Cirkulációs szivattyúk fűtési rendszerek műszaki adatai

A hőszivattyúk típusai

A hőszivattyú típusát általában a fűtési rendszer forrását és hőhordozóját jelző mondattal jelöljük.
A következő fajták vannak:

• ТН "levegő - levegő";
• ТН "levegő - víz";
• TN "talaj - víz";
• TH "víz - víz".

A legelső lehetőség egy hagyományos osztott rendszer, amely fűtési módban működik. A párologtatót a szabadban szerelik fel, a házban pedig kondenzátorral ellátott egységet helyeznek el. Ez utóbbit ventilátor fújja fel, ennek köszönhetően meleg légtömeget juttatnak a helyiségbe.

Ha egy ilyen rendszert speciális fúvókákkal ellátott hőcserélővel látnak el, akkor a HP "levegő-víz" típusú lesz. Vízmelegítő rendszerhez van csatlakoztatva.

A "levegő-levegő" vagy "levegő-víz" típusú HP párologtatót nem a szabadban, hanem a kipufogó szellőzőcsatornában lehet elhelyezni (kényszeríteni kell). Ebben az esetben a hőszivattyú hatékonysága többször megnő.

A "víz-víz" és a "talaj-víz" típusú hőszivattyúk úgynevezett külső hőcserélőt vagy, ahogy más néven kollektort is használnak a hő kinyerésére.

A hőszivattyú sematikus rajza

Ez egy hosszú hurkú cső, általában műanyag, amelyen keresztül folyékony közeg kering az elpárologtató körül. A hőszivattyúk mindkét típusa ugyanazt az eszközt képviseli: az egyik esetben a kollektor egy felületi tartály aljára, a másodikba pedig a földbe merül. Az ilyen hőszivattyú kondenzátora a melegvíz-fűtési rendszerhez csatlakoztatott hőcserélőben helyezkedik el.

A hőszivattyúk összekapcsolása a "víz-víz" séma szerint sokkal kevésbé fárasztó, mint a "talaj-víz", mivel nincs szükség földmunkák elvégzésére. A tartály alján a csövet spirál formájában fektetik le. Természetesen ehhez a rendszerhez csak egy tározó alkalmas, amely télen nem fagy le az aljára.

Itt az ideje, hogy alaposan tanulmányozzuk a külföldi tapasztalatokat

Szinte mindenki ismeri azokat a hőszivattyúkat, amelyek képesek hőt kinyerni a környezetből az épületek fűtésére, és ha nem is olyan régen egy potenciális vásárló feltette a zavarodott kérdést: „Hogyan lehetséges ez?”, Most a „hogyan helyes? ? "

A válasz erre a kérdésre nem könnyű.

A hőszivattyúval ellátott fűtési rendszerek tervezésénél elkerülhetetlenül felmerülő számos kérdés megválaszolása érdekében tanácsos azokban az országokban dolgozó szakemberek tapasztalatára hivatkozni, ahol a földi hőcserélőkön már régóta használják a hőszivattyúkat.

Az AHR EXPO-2008 amerikai kiállítás látogatása *, amelyet főként a földi hőcserélők mérnöki számításának módszereiről szóló információk megszerzése céljából hajtottak végre, nem hozott közvetlen eredményeket ebben az irányban, de az ASHRAE kiállításon könyvet adtak el egyes rendelkezései jelentették ennek a publikációnak az alapját.

Rögtön el kell mondani, hogy az amerikai módszertan átvitele a hazai talajra nem könnyű feladat. Az amerikaiak számára a dolgok nem ugyanazok, mint Európában. Csak ők mérik az időt ugyanazokban az egységekben, mint mi. Az összes többi mértékegység tisztán amerikai, vagy inkább brit. Az amerikaiaknak különösen nem volt szerencséjük a hőáramlással, amelyet mind brit hőegységekben lehet mérni időegységenként, mind pedig tonna hűtőben, amelyeket valószínűleg Amerikában találtak ki.

A fő probléma azonban nem az Egyesült Államokban elfogadott mértékegységek újraszámításának technikai kellemetlensége volt, amelyhez idővel hozzá lehet szokni, hanem az, hogy az említett könyvben nincs egyértelmű módszertani alap a számítás összeállításához algoritmus. Túl sok helyet kapnak a rutinszerű és jól ismert számítási módszerek, míg néhány fontos rendelkezés továbbra sem ismert.

Különösen a függőleges földi hőcserélők kiszámításához ilyen fizikailag kapcsolódó kezdeti adatokat, például a hőcserélőben keringő folyadék hőmérsékletét és a hőszivattyú konverziós tényezőjét nem lehet önkényesen beállítani, és mielőtt az ingatag hővel kapcsolatos számításokat folytatnánk a talajba történő átvitel, meg kell határozni az ezeket a paramétereket összekötő összefüggéseket.

A hőszivattyú hatékonyságának kritériuma az α konverziós együttható, amelynek értékét a hőteljesítmény és a kompresszor elektromos hajtásának teljesítményének aránya határozza meg. Ez az érték a párologtató tu forráspontjainak és a kondenzáció tk függvénye, és a víz-víz hőszivattyúkkal kapcsolatban beszélhetünk a folyadék hőmérsékletéről a t2I párologtató kimeneténél és a kimenetnél. kondenzátor t2K:

? =? (t2И, t2K). (egy)

A soros hűtőgépek és a víz-víz hőszivattyúk katalógusjellemzőinek elemzése lehetővé tette ennek a funkciónak a megjelenítését diagram formájában (1. ábra).

