Cirkulationspumper til opvarmningssystemer tekniske data

Typer af varmepumpedesign

Typen af ​​varmepumpe betegnes normalt med en sætning, der angiver kildemediet og varmebæreren for varmesystemet.
Der er følgende sorter:

• ТН "luft - luft";
• ТН "luft - vand"
• TN "jord - vand";
• TH "vand - vand".

Den allerførste mulighed er et konventionelt delt system, der fungerer i opvarmningstilstand. Fordamperen monteres udendørs, og en enhed med en kondensator installeres inde i huset. Sidstnævnte blæses af en ventilator, på grund af hvilken der tilføres en varm luftmasse til rummet.

Hvis et sådant system er udstyret med en speciel varmeveksler med dyser, opnås HP-typen "luft-vand". Den er tilsluttet et vandopvarmningssystem.

HP-fordamperen af ​​typen "luft-til-luft" eller "luft-til-vand" kan placeres ikke udendørs, men i udsugningskanalen (den skal tvinges). I dette tilfælde øges varmepumpens effektivitet flere gange.

Varmepumper af typen "vand til vand" og "jord til vand" bruger en såkaldt ekstern varmeveksler eller, som det også kaldes, en opsamler til at udvinde varme.

Skematisk diagram over varmepumpen

Dette er et rør med lang sløjfe, normalt plast, hvorigennem et flydende medium cirkulerer rundt om fordamperen. Begge typer varmepumper repræsenterer den samme enhed: i et tilfælde nedsænkes samleren i bunden af ​​et overfladebeholder og i det andet - i jorden. Kondensatoren til en sådan varmepumpe er placeret i en varmeveksler, der er forbundet med varmtvandsopvarmningssystemet.

Tilslutning af varmepumper i henhold til "vand - vand" - ordningen er meget mindre besværlig end "jord - vand", da der ikke er behov for at udføre jordarbejde. I bunden af ​​reservoiret lægges røret i form af en spiral. Selvfølgelig er kun et reservoir egnet til denne ordning, der ikke fryser til bunden om vinteren.

Det er tid til grundigt at studere udenlandske erfaringer

Næsten alle kender nu til varmepumper, der er i stand til at udvinde varme fra miljøet til opvarmning af bygninger, og hvis ikke så længe siden stillede en potentiel kunde normalt det forvirrede spørgsmål "hvordan er det muligt?", Nu spørgsmålet "hvordan er det korrekt? At gøre ? "

Svaret på dette spørgsmål er ikke let.

På jagt efter svar på de mange spørgsmål, der uundgåeligt opstår, når man forsøger at designe varmesystemer med varmepumper, anbefales det at henvende sig til erfaringerne fra specialister i de lande, hvor varmepumper på jordvarmevekslere har været brugt i lang tid.

Et besøg * til den amerikanske udstilling AHR EXPO-2008, som hovedsagelig blev foretaget for at få oplysninger om metoderne til tekniske beregninger af jordvarmevekslere, bragte ikke direkte resultater i denne retning, men en bog blev solgt på ASHRAE-udstillingen stand, hvoraf nogle bestemmelser tjente som grundlag for denne publikation.

Det skal straks siges, at overførsel af den amerikanske teknik til husjord ikke er en let opgave. For amerikanerne er tingene ikke de samme som i Europa. Kun de måler tiden i de samme enheder som vi gør. Alle andre måleenheder er rent amerikanske eller rettere britiske. Amerikanerne var især uheldige med varmestrøm, som kan måles både i britiske termiske enheder pr. Tidsenhed og i tonsvis af køling, som sandsynligvis blev opfundet i Amerika.

Hovedproblemet var imidlertid ikke den tekniske ulempe ved at genberegne de måleenheder, der blev vedtaget i USA, som man kan vænne sig til det over tid, men fraværet i den nævnte bog af et klart metodisk grundlag for at konstruere en beregning algoritme. Der gives for meget plads til rutinemæssige og velkendte beregningsteknikker, mens nogle vigtige bestemmelser forbliver helt ukendt.

Især sådanne fysisk relaterede indledende data til beregning af lodrette jordvarmevekslere, såsom temperaturen af ​​væsken, der cirkulerer i varmeveksleren og konverteringsfaktoren for varmepumpen, kan ikke indstilles vilkårligt, og før man fortsætter med beregninger relateret til ustabil varme overførsel i jorden, er det nødvendigt at bestemme de afhængigheder, der forbinder disse parametre.

Kriteriet for effektiviteten af ​​en varmepumpe er omdannelseskoefficienten α, hvis værdi bestemmes af forholdet mellem dens termiske effekt og effekten af ​​kompressorens elektriske drev. Denne værdi er en funktion af kogepunkterne tu i fordamperen og kondensvandets tk, og i forhold til vand-til-vand-varmepumper kan vi tale om væsketemperaturerne ved udløbet fra fordamperen t2I og ved udløbet fra kondensator t2K:

? =? (t2И, t2K). (en)

Analyse af katalogkarakteristika for serielle kølemaskiner og vand-til-vand-varmepumper gjorde det muligt at vise denne funktion i form af et diagram (fig. 1).

