Tehnički podaci cirkulacijskih crpki za sustave grijanja

Vrste izvedbi dizalica topline

Tip toplinske pumpe obično se označava frazom koja označava izvorni medij i nosač topline sustava grijanja.
Postoje sljedeće sorte:

• TN "zrak - zrak";
• TN "zrak - voda";
• TH "tlo - voda";
• TH "voda - voda".

Prva opcija je konvencionalni split sustav koji radi u načinu grijanja. Isparivač je postavljen na otvorenom, a unutar kuće ugrađena je jedinica s kondenzatorom. Potonji puše ventilator, zbog čega se u sobu dovodi topla zračna masa.

Ako je takav sustav opremljen posebnim izmjenjivačem topline s mlaznicama, dobit će se HP tip "zrak-voda". Spojen je na sustav grijanja vode.

HP-ov isparivač tipa "zrak-zrak" ili "zrak-voda" može se postaviti ne vani, već u ispušni ventilacijski kanal (mora biti prisiljen). U tom će se slučaju učinkovitost toplinske pumpe povećati nekoliko puta.

Toplinske pumpe tipa "voda-voda" i "tlo-voda" koriste takozvani vanjski izmjenjivač topline ili, kako se još naziva, kolektor za izdvajanje topline.

Shematski dijagram dizalice topline

Ovo je duga petljasta cijev, obično plastična, kroz koju tekući medij cirkulira oko isparivača. Obje vrste dizalica topline predstavljaju isti uređaj: u jednom slučaju, kolektor je uronjen na dno površinskog spremnika, au drugom - u zemlju. Kondenzator takve dizalice topline nalazi se u izmjenjivaču topline spojenom na sustav grijanja tople vode.

Spajanje dizalica topline prema shemi "voda - voda" mnogo je manje naporno od "tla - vode", jer nema potrebe za izvođenjem zemljanih radova. Na dnu rezervoara cijev je položena u obliku spirale. Naravno, za ovu shemu prikladan je samo spremnik koji se zimi ne smrzava na dno.

Vrijeme je za suštinsko proučavanje stranih iskustava

Gotovo svi sada znaju za dizalice topline sposobne za izvlačenje topline iz okoliša za grijanje zgrada, i ako je ne tako davno potencijalni kupac obično postavljao zbunjeno pitanje "kako je to moguće?", Sada pitanje "kako je to ispravno? Učiniti ? ".

Odgovor na ovo pitanje nije lak.

U potrazi za odgovorima na brojna pitanja koja se neizbježno nameću prilikom pokušaja dizajniranja sustava grijanja s dizalicama topline, poželjno je obratiti se iskustvu stručnjaka u onim zemljama u kojima se dizalice topline na prizemnim izmjenjivačima topline koriste već dulje vrijeme.

Posjet * američkoj izložbi AHR EXPO-2008, koja je poduzeta uglavnom radi dobivanja informacija o metodama inženjerskih proračuna zemaljskih izmjenjivača topline, nije donijela izravne rezultate u tom smjeru, ali knjiga je prodana na izložbi ASHRAE štand, čije su neke odredbe poslužile kao osnova za ove publikacije.

Odmah treba reći da prijenos američke metodologije na domaće tlo nije lak zadatak. Za Amerikance stvari nisu iste kao u Europi. Samo što oni mjere vrijeme u istim jedinicama kao i mi. Sve ostale mjerne jedinice čisto su američke, odnosno britanske. Amerikanci nisu imali posebno sreće s toplinskim tokom, koji se može mjeriti i u britanskim toplinskim jedinicama po jedinici vremena, i u tonama rashladnog sredstva, koje su vjerojatno izumljene u Americi.

Glavni problem, međutim, nije bila tehnička neugodnost preračunavanja mjernih jedinica usvojenih u Sjedinjenim Državama, na što se čovjek s vremenom može naviknuti, već nepostojanje u spomenutoj knjizi jasne metodološke osnove za izračun izračuna algoritam. Previše se prostora daje rutinskim i poznatim metodama izračuna, dok neke važne odredbe ostaju potpuno neotkrivene.

Konkretno, takvi fizički povezani podaci za izračunavanje vertikalnih izmjenjivača topline tla, kao što je temperatura fluida koji cirkulira u izmjenjivaču topline i faktor pretvorbe dizalice topline, ne mogu se proizvoljno podesiti, a prije nego što nastavite s izračunima koji se odnose na nestalnu toplinu prijenosa u tlo, potrebno je utvrditi odnose koji povezuju ove parametre.

Kriterij za učinkovitost toplinske pumpe je koeficijent pretvorbe α čija se vrijednost određuje omjerom njegove toplinske snage i snage električnog pogona kompresora. Ova vrijednost je funkcija točaka vrenja tu u isparivaču i tk kondenzacije, a u odnosu na dizalice topline voda-voda možemo govoriti o temperaturama tekućine na izlazu iz isparivača t2I i na izlazu iz kondenzator t2K:

? =? (t2I, t2K). (jedan)

Analiza kataloških karakteristika serijskih rashladnih strojeva i dizalica topline voda-voda omogućila je prikaz ove funkcije u obliku dijagrama (slika 1).

Pomoću dijagrama lako je odrediti parametre dizalice topline u vrlo početnim fazama projektiranja. Očito je, na primjer, da ako je sustav grijanja spojen na dizalicu topline dizajniran za opskrbu grijaćim medijem s polaznom temperaturom od 50 ° C, tada će maksimalni mogući faktor pretvorbe dizalice biti oko 3,5. Istodobno, temperatura glikola na izlazu iz isparivača ne smije biti niža od + 3 ° C, što znači da će biti potreban skupi izmjenjivač topline u zemlji.