A diagram segítségével könnyen meghatározhatók a hőszivattyú paraméterei a tervezés legelején. Nyilvánvaló például, hogy ha a hőszivattyúhoz kapcsolt fűtési rendszert 50 ° C előremenő hőmérsékletű fűtőközeg ellátására tervezték, akkor a hőszivattyú maximális lehetséges konverziós tényezője körülbelül 3,5 lesz. Ugyanakkor a glikol hőmérséklete az elpárologtató kimeneténél nem lehet alacsonyabb, mint + 3 ° C, ami azt jelenti, hogy drága földi hőcserélőre lesz szükség.

Ugyanakkor, ha a házat meleg padlóval fűtik, akkor a hőszivattyú kondenzátorából 35 ° C hőmérsékletű hőhordozó kerül a fűtési rendszerbe. Ebben az esetben a hőszivattyú hatékonyabban tud működni, például 4,3 konverziós tényezővel, ha az elpárologtatóban lehűtött glikol hőmérséklete körülbelül –2 ° C.

Az Excel táblázatok segítségével kifejezheti az (1) függvényt egyenletként:

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

Ha a kívánt konverziós tényezőnél és a hőszivattyúval működő fűtési rendszer hűtőfolyadékának adott értékénél meg kell határozni a párologtatóban lehűtött folyadék hőmérsékletét, akkor a (2) egyenlet ábrázolható mint:

(3)

A fűtőrendszer hűtőfolyadékának hőmérsékletét a hőszivattyú konverziós együtthatójának és a párologtató kimeneténél lévő folyadék hőmérsékletének megadott értékei alapján választhatja ki a következő képlet segítségével:

(4)

A (2) ... (4) képletekben a hőmérsékleteket Celsius-fokban fejezik ki.

Miután meghatároztuk ezeket a függőségeket, most közvetlenül az amerikai tapasztalatokhoz juthatunk.

Módszer a hőszivattyúk kiszámítására

Természetesen a hőszivattyú kiválasztásának és kiszámításának folyamata technikailag nagyon bonyolult művelet és az objektum egyedi jellemzőitől függ, de nagyjából a következő szakaszokra csökkenthető:

Meghatározzák az épület burkolatának (falak, mennyezetek, ablakok, ajtók) hőveszteségét. Ez a következő arány alkalmazásával tehető meg:

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

tnar - a külső levegő hőmérséklete (° С);

tvn - belső levegő hőmérséklete (° С);

S az összes elzáró szerkezet teljes területe (m2);

n - együttható, amely jelzi a környezet hatását az objektum jellemzőire.A külső környezettel a mennyezeten keresztül közvetlenül érintkező helyiségeknél n = 1; tetőtéri padlójú tárgyak esetében n = 0,9; ha a tárgy az alagsor felett helyezkedik el, n = 0,75;

β a további hőveszteség együtthatója, amely a szerkezet típusától és földrajzi elhelyezkedésétől függ, β 0,05 és 0,27 között változhat;

RT - hőellenállást a következő kifejezés határozza meg:

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

A δі / λі az építőiparban használt anyagok hővezető képességének számított mutatója.

αout a körülzáró szerkezetek külső felületeinek hőelvezetési együtthatója (W / m2 * оС);

αin - a körülzáró szerkezetek belső felületeinek hőabszorpciós együtthatója (W / m2 * оС);

- A szerkezet teljes hőveszteségét a következő képlettel számolják:

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

Qi - energiafogyasztás a helyiségbe beáramló levegő melegítésére természetes szivárgások révén;

Qbp ​​- a háztartási gépek és az emberi tevékenységek miatti hőfelszabadulás.

2. A kapott adatok alapján kiszámítják az egyes tárgyak éves hőenergia-felhasználását:

Év = 24 * 0,63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / óra évente.) ahol:

tвн - ajánlott beltéri levegő hőmérséklet;

tnar - a külső levegő hőmérséklete;

tout.av - a külső levegő hőmérsékletének számtani középértéke a teljes fűtési szezonban;

d a fűtési periódus napjainak száma.

3. A teljes elemzéshez ki kell számolnia a víz melegítéséhez szükséges hőteljesítmény szintjét is:

Qgv = V * 17 (kW / óra / év).

V a víz napi melegítésének térfogata 50 ° C-ig.

Ezután a teljes hőenergia-felhasználást a következő képlet határozza meg:

Q = Qgv + Qév (kW / óra / év)

A kapott adatok figyelembevételével nem lesz nehéz kiválasztani a fűtéshez és a meleg vízellátáshoz legmegfelelőbb hőszivattyút. Ezenkívül a számított teljesítményt a következő módon határozzuk meg: Qtn = 1,1 * Q, ahol:

Qtn = 1,1 * Q, ahol:

Az 1.1 az a korrekciós tényező, amely jelzi a hőszivattyú terhelésének növelésének lehetőségét a kritikus hőmérsékletek idején.

A hőszivattyúk kiszámítása után kiválaszthatja a legmegfelelőbb hőszivattyút, amely képes a szükséges mikroklíma paraméterek biztosítására bármilyen műszaki jellemzővel rendelkező helyiségekben. És tekintettel a rendszer integrálásának lehetőségére egy légkondicionáló egységgel, a meleg padló nemcsak funkcionalitása, hanem magas esztétikai költsége miatt is megemlíthető.

Képlet a számláláshoz

Hőveszteségi utak a házban

A hőszivattyú képes teljes mértékben megbirkózni a helyiség fűtésével.

Az Önnek megfelelő egység kiválasztásához ki kell számolnia a szükséges teljesítményt.

Először is meg kell értenie az épület hőháztartását. Ezekhez a számításokhoz szakemberek szolgáltatásait, online számológépet vagy saját magát használhatja egy egyszerű képlet segítségével:

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

R - a szoba energiafogyasztása (kW / óra); k az épület átlagos hőveszteségi együtthatója: például 1 - tökéletesen szigetelt épület és 4 - deszkából készült barakk; V a teljes fűtött helyiség teljes térfogata köbméterben; T az épület külső és belső hőmérséklete közötti maximális hőmérséklet-különbség. A 860 a kapott kcal kilowattá való átszámításához szükséges érték.

