla pro vytápění domu:

Typy tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla jsou rozdělena do tří hlavních typů podle zdroje nízké kvality energie:

• Vzduch.
• Priming.
• Voda - Zdrojem mohou být útvary podzemní a povrchové vody.

U běžnějších systémů ohřevu vody se používají následující typy tepelných čerpadel:

Vzduch-voda je tepelné čerpadlo typu vzduch, které ohřívá budovu nasáváním vzduchu zvenčí přes externí jednotku. Funguje na principu klimatizace, jen naopak, přeměňuje vzduchovou energii na teplo. Takové tepelné čerpadlo nevyžaduje velké instalační náklady, není pro něj nutné přidělit pozemek a navíc vrtat studnu. Účinnost provozu při nízkých teplotách (-25 ° C) se však snižuje a je zapotřebí další zdroj tepelné energie.

Zařízení „podzemní voda“ označuje geotermální a vyrábí teplo ze země pomocí kolektoru uloženého v hloubce pod bodem mrazu. Rovněž existuje závislost na ploše lokality a krajině, pokud je kolektor umístěn vodorovně. Pro svislé umístění budete muset vrtat studnu.

„Voda-voda“ se instaluje tam, kde je poblíž vodní útvar nebo podzemní voda. V prvním případě je nádrž položena na dně nádrže, ve druhém je vyvrtána studna nebo několik, pokud to plocha místa umožňuje. Někdy je hloubka podzemní vody příliš hluboká, takže náklady na instalaci takového tepelného čerpadla mohou být velmi vysoké.

Každý typ tepelného čerpadla má své vlastní výhody a nevýhody, pokud je budova daleko od nádrže nebo je podzemní voda příliš hluboká, pak funkce „voda-voda“ nebude fungovat. „Vzduch-voda“ bude relevantní pouze v relativně teplých oblastech, kde teplota vzduchu v chladném období neklesne pod -25 ° C.

Jak funguje tepelné čerpadlo

Moderní tepelné čerpadlo je velmi podobné banální ledničce.

Co je to geotermální čerpadlo nebo jinými slovy tepelné čerpadlo? Jedná se o zařízení schopné přenášet teplo ze zdroje na spotřebitele. Uvažujme princip jeho fungování na příkladu první praktické implementace nápadu.

Princip fungování geotermálních čerpadel se stal známým již v 50. letech 19. století. V praxi byly tyto principy implementovány až v polovině minulého století.

Jednoho dne experimentátor jménem Weber roztřídil mrazák a náhodou se dotkl hořící trubice kondenzátoru.Přišel s nápadem, proč teplo nikam nevede a nepřináší žádnou výhodu? Bez rozmýšlení prodloužil trubku a vložil ji do nádrže na ohřev vody.

Bylo tam tolik horké vody, že nevěděl, co s ní. Bylo nutné jít dále - jak ohřát vzduch tímto jednoduchým systémem? Řešení se ukázalo jako velmi jednoduché, a proto neméně důmyslné.

Horká voda je vedena ve spirále přes cívku a poté ventilátor fouká teplý vzduch kolem domu. Vše důmyslné je jednoduché! Weber byl měřený muž a postupem času dostal představu, jak to udělat bez mrazáku. Musíme odebírat teplo ze Země!

Po zakopání měděných trubek a jejich čerpání freonem (stejný plyn, jaký se používá v ledničkách) začal přijímat tepelnou energii z hlubin. Myslíme si, že na tomto příkladu každý pochopí princip fungování tepelného čerpadla.

Doporučujeme také přečíst si o zázraku pece na naftu v následujícím článku:

Metoda výpočtu výkonu tepelného čerpadla

Kromě určení optimálního zdroje energie bude nutné vypočítat výkon tepelného čerpadla potřebný pro vytápění. Závisí to na množství tepelných ztrát v budově. Na konkrétním příkladu vypočítáme výkon tepelného čerpadla pro vytápění domu.

K tomu použijeme vzorec Q = k * V * ∆T, kde

• Q je tepelná ztráta (kcal / hod). 1 kWh = 860 kcal / h;
• V je objem domu v m3 (plocha se vynásobí výškou stropů);
• ∆Т je poměr minimálních teplot venku a uvnitř areálu během nejchladnějšího období roku, ° С. Odečtěte vnější od vnitřního tº;
• k je zobecněný součinitel prostupu tepla v budově. U cihlové budovy se zdivem ve dvou vrstvách k = 1; pro dobře izolovanou budovu k = 0,6.