Istodobno, ako se kuća zagrijava pomoću toplog poda, nosač topline s temperaturom od 35 ° C ući će u sustav grijanja iz kondenzatora toplinske pumpe. U tom će slučaju dizalica topline moći raditi učinkovitije, na primjer s konverzijskim faktorom 4,3, ako je temperatura glikola hlađenog u isparivaču oko –2 ° C.

Korištenjem Excel proračunskih tablica možete izraziti funkciju (1) kao jednadžbu:

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

Ako je pri željenom faktoru pretvorbe i zadanoj vrijednosti temperature rashladne tekućine u sustavu grijanja s pogonom na toplinsku pumpu potrebno odrediti temperaturu tekućine ohlađene u isparivaču, tada se može prikazati jednadžba (2) kao:

(3)

Možete odabrati temperaturu rashladne tekućine u sustavu grijanja na danim vrijednostima koeficijenta pretvorbe dizalice topline i temperature tekućine na izlazu iz isparivača pomoću formule:

(4)

U formulama (2) ... (4) temperature su izražene u Celzijevim stupnjevima.

Utvrdivši ove ovisnosti, sada možemo izravno prijeći na američko iskustvo.

Metoda za proračun dizalica topline

Naravno, postupak odabira i izračuna toplinske pumpe tehnički je vrlo kompliciran postupak i ovisi o individualnim karakteristikama objekta, ali se može grubo svesti na sljedeće faze:

Utvrđuju se gubici topline kroz ovojnicu zgrade (zidovi, stropovi, prozori, vrata). To se može postići primjenom sljedećeg omjera:

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

tnar - temperatura vanjskog zraka (° S);

tvn - unutarnja temperatura zraka (° S);

S je ukupna površina svih ogradnih konstrukcija (m2);

n - koeficijent koji ukazuje na utjecaj okoliša na karakteristike objekta.Za sobe u izravnom kontaktu s vanjskim okolišem kroz stropove n = 1; za objekte s potkrovnim etažama n = 0,9; ako se objekt nalazi iznad podruma n = 0,75;

β je koeficijent dodatnih gubitaka topline, koji ovisi o tipu građevine i njezinom zemljopisnom položaju β može varirati od 0,05 do 0,27;

RT - toplinski otpor, određuje se sljedećim izrazom:

Rt = 1 / αint + Σ (δí / λí) + 1 / αout (m2 * ° S / W), pri čemu:

δí / λí izračunati je pokazatelj toplinske vodljivosti materijala koji se koriste u građevinarstvu.

αout je koeficijent toplinske disipacije vanjskih površina zaštitnih konstrukcija (W / m2 * oS);

αin - koeficijent toplinske apsorpcije unutarnjih površina zatvarajućih struktura (W / m2 * oS);

- Ukupni gubici topline konstrukcije izračunavaju se po formuli:

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

Qi - potrošnja energije za zagrijavanje zraka koji ulazi u prostoriju prirodnim curenjem;

Qbp ​​- oslobađanje topline zbog funkcioniranja kućanskih aparata i ljudskih aktivnosti.

2. Na temelju dobivenih podataka izračunava se godišnja potrošnja toplinske energije za svaki pojedini objekt:

Qyear = 24 * 0,63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / sat godišnje.) gdje:

tvn - preporučena temperatura zraka u zatvorenom;

tnar - temperatura vanjskog zraka;

tout.av - aritmetička vrijednost vanjske temperature zraka za cijelu sezonu grijanja;

d je broj dana razdoblja grijanja.

3. Za cjelovitu analizu također ćete trebati izračunati razinu toplinske snage potrebne za zagrijavanje vode:

Qgv = V * 17 (kW / sat godišnje.) Gdje:

V je volumen dnevnog zagrijavanja vode do 50 ° S.

Tada će se ukupna potrošnja toplinske energije odrediti formulom:

Q = Qgv + Qyear (kW / sat godišnje.)

Uzimajući u obzir dobivene podatke, neće biti teško odabrati najprikladniju dizalicu topline za grijanje i opskrbu toplom vodom. Štoviše, izračunata snaga će se odrediti kao. Qtn = 1,1 * Q, gdje:

Qtn = 1,1 * Q, gdje:

1.1 je korekcijski faktor koji ukazuje na mogućnost povećanja opterećenja dizalice topline tijekom razdoblja kritičnih temperatura.

Nakon izračuna toplinskih crpki možete odabrati najprikladniju dizalicu topline koja može pružiti potrebne parametre mikroklime u sobama s bilo kojim tehničkim karakteristikama. A s obzirom na mogućnost integracije ovog sustava s jedinicom za kontrolu klime, topli pod može se primijetiti ne samo zbog svoje funkcionalnosti, već i zbog visoke estetske cijene.

Formula za brojanje

Putovi gubitka topline u kući

Dizalica topline u potpunosti se može nositi s grijanjem prostora.

Da biste odabrali jedinicu koja vam odgovara, treba izračunati potrebnu snagu.