Víz-víz geotermikus hőszivattyú esetén ki kell számolni az áramkör szükséges hosszát is, amely a tartályban lesz. A számítás itt még egyszerűbb.

Ismeretes, hogy 1 méter kollektor körülbelül 30 wattot ad. Más szavakkal, 1 kW szivattyúteljesítményhez 22 méter cső szükséges. A szükséges szivattyúteljesítmény ismeretében könnyen kiszámíthatjuk, hány csőre van szükségünk az áramkör elkészítéséhez.

Számítás a víz-víz rendszer példája alapján

Számoljunk ki például egy házat a következő kezdeti adatokkal:

• fűtött terület 300 nm;
• mennyezet magassága 2,8 m;
• az épület jól szigetelt;
• a legkisebb hőmérséklet télen -25 fok;
• kényelmes szobahőmérséklet +22 fok.

Először kiszámoljuk a szoba fűtött térfogatát: 300 négyzetméter. x 2,8 m = 840 köbméter

Ezután kiszámoljuk a "T" értéket: 22 - (-25) = 45 fok.

Ezeket az adatokat a következő képlettel helyettesítjük: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 kW / h

Megkaptuk a szükséges hőszivattyús teljesítményt, 44 kW / h. Könnyen megállapíthatjuk, hogy működéséhez legalább 968 méter teljes hosszúságú kollektorra van szükség.

Ön is érdekelhet egy cikket arról, hogyan készítsen barkácsoló dízel csepegtető kályhát: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Így egy jól szigetelt szobához, amelynek területe 300 négyzetméter. legalább 44 kW teljesítményű szivattyú alkalmas. Mint másutt, jobb, ha legalább 10% -os teljesítménytartalékot készítünk. Ezért jobb 48-49 kW-os egységet vásárolni.

Előbb vagy utóbb mindannyian rátérünk az alternatív energia használatára, és ma megtehetjük az első lépést. Hőszivattyúkkal csökkentheti fűtési költségeit, függetlenné válik a gáz- vagy szénszolgáltatóktól, és megőrzi otthoni bolygójának ökológiáját.

E cikk segítségével kiszámíthatja a helyiségeinek megfelelő geotermikus berendezések paramétereit. De ne felejtsük el, hogy a szakemberek mindent megtesznek. És mindig lesz valaki, aki megkérdezi Önt, ha a rendszer nem működik megfelelően.

Nézzen meg egy videót, amelyben egy szakember részletesen elmagyarázza a ház fűtésére szolgáló hőszivattyú teljesítményének kiszámításának alapelveit:

Hőszivattyú típusok

A hőszivattyúk három fő típusra oszthatók az alacsony minőségű energia forrása szerint:

• Levegő.
• Alapozás.
• Víz - A forrás lehet talajvíz és felszíni víztest.

A vízfűtési rendszerek esetében, amelyek gyakoribbak, a következő típusú hőszivattyúkat használják:

A levegő-víz olyan levegő típusú hőszivattyú, amely egy épületen keresztül kívülről levegő beszívásával fűt az épület. A légkondicionáló elve alapján működik, csak fordítva, a levegő energiáját hővé alakítva. Egy ilyen hőszivattyú nem igényel nagy telepítési költségeket, nem szükséges földterületet kiosztani hozzá, ráadásul kút fúrására. Az alacsony hőmérsékleten (-25 ° C) történő működés hatékonysága azonban csökken, és további hőenergia-forrásra van szükség.

A "talajvíz" eszköz geotermikus anyagra vonatkozik, és a talajból fagypont alá mélységben lefektetett kollektor segítségével hőt termel a talajból. Ezenkívül függ a helyszín és a táj területe, ha a gyűjtő vízszintesen helyezkedik el. A függőleges elhelyezéshez kutat kell fúrnia.

A "víz-víz" -et akkor telepítik, ahol a közelben víztest vagy talajvíz van. Az első esetben a víztározót a víztározó aljára fektetik, a másodikban kútat fúrnak vagy többet, ha a helyszín területe lehetővé teszi. Néha a talajvíz mélysége túl mély, ezért egy ilyen hőszivattyú telepítésének költsége nagyon magas lehet.

Minden típusú hőszivattyúnak megvannak a maga előnyei és hátrányai, ha az épület messze van a tározótól, vagy a talajvíz túl mély, akkor a "víz-víz" nem fog működni. A "levegő-víz" csak viszonylag meleg régiókban lesz releváns, ahol a hideg évszakban a levegő hőmérséklete nem esik -25 ° C alá.

Hogyan működik a hőszivattyú

A modern hőszivattyú nagyon hasonlít a banális hűtőszekrényhez.

Mi az a geotermikus szivattyú vagy más szóval hőszivattyú? Ez olyan berendezés, amely képes a hő átadására a forrásból a fogyasztóhoz. Vizsgáljuk meg működésének elvét az ötlet első gyakorlati megvalósításának példáján.

A geotermikus szivattyúk működési elve még a 19. század 50-es éveiben vált ismertté. A gyakorlatban ezeket az elveket csak a múlt század közepén hajtották végre.

Egy nap, egy Weber nevű kísérletező egy fagyasztót válogatott, és véletlenül hozzáért egy égő kondenzátorcsőhöz.Kitalált egy ötletet, hogy miért nem vezet sehová a hő, és miért nem hoz semmilyen hasznot? Kétszer gondolkodás nélkül meghosszabbította a csövet, és egy vízmelegítő tartályba tette.