Výpočet výkonu tepelného čerpadla pro vytápění cihlového domu o rozloze 100 metrů čtverečních a výšky stropu 2,5 m, s rozdílem ttº od -30 ° ven do + 20 ° uvnitř, bude tedy následující:

Q = (100x2,5) x (20- (-30)) x 1 = 12500 kcal / hod

12500/860 = 14,53 kW. To znamená, že pro standardní cihlový dům o rozloze 100 m bude zapotřebí zařízení o výkonu 14 kilowattů.

Spotřebitel akceptuje volbu typu a výkonu tepelného čerpadla na základě řady podmínek:

• geografické rysy oblasti (blízkost vodních útvarů, přítomnost podzemních vod, volná plocha pro sběratele);
• vlastnosti podnebí (teplota);
• typ a vnitřní objem místnosti;
• finanční příležitosti.

Vezmeme-li v úvahu všechny výše uvedené aspekty, budete moci vybrat nejlepší vybavení. Pro efektivnější a správnější výběr tepelného čerpadla je lepší kontaktovat odborníky, kteří budou schopni provést podrobnější výpočty a poskytnout ekonomickou proveditelnost instalace zařízení.

Tepelná čerpadla se dlouhodobě a velmi úspěšně používají v domácích a průmyslových ledničkách a klimatizacích.

Dnes se tato zařízení začala používat k provádění funkce opačné povahy - vytápění domu během chladného počasí.

Pojďme se podívat na to, jak se tepelná čerpadla používají k vytápění soukromých domů a co potřebujete vědět, abyste mohli správně vypočítat všechny jeho komponenty.

Hlavní odrůdy

Systémy odvodu tepla. (Klikni pro zvětšení)

• vzduch-vzduch je v podstatě běžná klimatizace;
• vzduch-voda - do klimatizace přidáme výměník tepla a vodu již ohříváme;
• zemská voda - zakopeme kolektor z trubek do země a na výstupu ohříváme vodu;
• voda-voda - potrubí je umístěno v otevřené nebo podzemní nádrži a vydává teplo systému vytápění budovy.

(Podrobnou klasifikaci tepelných čerpadel pro vytápění najdete v tomto článku).

Příklad výpočtu tepelného čerpadla

Vybereme tepelné čerpadlo pro topný systém jednopatrového domu o celkové ploše 70 čtverečních. m se standardní výškou stropu (2,5 m), racionální architekturou a tepelnou izolací obvodových konstrukcí, která splňuje požadavky moderních stavebních předpisů. Pro vytápění 1. čtvrtletí.m takového objektu je podle obecně přijímaných norem nutné vynaložit 100 W tepla. K vytápění celého domu tedy budete potřebovat:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW tepelné energie.

Vybrali jsme tepelné čerpadlo značky „TeploDarom“ (model L-024-WLC) s tepelným výkonem W = 7,7 kW. Kompresor jednotky spotřebovává N = 2,5 kW elektřiny.

Výpočet nádrže

Půda na místě vyhrazeném pro stavbu kolektoru je jílovitá, hladina podzemní vody je vysoká (vezmeme kalorickou hodnotu p = 35 W / m).

Sběratelský výkon je určen vzorcem:

Qk = W - N = 7,7 - 2,5 = 5,2 kW.

L = 5200/35 = 148,5 m (přibližně).

Vzhledem k tomu, že je iracionální pokládat okruh o délce více než 100 m z důvodu příliš vysokého hydraulického odporu, přijímáme následující: rozdělovač tepelného čerpadla bude sestávat ze dvou okruhů - 100 ma 50 m.

Plocha webu, kterou bude třeba přidělit sběrateli, je určena vzorcem:

S = L x A,

Kde A je krok mezi sousedními částmi obrysu. Přijímáme: A = 0,8 m.

Pak S = 150 x 0,8 = 120 čtverečních. m.

