משאבות זרימה למערכות חימום נתונים טכניים

סוגי עיצובי משאבות חום

סוג משאבת החום מסומן בדרך כלל בביטוי המציין את מדיום המקור ומוביל החום של מערכת החימום.
ישנם הזנים הבאים:

• ТН "אוויר - אוויר";
• ТН "אוויר - מים";
• TN "אדמה - מים";
• TH "מים - מים".

האפשרות הראשונה היא מערכת מפוצלת קונבנציונאלית הפועלת במצב חימום. המאייד מותקן בחוץ, ויחידה עם מעבה מותקנת בתוך הבית. האחרון מפוצץ על ידי מאוורר, שבגללו מסופקת לחדר מסת אוויר חמה.

אם מערכת כזו מצוידת במחליף חום מיוחד עם חרירי, יתקבל סוג ה- HP "אוויר-מים". הוא מחובר למערכת חימום מים.

ניתן למקם את המאייד של HP מסוג "אוויר לאוויר" או "אוויר למים" לא בחוץ, אלא בתעלת אוורור הפליטה (יש לכפות עליו). במקרה זה, יעילות משאבת החום תוגדל מספר פעמים.

משאבות חום מהסוג "מים למים" ו"אדמה למים "משתמשות במה שמכונה מחליף חום חיצוני או, כפי שהוא מכונה גם, בקולט להפקת חום.

תרשים סכמטי של משאבת החום

זהו צינור לולאה ארוך, בדרך כלל פלסטיק, שדרכו מסתובב מדיום נוזלי סביב המאייד. שני סוגי משאבות החום מייצגים את אותו מכשיר: במקרה אחד, הקולט שקוע בתחתית מאגר משטח, ובשני - לקרקע. הקבל של משאבת חום כזו ממוקם במחליף חום המחובר למערכת חימום המים החמים.

חיבור משאבות חום על פי תוכנית "מים - מים" הוא הרבה פחות מייגע מ"אדמה - מים ", מכיוון שאין צורך לבצע עבודות עפר. בתחתית המאגר, הצינור מונח בצורה של ספירלה. כמובן, עבור תוכנית זו, רק מאגר מתאים שאינו קופא לקרקעית בחורף.

הגיע הזמן ללמוד באופן מהותי ניסיון זר

כמעט כולם יודעים כיום על משאבות חום המסוגלות להפיק חום מהסביבה לחימום מבנים, ואם לא מזמן לקוח פוטנציאלי שאל את השאלה המופתעת "איך זה אפשרי?", עכשיו השאלה "איך זה נכון? לעשות ? "

התשובה לשאלה זו אינה קלה.

בחיפוש אחר תשובות לשאלות הרבות המתעוררות בהכרח כאשר מנסים לתכנן מערכות חימום באמצעות משאבות חום, מומלץ לפנות לניסיון של מומחים באותן מדינות בהן נעשה שימוש במשך זמן רב במשאבות חום על מחליפי חום קרקעיים.

ביקור * בתערוכה האמריקאית AHR EXPO-2008, שנערכה בעיקר במטרה לקבל מידע על שיטות החישובים ההנדסיים עבור מחליפי חום קרקע, לא הביא תוצאות ישירות לכיוון זה, אך ספר נמכר בתערוכת ASHRAE דוכן, שחלק מהוראותיו שימשו בסיס לפרסומים אלה.

יש לומר מיד כי העברת המתודולוגיה האמריקאית לאדמה ביתית אינה משימה קלה. מבחינת האמריקאים הדברים אינם זהים לאירופה. רק הם מודדים זמן באותן יחידות כמונו. כל יחידות המדידה האחרות הן אמריקאיות בלבד, או ליתר דיוק בריטיות. לאמריקנים היה חסר מזל במיוחד עם שטף החום, שניתן למדוד הן ביחידות תרמיות בריטיות ליחידת זמן, והן בטונות קירור, שהומצאו ככל הנראה באמריקה.

אולם הבעיה העיקרית לא הייתה אי הנוחות הטכנית בחישוב יחידות המדידה שאומצו בארצות הברית, אליהן ניתן להתרגל לאורך זמן, אלא היעדר בספר המתוזמן בסיס מתודולוגי ברור לבניית חישוב. אַלגוֹרִיתְם. ניתן יותר מדי מקום לשיטות חישוב שגרתיות וידועות, בעוד כמה הוראות חשובות נותרו ללא גילוי מוחלט.

בפרט, לא ניתן להגדיר באופן שרירותי נתונים ראשוניים הקשורים פיזית לחישוב מחליפי חום קרקעיים אנכיים, כגון טמפרטורת הנוזל שמסתובב במחליף החום וגורם ההמרה של משאבת החום, ולפני שתמשיך בחישובים הקשורים לחום לא יציב. העברה באדמה, יש צורך לקבוע את היחסים המחברים בין פרמטרים אלה.

הקריטריון ליעילות משאבת חום הוא מקדם ההמרה α, שערכו נקבע על ידי היחס בין הכוח התרמי שלה לבין הכוח של הכונן החשמלי של המדחס. ערך זה הוא פונקציה של נקודות הרתיחה tu במאייד ו- tk של עיבוי, וביחס למשאבות חום מים למים, אנו יכולים לדבר על טמפרטורות הנוזל ביציאה מהמאייד t2I ובמוצא מה הקבל t2K:

? =? (t2И, t2K). (אחד)

ניתוח מאפייני הקטלוג של מכונות קירור סדרתיות ומשאבות חום מים למים אפשר להציג פונקציה זו בצורה של תרשים (איור 1).