Ved hjælp af diagrammet er det let at bestemme parametrene for varmepumpen i de allerførste stadier af designet. Det er for eksempel indlysende, at hvis varmesystemet, der er tilsluttet varmepumpen, er designet til at forsyne et varmemedium med en fremløbstemperatur på 50 ° C, vil den maksimale mulige konverteringsfaktor for varmepumpen være ca. 3,5. Samtidig bør glykolens temperatur ved fordamperens udløb ikke være lavere end + 3 ° С, hvilket betyder, at der kræves en dyr jordvarmeveksler.

På samme tid, hvis huset opvarmes ved hjælp af et varmt gulv, kommer en varmebærer med en temperatur på 35 ° C ind i varmesystemet fra varmepumpens kondensator. I dette tilfælde vil varmepumpen være i stand til at arbejde mere effektivt, f.eks. Med en konverteringsfaktor på 4,3, hvis temperaturen af ​​den afkølede glykol i fordamperen er ca. -2 ° C.

Ved hjælp af Excel-regneark kan du udtrykke funktion (1) som en ligning:

? = 0,1729 • (41,5 + t2I - 0,015t2I • t2K - 0,437 • t2K (2)

Hvis det ved den ønskede konverteringsfaktor og en given værdi af temperaturen på kølemidlet i varmesystemet drives af en varmepumpe, er det nødvendigt at bestemme temperaturen på den væske, der er afkølet i fordamperen, så kan ligning (2) repræsenteres som:

(3)

Du kan vælge temperaturen på kølevæsken i varmesystemet ved de givne værdier for omdannelseskoefficienten for varmepumpen og væskens temperatur ved udløbet fra fordamperen ved hjælp af formlen:

(4)

I formler (2) ... (4) udtrykkes temperaturer i grader Celsius.

Efter at have identificeret disse afhængigheder kan vi nu gå direkte til den amerikanske oplevelse.

Metode til beregning af varmepumper

Selvfølgelig er processen med at vælge og beregne en varmepumpe en teknisk meget kompliceret operation og afhænger af objektets individuelle karakteristika, men den kan groft reduceres til følgende trin:

Varmetab gennem bygningskonvolutten (vægge, lofter, vinduer, døre) bestemmes. Dette kan gøres ved at anvende følgende forhold:

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

tnar - udetemperatur (° С);

tvn - intern lufttemperatur (° С);

S er det samlede areal for alle omsluttende strukturer (m2);

n - koefficient, der angiver miljøets indflydelse på objektets egenskaber.For værelser i direkte kontakt med det udvendige miljø gennem lofterne n = 1; for genstande med loftsgulve n = 0,9; hvis objektet er placeret over kælderen n = 0,75;

β er koefficienten for yderligere varmetab, som afhænger af typen af ​​struktur og dens geografiske placering β kan variere fra 0,05 til 0,27;

RT - termisk modstand bestemmes af følgende udtryk:

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

δі / λі er en beregnet indikator for varmeledningsevne for materialer, der anvendes i konstruktionen.

αout er koefficienten for termisk spredning af de ydre overflader af de indesluttende strukturer (W / m2 * оС);

αin - koefficienten for termisk absorption af de indvendige overflader af de omgivende strukturer (W / m2 * оС);

- Det samlede varmetab af strukturen beregnes ved hjælp af formlen:

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

Qi - energiforbrug til opvarmning af luft, der kommer ind i rummet gennem naturlige lækager;

Qbp ​​- frigivelse af varme på grund af funktionen af ​​husholdningsapparater og menneskelige aktiviteter.

2. Baseret på de opnåede data beregnes det årlige forbrug af varmeenergi for hvert enkelt objekt:

Qyear = 24 * 0,63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / time pr. år.) hvor:

tвн - anbefalet indendørs lufttemperatur;

tnar - udetemperatur;

tout.av - den aritmetiske middelværdi af den udvendige lufttemperatur for hele fyringssæsonen;

d er antallet af dage i opvarmningsperioden.

3. For en komplet analyse skal du også beregne niveauet for den termiske effekt, der kræves for at opvarme vandet:

Qgv = V * 17 (kW / time pr. År.) Hvor:

V er volumenet af den daglige opvarmning af vand op til 50 ° С.

Derefter bestemmes det samlede forbrug af varmeenergi ved hjælp af formlen:

Q = Qgv + Qyear (kW / time pr. År.)

Under hensyntagen til de opnåede data vil det ikke være svært at vælge den mest egnede varmepumpe til opvarmning og varmt vandforsyning. Desuden bestemmes den beregnede effekt som. Qtn = 1.1 * Q, hvor:

Qtn = 1.1 * Q, hvor:

1.1 er en korrektionsfaktor, der indikerer muligheden for at øge belastningen på varmepumpen i perioden med kritiske temperaturer.

Efter beregning af varmepumper kan du vælge den bedst egnede varmepumpe, der er i stand til at levere de krævede mikroklima-parametre i lokaler med tekniske egenskaber. Og givet muligheden for at integrere dette system med en klimaanlæg, kan et varmt gulv bemærkes ikke kun for dets funktionalitet, men også for dets høje æstetiske pris.

Formel til optælling

Varmetabstier i huset

Varmepumpen er i stand til fuldt ud at klare rumopvarmning.

For at vælge den enhed, der passer dig, skal du beregne den krævede effekt.