Annyi meleg víz volt, hogy nem tudott vele mit kezdeni. Szükség volt továbbmenni - hogyan lehet a levegőt melegíteni ezzel az egyszerű rendszerrel? A megoldás nagyon egyszerűnek és ezért nem kevésbé ötletesnek bizonyult.

A forró vizet spirálon keresztül vezetik egy tekercsen keresztül, majd egy ventilátor meleg levegőt fúj a ház körül. Minden ötletes egyszerű! Weber kimért ember volt, és idővel ötlete támadt, hogy lehet fagyasztó nélkül. Hőt kell kinyernünk a földről!

Miután rézcsöveket temetett el és freonnal (ugyanazzal a gázzal, amelyet hűtőszekrényekben használnak) pumpálta, a mélységből kezdett hőenergiát kapni. Úgy gondoljuk, hogy ezzel a példával mindenki megérti a hőszivattyú működésének elvét.

Azt is javasoljuk, hogy olvassa el a dízelüzemű sütő csodáját a következő cikkben:

Módszer a hőszivattyú teljesítményének kiszámítására

Az optimális energiaforrás meghatározása mellett ki kell számolni a fűtéshez szükséges hőszivattyú teljesítményét. Ez az épület hőveszteségének mértékétől függ. Számítsuk ki egy hőszivattyú teljesítményét egy ház fűtésére egy konkrét példa segítségével.

Ehhez a Q = k * V * ∆T képletet használjuk, ahol

• Q hőveszteség (kcal / óra). 1 kWh = 860 kcal / h;
• V a ház térfogata m3-ben (a területet megszorozzuk a mennyezet magasságával);
• ∆Т az év leghidegebb időszakában a helyiségen kívül és belül a minimális hőmérséklet aránya, ° С. Kivonjuk a külsőt a belső tº-ból;
• k az épület általános hőátbocsátási tényezője. Két rétegű falazatú téglaépülethez k = 1; jól szigetelt épület esetében k = 0,6.

Így a hőszivattyú teljesítményének kiszámítása egy 100 négyzetméteres téglaház és 2,5 m mennyezetmagasságú fűtéshez, a tt-különbség a -30 ° -tól a külső + 20 ° -ig a következő lesz:

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

12500/860 = 14,53 kW. Vagyis egy szokásos téglaházhoz, amelynek területe 100 m, 14 kilowattos készülékre lesz szükség.

A fogyasztó számos feltétel alapján elfogadja a hőszivattyú típusának és teljesítményének megválasztását:

• a terület földrajzi jellemzői (a víztestek közelsége, a talajvíz jelenléte, a gyűjtő számára szabad terület);
• az éghajlat jellemzői (hőmérséklet);
• a helyiség típusa és belső térfogata;
• pénzügyi lehetőségek.

A fenti szempontok figyelembevételével a lehető legjobban kiválaszthatja a berendezéseket. A hőszivattyú hatékonyabb és megfelelőbb kiválasztása érdekében jobb, ha szakemberekkel fordulunk, ők részletesebb számításokat végezhetnek, és biztosítják a berendezések telepítésének gazdasági megvalósíthatóságát.

Hosszú ideje és nagyon sikeresen használják a hőszivattyúkat a háztartási és ipari hűtőkben és légkondicionálókban.

Ma ezeket az eszközöket elkezdték használni ellenkező jellegű funkciók ellátására - a hideg időjárás alatt az otthon fűtésére.

Vessünk egy pillantást arra, hogyan használják a hőszivattyúkat a magánházak fűtésére, és mit kell tudni ahhoz, hogy az összes alkatrészt helyesen számítsák ki.

Fő fajták

Hőelszívó rendszerek. (Kattints a kinagyításhoz)

• a levegő-levegő lényegében hagyományos légkondicionáló berendezés;
• levegő-víz - hőcserélőt adunk a légkondicionálóhoz, és már melegítjük a vizet;
• föld-víz - a kollektort a csövekből a földbe temetjük, és a kimenetnél melegítjük a vizet;
• víz-víz - a csöveket egy nyílt vagy földalatti tárolóba helyezik, és hőt adnak az épület fűtési rendszerének.

(A fűtésre szolgáló hőszivattyúk részletes osztályozását ebben a cikkben találja).

Példa a hőszivattyú kiszámítására

Hőszivattyút választunk egy földszintes ház fűtési rendszeréhez, amelynek teljes területe 70 négyzetméter. m normál mennyezeti magassággal (2,5 m), a burkoló szerkezetek racionális felépítésével és hőszigetelésével, amely megfelel a modern építési előírások követelményeinek. Az 1. negyedév fűtésére.m ilyen tárgy, az általánosan elfogadott szabványok szerint 100 W hőt kell elkölteni. Így az egész ház fűtéséhez szüksége lesz:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW hőenergia.

A "TeploDarom" márkájú hőszivattyút választjuk (L-024-WLC modell), amelynek hőteljesítménye W = 7,7 kW. Az egység kompresszora N = 2,5 kW áramot fogyaszt.

Tartály számítása

A kollektor építéséhez kiosztott területen a talaj agyagos, a talajvíz szintje magas (a fűtőértéket p = 35 W / m vesszük).

A kollektor teljesítményét a képlet határozza meg:

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

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

Azon tény alapján, hogy a túl magas hidraulikus ellenállás miatt irracionális egy 100 m-nél hosszabb áramkört lefektetni, a következőket fogadjuk el: a hőszivattyús elosztó két - 100 m és 50 m hosszú - körből áll.

A hely területét, amelyet ki kell osztani a gyűjtő számára, a következő képlet határozza meg:

S = L x A,

Ahol a kontúr szomszédos szakaszai közötti lépés. Elfogadjuk: A = 0,8 m.