Prije svega, morate razumjeti ravnotežu topline u zgradi. Za ove izračune možete koristiti usluge stručnjaka, mrežni kalkulator ili sebe pomoću jednostavne formule:

R = (k x V x T) / 860, pri čemu:

R - potrošnja energije prostorije (kW / sat); k je prosječni koeficijent gubitka topline u zgradi: na primjer, jednak 1 - savršeno izolirana zgrada i 4 - baraka od dasaka; V je ukupni volumen cijele grijane prostorije, u kubnim metrima; T je maksimalna temperaturna razlika između vanjske i unutarnje zgrade. 860 je vrijednost potrebna za pretvaranje rezultirajućih kcal u kW.

U slučaju geotermalne dizalice topline voda-voda, također je potrebno izračunati potrebnu duljinu kruga koji će biti u ležištu. Izračun je ovdje još jednostavniji.

Poznato je da 1 metar kolektora daje oko 30 vata. Drugim riječima, za 1 kW snage pumpe potrebna su 22 metra cijevi. Znajući potrebnu snagu pumpe, lako možemo izračunati koliko cijevi trebamo za izradu kruga.

Proračun na primjeru sustava voda-voda

Izračunajmo, na primjer, kuću sa sljedećim početnim podacima:

• grijana površina 300 m²;
• visina stropa 2,8 m;
• zgrada je dobro izolirana;
• minimalna temperatura vani zimi je -25 stupnjeva;
• ugodna sobna temperatura +22 stupnja.

Prije svega izračunavamo zagrijani volumen prostorije: 300 m2. x 2,8 m = 840 kubika

Tada izračunavamo vrijednost "T": 22 - (-25) = 45 stupnjeva.

Te podatke zamjenjujemo u formuli: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 kWh

Dobili smo potreban kapacitet dizalice topline od 44 kW / h. Lako možemo utvrditi da nam je za njegov rad potreban kolektor ukupne duljine najmanje 968 metara.

Možda će vas zanimati i članak o tome kako napraviti DIY štednjak na kapaljke: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Tako za dobro izoliranu sobu površine 300 m2. prikladna je crpka kapaciteta najmanje 44 kW. Kao i drugdje, bolje je napraviti rezervu snage od najmanje 10%. Stoga je bolje kupiti jedinicu od 48-49 kW.

Prije ili kasnije svi ćemo doći do upotrebe alternativne energije i već danas možemo poduzeti prvi korak. Korištenjem dizalica topline smanjit ćete troškove grijanja, osamostaliti se od dobavljača plina ili ugljena i očuvati ekologiju svog matičnog planeta.

Uz pomoć ovog članka moći ćete izračunati parametre geotermalne opreme koji će odgovarati vašim prostorijama. Ali ne zaboravite da će profesionalci dati sve od sebe. I uvijek će vas imati netko pitati ako sustav ne radi ispravno.

Pogledajte videozapis u kojem stručnjak detaljno objašnjava principe izračuna snage toplinske pumpe za grijanje kuće:

Vrste dizalica topline

Toplinske pumpe su podijeljene u tri glavne vrste prema izvoru energije niske kvalitete:

• Zrak.
• Grundiranje.
• Voda - Izvor mogu biti podzemne vode i tijela površinskih voda.

Za sustave grijanja vode, koji su češći, koriste se sljedeće vrste dizalica topline:

Zrak-voda je dizalica topline zraka koja zagrijava zgradu uvlačeći zrak izvana kroz vanjsku jedinicu. Radi na principu klima uređaja, samo obrnuto, pretvarajući zračnu energiju u toplinu. Takva dizalica topline ne zahtijeva velike instalacijske troškove, za nju nije potrebno dodijeliti zemljište i, štoviše, bušiti bušotinu. Međutim, učinkovitost rada pri niskim temperaturama (-25 ° C) opada i potreban je dodatni izvor toplinske energije.

Uređaj "podzemna voda" odnosi se na geotermalnu energiju i proizvodi toplinu iz tla pomoću kolektora položenog na dubini ispod smrzavanja tla. Također, postoji ovisnost o površini mjesta i krajoliku, ako je kolektor smješten vodoravno. Za okomito postavljanje morat ćete izbušiti bušotinu.

"Voda-voda" instalira se tamo gdje se u blizini nalazi vodno tijelo ili podzemna voda. U prvom slučaju, ležište se polaže na dno rezervoara, u drugom se buši bušotina ili nekoliko njih, ako to područje područja omogućuje. Ponekad je dubina podzemne vode preduboka, pa troškovi ugradnje takve dizalice topline mogu biti vrlo visoki.

Svaka vrsta dizalice topline ima svoje prednosti i nedostatke, ako je zgrada daleko od rezervoara ili je podzemna voda preduboka, tada "voda-voda" neće raditi. "Zrak-voda" bit će relevantan samo u relativno toplim regijama, gdje temperatura zraka u hladnoj sezoni ne pada ispod -25 ° C.

Kako djeluje dizalica topline

Moderna dizalica topline vrlo je slična uobičajenom hladnjaku.

Što je geotermalna pumpa ili, drugim riječima, dizalica topline? Ovo je oprema sposobna za prijenos topline od izvora do potrošača. Razmotrimo načelo njegova djelovanja na primjeru prve praktične provedbe ideje.

Načelo rada geotermalnih crpki postalo je poznato još 50-ih godina 19. stoljeća. U praksi su se ti principi provodili tek sredinom prošlog stoljeća.

Jednog dana, eksperimentator Weber razvrstavao je zamrzivač i slučajno dodirnuo goruću cijev kondenzatora.Došao je na ideju zašto vrućina ne ide nikamo i ne donosi nikakvu korist? Ne razmišljajući dvaput, produžio je cijev i stavio je u spremnik za grijanje vode.