באמצעות התרשים קל לקבוע את הפרמטרים של משאבת החום בשלבים הראשוניים של התכנון. ברור, למשל, שאם מערכת החימום המחוברת למשאבת החום מיועדת לספק אמצעי חימום בטמפרטורת זרימה של 50 מעלות צלזיוס, אז גורם ההמרה המרבי האפשרי של משאבת החום יהיה כ -3.5. יחד עם זאת, הטמפרטורה של הגליקול ביציאת המאייד לא צריכה להיות נמוכה מ- + 3 מעלות צלזיוס, כלומר נדרש מחליף חום קרקע יקר.

יחד עם זאת, אם הבית מחומם באמצעות רצפה חמה, נושא חום בטמפרטורה של 35 מעלות צלזיוס יכנס למערכת החימום מהמעבה של משאבת החום. במקרה זה, משאבת החום תוכל לעבוד ביעילות רבה יותר, למשל, עם מקדם המרה של 4.3, אם הטמפרטורה של הגליקול שמקורר במאייד היא כ -2 ° C.

באמצעות גיליונות אלקטרוניים של Excel תוכלו להביע פונקציה (1) כמשוואה:

? = 0.1729 • (41.5 + t2I - 0.015t2I • t2K - 0.437 • t2K (2)

אם, בגורם ההמרה הרצוי ובערך נתון של טמפרטורת נוזל הקירור במערכת החימום המופעלת על ידי משאבת חום, יש צורך לקבוע את טמפרטורת הנוזל שמקורר במאייד, ניתן לייצג משוואה (2) כפי ש:

(3)

ניתן לבחור את הטמפרטורה של נוזל הקירור במערכת החימום בערכים הנתונים של מקדם ההמרה של משאבת החום וטמפרטורת הנוזל ביציאת המאייד באמצעות הנוסחה:

(4)

בנוסחאות (2) ... (4) הטמפרטורות באות לידי ביטוי במעלות צלזיוס.

לאחר שזיהינו תלות אלה, אנו יכולים כעת לעבור ישירות לחוויה האמריקאית.

שיטה לחישוב משאבות חום

כמובן שתהליך הבחירה והחישוב של משאבת חום הוא פעולה טכנית מאוד מסובכת ותלויה במאפיינים האישיים של האובייקט, אך ניתן להפחיתו בערך לשלבים הבאים:

נקבע אובדן חום דרך מעטפת הבניין (קירות, תקרות, חלונות, דלתות). ניתן לעשות זאת על ידי יישום היחס הבא:

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

tnar - טמפרטורת אוויר חיצונית (° C);

tvn - טמפרטורת אוויר פנימית (° C);

S הוא השטח הכולל של כל המבנים הסוגרים (מ"ר);

n - מקדם המציין את השפעת הסביבה על מאפייני האובייקט.לחדרים במגע ישיר עם הסביבה החיצונית דרך התקרות n = 1; לחפצים עם קומות עליית גג n = 0.9; אם האובייקט ממוקם מעל המרתף n = 0.75;

β הוא המקדם של אובדן חום נוסף, אשר תלוי בסוג המבנה ובמיקומו הגיאוגרפי β יכול לנוע בין 0.05 ל- 0.27;

RT - עמידות תרמית, נקבע על ידי הביטוי הבא:

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

δі / λі הוא אינדיקטור מחושב למוליכות תרמית של חומרים המשמשים לבנייה.

α החוצה הוא מקדם הפיזור התרמי של המשטחים החיצוניים של המבנים הסוגרים (W / m2 * оС);

αin - מקדם הספיגה התרמית של המשטחים הפנימיים של המבנים הסוגרים (W / m2 * оС);

- אובדן החום הכולל של המבנה מחושב על ידי הנוסחה:

Qt.pot = Qok + Qi - Qbp, שם:

צ'י - צריכת אנרגיה לחימום האוויר הנכנס לחדר באמצעות נזילות טבעיות;

Qbp ​​- שחרור חום עקב תפקודם של מכשירי חשמל ביתיים ופעילות אנושית.

2. על סמך הנתונים שהתקבלו מחושבת הצריכה השנתית של אנרגיית חום לכל אובייקט בודד:

Qyear = 24 * 0.63 * Qt. סיר. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (קילוואט / שעה לשנה.) איפה:

tвн - טמפרטורת אוויר פנימית מומלצת;

tnar - טמפרטורת אוויר חיצונית;

tout.av - הערך הממוצע האריתמטי של טמפרטורת האוויר החיצונית לכל עונת החימום;

d הוא מספר הימים של תקופת החימום.

3. לצורך ניתוח מלא, יהיה עליכם לחשב את רמת ההספק התרמי הנדרש לחימום מים:

Qgv = V * 17 (קילוואט / שעה לשנה.) איפה:

V הוא נפח החימום היומי של מים עד 50 ° С.

ואז הצריכה הכוללת של אנרגיית החום תיקבע על ידי הנוסחה:

Q = Qgv + Qyear (קילוואט / שעה לשנה.)