Výpočty

Jak víte, tepelná čerpadla využívají bezplatné a obnovitelné zdroje energie: nízkopotenciální teplo vzduchu, půdy, podzemí, odpadní a odpadní vody z technologických procesů, otevřené nemrznoucí vodní útvary. Využívá se na to elektřina, ale poměr množství přijaté tepelné energie k množství spotřebované elektřiny je asi 3–6.

Přesněji řečeno, zdrojem méně kvalitního tepla může být venkovní vzduch s teplotou –10 až + 15 ° С, vzduch odváděný z místnosti (15–25 ° С), podloží (4–10 ° С) a podzemní voda ( více než 10 ° C), voda jezer a řek (0–10 ° С), povrchová (0–10 ° С) a hluboká (více než 20 m) půda (10 ° С).

Existují dvě možnosti pro získání nízko kvalitního tepla z půdy: pokládání kovoplastových trubek do výkopů hlubokých 1,2–1,5 m nebo do svislých vrtů hlubokých 20–100 m. Někdy se potrubí ukládá ve formě spirál do výkopů 2–4 m hluboko. To výrazně snižuje celkovou délku příkopů. Maximální přenos tepla z povrchové půdy je 50–70 kWh / m2 za rok. Životnost příkopů a studní je více než 100 let.

Příklad výpočtu tepelného čerpadla

Počáteční podmínky: Je nutné zvolit tepelné čerpadlo pro vytápění a zásobování teplou vodou dvoupodlažního chatového domu o rozloze 200m2; teplota vody v topném systému by měla být 35 ° C; minimální teplota chladicí kapaliny je 0 ° С. Tepelné ztráty budovy jsou 50 W / m2. Hliněná půda, suchá.

Způsob platby:

Požadovaný tepelný výkon pro vytápění: 200 * 50 = 10 kW;

Požadovaný tepelný výkon pro vytápění a zásobování teplou vodou: 200 * 50 * 1,25 = 12,5 kW

Pro vytápění budovy bylo vybráno tepelné čerpadlo WW H R P C 12 o výkonu 14,79 kW (nejbližší větší standardní velikost), které na vytápění freonu utratí 3,44 kW. Odvod tepla z povrchové vrstvy půdy (suchý jíl) q se rovná 20 W / m. Počítáme:

1) požadovaný tepelný výkon kolektoru Qo = 14,79 - 3,44 = 11,35 kW;

2) celková délka potrubí L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. K uspořádání takového kolektoru je zapotřebí 6 okruhů o délce 100 m;

3) s krokem pokládky 0,75 m je požadovaná plocha pozemku A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) celková spotřeba roztoku glykolu (25%)

Vs = 11,35 3600 / (1,05 3,7 dt) = 3,506 m3 / h,

dt je teplotní rozdíl mezi přívodním a zpětným potrubím, který se často rovná 3 K. Průtok na okruh je 0,584 m3 / h. Pro sběrné zařízení jsme vybrali vyztužené plastové potrubí standardní velikosti 32 (například PE32x2). Tlaková ztráta v něm bude 45 Pa / m; odpor jednoho obvodu je přibližně 7 kPa; průtok chladicí kapaliny - 0,3 m / s.

Výpočet horizontálního kolektoru tepelného čerpadla

Odvod tepla z každého metru potrubí závisí na mnoha parametrech: hloubce pokládky, dostupnosti podzemních vod, kvalitě půdy atd. Zhruba lze uvažovat, že pro vodorovné kolektory je to 20 W / m. Přesněji: suchý písek - 10, suchý jíl - 20, mokrý jíl - 25, jíl s vysokým obsahem vody - 35 W / m. Rozdíl teploty chladicí kapaliny v přímém a zpětném potrubí smyčky ve výpočtech se obvykle považuje za 3 ° C. Na místě nad kolektorem by neměly být stavěny žádné struktury, aby se teplo Země doplňovalo slunečním zářením. Minimální vzdálenost mezi položenými trubkami by měla být 0,7–0,8 m.Délka jednoho výkopu je obvykle mezi 30 a 120 m. Jako primární chladivo se doporučuje použít 25% roztok glykolu. Při výpočtech je třeba vzít v úvahu, že jeho tepelná kapacita při teplotě 0 ° C je 3,7 kJ / (kg K) a jeho hustota je 1,05 g / cm3. Při použití nemrznoucí směsi je tlaková ztráta v potrubí 1,5krát větší než při cirkulaci vody. Pro výpočet parametrů primárního okruhu instalace tepelného čerpadla bude nutné určit průtok nemrznoucí směsi: Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 .t), kde .t je teplotní rozdíl mezi přívodem a zpátečkou vedení, která se často berou rovna 3 K, a Qo je tepelná energie přijímaná ze zdroje s nízkým potenciálem (země). Druhá hodnota se vypočítá jako rozdíl mezi celkovým výkonem tepelného čerpadla Qwp a elektrickým výkonem vynaloženým na ohřev freonu P: Qo = Qwp - P, kW. Celková délka kolektorových trubek L a celková plocha úseku pod ním A se vypočítají podle vzorců: L = Qo / q, A = L · da. Zde q je specifické (od 1 m potrubí) odvod tepla; da je vzdálenost mezi trubkami (krok pokládky).