Først og fremmest skal du forstå varmebalancen i bygningen. Til disse beregninger kan du bruge tjenester fra specialister, en online regnemaskine eller dig selv ved hjælp af en simpel formel:

R = (k x V x T) / 860hvor:

R - rumforbrug i rummet (kW / time) k er bygningens gennemsnitlige varmetabskoefficient: for eksempel lig med 1 - en perfekt isoleret bygning og 4 - en barakke lavet af planker; V er det samlede volumen af ​​hele det opvarmede rum i kubikmeter; T er den maksimale temperaturforskel mellem bygningens udvendige og indvendige. 860 er den nødvendige værdi for at konvertere den resulterende kcal til kW.

I tilfælde af en vand-til-vand geotermisk varmepumpe er det også nødvendigt at beregne den nødvendige længde af kredsløbet, der vil være i reservoiret. Beregningen er endnu enklere her.

Det vides, at 1 meter samler giver ca. 30 watt. Med andre ord kræver 1 kW pumpeeffekt 22 meter rør. Når vi kender den krævede pumpeeffekt, kan vi nemt beregne, hvor mange rør vi har brug for til at skabe kredsløbet.

Beregning baseret på eksemplet med vand-vand-systemet

Lad os for eksempel beregne et hus med følgende indledende data:

• opvarmet område 300 kvm.
• loftshøjde 2,8 m;
• bygningen er godt isoleret;
• minimumstemperaturen udenfor om vinteren er -25 grader;
• behagelig stuetemperatur +22 grader.

Først og fremmest beregner vi rumets opvarmede volumen: 300 kvm. x 2,8 m = 840 kubikmeter

Derefter beregner vi værdien "T": 22 - (-25) = 45 grader.

Vi erstatter disse data i formlen: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 kWh

Vi har modtaget den krævede varmepumpekapacitet på 44 kW / h. Vi kan let bestemme, at vi til brug for en opsamler med en samlet længde på mindst 968 meter.

Du kan også være interesseret i en artikel om, hvordan du laver en DIY dieseldropperovn: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Så til et velisoleret rum med et areal på 300 kvm. en pumpe med en kapacitet på mindst 44 kW er egnet. Som andre steder er det bedre at lave en effektreserve på mindst 10%. Derfor er det bedre at købe en 48-49 kW enhed.

Før eller senere vil vi alle komme til brugen af ​​alternativ energi, og vi kan tage det første skridt i dag. Ved hjælp af varmepumper reducerer du dine varmeudgifter, bliver uafhængig af gas- eller kulleverandører og bevarer økologien på din hjemmeplanet.

Ved hjælp af denne artikel vil du være i stand til at beregne parametrene for geotermisk udstyr, der passer til dine lokaler. Men glem ikke, at fagfolk vil gøre deres bedste. Og du vil altid have nogen til at spørge dig, om systemet ikke fungerer korrekt.

Se en video, hvor en specialist forklarer detaljeret principperne for beregning af effekten af ​​en varmepumpe til opvarmning af et hus:

Varmepumpetyper

Varmepumper er opdelt i tre hovedtyper alt efter kilden til lavkvalitets energi:

• Luft.
• Priming.
• Vand - Kilden kan være grundvand og overfladevandområder.

Til vandopvarmningssystemer, som er mere almindelige, anvendes følgende typer varmepumper:

Luft til vand er en lufttype varmepumpe, der opvarmer en bygning ved at trække luft ind udefra gennem en ekstern enhed. Det fungerer ud fra princippet om et klimaanlæg, kun omvendt og omdanner luftenergi til varme. En sådan varmepumpe kræver ikke store installationsomkostninger, det er ikke nødvendigt at afsætte en grund til den og desuden at bore en brønd. Effektiviteten ved drift ved lave temperaturer (-25 ° C) falder imidlertid, og der kræves en yderligere kilde til termisk energi.

Enheden "grundvand" refererer til geotermisk varme og producerer varme fra jorden ved hjælp af en opsamler lagt i en dybde under frysningen af ​​jorden. Der er også en afhængighed af områdets område og landskabet, hvis samleren er placeret vandret. For lodret placering skal du bore en brønd.

"Vand til vand" er installeret, hvor der er en vandmasse eller grundvand i nærheden. I det første tilfælde lægges reservoiret på bunden af ​​reservoiret, i det andet bores en brønd eller flere, hvis området på stedet tillader det. Nogle gange er grundvandets dybde for dyb, så omkostningerne ved installation af en sådan varmepumpe kan være meget høje.

Hver type varmepumpe har sine egne fordele og ulemper. Hvis bygningen er langt fra reservoiret, eller grundvandet er for dybt, fungerer "vand til vand" ikke. "Luftvand" vil kun være relevant i relativt varme områder, hvor lufttemperaturen i den kolde årstid ikke falder under -25 ° C.

Hvordan fungerer en varmepumpe

En moderne varmepumpe ligner meget et almindeligt køleskab.

Hvad er en geotermisk pumpe eller med andre ord en varmepumpe? Dette er udstyr, der er i stand til at overføre varme fra kilden til forbrugeren. Lad os overveje princippet om dens drift på eksemplet med den første praktiske implementering af ideen.

Princippet om drift af geotermiske pumper blev kendt tilbage i 50'erne af det 19. århundrede. I praksis blev disse principper først implementeret i midten af ​​sidste århundrede.

En dag var en eksperimentator ved navn Weber ved at sortere en fryser og ved et uheld rørte ved et brændende kondensatorrør.Han kom med en idé om, hvorfor varmen ikke går nogen steder og ikke giver nogen fordel? Uden at tænke to gange forlængede han røret og lagde det i vandopvarmningstanken.