אם ניקח בחשבון את הנתונים שהתקבלו, לא יהיה קשה לבחור את משאבת החום המתאימה ביותר לחימום ואספקת מים חמים. יתר על כן, הכוח המחושב ייקבע כ-. Qtn = 1.1 * Q, שם:

Qtn = 1.1 * Q, שם:

1.1 הוא גורם תיקון המציין אפשרות להגדיל את העומס על משאבת החום בתקופת הטמפרטורות הקריטיות.

לאחר חישוב משאבות חום, תוכלו לבחור את משאבת החום המתאימה ביותר המסוגלת לספק את הפרמטרים הנדרשים למיקרו אקלים בחדרים עם מאפיינים טכניים כלשהם. ובהינתן האפשרות לשלב מערכת זו עם יחידת מיזוג אוויר, ניתן לציין רצפה חמה לא רק בזכות הפונקציונליות שלה, אלא גם בזכות העלות האסתטית הגבוהה שלה.

נוסחה לספירה

מסלולי איבוד חום בבית

משאבת החום מסוגלת להתמודד באופן מלא עם חימום החלל.

כדי לבחור את היחידה שמתאימה לך, עליך לחשב את ההספק הנדרש שלה.

קודם כל, עליכם להבין את איזון החום בבניין. לצורך חישובים אלה תוכלו להשתמש בשירותי מומחים, מחשבון מקוון או עצמכם באמצעות נוסחה פשוטה:

R = (k x V x T) / 860, שבו:

R - צריכת חשמל של החדר (קילוואט לשעה); k הוא המקדם הממוצע של אובדן חום על ידי הבניין: למשל, שווה ל -1 - בניין מבודד לחלוטין, ו -4 - צריף עשוי לוחות; V הוא הנפח הכולל של כל החדר המחומם, במטר מעוקב; T הוא הפרש הטמפרטורה המקסימלי בין החוץ לפנים הבניין. 860 הוא הערך הנדרש להמרת הקק"ל שהתקבל ל- kW.

במקרה של משאבת חום גיאותרמית מים למים, יש צורך גם לחשב את אורך המעגל הנדרש שיהיה במאגר. החישוב פשוט אפילו יותר כאן.

ידוע שמטר אחד של אספן נותן כ -30 וואט. במילים אחרות, 1 קילוואט של כוח משאבה דורש 22 מטר צינורות. לדעת את כוח המשאבה הנדרש, אנו יכולים לחשב בקלות כמה צינורות אנו זקוקים כדי להפוך את המעגל.

חישוב על פי הדוגמה של מערכת מים-מים

בואו נחשב, למשל, בית עם הנתונים הראשוניים הבאים:

• שטח מחומם 300 מ"ר;
• גובה התקרה 2.8 מ ';
• הבניין מבודד היטב;
• הטמפרטורה המינימלית בחוץ בחורף היא -25 מעלות;
• טמפרטורת חדר נוחה +22 מעלות.

קודם כל אנו מחשבים את הנפח המחומם של החדר: 300 מ"ר. x 2.8 מ '= 840 מטר מעוקב

ואז אנו מחשבים את הערך "T": 22 - (-25) = 45 מעלות.

אנו מחליפים נתונים אלה בנוסחה: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43.9 קילוואט לשעה

קיבלנו את קיבולת משאבת החום הנדרשת של 44 קילוואט / שעה. אנו יכולים לקבוע בקלות כי לצורך פעולתו אנו זקוקים לקולט באורך כולל של לפחות 968 מטר.

אתה עשוי להתעניין גם במאמר על אופן הכנת תנור טפטפת דיזל DIY: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

כך לחדר מבודד בשטח של 300 מ"ר. משאבה בנפח של 44 קילוואט לפחות מתאימה. כמו במקומות אחרים, עדיף לבצע עתודת כוח של לפחות 10%. לכן, עדיף לרכוש יחידה של 48-49 קילוואט.

במוקדם או במאוחר כולנו נגיע לשימוש באנרגיה חלופית ונוכל לעשות את הצעד הראשון היום. באמצעות משאבות חום תוכלו להפחית את עלויות החימום שלכם, להיות עצמאיים מספקי גז או פחם ולשמור על האקולוגיה של כדור הארץ.

בעזרת מאמר זה תוכל לחשב את הפרמטרים של ציוד גיאותרמי שיתאים לחצרים שלך. אך אל תשכח שאנשי מקצוע יעשו כמיטב יכולתם. ותמיד יהיה לך מישהו שישאל אותך אם המערכת לא עובדת כמו שצריך.

צפו בסרטון בו מומחה מסביר בפירוט את עקרונות חישוב הכוח של משאבת חום לחימום הבית:

סוגי משאבות חום

משאבות חום מחולקות לשלושה סוגים עיקריים בהתאם למקור האנרגיה בדרגה נמוכה:

• אוויר.
• תִחוּל.
• מים - המקור יכול להיות מי תהום וגופי מים עיליים.

עבור מערכות חימום מים, הנפוצות יותר, משתמשים בסוגים הבאים של משאבות חום:

אוויר למים היא משאבת חום מסוג אוויר המחממת בניין על ידי שאיבת אוויר מבחוץ דרך יחידה חיצונית. זה עובד על פי העיקרון של מזגן, רק להפך, והופך את אנרגיית האוויר לחום. משאבת חום כזו אינה דורשת עלויות התקנה גדולות, אין צורך להקצות עבורה מגרש ויתרה מכך לקדוח באר. עם זאת, יעילות הפעולה בטמפרטורות נמוכות (-25 מעלות צלזיוס) פוחתת ונדרש מקור נוסף של אנרגיה תרמית.