Bilo je toliko vruće vode da nije znao što s njom. Trebalo je ići dalje - kako zagrijati zrak ovim jednostavnim sustavom? Pokazalo se da je rješenje vrlo jednostavno i stoga ne manje genijalno.

Vruća voda se spiralno provlači kroz zavojnicu, a zatim ventilator puše topli zrak oko kuće. Sve genijalno je jednostavno! Weber je bio odmjeren čovjek i s vremenom je došao na ideju kako se može bez zamrzivača. Moramo izvlačiti toplinu iz zemlje!

Pokopavši bakrene cijevi i pumpajući ih freonom (istim plinom koji se koristi u hladnjacima), počeo je primati toplinsku energiju iz dubina. Mislimo da će ovim primjerom svi razumjeti princip rada toplinske pumpe.

Također vam predlažemo da pročitate o čudu peći na dizel gorivo u sljedećem članku:

Metoda za izračunavanje snage toplinske pumpe

Uz određivanje optimalnog izvora energije, bit će potrebno izračunati i snagu toplinske pumpe potrebne za grijanje. Ovisi o količini gubitka topline u zgradi. Izračunajmo snagu toplinske pumpe za grijanje kuće na konkretnom primjeru.

Za to koristimo formulu Q = k * V * ∆T, gdje

• Q je gubitak topline (kcal / sat). 1 kWh = 860 kcal / h;
• V je obujam kuće u m3 (površina se pomnoži s visinom stropova);
• ∆T je omjer minimalnih temperatura izvan i unutar prostorija tijekom najhladnijeg razdoblja godine, ° S. Oduzmite vanjsku stranu od unutarnje tº;
• k je generalizirani koeficijent prijenosa topline zgrade. Za zidane zgrade s zidanim zidovima u dva sloja k = 1; za dobro izoliranu zgradu k = 0,6.

Dakle, izračun snage toplinske pumpe za grijanje cigle od 100 četvornih metara i visine stropa od 2,5 m, s ttº razlikom od -30º vani do + 20º unutra, bit će sljedeći:

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

12500/860 = 14,53 kW. Odnosno, za standardnu ​​kuću od opeke površine 100 m bit će potreban uređaj od 14 kilovata.

Potrošač prihvaća izbor vrste i snage dizalice topline na temelju niza uvjeta:

• geografske značajke područja (blizina vodnih tijela, prisutnost podzemne vode, slobodno područje za kolektor);
• značajke klime (temperature);
• vrsta i unutarnji volumen prostorije;
• financijske mogućnosti.

Uzimajući u obzir sve gore navedene aspekte, moći ćete napraviti najbolji izbor opreme. Za učinkovitiji i pravilniji odabir dizalice topline, bolje je kontaktirati stručnjake, oni će moći izvršiti detaljnije izračune i pružiti ekonomsku izvedivost ugradnje opreme.

Dugo i vrlo uspješno toplinske pumpe koriste se u kućanskim i industrijskim hladnjacima i klima uređajima.

Danas su se ti uređaji počeli koristiti za izvršavanje funkcije suprotne prirode - zagrijavanje stana za vrijeme hladnog vremena.

Pogledajmo kako se toplinske pumpe koriste za grijanje privatnih kuća i što trebate znati kako biste ispravno izračunali sve njegove komponente.

Glavne sorte

Sustavi za odvođenje topline. (Kliknite za uvećanje)

• zrak-zrak je u osnovi konvencionalni klima uređaj;
• zrak-voda - dodajemo izmjenjivač topline u klima uređaj i već zagrijavamo vodu;
• zemlja-voda - sakupljamo kolektor iz cijevi u zemlju, a na izlazu zagrijavamo vodu;
• voda-voda - cijevi se postavljaju u otvoreni ili podzemni rezervoar i odaju toplinu sustavu grijanja zgrade.

(Detaljnu klasifikaciju dizalica topline za grijanje možete pronaći u ovom članku).

Primjer proračuna toplinske pumpe

Odabrat ćemo dizalicu topline za sustav grijanja jednokatnice ukupne površine 70 kvadratnih metara. m sa standardnom visinom stropa (2,5 m), racionalnom arhitekturom i toplinskom izolacijom zatvorenih konstrukcija koja udovoljava zahtjevima suvremenih građevinskih propisa. Za grijanje 1. kvartala.m takvog predmeta, prema općeprihvaćenim standardima, potrebno je potrošiti 100 W topline. Dakle, za grijanje cijele kuće trebat će vam:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW toplinske energije.

Odabiremo toplinsku pumpu marke "TeploDarom" (model L-024-WLC) toplinske snage W = 7,7 kW. Kompresor jedinice troši N = 2,5 kW električne energije.

Proračun ležišta

Tlo na mjestu dodijeljenom za izgradnju kolektora je ilovasto, razina podzemne vode je visoka (uzimamo ogrjevnu vrijednost p = 35 W / m).

Snaga kolektora određuje se formulom:

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

L = 5200/35 = 148,5 m (približno)

Na temelju činjenice da je neracionalno postavljati krug duljine veće od 100 m zbog pretjerano visokog hidrauličkog otpora, prihvaćamo sljedeće: razdjelnik toplinske pumpe sastojat će se od dva kruga - duljine 100 m i 50 m.

Područje mjesta koje će trebati biti dodijeljeno kolektoru određuje se formulom:

S = L x A,

Gdje je A korak između susjednih dijelova konture. Prihvaćamo: A = 0,8 m.

Tada je S = 150 x 0,8 = 120 sq. m.