Ezután S = 150 x 0,8 = 120 négyzetméter. m.

Számítások

Mint tudják, a hőszivattyúk ingyenes és megújuló energiaforrásokat használnak: alacsony potenciállal rendelkező levegő-, talaj-, földalatti, technológiai folyamatok szennyvize és szennyvize, nyílt, nem fagyasztó víztestek. Erre költenek villamos energiát, de a kapott hőenergia és az elfogyasztott energia aránya körülbelül 3-6.

Pontosabban: az alacsony minőségű hőforrások lehetnek –10 és + 15 ° С közötti kültéri levegő, a helyiségből eltávolított levegő (15–25 ° С), az altalaj (4–10 ° С) és a talajvíz ( több mint 10 ° C), tó- és folyóvíz (0–10 ° С), felszíni (0–10 ° С) és mély (több mint 20 m) talaj (10 ° С).

Kétféle lehetőség van a gyenge minőségű talajból történő kinyerésre: fém-műanyag csövek fektetése 1,2–1,5 m mély árokba vagy függőleges 20–100 m mély kutakba. Néha a csöveket spirál formájában helyezik el a 2–4. m mély. Ez jelentősen csökkenti az árkok teljes hosszát. A felszíni talajból származó maximális hőátadás évente 50–70 kWh / m2. Az árkok és kutak élettartama meghaladja a 100 évet.

Példa a hőszivattyú kiszámítására

Kezdeti feltételek: Hőszivattyút kell választani egy kétszintes, 200m2 alapterületű nyaralóház fűtésére és melegvízellátására; a fűtési rendszer vízének hőmérséklete 35 ° C legyen; a hűtőfolyadék minimális hőmérséklete 0 ° С. Az épület hővesztesége 50W / m2. Agyagos talaj, száraz.

Fizetés:

A fűtéshez szükséges hőteljesítmény: 200 * 50 = 10 kW;

A fűtéshez és a meleg vízellátáshoz szükséges hőteljesítmény: 200 * 50 * 1,25 = 12,5 kW

Az épület fűtésére egy 14,79 kW (a legközelebbi nagyobb szabványos méret) teljesítményű WW H R P C 12 hőszivattyút választottak, amely 3,44 kW-ot fordít freon fűtésére. A hő eltávolítása a talaj (száraz agyag) felszíni rétegéből q 20 W / m. Kiszámoljuk:

1) a kollektor szükséges hőteljesítménye Qo = 14,79 - 3,44 = 11,35 kW;

2) a csövek teljes hossza L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. Egy ilyen kollektor megszervezéséhez 6 darab 100 m hosszú áramkörre van szükség;

3) 0,75 m fektetési lépéssel a terület szükséges területe A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) a glikol-oldat teljes fogyasztása (25%)

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

dt a betápláló és visszatérő vezetékek közötti hőmérséklet-különbség, amelyet gyakran 3 K-nak vesznek. Áramkörönként az áramlási sebesség 0,584 m3 / h. A kollektor eszközhöz egy standard méretű 32 erősített műanyag csövet választunk (például PE32x2). A nyomásveszteség 45 Pa / m lesz; egy áramkör ellenállása körülbelül 7 kPa; hűtőfolyadék áramlási sebessége - 0,3 m / s.

A vízszintes hőszivattyús kollektor kiszámítása

A hő eltávolítása a cső minden méteréről számos paramétertől függ: a lefektetési mélységtől, a talajvíz elérhetőségétől, a talaj minőségétől stb. Nagyjából úgy tekinthető, hogy a vízszintes kollektoroknál 20 W / m. Pontosabban: száraz homok - 10, száraz agyag - 20, nedves agyag - 25, magas víztartalmú agyag - 35 W / m. A számítások során a hurok közvetlen és visszatérő vezetékeiben a hűtőfolyadék hőmérsékletének különbségét általában 3 ° C-nak vesszük. A kollektor feletti helyen nem szabad olyan szerkezeteket felállítani, hogy a föld hőjét napsugárzás pótolja. A lefektetett csövek közötti minimális távolság 0,7–0,8 m legyen.Az egyik árok hossza általában 30 és 120 m között van. Elsődleges hűtőfolyadékként 25% -os glikolos oldatot kell használni. A számításoknál figyelembe kell venni, hogy hőkapacitása 0 ° C hőmérsékleten 3,7 kJ / (kg K), sűrűsége pedig 1,05 g / cm3. Fagyálló alkalmazásakor a csövekben a nyomásveszteség 1,5-szer nagyobb, mint a víz keringése esetén. A hőszivattyús létesítmény elsődleges áramkörének paramétereinek kiszámításához meg kell határozni a fagyálló áramlási sebességét: Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 .t), ahol .t az előremenő és a visszatérő hőmérséklet közötti különbség vonalak, amelyet gyakran 3 K-nak vesznek, és Qo az alacsony potenciálú forrásból (föld) kapott hőteljesítmény. Ez utóbbi érték a Qwp hőszivattyú teljes teljesítményének és a P freon fűtésére fordított elektromos teljesítmény különbségének a kiszámítása: Qo = Qwp - P, kW. Az L kollektorcsövek teljes hosszát és az A alatti szakasz teljes területét a következő képletekkel számoljuk: L = Qo / q, A = L · da. Itt q a fajlagos (1 m-es csőtől) hőelvezetés; da a csövek közötti távolság (fektetési lépés).

Szonda számítása

20–100 m mélységű függőleges kutak használatakor U alakú fém-műanyag vagy műanyag csöveket (32 mm feletti átmérővel) merítenek beléjük. Általános szabály, hogy egy hurokba két hurok kerül, amelyet cementhabarccsal töltenek meg. Átlagosan egy ilyen szonda fajlagos hőteljesítménye 50 W / m. A hőteljesítményre vonatkozó következő adatokra is összpontosíthat:

* száraz üledékes kőzetek - 20 W / m;

* köves talaj és vízzel telített üledékes kőzetek - 50 W / m;

* magas hővezető képességű kőzetek - 70 W / m;

* talajvíz - 80 W / m.