Der var så meget varmt vand, at han ikke vidste, hvad han skulle gøre med det. Det var nødvendigt at gå videre - hvordan opvarmes luften med dette enkle system? Løsningen viste sig at være meget enkel og derfor ikke mindre genial.

Varmt vand drives i en spiral gennem en spole, og så blæser en ventilator varm luft rundt i huset. Alt genialt er simpelt! Weber var en målt mand, og med tiden fik han ideen om, hvordan man skulle klare sig uden en fryser. Vi skal udvinde varme fra jorden!

Efter at have begravet kobberrør og pumpet dem med freon (den samme gas, der bruges i køleskabe), begyndte han at modtage termisk energi fra dybet. Vi tror, ​​at med dette eksempel vil alle forstå princippet om en varmepumpes drift.

Vi foreslår også, at du læser om mirakel ved dieselbrændstofovnen i den følgende artikel:

Metode til beregning af effekten af ​​en varmepumpe

Ud over at bestemme den optimale energikilde er det nødvendigt at beregne den krævede varmepumpeeffekt til opvarmning. Det afhænger af mængden af ​​varmetab i bygningen. Lad os beregne effekten af ​​en varmepumpe til opvarmning af et hus ved hjælp af et specifikt eksempel.

Til dette bruger vi formlen Q = k * V * ∆T, hvor

• Q er varmetab (kcal / time). 1 kWh = 860 kcal / t;
• V er husets volumen i m3 (arealet ganges med loftshøjden);
• ∆Т er forholdet mellem minimumstemperaturerne uden for og inden for lokalerne i den koldeste periode på året, ° С. Træk ydersiden fra det indre tº;
• k er bygningens generelle varmeoverførselskoefficient. For en murstensbygning med mur i to lag k = 1; for en velisoleret bygning k = 0,6.

Beregningen af ​​varmepumpens effekt til opvarmning af et murstenshus på 100 kvadratmeter og en lofthøjde på 2,5 m med en ttº-forskel fra -30 ° ude til + 20 ° indeni vil således være som følger:

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

12500/860 = 14,53 kW. For et standard murhus med et areal på 100 m er det nødvendigt med en 14 kilowatt enhed.

Forbrugeren accepterer valget af varmepumpens type og effekt baseret på en række forhold:

• områdets geografiske træk (nærhed til vandområder, tilstedeværelsen af ​​grundvand, et frit område for en opsamler)
• klimaets egenskaber (temperatur);
• rum og intern volumen af ​​rummet
• økonomiske muligheder.

I betragtning af alle ovenstående aspekter vil du være i stand til at foretage det bedste valg af udstyr. For et mere effektivt og korrekt valg af en varmepumpe er det bedre at kontakte specialister, de vil være i stand til at foretage mere detaljerede beregninger og give den økonomiske gennemførlighed ved installation af udstyret.

I lang tid og meget vellykket er varmepumper brugt i husholdnings- og industrielle køleskabe og klimaanlæg.

I dag er disse enheder begyndt at blive brugt til at udføre en funktion af den modsatte natur - opvarmning af en bolig i koldt vejr.

Lad os se på, hvordan varmepumper bruges til opvarmning af private huse, og hvad du har brug for at vide for korrekt beregning af alle komponenterne.

Vigtigste sorter

Varmeudvindingssystemer. (Klik for at forstørre)

• luft-til-luft er i det væsentlige et konventionelt klimaanlæg;
• luft-vand - vi tilføjer en varmeveksler til klimaanlægget, og vi varmer allerede vandet op;
• jordvand - vi begraver samleren fra rørene i jorden, og ved udløbet varmer vi vandet op;
• vand-vand - rør placeres i et åbent eller underjordisk reservoir og afgiver varme til bygningens varmesystem.

(Du kan finde en detaljeret klassificering af varmepumper til opvarmning i denne artikel).

Eksempel på beregning af varmepumpe

Vi vælger en varmepumpe til varmesystemet i et etagers hus med et samlet areal på 70 kvm. m med en standard lofthøjde (2,5 m), rationel arkitektur og varmeisolering af de omgivende strukturer, der opfylder kravene i moderne bygningskoder. Til opvarmning af 1. kvartal.m af et sådant objekt, ifølge almindeligt accepterede standarder, er det nødvendigt at bruge 100 W varme. Således skal du opvarme hele huset:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW termisk energi.

Vi vælger en varmepumpe af mærket "TeploDarom" (model L-024-WLC) med en termisk effekt på W = 7,7 kW. Enhedens kompressor bruger N = 2,5 kW elektricitet.

Reservoirberegning

Jorden på det sted, der er tildelt til konstruktionen af ​​samleren, er leragtig, grundvandets niveau er højt (vi tager brændværdien p = 35 W / m).

Samlereffekten bestemmes af formlen:

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

L = 5200/35 = 148,5 m (ca.).

Baseret på det faktum, at det er irrationelt at lægge et kredsløb med en længde på mere end 100 m på grund af en for høj hydraulisk modstand, accepterer vi følgende: varmepumpens manifold vil bestå af to kredsløb - 100 m og 50 m lange.