המכשיר "מי תהום" מתייחס לגיאותרמית ומייצר חום מהקרקע באמצעות קולט המונח בעומק מתחת להקפאת הקרקע. כמו כן, קיימת תלות בשטח האתר ובנוף, אם האספן ממוקם אופקית. עבור מיקום אנכי, תצטרך לקדוח באר.

"מים-למים" מותקן במקום בו יש גוף מים או מי תהום בקרבת מקום. במקרה הראשון, המאגר מונח על קרקעית המאגר, בשני, קידוח באר או כמה מהם, אם שטח האתר מאפשר זאת. לפעמים עומק מי התהום עמוק מדי, כך שעלות ההתקנה של משאבת חום כזו יכולה להיות גבוהה מאוד.

לכל סוג של משאבת חום יתרונות וחסרונות משלו, אם הבניין נמצא רחוק מהמאגר או שמי התהום עמוקים מדי, אז "מים למים" לא יעבוד. "אוויר מים" יהיה רלוונטי רק באזורים חמים יחסית, בהם טמפרטורת האוויר בעונה הקרה אינה יורדת מתחת ל -25 מעלות צלזיוס.

איך עובדת משאבת חום

משאבת חום מודרנית דומה מאוד למקרר בנאלי.

מהי משאבה גיאותרמית או, במילים אחרות, משאבת חום? זהו ציוד המסוגל להעביר חום מהמקור לצרכן. בואו ניקח בחשבון את עקרון פעולתו לדוגמא ליישום המעשי הראשון של הרעיון.

עקרון הפעולה של משאבות גיאותרמיות נודע עוד בשנות ה -50 של המאה ה -19. בפועל, עקרונות אלה יושמו רק באמצע המאה הקודמת.

יום אחד, נסיין בשם וובר סידר מקפיא ונגע בטעות בצינור מעבה בוער.הוא העלה רעיון מדוע החום לא הולך לשום מקום ואינו מביא שום תועלת? בלי לחשוב פעמיים, הוא האריך את הצינור והכניס אותו למיכל לחימום מים.

היו כל כך הרבה מים חמים שהוא לא ידע מה לעשות איתם. היה צורך ללכת רחוק יותר - איך לחמם את האוויר עם המערכת הפשוטה הזו? הפתרון התגלה כפשוט מאוד ולכן לא פחות גאוני.

מים חמים מונעים בספירלה דרך סליל ואז מאוורר נושף אוויר חם ברחבי הבית. כל הגאוני הוא פשוט! וובר היה אדם מדוד, ועם הזמן קיבל את הרעיון איך להסתדר ללא מקפיא. עלינו להפיק חום מהאדמה!

לאחר שקבר צינורות נחושת ושאב אותם עם פריאון (אותו גז שמשמש במקררים), הוא החל לקבל אנרגיה תרמית מהמעמקים. אנו חושבים שעם הדוגמה הזו כולם יבינו את עקרון הפעולה של משאבת חום.

אנו מציעים לך גם לקרוא על הנס של תנור הסולר במאמר הבא:

שיטה לחישוב ההספק של משאבת חום

בנוסף לקביעת מקור האנרגיה האופטימלי, יהיה צורך לחשב את כוח משאבת החום הנדרש לחימום. זה תלוי בכמות אובדן החום בבניין. בואו לחשב את ההספק של משאבת חום לחימום בית בעזרת דוגמה ספציפית.

לשם כך אנו משתמשים בנוסחה Q = k * V * ∆T, איפה

• Q הוא אובדן חום (קק"ל לשעה). 1 קוט"ש = 860 קק"ל / שעה;
• V הוא נפח הבית ב- m3 (השטח מוכפל בגובה התקרות);
• ∆Т הוא היחס בין הטמפרטורות המינימליות מחוץ לחדר ובתוך אותו בתקופה הקרה ביותר בשנה, ° С. גרע את החיצוני מה- tº הפנימי;
• k הוא מקדם העברת החום הכללי של הבניין. לבניין לבנים עם בנייה בשתי שכבות k = 1; לבניין מבודד היטב k = 0.6.

לפיכך, חישוב ההספק של משאבת החום לחימום בית לבנים של 100 מ"ר וגובה תקרה של 2.5 מ ', עם הפרש ttº מ -30 º בחוץ ל + 20 º בפנים, יהיה כדלקמן:

Q = (100x2.5) x (20- (-30)) x 1 = 12500 קק"ל לשעה

12500/860 = 14.53 קילוואט. כלומר, עבור בית לבנים סטנדרטי בשטח 100 מ 'יהיה צורך במכשיר של 14 קילוואט.

הצרכן מקבל את הבחירה בסוג ומשאבת משאבת החום על סמך מספר תנאים:

• המאפיינים הגיאוגרפיים של האזור (קרבה לגופי מים, הימצאות מי תהום, אזור חופשי לאספן);
• תכונות האקלים (טמפרטורה);
• סוג ונפח החדר הפנימי;
• הזדמנויות פיננסיות.

בהתחשב בכל ההיבטים שלעיל, תוכלו לבחור את הציוד בצורה הטובה ביותר. לבחירה יעילה ונכונה יותר של משאבת חום, עדיף לפנות למומחים, הם יוכלו לבצע חישובים מפורטים יותר ולספק את ההיתכנות הכלכלית להתקנת הציוד.