Proračuni

Kao što znate, dizalice topline koriste besplatne i obnovljive izvore energije: toplinu zraka, tla, podzemlja, otpadnih i otpadnih voda tehnoloških procesa s niskim potencijalom, otvorenih vodnih tijela koja se ne smrzavaju. Na to se troši električna energija, ali omjer količine primljene toplinske energije i količine potrošene električne energije je oko 3–6.

Preciznije, izvori topline niskog stupnja mogu biti vanjski zrak s temperaturom od –10 do + 15 ° C, zrak koji se uklanja iz prostorije (15–25 ° C), podzemlje (4–10 ° C) i podzemna voda ( više od 10 ° C), jezerska i riječna voda (0–10 ° C), površinsko (0–10 ° C) i duboko (više od 20 m) tla (10 ° C).

Dvije su mogućnosti za dobivanje topline niskog stupnja iz tla: polaganje metaloplastičnih cijevi u rovove duboke 1,2–1,5 m ili u vertikalne bunare duboke 20–100 m. Ponekad se cijevi polažu u obliku spirala u rovove 2–4 m dubine. To značajno smanjuje ukupnu dužinu rovova. Maksimalni prijenos topline s površinskog tla je 50–70 kWh / m2 godišnje. Životni vijek rovova i bunara veći je od 100 godina.

Primjer proračuna toplinske pumpe

Početni uvjeti: Potrebno je odabrati toplinsku pumpu za grijanje i opskrbu toplom vodom dvokatne vikendice površine 200m2; temperatura vode u sustavu grijanja trebala bi biti 35 ° C; minimalna temperatura rashladne tekućine je 0 ° S. Gubitak topline zgrade iznosi 50W / m2. Glineno tlo, suho.

Izračun:

Potrebna toplinska snaga za grijanje: 200 * 50 = 10 kW;

Potrebna snaga topline za grijanje i opskrbu toplom vodom: 200 * 50 * 1,25 = 12,5 kW

Za grijanje zgrade odabrana je toplinska pumpa WW H R P C 12 snage 14,79 kW (najbliža veća standardna veličina), koja za grijanje freona troši 3,44 kW. Uklanjanje topline s površinskog sloja tla (suha glina) q jednako je 20 W / m. Izračunavamo:

1) potrebna toplinska snaga kolektora Qo = 14,79 - 3,44 = 11,35 kW;

2) ukupna duljina cijevi L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. Za organizaciju takvog kolektora potrebno je 6 krugova duljine 100 m;

3) s korakom polaganja od 0,75 m, potrebna površina područja je A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) ukupna potrošnja otopine glikola (25%)

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

dt je temperaturna razlika između opskrbnog i povratnog voda, koja se često uzima kao jednaka 3 K. Protok po krugu je 0,584 m3 / h. Za kolektorski uređaj odabiremo ojačanu plastičnu cijev standardne veličine 32 (na primjer PE32x2). Gubitak tlaka u njemu bit će 45 Pa / m; otpor jednog kruga je približno 7 kPa; brzina protoka rashladne tekućine - 0,3 m / s.

Proračun vodoravnog kolektora toplinske pumpe

Odvođenje topline sa svakog metra cijevi ovisi o mnogim parametrima: dubini ugradnje, dostupnosti podzemne vode, kvaliteti tla itd. Otprilike se može smatrati da je za vodoravne kolektore 20 W / m. Preciznije: suhi pijesak - 10, suha glina - 20, mokra glina - 25, glina s visokim udjelom vode - 35 W / m. Razlika u temperaturi rashladne tekućine u izravnoj i povratnoj liniji petlje u izračunima se obično uzima za 3 ° C. Na mjestu iznad kolektora ne smiju se postavljati nikakve konstrukcije tako da se toplina zemlje nadoknađuje sunčevim zračenjem. Minimalni razmak između položenih cijevi trebao bi biti 0,7-0,8 m.Duljina jednog rova ​​obično je između 30 i 120 m. Preporučuje se upotreba 25% -tne otopine glikola kao primarne rashladne tekućine. U proračunima treba uzeti u obzir da je njegov toplinski kapacitet na temperaturi od 0 ° C 3,7 kJ / (kg K), a gustoća 1,05 g / cm3. Kada se koristi antifriz, gubitak tlaka u cijevima je 1,5 puta veći nego kod cirkulacije vode. Da bi se izračunali parametri primarnog kruga instalacije toplinske pumpe, bit će potrebno odrediti protok antifriza: Vs = Qo · 3600 / (1,05 · 3,7 · .t), gdje je .t temperaturna razlika između dovodni i povratni vod, što se često uzima kao 3 K, a Qo je toplinska snaga primljena od izvora s malim potencijalom (tla). Potonja vrijednost izračunava se kao razlika između ukupne snage dizalice topline Qwp i električne energije potrošene na zagrijavanje freona P: Qo = Qwp - P, kW. Ukupna duljina kolektorskih cijevi L i ukupna površina presjeka ispod nje A izračunavaju se po formulama: L = Qo / q, A = L · da. Ovdje je q specifično (od 1 m cijevi) uklanjanje topline; da je razmak između cijevi (korak polaganja).