Området på webstedet, der skal tildeles samleren, bestemmes af formlen:

S = L x A,

Hvor A er trinnet mellem tilstødende sektioner af konturen. Vi accepterer: A = 0,8 m.

Derefter er S = 150 x 0,8 = 120 kvm. m.

Beregninger

Som du ved, bruger varmepumper gratis og vedvarende energikilder: lavt potentiale af luft, jord, underjordisk, spild og spildevand fra teknologiske processer, åbne ikke-frysende vandområder. Der bruges elektricitet til dette, men forholdet mellem den modtagne varmeenergi og den forbrugte elektricitet er ca. 3–6.

Mere præcist kan kilderne til varme af lav kvalitet være udeluft med en temperatur på –10 til + 15 ° С, luft fjernet fra rummet (15-25 ° С), undergrund (4-10 ° С) og grundvand ( mere end 10 ° C), sø- og flodvand (0-10 ° С), overflade (0-10 ° С) og dyb (mere end 20 m) jord (10 ° С).

Der er to muligheder for at opnå varme af lav kvalitet fra jorden: lægning af metalplastrør i skyttegrave 1,2-1,5 m dybt eller i lodrette brønde 20-100 m dybt. Nogle gange lægges rør i form af spiraler i skyttegrave 2-4 m dybt. Dette reducerer den samlede længde af skyttegravene betydeligt. Den maksimale varmeoverførsel fra overfladen er 50–70 kWh / m2 pr. År. Levetid for skyttegrave og brønde er over 100 år.

Eksempel på beregning af varmepumpe

Indledende forhold: Det er nødvendigt at vælge en varmepumpe til opvarmning og varmt vandforsyning af et to-etagers sommerhus med et areal på 200m2; vandets temperatur i varmesystemet skal være 35 ° C; kølevæskens minimumstemperatur er 0 ° С. Bygningens varmetab er 50W / m2. Lerjord, tør.

Beregning:

Påkrævet termisk effekt til opvarmning: 200 * 50 = 10 kW;

Påkrævet varmeydelse til opvarmning og varmt vandforsyning: 200 * 50 * 1,25 = 12,5 kW

Til opvarmning af bygningen blev der valgt en WW H R P C 12 varmepumpe med en effekt på 14,79 kW (den nærmeste større standardstørrelse), der bruger 3,44 kW til opvarmning af freon. Varmefjernelse fra jordens overfladelag (tør ler) er lig med 20 W / m. Vi beregner:

1) den krævede termiske effekt fra solfangeren Qo = 14,79 - 3,44 = 11,35 kW;

2) den samlede længde af rør L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. For at organisere en sådan opsamler kræves 6 kredsløb med en længde på 100 m;

3) med et lægningstrin på 0,75 m er det krævede areal på stedet A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) samlet forbrug af glykolopløsning (25%)

Vs = 11.35 3600 / (1.05 3.7 dt) = 3.506 m3 / h,

dt er temperaturforskellen mellem forsynings- og returledninger, ofte taget lig med 3 K. Strømningshastigheden pr. kredsløb er 0,584 m3 / h. Til samlerenheden vælger vi et forstærket plastrør af standardstørrelse 32 (for eksempel PE32x2). Tryktabet i det vil være 45 Pa / m; modstanden i et kredsløb er ca. 7 kPa; kølevæskestrømningshastighed - 0,3 m / s.

Beregning af den vandrette varmepumpesamler

Fjernelsen af ​​varme fra hver meter af røret afhænger af mange parametre: lægningens dybde, tilgængeligheden af ​​grundvand, jordens kvalitet osv. Groft kan det overvejes, at det for vandrette samlere er 20 W / m. Mere præcist: tørt sand - 10, tørt ler - 20, vådt ler - 25, ler med et højt vandindhold - 35 W / m. Forskellen i temperaturen på kølemidlet i sløjfens direkte og returledninger i beregningerne tages normalt til at være 3 ° C. Ingen strukturer skal opføres på stedet over solfangeren, så jordens varme genopfyldes af solstråling. Den mindste afstand mellem de udlagte rør skal være 0,7–0,8 m.Længden af ​​en grøft er normalt mellem 30 og 120 m. Det anbefales at bruge en 25% glykolopløsning som det primære kølemiddel. I beregningerne skal det tages i betragtning, at dens varmekapacitet ved en temperatur på 0 ° C er 3,7 kJ / (kg K), og dens densitet er 1,05 g / cm3. Ved brug af frostvæske er tryktabet i rørene 1,5 gange større end ved vandcirkulation. For at beregne parametrene for varmepumpeanlæggets primære kredsløb er det nødvendigt at bestemme strømningshastigheden for frostvæske: Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 .t), hvor .t er temperaturforskellen mellem forsyning og retur linjer, som ofte tages lig med 3 K, og Qo er den termiske effekt, der modtages fra en lavpotentialekilde (jord). Sidstnævnte værdi beregnes som forskellen mellem den samlede effekt af varmepumpen Qwp og den elektriske effekt brugt til opvarmning af freon P: Qo = Qwp - P, kW. Samlelængdernes samlede længde L og det samlede areal for sektionen under det A beregnes ved hjælp af formlerne: L = Qo / q, A = L · da. Her er q den specifikke (fra 1 m rør) varmefjernelse; da er afstanden mellem rørene (lægningstrin).