במשך זמן רב ובהצלחה רבה, נעשה שימוש במשאבות חום במקררים ומזגנים ביתיים ותעשייתיים.

כיום, מכשירים אלה החלו לשמש לביצוע פונקציה בעלת אופי הפוך - חימום מגורים במזג אוויר קר.

בואו נסתכל כיצד משאבות חום משמשות לחימום בתים פרטיים ומה עליכם לדעת על מנת לחשב נכון את כל מרכיביו.

זנים עיקריים

מערכות להפקת חום. (לחץ להגדלה)

• אוויר לאוויר הוא, במהותו, מזגן קונבנציונאלי;
• אוויר-מים - אנו מוסיפים מחליף חום למזגן ואנחנו כבר מחממים את המים;
• מי אדמה - אנו קוברים את האספן מהצינורות לאדמה, ובמוצא אנו מחממים את המים;
• מים-מים - צינורות מונחים במאגר פתוח או תת קרקעי ומעניקים חום למערכת חימום הבניין.

(תוכלו למצוא סיווג מפורט של משאבות חום לחימום במאמר זה).

דוגמא לחישוב משאבת חום

אנו בוחרים משאבת חום למערכת החימום של בית חד קומתי בשטח כולל של 70 מ"ר. מ 'עם גובה תקרה סטנדרטי (2.5 מ'), ארכיטקטורה רציונלית ובידוד תרמי של המבנים הסוגרים העונה על הדרישות של קודי הבנייה המודרניים. לחימום הרבעון הראשון.מ 'של אובייקט כזה, על פי סטנדרטים מקובלים, יש צורך להוציא 100 וואט של חום. לכן, כדי לחמם את כל הבית תצטרך:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 קילוואט של אנרגיה תרמית.

אנו בוחרים משאבת חום של המותג "TeploDarom" (דגם L-024-WLC) בהספק תרמי של W = 7.7 קילוואט. המדחס של היחידה צורך N = 2.5 קילוואט חשמל.

חישוב מאגר

האדמה באתר שהוקצה לבניית הקולט היא חרסיתית, מפלס מי התהום גבוה (אנו לוקחים את ערך הקלוריות p = 35 W / m).

כוח האספן נקבע על ידי הנוסחה:

Qk = W - N = 7.7 - 2.5 = 5.2 קילוואט.

L = 5200/35 = 148.5 מ '(בערך).

בהתבסס על העובדה שזה לא הגיוני להניח מעגל באורך של יותר מ -100 מ 'בגלל התנגדות הידראולית גבוהה מדי, אנו מקבלים את הדברים הבאים: סעפת משאבת החום תורכב משני מעגלים - 100 מ' ואורך 50 מ '.

שטח האתר שיצטרך להקצות לאספן נקבע על ידי הנוסחה:

S = L x A,

איפה A הוא הצעד בין קטעי קו המתאר הסמוכים. אנו מקבלים: A = 0.8 מ '.

ואז S = 150 x 0.8 = 120 מ"ר. M.

חישובים

כידוע, משאבות חום משתמשות במקורות אנרגיה חופשיים ומתחדשים: חום אוויר נמוך, אדמה, תת קרקעי, פסולת ופסולת של תהליכים טכנולוגיים, גופי מים פתוחים שאינם מקפיאים. חשמל מושקעים בזה, אך היחס בין כמות אנרגיית החום לכמות החשמל הנצרכת הוא כ3-6.

ליתר דיוק, מקורות החום בדרגה נמוכה יכולים להיות אוויר חיצוני בטמפרטורה של -10 עד +15 מעלות צלזיוס, אוויר שהוצא מהחדר (15-25 מעלות צלזיוס), קרקע תת קרקעית (4-10 מעלות צלזיוס) ומי תהום ( יותר מ -10 מעלות צלזיוס), מי אגם ונהר (0-10 מעלות צלזיוס), שטח פנים (0-10 מעלות צלזיוס) ואדמה עמוקה (יותר מ -20 מ ') (10 מעלות צלזיוס).

ישנן שתי אפשרויות להשגת חום בדרגה נמוכה מהקרקע: הנחת צינורות מתכת-פלסטיק בתעלות בעומק 1.2-1.5 מ 'או בבארות אנכיות בעומק 20-100 מ'. לעיתים מונחות צינורות בצורת ספירלות בתעלות 2-4 מ 'עומק. זה מקטין באופן משמעותי את אורך התעלות הכולל. העברת החום המקסימלית מאדמת השטח היא 50-70 קוט"ש / מ"ר בשנה. חיי השירות של תעלות ובארות הם מעל 100 שנה.

דוגמא לחישוב משאבת חום

תנאים ראשוניים: יש לבחור משאבת חום לחימום ואספקת מים חמים של בית קוטג 'דו קומתי בשטח של 200 מ"ר; הטמפרטורה של המים במערכת החימום צריכה להיות 35 מעלות צלזיוס; הטמפרטורה המינימלית של נוזל הקירור היא 0 מעלות צלזיוס. אובדן החום של הבניין הוא 50W / m2. אדמת חרסית, יבשה.