Výpočet sondy

Při použití vertikálních studní s hloubkou 20 až 100 m jsou do nich ponořeny kovoplastové nebo plastové trubky ve tvaru písmene U (o průměru nad 32 mm). Zpravidla jsou do jedné jamky vloženy dvě smyčky, po kterých je naplněna cementovou maltou. V průměru lze měřit měrný tepelný výkon takové sondy rovný 50 W / m. Můžete se také zaměřit na následující údaje o tepelném výkonu:

* suché sedimentární horniny - 20 W / m;

* kamenitá půda a vodou nasycené sedimentární horniny - 50 W / m;

* horniny s vysokou tepelnou vodivostí - 70 W / m;

* podzemní voda - 80 W / m.

Teplota půdy v hloubce více než 15 m je konstantní a je přibližně +10 ° С. Vzdálenost mezi studnami by měla být více než 5 m. Pokud existují podzemní proudy, měly by být studny umístěny na přímce kolmé na tok. Volba průměrů potrubí se provádí na základě tlakové ztráty pro požadovaný průtok chladicí kapaliny. Výpočet průtoku kapaliny lze provést pro t = 5 ° С. Příklad výpočtu. Počáteční data jsou stejná jako ve výše uvedeném výpočtu horizontálního kolektoru. Při specifickém odvodu tepla sondy 50 W / m a požadovaném výkonu 11,35 kW by měla být délka sondy L 225 m. 0,0); celkem - 6 okruhů, každý 150 m.

Celkový průtok chladicí kapaliny při .t = 5 ° С bude 2,1 m3 / h; průtok jedním okruhem - 0,35 m3 / h. Obvody budou mít následující hydraulické vlastnosti: tlaková ztráta v potrubí - 96 Pa / m (nosič tepla - 25% roztok glykolu); odpor smyčky - 14,4 kPa; rychlost proudění - 0,3 m / s.

Návratnost tepelného čerpadla

Pokud jde o to, jak dlouho člověku trvá, než vrátí své peníze investované do něčeho, znamená to, jak výnosná byla samotná investice. V oblasti vytápění je vše docela obtížné, protože si zajišťujeme pohodlí a teplo a všechny systémy jsou drahé, ale v tomto případě můžete hledat takovou možnost, která by vám vrátila peníze vynaložené snížením nákladů během používání. A když začnete hledat vhodné řešení, porovnáte vše: plynový kotel, tepelné čerpadlo nebo elektrický kotel. Budeme analyzovat, který systém se vyplatí rychleji a efektivněji.

Koncept návratnosti, v tomto případě zavedení tepelného čerpadla k modernizaci stávajícího systému zásobování teplem, lze zjednodušeně vysvětlit takto:

Existuje jeden systém - samostatný plynový kotel, který zajišťuje autonomní vytápění a zásobování teplou vodou. K dispozici je klimatizace s děleným systémem, která poskytuje jedné místnosti chlad. Instalovány 3 split systémy v různých místnostech.

A existuje ekonomičtější vyspělá technologie - tepelné čerpadlo, které bude ohřívat / chladit domy a ohřívat vodu ve správném množství pro dům nebo byt. Je nutné určit, o kolik se změnily celkové náklady na zařízení a počáteční náklady, a také odhadnout, o kolik se snížily roční provozní náklady na vybrané typy zařízení. A zjistit, kolik let se s výslednými úsporami vyplatí dražší zařízení.V ideálním případě je porovnáno několik navrhovaných konstrukčních řešení a je vybráno nejhospodárnější řešení.