Proračun sonde

Kada se koriste vertikalne bušotine dubine od 20 do 100 m, u njih su uronjene metalno-plastične ili plastične cijevi u obliku slova U (promjera iznad 32 mm). U pravilu se dvije petlje umetnu u jednu bušotinu, nakon čega se napuni cementnom žbukom. U prosjeku, specifični toplinski učinak takve sonde može se uzeti kao jednak 50 W / m. Također se možete usredotočiti na sljedeće podatke o izlaznoj toplini:

* suhe sedimentne stijene - 20 W / m;

* kamenito tlo i sedimentne stijene zasićene vodom - 50 W / m;

* stijene s visokom toplinskom vodljivošću - 70 W / m;

* podzemna voda - 80 W / m.

Temperatura tla na dubini većoj od 15 m konstantna je i iznosi približno + 10 ° S. Udaljenost između bušotina trebala bi biti veća od 5 m. Ako postoje podzemne struje, bušotine bi se trebale nalaziti na liniji okomitoj na protok. Odabir promjera cijevi vrši se na temelju gubitka tlaka za potrebnu brzinu protoka rashladne tekućine. Izračun brzine protoka tekućine može se provesti za t = 5 ° S. Primjer proračuna. Početni podaci su isti kao u gornjem izračunu vodoravnog kolektora. Uz specifično uklanjanje topline sonde od 50 W / m i potrebnu snagu od 11,35 kW, duljina L sonde trebala bi biti 225 m., 0); ukupno - 6 krugova, svaki po 150 m.

Ukupni protok rashladne tekućine pri .t = 5 ° S iznosit će 2,1 m3 / h; protok kroz jedan krug - 0,35 m3 / h. Krugovi će imati sljedeće hidrauličke karakteristike: gubitak tlaka u cijevi - 96 Pa / m (nosač topline - 25% otopina glikola); otpor petlje - 14,4 kPa; brzina protoka - 0,3 m / s.

Povrat toplinske pumpe

Kad je riječ o tome koliko vremena treba čovjeku da vrati svoj novac uložen u nešto, to znači koliko je sama investicija bila profitabilna. Na području grijanja sve je prilično teško, jer sami sebi osiguravamo udobnost i toplinu, a svi su sustavi skupi, ali u ovom slučaju možete potražiti takvu opciju koja bi vratila potrošeni novac smanjenjem troškova tijekom uporabe. A kad počnete tražiti prikladno rješenje, uspoređujete sve: plinski kotao, dizalicu topline ili električni kotao. Analizirat ćemo koji će se sustav brže i učinkovitije isplatiti.

Koncept povrata, u ovom slučaju, uvođenje dizalice topline za modernizaciju postojećeg sustava opskrbe toplinom, pojednostavljeno rečeno, može se objasniti na sljedeći način:

Postoji jedan sustav - pojedinačni plinski kotao, koji osigurava autonomno grijanje i opskrbu toplom vodom. Postoji split sustav klima uređaja koji jednu sobu hladi. Instalirali su 3 split sustava u različitim sobama.

A tu je i ekonomičnija napredna tehnologija - dizalica topline koja će zagrijavati / hladiti kuće i zagrijavati vodu u pravim količinama za kuću ili stan. Potrebno je utvrditi koliko su se promijenili ukupni troškovi opreme i početni troškovi, a također procijeniti koliko su se smanjili godišnji operativni troškovi odabranih vrsta opreme. I utvrditi koliko će se godina, rezultirajućom uštedom, skuplja oprema isplatiti.U idealnom slučaju uspoređuje se nekoliko predloženih rješenja za dizajn i odabire se ono najisplativije.

Izvršit ćemo proračun i vyyaski, koje je razdoblje povrata toplinske pumpe u Ukrajini

Razmotrimo konkretan primjer

• Kuća je na 2 etaže, dobro izolirana, ukupne površine 150 m2.
• Sustav distribucije topline / grijanja: krug 1 - podno grijanje, krug 2 - radijatori (ili ventilokonvektori).
• Instaliran je plinski kotao za grijanje i opskrbu toplom vodom (PTV), na primjer 24kW, dvokružni.
• Klima uređaj iz split sustava za 3 prostorije kuće.

Godišnji troškovi za grijanje i grijanje vode

1. Približni trošak kotlovnice s plinskim kotlom od 24 kW (kotao, cjevovodi, ožičenje, spremnik, brojilo, instalacija) je oko 1000 eura. Sustav klimatizacije (jedan split sustav) za takvu kuću koštat će oko 800 eura. Ukupno s uređenjem kotlovnice, projektnim radovima, priključkom na plinovodnu mrežu i instalacijskim radovima - 6100 eura.

1. Približni trošak toplinske pumpe Mycond s dodatnim sustavom ventilokonvektora, instalacijskim radovima i priključkom na električnu mrežu iznosi 6.650 eura.

1. Rast ulaganja je: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 eura (ili oko 16500 UAH)
2. Smanjenje operativnih troškova iznosi: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Razdoblje povrata Tocup. = 16500/19608 = 0,84 godine!

Jednostavnost upotrebe dizalice topline

Toplinske pumpe su najsvestranija, multifunkcionalna i energetski učinkovita oprema za grijanje kuće, stana, ureda ili komercijalnog objekta.

Inteligentni sustav upravljanja s tjednim ili dnevnim programiranjem, automatskim prebacivanjem sezonskih postavki, održavanjem temperature u kući, ekonomičnim načinima rada, upravljanjem pomoćnim kotlom, kotlom, cirkulacijskim crpkama, regulacijom temperature u dva kruga grijanja, najnapredniji je i najnapredniji. Inverterska kontrola rada kompresora, ventilatora, pumpi omogućuje maksimalnu uštedu energije.