A talaj hőmérséklete 15 m-nél nagyobb mélységben állandó és megközelítőleg + 10 ° С. A kutak közötti távolságnak több mint 5 m-nek kell lennie. Ha vannak földalatti áramlatok, a kutakat az áramlásra merőleges vonalon kell elhelyezni. A csőátmérők kiválasztása a hűtőfolyadék szükséges áramlási sebességének nyomásvesztesége alapján történik. A folyadékáram kiszámítása elvégezhető t = 5 ° С esetén. Számítási példa. A kezdeti adatok megegyeznek a vízszintes kollektor fenti számításával. Ha a szonda fajlagos hőelvonása 50 W / m és a szükséges teljesítmény 11,35 kW, akkor az L szonda hossza 225 m .0) legyen; összesen - 6 áramkör, egyenként 150 m.

A hűtőfolyadék teljes áramlási sebessége, t = 5 ° С hőmérsékleten 2,1 m3 / h lesz; áramlási sebesség egy körön keresztül - 0,35 m3 / h. Az áramkörök a következő hidraulikus jellemzőkkel rendelkeznek: nyomásveszteség a csőben - 96 Pa / m (hőhordozó - 25% glikol-oldat); hurokellenállás - 14,4 kPa; áramlási sebesség - 0,3 m / s.

Hőszivattyú megtérülése

Ha arról van szó, hogy az embernek mennyi időbe telik a valamibe fektetett pénz visszatérítése, az azt jelenti, hogy maga a befektetés mennyire volt nyereséges. A fűtés területén minden meglehetősen nehéz, mivel kényelmet és hőt biztosítunk magunknak, és minden rendszer drága, de ebben az esetben kereshet egy ilyen lehetőséget, amely a felhasználás során a költségek csökkentésével megtérítené az elköltött pénzt. És amikor elkezdi keresni a megfelelő megoldást, mindent összehasonlít: gázkazánt, hőszivattyút vagy elektromos kazánt. Elemezzük, melyik rendszer térül meg gyorsabban és hatékonyabban.

A megtérülés fogalma, ebben az esetben a hőszivattyú bevezetése a meglévő hőszolgáltató rendszer korszerűsítésére, leegyszerűsítve, a következőképpen magyarázható:

Egy rendszer létezik - egy egyedi gázkazán, amely autonóm fűtést és melegvíz ellátást biztosít. Van egy osztott rendszerű légkondicionáló berendezés, amely egy helyiséget hidegen biztosít. 3 osztott rendszert telepített különböző helyiségekben.

És van egy gazdaságosabb fejlett technológia - egy hőszivattyú, amely a házakat vagy lakásokat megfelelő mennyiségben melegíti / hűti a házakat, és megfelelő mennyiségű vizet melegít. Meg kell határozni, hogy mennyi változott a felszerelések összköltsége és a kezdeti költségek, valamint megbecsülni, hogy a kiválasztott típusú berendezések éves üzemeltetési költségei mennyivel csökkentek. És annak meghatározása, hogy hány év múlva, az ebből származó megtakarítással, a drágább berendezések megtérülnek.Ideális esetben több javasolt tervezési megoldást hasonlítanak össze, és kiválasztják a legköltséghatékonyabb megoldást.

El fogjuk végezni a számítást és a vyyaski-t, hogy mekkora megtérülési idő van egy hőszivattyú számára Ukrajnában

Vegyünk egy konkrét példát

• A ház 2 emeleten van, jól szigetelt, a teljes területe 150 négyzetméter.
• Hő / fűtéselosztó rendszer: 1. kör - padlófűtés, 2. kör - radiátorok (vagy ventilátor tekercs egységek).
• Fűtéshez és melegvíz ellátáshoz (HMV) gázkazánt telepítettek, például 24 kW teljesítményű, kettős áramkörrel.
• Légkondicionáló rendszer osztott rendszerekből a ház 3 szobájához.

A fűtés és a vízmelegítés éves költségei

1. A 24 kW-os gázkazánnal ellátott kazán (kazán, csővezeték, vezeték, tartály, mérő, szerelés) hozzávetőleges költsége körülbelül 1000 Euro. Egy ilyen ház légkondicionáló rendszere (egy osztott rendszer) körülbelül 800 euróba kerül. Összesen a kazánház elrendezésével, a tervezési munkákkal, a gázvezeték-hálózathoz való csatlakozással és a szerelési munkákkal - 6100 euró.

1. A Mycond hőszivattyú hozzávetőleges ventilátor-tekercsrendszerrel, a szerelési munkákkal és a hálózatra történő bekötéssel hozzávetőlegesen 6650 euróba kerül.

1. A beruházások növekedése: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 euró (vagy körülbelül 16500 UAH)
2. A működési költségek csökkentése: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Megtérülési idő Tocup. = 16500/19608 = 0,84 év!

A hőszivattyú egyszerű használata

A hőszivattyúk a legsokoldalúbb, multifunkcionális és energiatakarékos berendezések otthoni, lakásbeli, irodai vagy kereskedelmi létesítmények fűtésére.

A legfejlettebb és legfejlettebb egy intelligens vezérlőrendszer heti vagy napi programozással, a szezonális beállítások automatikus váltásával, a hőmérséklet fenntartásával a házban, takarékos üzemmódokban, egy szolga kazán, kazán, keringető szivattyúk, hőmérséklet-szabályozás vezérlésével két fűtési körben. A kompresszor, a ventilátor, a szivattyúk működésének inverteres vezérlése maximális energiamegtakarítást tesz lehetővé.