Pojďme vypočítat a vyyaski, jaká je doba návratnosti tepelného čerpadla na Ukrajině

Uvažujme o konkrétním příkladu

• Dům je na 2 podlažích, dobře izolovaný, o celkové ploše 150 m2.
• Rozvod tepla / topení: okruh 1 - podlahové topení, okruh 2 - radiátory (nebo fancoilové jednotky).
• Byl instalován plynový kotel pro vytápění a zásobování teplou vodou (TUV), například 24kW, dvouokruhový.
• Splitový klimatizační systém pro 3 místnosti domu.

Roční náklady na vytápění a ohřev vody

1. Přibližná cena kotelny s plynovým kotlem o výkonu 24 kW (kotel, potrubí, elektroinstalace, nádrž, měřič, instalace) je asi 1000 EUR. Klimatizační systém (jeden dělený systém) pro takový dům bude stát asi 800 eur. Celkově s uspořádáním kotelny, projekčními pracemi, připojením na plynovod a instalačními pracemi - 6100 eur.

1. Přibližná cena tepelného čerpadla Mycond s dodatečným systémem fan coil, instalačními pracemi a připojením k elektrické síti je 6 650 eur.

1. Růst investic je: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 eur (nebo přibližně 16500 UAH)
2. Snížení provozních nákladů je: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Doba návratnosti Tocup. = 16500/19608 = 0,84 let!

Snadné použití tepelného čerpadla

Tepelná čerpadla jsou nejuniverzálnější, multifunkční a energeticky efektivní zařízení pro vytápění domů, bytů, kanceláří nebo komerčních zařízení.

Nejpokročilejší a nejpokročilejší je inteligentní řídicí systém s týdenním nebo denním programováním, automatickým přepínáním sezónních nastavení, udržováním teploty v domě, úspornými režimy, ovládáním podřízeného kotle, kotle, oběhových čerpadel, regulací teploty ve dvou topných okruzích. Invertorové řízení provozu kompresoru, ventilátoru, čerpadel umožňuje maximální úsporu energie.

Provoz tepelného čerpadla při práci podle schématu podzemní vody

Sběratel lze pohřbít třemi způsoby.

Horizontální možnost

Trubky jsou položeny v zákopech jako had do hloubky přesahující hloubku zamrzání půdy (v průměru - od 1 do 1,5 m).
Takový sběratel bude vyžadovat pozemek o dostatečně velké ploše, ale každý vlastník domu jej může postavit - kromě schopnosti pracovat s lopatou nejsou zapotřebí žádné dovednosti.

Je však třeba vzít v úvahu, že ruční konstrukce tepelného výměníku je poměrně náročný proces.

Možnost na výšku

Trubky nádrže ve formě smyček ve tvaru písmene „U“ jsou ponořeny do studní o hloubce 20 až 100 m. V případě potřeby lze postavit několik takových studní. Po instalaci potrubí jsou studny naplněny cementovou maltou.

Výhodou vertikálního kolektoru je, že pro jeho konstrukci je zapotřebí velmi malá plocha. Neexistuje však žádný způsob, jak vrtat studny hluboké více než 20 m - budete si muset najmout tým vrtáků.

Kombinovaná možnost

Tento kolektor lze považovat za jakýsi horizontální, ale pro jeho konstrukci je zapotřebí mnohem méně místa.
Na místě je vykopána kulatá studna o hloubce 2 m.

Trubky výměníku tepla jsou uloženy ve spirále, takže obvod je jako svisle instalovaná pružina.

Po dokončení instalačních prací je studna naplněna. Stejně jako v případě horizontálního tepelného výměníku lze veškeré potřebné množství práce provést ručně.

Sběrač je naplněn nemrznoucí směsí - nemrznoucí kapalinou nebo roztokem ethylenglykolu.Aby byla zajištěna jeho cirkulace, je do okruhu vyříznuto speciální čerpadlo. Poté, co nemrznoucí směs absorbovala teplo půdy, jde do výparníku, kde dochází k výměně tepla mezi ní a chladivem.

Je třeba mít na paměti, že neomezené získávání tepla z půdy, zejména pokud je kolektor umístěn svisle, může vést k nežádoucím důsledkům pro geologii a ekologii lokality. Proto je v letním období velmi žádoucí provozovat tepelné čerpadlo typu „půda - voda“ v reverzním režimu - klimatizace.