Rad toplinske pumpe pri radu prema shemi podzemne vode

Sakupljač se može pokopati na tri načina.

Horizontalna opcija

Cijevi se polažu u rovove poput zmije do dubine koja prelazi dubinu smrzavanja tla (u prosjeku - od 1 do 1,5 m).
Takav kolektor zahtijevat će zemljište s dovoljno velikom površinom, ali svaki ga vlasnik kuće može izgraditi - nisu potrebne nikakve vještine, osim sposobnosti rada s lopatom.

Međutim, treba uzeti u obzir da je ručna izrada izmjenjivača topline prilično naporan postupak.

Vertikalna opcija

Rezervoarske cijevi u obliku petlji oblika slova "U" uronjene su u bušotine dubine od 20 do 100 m. Ako je potrebno, može se izgraditi nekoliko takvih bušotina. Nakon ugradnje cijevi, bušotine se pune cementnim mortom.

Prednost vertikalnog kolektora je u tome što je za njegovu izgradnju potrebna vrlo mala površina. Međutim, ne možete samostalno izbušiti bušotine dublje od 20 m - morat ćete zaposliti tim bušača.

Kombinirana opcija

Ovaj se kolektor može smatrati vrstom vodoravnog kolektora, ali za njegovu izgradnju potrebno je puno manje prostora.
Na mjestu se kopa okrugli bunar dubine 2 m.

Cijevi izmjenjivača topline položene su spiralno, tako da je krug poput okomito ugrađene opruge.

Po završetku instalacijskih radova, bušotina se puni. Kao i u slučaju vodoravnog izmjenjivača topline, sva potrebna količina posla može se obaviti ručno.

Kolektor se puni otopinom antifriza - antifriza ili etilen glikola.Kako bi se osigurala njegova cirkulacija, u krug se urezuje posebna pumpa. Upijajući toplinu tla, antifriz odlazi u isparivač, gdje se između njega i rashladnog sredstva odvija izmjena topline.

Treba imati na umu da neograničeno izdvajanje topline iz tla, posebno kada je kolektor okomito smješten, može dovesti do nepoželjnih posljedica za geologiju i ekologiju nalazišta. Stoga je u ljetnom razdoblju vrlo poželjno raditi toplinsku pumpu tipa "tlo - voda" u obrnutom načinu - klimatizaciji.

Plinski sustav grijanja ima brojne prednosti, a jedna od glavnih je niska cijena plina. Kako opremiti kućno grijanje plinom, bit će vam ponuđena shema grijanja privatne kuće s plinskim kotlom. Razmotrite dizajn i zahtjeve zamjene sustava grijanja.

O značajkama odabira solarnih panela za grijanje kuće pročitajte u ovoj temi.

Proračun vodoravnog kolektora toplinske pumpe

Učinkovitost vodoravnog kolektora ovisi o temperaturi medija u koji je uronjen, njegovoj toplinskoj vodljivosti i površini dodira s površinom cijevi. Metoda izračuna prilično je složena, stoga se u većini slučajeva koriste prosječni podaci.

Vjeruje se da svaki metar izmjenjivača topline HP-u daje sljedeću toplinsku snagu:

• 10 W - kada se zakopa u suho pjeskovito ili kamenito tlo;
• 20 W - u suhom glinenom tlu;
• 25 W - u mokrom glinenom tlu;
• 35 W - u vrlo vlažnom glinenom tlu.

Dakle, za izračunavanje duljine kolektora (L), potrebnu toplinsku snagu (Q) treba podijeliti s toplinskom vrijednošću tla (p):

L = Q / str.

Navedene vrijednosti mogu se smatrati valjanima samo ako su ispunjeni sljedeći uvjeti:

• Parcela iznad kolektora nije izgrađena, nije zasjenjena niti zasađena drvećem ili grmljem.
• Udaljenost između susjednih zavoja spirale ili dijelova "zmije" iznosi najmanje 0,7 m.

Kako rade dizalice topline

Bilo koja dizalica topline ima radni medij koji se naziva rashladno sredstvo. Obično freon djeluje u tom svojstvu, rjeđe amonijak. Sam uređaj sastoji se od samo tri komponente:

Isparivač i kondenzator su dva spremnika, koji izgledaju poput dugih zakrivljenih cijevi - zavojnica. Kondenzator je na jednom kraju povezan s izlazom kompresora, a isparivač na ulaz. Krajevi zavojnica spojeni su i na spoju između njih ugrađen je ventil za smanjenje tlaka. Isparivač je u izravnom ili neizravnom kontaktu s izvornim medijem, a kondenzator je u kontaktu sa sustavom grijanja ili PTV-a.

Kako radi dizalica topline

HP-ova operacija temelji se na međuovisnosti volumena plina, tlaka i temperature. Evo što se događa unutar jedinice:

1. Amonijak, freon ili drugo rashladno sredstvo, krećući se duž isparivača, zagrijava se od izvornog medija, na primjer, do temperature od +5 stupnjeva.
2. Nakon prolaska kroz isparivač, plin dolazi do kompresora, koji ga pumpa do kondenzatora.
3. Rashladno sredstvo koje kompresor ispušta zadržava se u kondenzatoru pomoću ventila za smanjenje tlaka, pa je njegov tlak ovdje veći nego u isparivaču. Kao što znate, s povećanjem tlaka temperatura bilo kojeg plina raste. Upravo se to događa s rashladnim sredstvom - zagrijava se do 60 - 70 stupnjeva. Budući da se kondenzator pere rashladnom tekućinom koja cirkulira u sustavu grijanja, on se također zagrijava.
4. Rashladno sredstvo ispušta se u malim obrocima kroz ventil za smanjenje tlaka do isparivača, gdje mu tlak ponovno pada. Plin se širi i hladi, a budući da je dio njegove unutarnje energije izgubljen kao rezultat izmjene topline u prethodnoj fazi, temperatura mu pada ispod početnih +5 stupnjeva. Nakon isparivača, ponovno se zagrijava, zatim ga kompresor pumpa u kondenzator - i tako u krug. Znanstveno se taj proces naziva Carnotov ciklus.