A hőszivattyú működése a talajvíz rendszer szerint történő munkavégzés során

A gyűjtőt háromféleképpen lehet eltemetni.

Vízszintes opció

A csöveket árkokban "kígyó" fektetik a talaj fagyás mélységét meghaladó mélységig (átlagosan - 1 és 1,5 m között).
Egy ilyen gyűjtőhöz kell egy kellően nagy területű telek, de ezt bármely háztulajdonos megépítheti - a lapáttal való munkavégzés képességén kívül más képességekre nincs szükség.

Figyelembe kell azonban venni, hogy a hőcserélő kézi megépítése meglehetősen fáradságos folyamat.

Függőleges opció

Az „U” betű alakú hurkok formájában lévő tartálycsöveket 20–100 m mélységű kutakba merítik. Szükség esetén több ilyen kút is építhető. A csövek felszerelése után a kutakat cementhabarccsal töltik meg.

A függőleges kollektor előnye, hogy építéséhez nagyon kis területre van szükség. A 20 m-nél mélyebb kutak fúrására azonban nincs mód önállóan - fúrócsapatot kell felvennie.

Kombinált lehetőség

Ez a gyűjtő egyfajta vízszintesnek tekinthető, de felépítéséhez sokkal kevesebb hely szükséges.
A helyszínen kerek kutat ásnak, amelynek mélysége 2 m.

A hőcserélő csöveket spirálban helyezzük el, így az áramkör olyan, mint egy függőlegesen elhelyezett rugó.

A telepítési munkák befejezése után a kút megtelik. A vízszintes hőcserélőhöz hasonlóan a szükséges munkamennyiséget kézzel is el lehet végezni.

A gyűjtőt fagyálló - fagyálló vagy etilén-glikol oldattal töltik meg.Cirkulációjának biztosítása érdekében egy speciális szivattyút vágnak az áramkörbe. A talaj hőjét elnyelve a fagyálló az elpárologtatóba kerül, ahol hőcsere zajlik közte és a hűtőközeg között.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a talajból történő korlátlan hőelvezetés, különösen akkor, ha a kollektor függőlegesen helyezkedik el, nem kívánt következményekkel járhat a terület geológiájára és ökológiájára nézve. Ezért a nyári időszakban nagyon kívánatos a "talaj - víz" típusú hőszivattyú működtetése fordított üzemmódú - légkondicionáló berendezéssel.

A gázfűtési rendszernek számos előnye van, és az egyik fő az alacsony gázköltség. Hogyan szereljük fel az otthoni fűtést gázzal, egy magánház fűtési rendszere fogja kérni gázkazánnal. Vegye figyelembe a fűtési rendszer tervezésének és cseréjének követelményeit.

Ebben a témakörben olvassa el a napelemek otthoni fűtéshez való választásának jellemzőit.

A vízszintes hőszivattyús kollektor kiszámítása

A vízszintes kollektor hatékonysága függ a közeg hőmérsékletétől, amelybe merül, hővezető képességétől és a cső felületével való érintkezés területétől. A számítási módszer meglehetősen bonyolult, ezért a legtöbb esetben átlagolt adatokat használnak.

Úgy gondolják, hogy a hőcserélő minden métere a következő hőteljesítményt biztosítja a HP számára:

• 10 W - száraz homokos vagy sziklás talajba temetve;
• 20 W - száraz agyagos talajban;
• 25 W - nedves agyagos talajban;
• 35 W - nagyon nedves agyagtalajban.

Így a kollektor (L) hosszának kiszámításához a szükséges hőteljesítményt (Q) el kell osztani a talaj fűtőértékével (p):

L = Q / p.

A megadott értékek csak akkor tekinthetők érvényesnek, ha a következő feltételek teljesülnek:

• A gyűjtő fölötti telek nincs beépítve, nincs árnyékolva vagy fákkal vagy bokrokkal beültetve.
• A spirál szomszédos fordulatai vagy a "kígyó" szakaszai közötti távolság legalább 0,7 m.

Hogyan működnek a hőszivattyúk

Bármelyik hőszivattyú rendelkezik hűtőközegnek nevezett munkaközeggel. Általában a freon hat ebben a minőségben, ritkábban az ammónia. Maga az eszköz csak három alkatrészből áll:

A párologtató és a kondenzátor két tartály, amelyek hosszú ívelt csöveknek - tekercseknek tűnnek. A kondenzátor az egyik végén csatlakozik a kompresszor kimenetéhez, a párologtató pedig a bemenethez. A tekercsek végei össze vannak kötve, és a közöttük lévő csomópontban nyomáscsökkentő szelepet helyeznek el. Az elpárologtató - közvetlenül vagy közvetetten - érintkezik a forrás közegével, a kondenzátor pedig a fűtési vagy a melegvíz rendszerrel.

Hogyan működik a hőszivattyú

A HP művelete a gázmennyiség, a nyomás és a hőmérséklet kölcsönös függőségén alapszik. Így történik az egység belsejében:

1. A párologtató mentén mozgó ammónia, freon vagy más hűtőközeg a forrás közegéből például +5 fokos hőmérsékletre melegszik fel.
2. A párologtatón való áthaladás után a gáz eljut a kompresszorhoz, amely a kondenzátorhoz pumpálja.
3. A kompresszor által kibocsátott hűtőközeget a nyomáscsökkentő szelep tartja a kondenzátorban, így itt nagyobb a nyomása, mint a párologtatóban. Mint tudják, növekvő nyomással bármely gáz hőmérséklete megnő. Pontosan ez történik a hűtőközeggel - 60–70 fokig melegszik. Mivel a kondenzátort a fűtési rendszerben keringő hűtőfolyadék mossa, ez utóbbi is felmelegszik.
4. A hűtőközeget kis adagokban engedik ki a nyomáscsökkentő szelepen keresztül az elpárologtatóba, ahol a nyomása ismét csökken. A gáz tágul és lehűl, és mivel az előző szakasz hőcseréje következtében a belső energia egy részét elveszítette, hőmérséklete a kezdeti +5 fok alá csökken. A párologtatót követően ismét felmelegszik, majd a kompresszor a kondenzátorba pumpálja - és így tovább körben. Tudományosan ezt a folyamatot Carnot-ciklusnak hívják.