Plynový topný systém má mnoho výhod a jednou z hlavních je nízká cena plynu. Jak vybavit domácí vytápění plynem, budete vyzváni schématem vytápění soukromého domu s plynovým kotlem. Vezměte v úvahu návrh topného systému a požadavky na výměnu.

Přečtěte si o vlastnostech výběru solárních panelů pro vytápění domů v tomto tématu.

Výpočet horizontálního kolektoru tepelného čerpadla

Účinnost vodorovného kolektoru závisí na teplotě média, do kterého je ponořen, jeho tepelné vodivosti a oblasti kontaktu s povrchem potrubí. Metoda výpočtu je poměrně komplikovaná, proto se ve většině případů používají průměrná data.

Předpokládá se, že každý metr výměníku tepla poskytuje HP následující tepelný výkon:

• 10 W - když je pohřben v suché písčité nebo kamenité půdě;
• 20 W - v suché jílovité půdě;
• 25 W - ve vlhké jílovité půdě;
• 35 W - ve velmi vlhké jílovité půdě.

Pro výpočet délky kolektoru (L) by se tedy požadovaný tepelný výkon (Q) měl dělit výhřevností půdy (p):

L = Q / str.

Uvedené hodnoty lze považovat za platné, pouze pokud jsou splněny následující podmínky:

• Pozemek nad kolektorem není zastavěný, nestínovaný nebo osázený stromy nebo keři.
• Vzdálenost mezi sousedními závity spirály nebo úseky „hada“ je nejméně 0,7 m.

Jak fungují tepelná čerpadla

Každé tepelné čerpadlo má pracovní médium nazývané chladivo. V této funkci obvykle působí freon, méně často amoniak. Samotné zařízení se skládá pouze ze tří komponent:

Výparník a kondenzátor jsou dvě nádrže, které vypadají jako dlouhé zakřivené trubky - cívky. Kondenzátor je na jednom konci připojen k výstupu kompresoru a výparník ke vstupu. Konce cívek jsou spojeny a na křižovatce mezi nimi je nainstalován redukční ventil. Výparník je v přímém nebo nepřímém kontaktu se zdrojovým médiem a kondenzátor je v kontaktu s vytápěním nebo systémem teplé vody.

Jak funguje tepelné čerpadlo

Provoz HP je založen na vzájemné závislosti objemu, tlaku a teploty plynu. Uvnitř jednotky se děje toto:

1. Amoniak, freon nebo jiné chladivo, pohybující se podél výparníku, se ohřívá ze zdrojového média, například na teplotu +5 stupňů.
2. Po průchodu výparníkem se plyn dostane do kompresoru, který jej čerpá do kondenzátoru.
3. Chladivo vypouštěné kompresorem je v kondenzátoru zadržováno redukčním ventilem, takže jeho tlak je zde vyšší než ve výparníku. Jak víte, se zvyšujícím se tlakem se zvyšuje teplota jakéhokoli plynu. Přesně to se děje s chladivem - ohřívá se na 60 - 70 stupňů. Jelikož je kondenzátor omýván chladicí kapalinou cirkulující v topném systému, ohřívá se také tento chladič.
4. Chladivo je vypouštěno v malých částech přes redukční ventil do výparníku, kde jeho tlak opět klesá. Plyn expanduje a ochlazuje se, a protože jím došlo ke ztrátě části vnitřní energie v důsledku výměny tepla v předchozí fázi, jeho teplota klesne pod počáteční +5 stupňů. Za výparníkem se opět ohřívá, poté je kompresorem čerpán do kondenzátoru - a tak dále v kruhu. Vědecky se tento proces nazývá Carnotův cyklus.

Tepelné čerpadlo však stále zůstává velmi ziskové: za každý spotřebovaný kW * h elektřiny je možné získat od 3 do 5 kW * h tepla.

Vlastní příslušenství pro topný systém s tepelným čerpadlem

Pro běžného majitele domu je docela těžké konkurovat průmyslovým tepelným čerpadlům domácích i zahraničních výrobců, nicméně jeho instalace a výroba jednotlivých jednotek není nemožná práce. Hlavním úkolem při instalaci tepelného čerpadla je správnost výpočtů, protože v případě chyby může mít systém nízkou účinnost a neúčinnost.