Ali dizalica topline i dalje ostaje vrlo isplativa: za svaki potrošeni kW * h električne energije moguće je dobiti od 3 do 5 kW * h topline.

Vlastiti pribor za sustav grijanja s dizalicom topline

Običnom vlasniku kuće prilično je teško natjecati se s industrijskim dizalicama topline domaćih i stranih proizvođača, ali njegova instalacija i proizvodnja pojedinih jedinica nije nemoguć posao. Glavni zadatak pri instaliranju dizalice topline je ispravnost izračuna, jer u slučaju pogreške sustav može imati nisku učinkovitost i postati neučinkovit.

Kompresor

Za instalaciju trebat će vam novi ili rabljeni. kompresor je u ispravnom stanju s neiskorištenim resursom odgovarajuće snage. Tipična snaga kompresora trebala bi biti 20 - 30% od izračunate, možete koristiti standardne tvorničke jedinice za hladnjake ili spiralne klima uređaje, koji imaju veću učinkovitost u usporedbi s klipnim uređajima.

Isparivač i kondenzator

Za hlađenje i zagrijavanje tekućina obično se prolaze kroz bakrene cijevi smještene u posudu s izmjenjivačem topline. Da bi se povećalo područje hlađenja, bakrena cijev je raspoređena u obliku spirale, potrebna duljina izračunava se pomoću formule za izračunavanje površine podijeljene s presjekom. Volumen spremnika za izmjenu topline izračunava se na temelju provedbe učinkovite izmjene topline, uobičajena prosječna vrijednost je oko 120 litara. Za dizalicu topline racionalno je koristiti cijevi za klima uređaje koji u početku imaju spiralni oblik i ugrađuju se u zavojnice.

Sl. 3 Bakrena cijev i spremnik za izmjenjivač topline

Mnogi proizvođači dizalica topline zamijenili su ovu metodu izrade izmjenjivača topline kompaktnijom, koristeći izmjenu topline prema principu "cijevi u cijevi". Standardni promjer plastične cijevi za isparivač je 32 mm, u nju se postavlja bakrena cijev promjera 19 mm, isparivač je toplinski izoliran, ukupna duljina izmjenjivača topline je oko 10 - 12 m. Za može se koristiti kondenzator, 25 mm. metalno-plastična cijev i 12,7 mm. bakar.

Slika 4. Montaža i izgled izmjenjivača topline od bakrenih i plastičnih cijevi

Da bi povećali površinu i učinkovitost izmjenjivača topline, neki obrtnici uvijaju pletenicu od nekoliko bakrenih cijevi malog promjera, prenose ih tankom žicom i postavljaju strukturu u plastiku. To omogućuje dobivanje područja izmjene topline od oko 1 kubni metar na 10-metarskom dijelu.

Termostatski ekspanzijski ventil

Pravi uređaj kontrolira razinu punjenja isparivača i u velikoj je mjeri odgovoran za rad cijelog sustava. Na primjer, ako je protok rashladnog sredstva previsok, neće imati vremena da potpuno ispari, a kapljice tekućine ući će u kompresor, što dovodi do prekida njegovog rada i smanjenja temperature izlaznog plina. Premala količina freona u isparivaču nakon povećanja temperature u kompresoru neće biti dovoljna za zagrijavanje potrebne količine vode.

Sl. 5 Osnovna oprema za dizalicu topline

Senzori

Za jednostavnu upotrebu, kontrolu rada, otkrivanje grešaka i konfiguraciju sustava potrebni su ugrađeni temperaturni senzori. Informacije su važne u svim fazama funkcioniranja sustava, samo je uz njihovu pomoć, prema formulama, moguće uspostaviti najvažniji parametar ugrađene opreme za vodene dizalice topline - pokazatelj učinkovitosti COP.

Oprema pumpe

Kada toplinske pumpe rade, unos i dovod vode iz bunara, bunara ili otvorenog ležišta vrši se pomoću vodenih pumpi. Mogu se koristiti podvodni ili površinski tipovi, obično je njihova snaga mala, 100 - 200 vata dovoljno je za opskrbu vodom. Za kontrolu rada, dodatno se instaliraju crpke i sustav, filtri, manometar, vodomjeri i najjednostavnija automatizacija.

Sl. 6 Izgled samoinstalirane dizalice topline

Sami uradi montažu opreme za crpljenje topline ne predstavlja velike poteškoće u rukovanju posebnim alatom za zavarivanje i lemljenje bakra. Izvršeni posao pomoći će uštedjeti značajna sredstva - trošak komponenata iznosit će oko 600 USD. Odnosno, kupnja industrijske opreme koštat će 10 puta više (oko 6000 USD). Kad se pravilno izračuna i konfigurira, samosastavljena struktura ima učinkovitost (COP) od oko 4, što odgovara industrijskim dizajnom.

Savjetujemo vam da pročitate: Uradi sam radne mogućnosti toplinske pumpe

može biti