Probe beregning

Ved brug af lodrette brønde med en dybde på 20 til 100 m nedsænkes U-formede metalplast- eller plastrør (med diametre over 32 mm) i dem. Som regel indsættes to løkker i en brønd, hvorefter den fyldes med cementmørtel. I gennemsnit kan den specifikke varmeydelse fra en sådan sonde tages lig med 50 W / m. Du kan også fokusere på følgende data om varmeydelse:

* tørre sedimentære klipper - 20 W / m;

stenet jord og vandmættede sedimentære klipper - 50 W / m;

* klipper med høj varmeledningsevne - 70 W / m;

* grundvand - 80 W / m.

Jordtemperaturen i en dybde på mere end 15 m er konstant og er ca. +10 ° С. Afstanden mellem brøndene skal være mere end 5 m. Hvis der er underjordiske strømme, skal brøndene placeres på en linje vinkelret på strømningen. Valget af rørdiametre udføres baseret på tryktabet for den krævede kølevæskestrømningshastighed. Beregningen af ​​væskestrømningshastigheden kan udføres for t = 5 ° С. Beregningseksempel. De indledende data er de samme som i ovenstående beregning af den vandrette samler. Med en specifik varmefjernelse af sonden på 50 W / m og den krævede effekt på 11,35 kW, skal længden af ​​L-sonden være 225 m .0); i alt - 6 kredsløb, hver 150 m.

Den samlede strømningshastighed for kølemidlet ved .t = 5 ° С vil være 2,1 m3 / h; gennemstrømningshastighed gennem et kredsløb - 0,35 m3 / h. Kredsløbene har følgende hydrauliske egenskaber: tryktab i røret - 96 Pa / m (varmebærer - 25% glykolopløsning); sløjfemodstand - 14,4 kPa; flowhastighed - 0,3 m / s.

Tilbagebetaling af varmepumpe

Når det kommer til, hvor lang tid det tager en person at returnere sine penge investeret i noget, betyder det, hvor rentabel selve investeringen var. Inden for opvarmning er alt ret vanskeligt, da vi giver os selv komfort og varme, og alle systemer er dyre, men i dette tilfælde kan du se efter en sådan mulighed, der returnerer de brugte penge ved at reducere omkostningerne under brug. Og når du begynder at lede efter en passende løsning, sammenligner du alt: en gaskedel, en varmepumpe eller en elektrisk kedel. Vi analyserer, hvilket system der betaler sig hurtigere og mere effektivt.

Begrebet tilbagebetaling, i dette tilfælde introduktionen af ​​en varmepumpe til modernisering af det eksisterende varmeforsyningssystem, for at sige det enkelt, kan forklares som følger:

Der er et system - en individuel gaskedel, der giver autonom opvarmning og varmt vandforsyning. Der er et split-system klimaanlæg, der giver et værelse med kulde. Installeret 3 split-systemer i forskellige rum.

Og der er en mere økonomisk avanceret teknologi - en varmepumpe, der vil opvarme / afkøle huse og varme vand i de rigtige mængder til et hus eller lejlighed. Det er nødvendigt at bestemme, hvor meget de samlede omkostninger til udstyr og startomkostninger er ændret, og også at estimere, hvor meget de årlige driftsomkostninger for de valgte typer udstyr er faldet. Og for at bestemme, hvor mange år, med de deraf følgende besparelser, vil dyrere udstyr betale sig.Ideelt set sammenlignes flere foreslåede designløsninger, og den mest omkostningseffektive løsning vælges.

Lad os beregne og vyyaski, hvad er tilbagebetalingsperioden for en varmepumpe i Ukraine

Lad os overveje et specifikt eksempel

• Huset er på 2 etager, godt isoleret, med et samlet areal på 150 kvm. M.
• Varme- / varmefordelingssystem: kredsløb 1 - gulvvarme, kredsløb 2 - radiatorer (eller blæsere).
• En gaskedel blev installeret til opvarmning og varmt vandforsyning (varmt vand), for eksempel 24 kW, dobbelt kredsløb.
• Split klimaanlæg til 3 værelser i huset.

Årlige omkostninger til opvarmning og vandopvarmning

1. De omtrentlige omkostninger ved et fyrrum med en 24 kW gaskedel (kedel, rør, ledninger, tank, måler, installation) er ca. 1000 Euro. Et klimaanlæg (et delt system) til et sådant hus koster ca. 800 euro. I alt med arrangementet af kedelrummet, designarbejde, forbindelse til gasledningsnetværket og installationsarbejde - 6100 euro.

1. De omtrentlige omkostninger ved Mycond-varmepumpen med ekstra ventilatorspolesystem, installationsarbejde og tilslutning til lysnettet er 6.650 euro.

1. Investeringsvækst er: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 euro (eller ca. 16500 UAH)
2. Reduktion af driftsomkostninger er: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Tilbagebetalingsperiode Tocup. = 16500/19608 = 0,84 år!

Brugervenlighed af varmepumpen

Varmepumper er det mest alsidige, multifunktionelle og energieffektive udstyr til opvarmning af et hjem, en lejlighed, et kontor eller et kommercielt anlæg.

Et intelligent styresystem med ugentlig eller daglig programmering, automatisk skift af sæsonbestemte indstillinger, opretholdelse af temperaturen i huset, økonomitilstand, styring af en slavekedel, kedel, cirkulationspumper, temperaturstyring i to varmekredse, er den mest avancerede og avancerede. Inverterstyring af driften af ​​kompressor, ventilator, pumper muliggør maksimal energibesparelse.