Kompresor

Pro instalaci budete potřebovat nový nebo použitý. kompresor je v provozuschopném stavu s nevypršeným zdrojem vhodného výkonu. Typický výkon kompresoru by měl být 20 - 30% z vypočítaného, ​​můžete použít standardní tovární jednotky pro chladničky nebo spirálové klimatizace, které mají vyšší účinnost ve srovnání s pístovými zařízeními.

Výparník a kondenzátor

K ochlazení a ohřátí kapalin obvykle procházejí měděnými trubkami umístěnými v nádobě s výměníkem tepla. Pro zvýšení chladicí oblasti je měděná trubka uspořádána ve formě spirály, požadovaná délka se vypočítá pomocí vzorce pro výpočet plochy dělené řezem. Objem nádrže na výměnu tepla se počítá na základě realizace efektivní výměny tepla, obvyklá průměrná hodnota je asi 120 litrů. U tepelného čerpadla je racionální používat potrubí pro klimatizační zařízení, která mají zpočátku spirálový tvar a jsou implementována do cívek.

Obr. 3 Měděná trubka a nádrž pro výměník tepla

Mnoho výrobců tepelných čerpadel nahradilo tento způsob konstrukce tepelných výměníků kompaktnějším použitím výměny tepla podle principu „potrubí v potrubí“. Standardní průměr plastové trubky pro výparník je 32 mm, je do ní umístěna měděná trubka o průměru 19 mm, výparník je tepelně izolován, celková délka výměníku tepla je přibližně 10 - 12 m. Pro lze použít kondenzátor, 25 mm. kovoplastová trubka a 12,7 mm. měď.

Obr. 4. Montáž a vzhled výměníku tepla z měděných a plastových trubek

Aby se zvýšila plocha a účinnost výměníku tepla, někteří řemeslníci zkroutí opletení několika měděných trubek malého průměru, přenesou je tenkým drátem a umístí konstrukci do plastu. To umožňuje získat plochu pro výměnu tepla asi 1 metr krychlový na 10metrovém úseku.

Termostatický expanzní ventil

Správné zařízení řídí hladinu naplnění výparníku a je do značné míry zodpovědné za výkon celého systému. Například pokud je průtok chladiva příliš vysoký, nebude mít čas na úplné odpaření a kapky kapaliny proniknou do kompresoru, což povede k narušení jeho činnosti a snížení teploty výstupního plynu. Příliš malé množství freonu ve výparníku po zvýšení teploty v kompresoru nebude stačit na ohřátí požadovaného množství vody.

Obr. 5 Základní vybavení tepelného čerpadla

Senzory

Pro snadné použití, ovládání provozu, detekci poruch a konfiguraci systému jsou zapotřebí vestavěná teplotní čidla. Informace jsou důležité ve všech fázích fungování systému, pouze s jejich pomocí je podle vzorců možné stanovit nejdůležitější parametr instalovaného zařízení pro vodní tepelná čerpadla - indikátor účinnosti COP.

Čerpací zařízení

Pokud jsou tepelná čerpadla v provozu, je příjem a přívod vody ze studny, studny nebo otevřené nádrže prováděn pomocí vodních čerpadel. Lze použít ponorné nebo povrchové typy, obvykle je jejich výkon nízký, k zásobování vodou stačí 100-200 wattů. Pro řízení provozu jsou navíc instalovány filtry, tlakoměr, vodoměry a nejjednodušší automatizace.

Obr. 6 Vzhled samostatně sestaveného tepelného čerpadla

Sestavení tepelného čerpacího zařízení na vlastní pěst nepředstavuje velké potíže ve schopnosti zacházet se speciálním nástrojem pro svařování a pájení mědi. Provedená práce pomůže ušetřit značné finanční prostředky - náklady na komponenty budou přibližně 600 USD. To znamená, že nákup průmyslového vybavení bude stát 10krát více (asi 6000 USD). Když je správně sestavená struktura správně vypočítána a nakonfigurována, má účinnost (COP) asi 4, což odpovídá průmyslovým vzorům.

Doporučujeme vám přečíst si: Pracovní možnosti tepelného čerpadla pro svépomoc

možná