תַחשִׁיב:

הספק תרמי נדרש לחימום: 200 * 50 = 10 קילוואט;

תפוקת חום נדרשת לחימום ואספקת מים חמים: 200 * 50 * 1.25 = 12.5 קילוואט

כדי לחמם את הבניין נבחרה משאבת חום WW H R P C 12 בהספק של 14.79 קילוואט (הגודל הסטנדרטי הגדול ביותר הקרוב), שמוציאה 3.44 קילוואט לחימום פריאון. פינוי חום משכבת ​​פני האדמה (חימר יבש) q שווה ל- 20 W / m. אנו מחשבים:

1) ההספק התרמי הנדרש של הקולט Qo = 14.79 - 3.44 = 11.35 קילוואט;

2) האורך הכולל של הצינורות L = Qo / q = 11.35 / 0.020 = 567.5 מ '. כדי לארגן אספן כזה, נדרשים 6 מעגלים באורך של 100 מ';

3) עם שלב הנחה של 0.75 מ ', השטח הנדרש של האתר הוא A = 600 x 0.75 = 450 מ"ר;

4) צריכה כוללת של תמיסת גליקול (25%)

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

dt הוא הפרש הטמפרטורה בין קווי האספקה ​​והחזרה, שנלקח לעיתים שווה ל- 3 K. קצב הזרימה לכל מעגל הוא 0.584 מ"ק לשעה. עבור מכשיר האספן אנו בוחרים צינור פלסטיק מחוזק בגודל 32 רגיל (למשל, PE32x2). אובדן הלחץ בו יהיה 45 אבא / מ '; ההתנגדות של מעגל אחד היא בערך 7 kPa; קצב זרימת נוזל קירור - 0.3 מ / ש.

חישוב קולט משאבת החום האופקי

פינוי החום מכל מטר של הצינור תלוי בפרמטרים רבים: עומק ההנחה, זמינות מי התהום, איכות הקרקע וכו '. בערך ניתן לשקול כי עבור קולטים אופקיים הוא 20 ואט / מ '. ליתר דיוק: חול יבש - 10, חימר יבש - 20, חימר רטוב - 25, חימר עם תכולת מים גבוהה - 35 W / m. ההבדל בטמפרטורת נוזל הקירור בקווי הישירה והחזרה של הלולאה בחישובים נלקח בדרך כלל על 3 מעלות צלזיוס. אין להקים באתר מבנים מעל הקולט, כך שחום האדמה מתמלא בקרינת השמש. המרחק המינימלי בין הצינורות שהונחו צריך להיות 0.7-0.8 מ '.אורכו של תעלה אחת הוא בדרך כלל בין 30 ל -120 מ '. מומלץ להשתמש בתמיסת גליקול 25% כנוזל הקירור העיקרי. בחישובים יש לקחת בחשבון כי קיבולת החום שלו בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס היא 3.7 קג''י ((ק"ג K), וצפיפותה היא 1.05 גרם / סמ"ק. בשימוש בנוגדי קירור, ירידת הלחץ בצינורות גדולה פי 1.5 מאשר בהזרמת מים. כדי לחשב את הפרמטרים של המעגל העיקרי של מתקן משאבת החום, יהיה צורך לקבוע את קצב הזרימה של נוזל לרדיאטור: Vs = Qo · 3600 / (1.05 · 3.7 · .t), כאשר. T הוא הפרש הטמפרטורה בין קווי אספקה ​​והחזרה, שלעתים קרובות נלקחים שווים ל- 3 K, ו- Qo הוא הכוח התרמי המתקבל ממקור פוטנציאלי נמוך (קרקע). הערך האחרון מחושב כהפרש בין ההספק הכולל של משאבת החום Qwp לבין ההספק החשמלי המושקע בחימום הפריאון P: Qo = Qwp - P, kW. אורכו הכולל של צינורות הקולט L והשטח הכולל של הקטע שמתחתיו A מחושב על ידי הנוסחאות: L = Qo / q, A = L · da. כאן q הוא הסרת החום הספציפית (מצינור 1 מ '); da הוא המרחק בין הצינורות (שלב הנחת).

חישוב בדיקה

כאשר משתמשים בבארות אנכיות בעומק של 20 עד 100 מ ', טובלים בהם צינורות פלסטיק או פלסטיק בצורת U (בקוטר מעל 32 מ"מ). ככלל, שתי לולאות מוחדרות לבאר אחת, ואחריה היא ממולאת בטיט מלט. בממוצע, ניתן לקחת את תפוקת החום הספציפית של חללית כזו השווה ל 50 W / m. אתה יכול גם להתמקד בנתונים הבאים על תפוקת החום:

* סלעי משקע יבשים - 20 ואט / מ ';

אדמת אבנים וסלעי משקע רוויים במים - 50 W / m;

* סלעים עם מוליכות תרמית גבוהה - 70 ואט / מ ';

* מי תהום - 80 ואט / מ '.

טמפרטורת הקרקע בעומק של יותר מ 15 מ 'קבועה והיא בערך + 10 ° C. המרחק בין הבארות צריך להיות יותר מ -5 מ '. אם יש זרמים תת קרקעיים, הבארות צריכות להיות ממוקמות על קו מאונך לזרימה. בחירת קטרי הצינור מתבצעת על בסיס אובדן הלחץ לקצב זרימת נוזל הקירור הנדרש. חישוב קצב הזרימה הנוזלי יכול להתבצע עבור t = 5 ° С. דוגמא לחישוב. הנתונים הראשוניים זהים לחישוב הקולט האופקי לעיל. עם הסרת חום ספציפית של החללית של 50 W / m וההספק הנדרש של 11.35 קילוואט, אורכו של ה- L צריך להיות 225 מ '.0); בסך הכל - 6 מעגלים, 150 מ 'כל אחד.