Varmepumpedrift ved arbejde i henhold til grundvandskemaet

Samleren kan begraves på tre måder.

Vandret mulighed

Rør lægges i skyttegrave som en slange til en dybde, der overstiger dybden af ​​jordfrysning (i gennemsnit - fra 1 til 1,5 m).
En sådan samler vil kræve en grund i et tilstrækkeligt stort område, men enhver boligejer kan bygge det - der kræves ingen færdigheder ud over evnen til at arbejde med en skovl.

Det skal dog tages i betragtning, at konstruktionen af ​​en varmeveksler i hånden er en ret besværlig proces.

Lodret mulighed

Reservoirrørene i form af sløjfer med form som bogstavet "U" nedsænkes i brønde med en dybde på 20 til 100 m. Om nødvendigt kan der bygges flere sådanne brønde. Efter installation af rørene fyldes brøndene med cementmørtel.

Fordelen ved en lodret opsamler er, at der er behov for et meget lille område til konstruktionen. Der er dog ingen måde at bore brønde mere end 20 m dybt alene - du bliver nødt til at ansætte et hold borere.

Kombineret mulighed

Denne samler kan betragtes som en slags vandret, men der kræves meget mindre plads til dens konstruktion.
Der graves en rund brønd på stedet med en dybde på 2 m.

Varmevekslerrørene er lagt i en spiral, så kredsløbet er som en lodret installeret fjeder.

Efter afslutningen af ​​installationsarbejdet fyldes brønden op. Som i tilfældet med en vandret varmeveksler kan al den nødvendige mængde arbejde udføres manuelt.

Samleren er fyldt med frostvæske - frostvæske eller ethylenglycolopløsning.For at sikre dets cirkulation skæres en speciel pumpe ind i kredsløbet. Efter at have absorberet jordens varme, går frostvæsken til fordamperen, hvor varmeudvekslingen finder sted mellem den og kølemidlet.

Det skal huskes, at ubegrænset varmeudvinding fra jorden, især når samleren er placeret lodret, kan føre til uønskede konsekvenser for stedets geologi og økologi. Derfor er det i sommerperioden meget ønskeligt at drive varmepumpen af ​​typen "jord-vand" i omvendt tilstand - klimaanlæg.

Gasopvarmningssystemet har mange fordele, og en af ​​de vigtigste er de lave gasomkostninger. Sådan udstyres opvarmning af hjemmet med gas, bliver du bedt om af opvarmningsskemaet i et privat hus med en gaskedel. Overvej kravene til varmesystemets design og udskiftning.

Læs om funktionerne ved valg af solpaneler til opvarmning i hjemmet i dette emne.

Beregning af den vandrette varmepumpesamler

Effektiviteten af ​​en vandret opsamler afhænger af temperaturen på det medium, den er nedsænket i, dens varmeledningsevne og kontaktområdet med røroverfladen. Beregningsmetoden er temmelig kompliceret, derfor bruges i de fleste tilfælde gennemsnitlige data.

Det antages, at hver meter af varmeveksleren giver HP følgende varmeydelse:

• 10 W - når den er begravet i tør sand eller stenet jord;
• 20 W - i tør lerjord;
• 25 W - i våd lerjord;
• 35 W - i meget fugtig lerjord.

For at beregne længden af ​​solfangeren (L) skal den krævede termiske effekt (Q) divideres med jordens brændværdi (p):

L = Q / p.

De angivne værdier kan kun betragtes som gyldige, hvis følgende betingelser er opfyldt:

• Tomten over samleren er ikke bebygget, ikke skyggefuld eller beplantet med træer eller buske.
• Afstanden mellem tilstødende drejninger af spiralen eller sektionerne af "slangen" er mindst 0,7 m.

Sådan fungerer varmepumper

Enhver varmepumpe har et arbejdende medium kaldet kølemiddel. Normalt handler freon i denne egenskab, mindre ofte ammoniak. Selve enheden består af kun tre komponenter:

Fordamperen og kondensatoren er to tanke, der ligner lange buede rør - spoler. Kondensatoren er forbundet i den ene ende til kompressorudløbet og fordamperen til indløbet. Enderne af spolerne er forbundet, og en trykreducerende ventil installeres i forbindelsen mellem dem. Fordamperen er i kontakt - direkte eller indirekte - med kildemediet, og kondensatoren er i kontakt med varme- eller varmtvandssystemet.

Sådan fungerer varmepumpen

HP-drift er baseret på den indbyrdes afhængighed af gasvolumen, tryk og temperatur. Her er hvad der sker inde i enheden:

1. Ammoniak, freon eller andet kølemiddel, der bevæger sig langs fordamperen, opvarmes fra kildemediet for eksempel til en temperatur på +5 grader.
2. Efter at have passeret gennem fordamperen når gassen kompressoren, som pumper den til kondensatoren.
3. Det kølemiddel, der udledes af kompressoren, holdes i kondensatoren af ​​en trykreduktionsventil, så dens tryk er højere her end i fordamperen. Som du ved, stiger temperaturen på enhver gas med stigende tryk. Dette er præcis, hvad der sker med kølemidlet - det opvarmes til 60 - 70 grader. Da kondensatoren vaskes af kølevæsken, der cirkulerer i varmesystemet, opvarmes sidstnævnte også.
4. Kølemidlet udledes i små portioner gennem den trykreducerende ventil til fordamperen, hvor dens tryk falder igen. Gassen udvider sig og køler ned, og da en del af den indre energi gik tabt af den som et resultat af varmeveksling i det forrige trin, falder dens temperatur under de indledende +5 grader. Efter fordamperen opvarmes den igen, derefter pumpes den ind i kondensatoren af ​​kompressoren - og så videre i en cirkel. Videnskabeligt kaldes denne proces Carnot-cyklussen.