De a hőszivattyú továbbra is nagyon jövedelmező marad: minden elköltött kW * h villamos energiára 3-5 kW * h hő nyerhető.

Saját készítésű tartozékok hőszivattyús fűtési rendszerhez

Egy hétköznapi háztulajdonosnak meglehetősen nehéz versenyeznie a hazai és külföldi gyártók ipari hőszivattyúival, ennek ellenére beépítése és az egyes egységek gyártása nem lehetetlen munka. A hőszivattyú telepítésekor a fő feladat a számítások helyessége, mert hiba esetén a rendszer alacsony hatásfokkal és hatástalanná válhat.

Kompresszor

A telepítéshez új vagy használtra lesz szükség. a kompresszor üzemképes, megfelelő teljesítményű, kimerítetlen erőforrással. A tipikus kompresszor teljesítményének a számított 20–30% -ának kell lennie. Használhat hűtőszekrények vagy spirálklímaberendezések szabványos gyári egységeit, amelyek nagyobb hatékonysággal rendelkeznek a dugattyús eszközökhöz képest.

Párologtató és kondenzátor

A folyadékok hűtésére és melegítésére rendszerint rézcsöveken vezetik át őket, amelyeket hőcserélővel ellátott tartályba helyeznek. A hűtési terület növelése érdekében a rézcsövet spirál alakban rendezik el, a szükséges hosszt a területnek a szakaszra osztott képletének felhasználásával számítják ki. A hőcserélő tartály térfogatát a hatékony hőcsere megvalósítása alapján számolják, a szokásos átlag körülbelül 120 liter. A hőszivattyúnál ésszerű a légkondicionálókhoz csöveket használni, amelyek kezdetben spirál alakúak és tekercsekben vannak megvalósítva.

Ábra. 3 Rézcső és tartály a hőcserélőhöz

Sok hőszivattyú-gyártó lecserélte ezt a hőcserélők építési módját egy kompaktabbra, a "cső a csőben" elv szerinti hőcserét alkalmazva. Az elpárologtató műanyag csövének szokásos átmérője 32 mm, 19 mm átmérőjű rézcsövet helyeznek el benne, az elpárologtató hőszigetelt, a hőcserélő teljes hossza körülbelül 10 - 12 m. kondenzátor, 25 mm használható. fém-műanyag cső és 12,7 mm. réz.

4. ábra Réz és műanyag csövekből készült hőcserélő szerelése és megjelenése

A hőcserélő felületének és hatékonyságának növelése érdekében néhány kézműves több kis átmérőjű rézcsőből álló fonatot sodor, vékony huzallal áthelyezi és műanyagba helyezi a szerkezetet. Ez lehetővé teszi körülbelül 1 köbméteres hőcserélő terület megszerzését egy 10 méteres szakaszon.

Termosztatikus tágulási szelep

A megfelelő eszköz szabályozza az elpárologtató töltöttségi szintjét, és nagyrészt felelős a teljes rendszer teljesítményéért. Például, ha a hűtőközeg áramlása túl nagy, akkor nincs ideje teljesen elpárologni, és folyadékcseppek kerülnek a kompresszorba, ami működésének megzavarásához és a kimenő gáz hőmérsékletének csökkenéséhez vezet. A kompresszor hőmérsékletének növelése után a páratlan mennyiségű freon a párologtatóban nem lesz elegendő a szükséges mennyiségű víz felmelegedéséhez.

Ábra. 5 A hőszivattyú alapfelszereltsége

Érzékelők

A könnyű használat, az üzemeltetés vezérlése, a hibák felderítése és a rendszer konfigurálása érdekében beépített hőmérséklet-érzékelőkre van szükség. Az információ a rendszer működésének minden szakaszában fontos, csak annak segítségével, a képletek szerint, meg lehet állapítani a vízhőszivattyúkhoz felszerelt berendezések legfontosabb paraméterét - a COP hatékonysági mutatót.

Szivattyú berendezések

A hőszivattyúk működése során a kútból, a kútból vagy a nyitott tartályból vízszivattyúkat és vízszivattyúkat használnak. Merülő vagy felszíni típusok használhatók, általában alacsony a teljesítményük, 100 - 200 watt elegendő a vízellátáshoz. A működés vezérléséhez védje a szivattyúkat és a rendszert, szűrőket, nyomásmérőt, vízmérőket és a legegyszerűbb automatikát telepítik.

Ábra. 6 Egy saját maga összeállított hőszivattyú megjelenése

A hőszivattyús berendezések barkácsolása nem okoz nagy nehézségeket a réz hegesztéséhez és forrasztásához szükséges speciális eszköz kezelésében. Az elvégzett munka jelentős összegeket takaríthat meg - az alkatrészek költsége körülbelül 600 dollár lesz. Vagyis az ipari berendezések megvásárlása tízszer többe fog kerülni (kb. 6000 USD). Egy önállóan összeállított szerkezet helyesen kiszámított és konfigurált hatásfoka (COP) körülbelül 4, ami megfelel az ipari mintáknak.

Javasoljuk, hogy olvassa el: Barkácsolás hőszivattyúval

talán