קצב הזרימה הכולל של נוזל הקירור ב- .t = 5 ° C יהיה 2.1 מ"ק / שעה; קצב זרימה במעגל אחד - 0.35 מ"ק לשעה. למעגלים יהיו המאפיינים ההידראוליים הבאים: אובדן לחץ בצינור - 96 Pa / m (נושא חום - תמיסת גליקול 25%); התנגדות לולאה - 14.4 kPa; מהירות זרימה - 0.3 מ / ש.

החזר משאבת חום

כשמדובר כמה זמן לוקח לאדם להחזיר את כספו שהושקע במשהו, זה אומר כמה ההשקעה עצמה הייתה רווחית. בתחום החימום הכל די קשה, מכיוון שאנו מספקים לעצמנו נוחות וחום, וכל המערכות יקרות, אך במקרה זה, תוכלו לחפש אפשרות כזו שתחזיר את הכסף שהוצא על ידי הפחתת עלויות במהלך השימוש. וכשמתחילים לחפש פיתרון מתאים, משווים הכל: דוד גז, משאבת חום או דוד חשמל. ננתח איזו מערכת תשתלם מהר יותר ויעיל יותר.

ניתן להסביר את הרעיון של החזר הכסף, במקרה זה, הכנסת משאבת חום למודרניזציה של מערכת אספקת החום הקיימת, באופן הבא:

יש מערכת אחת - דוד גז בודד, המספק חימום אוטונומי ואספקת מים חמים. יש מזגן מפוצל שמספק לחדר אחד קור. הותקן 3 מערכות מפוצלות בחדרים שונים.

ויש טכנולוגיה מתקדמת חסכונית יותר - משאבת חום שתחמם / תצנן בתים ותחמם מים בכמויות המתאימות לבית או לדירה. יש לקבוע כמה השתנו העלות הכוללת של הציוד והעלויות הראשוניות, וכן להעריך עד כמה עלויות התפעול השנתיות של סוגי הציוד שנבחרו פחתו. וכדי לקבוע כמה שנים, עם החיסכון הנובע מכך, ציוד יקר יותר ישתלם.באופן אידיאלי, משווים בין כמה פתרונות תכנון מוצעים ובוחרים את החסכוני ביותר.

אנו נבצע את החישוב ואת vyyaski, מהי תקופת ההחזר של משאבת חום באוקראינה

הבה נבחן דוגמה ספציפית

• הבית בן 2 קומות, מבודד היטב, בשטח כולל של 150 מ"ר.
• מערכת חלוקת חום / חימום: מעגל 1 - חימום תת רצפתי, מעגל 2 - רדיאטורים (או יחידות סליל מאוורר).
• הותקן דוד גז לחימום ואספקת מים חמים (DHW), למשל 24kW, מעגל כפול.
• מערכת מיזוג אוויר ממערכות מפוצלות ל -3 חדרי הבית.

עלויות שנתיות לחימום וחימום מים

1. העלות המשוערת של חדר דוודים עם דוד גז 24 קילוואט (דוד, צנרת, חיווט, מיכל, מד, התקנה) היא כ 1000 יורו. מערכת מיזוג אוויר (מערכת מפוצלת אחת) לבית כזה תעלה כ- 800 יורו. בסך הכל עם סידור חדר הדוודים, עבודות תכנון, חיבור לרשת צינורות הגז ועבודות התקנה - 6100 אירו.

1. העלות המשוערת של משאבת החום Mycond עם מערכת סלילי מאוורר נוספת, עבודות התקנה וחיבור לרשת החשמל היא 6,650 אירו.

1. גידול ההשקעה הוא: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 יורו (או בערך 16500 UAH)
2. צמצום עלויות התפעול הוא: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. תקופת ההחזר Tocup. = 16500/19608 = 0.84 שנים!

קלות שימוש במשאבת החום

משאבות חום הן הציוד הרב-תכליתי, הרב-תכליתי והחסכוני ביותר בחימום בית, דירה, משרד או מתקן מסחרי.

מערכת בקרה חכמה עם תכנות שבועי או יומי, החלפה אוטומטית של הגדרות עונתיות, שמירה על הטמפרטורה בבית, מצבי חסכון, שליטה בדוד עבדים, דוד, משאבות זרימה, בקרת טמפרטורה בשני מעגלי חימום, היא המתקדמת והמתקדמת ביותר. בקרת מהפך להפעלת המדחס, המאוורר, המשאבות, מאפשרת חיסכון מרבי באנרגיה.

הפעלת משאבת חום בעבודה על פי תוכנית מי התהום

ניתן לקבור את האספן בשלוש דרכים.

אפשרות אופקית

צינורות מונחים בתעלות כמו נחש לעומק העולה על עומק הקפאת האדמה (בממוצע - בין 1 ל -1.5 מ ').
אספן כזה ידרוש מגרש של שטח מספיק גדול, אך כל בעל בתים יכול לבנות אותו - אין צורך בכישורים, פרט ליכולת לעבוד עם חפירה.

עם זאת, יש לקחת בחשבון שבניית מחליף חום ביד היא תהליך מייגע למדי.