Men varmepumpen er stadig meget rentabel: for hver brugt kW * t elektricitet er det muligt at få fra 3 til 5 kW * h varme.

Selvfremstillet tilbehør til varmesystem med varmepumpe

Det er ret vanskeligt for en almindelig husejer at konkurrere med industrielle varmepumper fra indenlandske og udenlandske producenter. Ikke desto mindre er installation og fremstilling af individuelle enheder ikke et umuligt job. Hovedopgaven ved installation af en varmepumpe er korrektheden af ​​beregningerne, for i tilfælde af en fejl kan systemet have lav effektivitet og blive ineffektiv.

Kompressor

Til installation skal du bruge en ny eller brugt. kompressoren er i funktionsdygtig stand med en uudløbet ressource med passende effekt. Typisk kompressoreffekt skal være 20 - 30% af den beregnede, du kan bruge standard fabriksenheder til køleskabe eller spiral klimaanlæg, som har en højere effektivitet sammenlignet med stempelindretninger.

Fordamper og kondensator

For at afkøle og opvarme væsker føres de normalt gennem kobberrør anbragt i en beholder med en varmeveksler. For at øge køleområdet er kobberrøret arrangeret i form af en spiral, den krævede længde beregnes ved hjælp af formlen til beregning af arealet divideret med sektionen. Volumenet på varmevekslingstanken beregnes ud fra implementeringen af ​​effektiv varmeveksling, den sædvanlige gennemsnitlige værdi er ca. 120 liter. For en varmepumpe er det rationelt at bruge rør til klimaanlæg, der oprindeligt har en spiralform og implementeres i spoler.

Fig. 3 Kobberrør og tank til varmeveksler

Mange varmepumpeproducenter har erstattet denne metode til at konstruere varmevekslere med en mere kompakt ved hjælp af varmeveksling i henhold til "rør i rør" -princippet. Standarddiameteren af ​​plastrøret til fordamperen er 32 mm, et kobberrør med en diameter på 19 mm er anbragt i det, fordamperen er termisk isoleret, den samlede længde af varmeveksleren er ca. 10 - 12 m. For kondensator, 25 mm kan bruges. metal-plastrør og 12,7 mm. kobber.

Fig 4. Montering og udseende af en varmeveksler lavet af kobber- og plastrør

For at øge arealet og effektiviteten af ​​varmeveksleren vrider nogle håndværkere en fletning af flere kobberrør med lille diameter, overfører dem med en tynd ledning og placerer strukturen i plast. Dette gør det muligt at opnå et varmevekslingsareal på ca. 1 kubikmeter på en 10-meters sektion.

Termostatisk ekspansionsventil

Den rigtige enhed styrer fordamperens fyldningsniveau og er stort set ansvarlig for hele systemets ydeevne. For eksempel, hvis strømmen af ​​kølemiddel er for høj, vil den ikke have tid til at fordampe fuldstændigt, og dråber af væske kommer ind i kompressoren, hvilket fører til afbrydelse af dens drift og et fald i udgangsgastemperaturen. For lille mængde freon i fordamperen efter forøgelse af temperaturen i kompressoren er ikke tilstrækkelig til at opvarme det krævede vandmængde.

Fig. 5 Grundlæggende udstyr til en varmepumpe

Sensorer

For at gøre det nemmere at bruge, kræves betjeningskontrol, fejlregistrering og systemkonfiguration, indbyggede temperatursensorer. Oplysninger er vigtige i alle faser af systemets funktion, kun med hjælp i henhold til formlerne er det muligt at etablere den vigtigste parameter for det installerede udstyr til vandvarmepumper - COP-effektivitetsindikatoren.

Pumpeudstyr

Når varmepumper er i drift, udtages og tilføres vand fra en brønd, en brønd eller et åbent reservoir ved hjælp af vandpumper. Nedsænkelige eller overfladetyper kan bruges, normalt er deres effekt lav, 100-200 watt er nok til at levere vand. For at kontrollere driften skal du desuden beskytte pumperne og systemet, der installeres filtre, en manometer, vandmålere og den enkleste automatisering.

Fig. 6 Udseende af en selvmonteret varmepumpe

Gør-det-selv samling af varmepumpeudstyr giver ikke store vanskeligheder med evnen til at håndtere et specielt værktøj til svejsning og lodning af kobber. Det udførte arbejde hjælper med at spare betydelige midler - omkostningerne ved komponenter vil være omkring $ 600. Det vil sige, at køb af industrielt udstyr vil koste 10 gange mere (ca. 6000 USD). En selvmonteret struktur, når den er korrekt beregnet og konfigureret, har en effektivitet (COP) på ca. 4, hvilket svarer til industrielle designs.

Vi råder dig til at læse: Gør-det-selv varmepumpe arbejdsmuligheder

måske