אפשרות אנכית

צינורות המאגר בצורת לולאות בצורת האות "U" טובלים בבארות בעומק של 20 עד 100 מ '. אם יש צורך, ניתן לבנות כמה בארות כאלה. לאחר התקנת הצינורות, הבארות מלאות בטיט מלט.

היתרון של קולט אנכי הוא שנדרש שטח קטן מאוד לבנייתו. עם זאת, אין דרך לקדוח בארות בעומק של יותר מ -20 מ 'בעצמך - תצטרך להזמין צוות מקדחים.

אפשרות משולבת

אספן זה יכול להיחשב כמעין אופקי, אך נדרש הרבה פחות מקום לבנייתו.
באתר נחפרת באר עגולה שעומקה 2 מ '.

צינורות מחליף החום מונחים בספירלה, כך שהמעגל יהיה כמו קפיץ המותקן אנכית.

עם סיום עבודות ההתקנה, הבאר מתמלאת. כמו במקרה של מחליף חום אופקי, ניתן לבצע את כל כמות העבודה הדרושה ביד.

הקולט מלא בתמיסת נוזל לרדיאטור - נוזל לרדיאטור או אתילן גליקול.כדי להבטיח את זרימתו, חותכים משאבה מיוחדת למעגל. לאחר שספג את חום האדמה, הנוזל הקפאה עובר למאייד, שם מתרחש חילופי חום בינו לבין קירור.

יש לזכור כי מיצוי חום בלתי מוגבל מהאדמה, במיוחד כאשר האספן ממוקם אנכית, יכול להוביל לתוצאות בלתי רצויות על הגיאולוגיה והאקולוגיה של האתר. לכן, בתקופת הקיץ רצוי מאוד להפעיל את משאבת החום מסוג "אדמה - מים" במצב הפוך - מיזוג אוויר.

למערכת חימום הגז יתרונות רבים, ואחד העיקריים שבהם הוא העלות הנמוכה של הגז. כיצד לצייד חימום ביתי בגז, תתבקש מתכנית החימום של בית פרטי עם דוד גז. שקול את תכנון מערכת החימום ואת דרישות ההחלפה.

קרא על התכונות של בחירת פאנלים סולאריים לחימום הבית בנושא זה.

חישוב קולט משאבת החום האופקי

היעילות של קולט אופקי תלויה בטמפרטורת המדיום בו הוא טובל, במוליכות החום שלו, ובאזור המגע עם משטח הצינור. שיטת החישוב מורכבת למדי, ולכן ברוב המקרים משתמשים בנתונים ממוצעים.

הוא האמין כי כל מטר של מחליף החום מספק ל- HP את תפוקת החום הבאה:

• 10 וואט - כאשר קבורים באדמה חולית יבשה או סלעית;
• 20 וואט - באדמת חרסית יבשה;
• 25 W - באדמת חרס רטובה;
• 35 W - באדמת חרס לחה מאוד.

לכן, כדי לחשב את אורך הקולט (L), יש לחלק את הכוח התרמי הנדרש (Q) לפי הערך הקלורי של הקרקע (p):

L = Q / p.

הערכים שניתנו יכולים להיחשב תקפים רק אם מתקיימים התנאים הבאים:

• חלקת האדמה מעל האספן אינה בנויה, אינה מוצלת או נטועה עצים או שיחים.
• המרחק בין סיבובים סמוכים של הספירלה או קטעי "הנחש" הוא לפחות 0.7 מ '.

איך עובדות משאבות חום

בכל משאבת חום יש אמצעי עבודה שנקרא קירור. בדרך כלל פריאון פועל בתפקיד זה, לעתים קרובות פחות אמוניה. המכשיר עצמו מורכב משלושה מרכיבים בלבד:

המאייד והמעבה הם שני טנקים, שנראים כמו צינורות מעוקלים ארוכים - סלילים. הקבל מחובר בקצה אחד לשקע המדחס, והמאייד לכניסה. קצות הסלילים מחוברים ובצומת ביניהם מותקן שסתום להפחתת לחץ. המאייד נמצא במגע - באופן ישיר או עקיף - עם מדיום המקור, והמעבה נמצא במגע עם מערכת החימום או ה- DHW.

איך עובדת משאבת החום

פעולת HP מבוססת על תלות הדדית של נפח הגז, הלחץ והטמפרטורה. הנה מה שקורה בתוך היחידה:

1. אמוניה, פריאון או קירור אחר, הנעים לאורך המאייד, מתחמם ממדיום המקור, למשל, לטמפרטורה של +5 מעלות.
2. לאחר שעבר דרך המאייד, הגז מגיע למדחס, שמשאב אותו למעבה.
3. הקירור המוזר על ידי המדחס מוחזק במעבה על ידי שסתום הפחתת הלחץ, כך שהלחץ שלו כאן גבוה יותר מאשר במאייד. כידוע, עם לחץ הולך וגובר, הטמפרטורה של כל גז עולה. זה בדיוק מה שקורה עם קירור - הוא מתחמם עד 60 - 70 מעלות. מכיוון שהמעבה נשטף על ידי נוזל הקירור שמסתובב במערכת החימום, האחרון גם מתחמם.
4. הקירור מוזר בחלקים קטנים דרך שסתום הפחתת הלחץ למאייד, שם הלחץ שלו יורד שוב. הגז מתרחב ומתקרר, ומכיוון שחלק מהאנרגיה הפנימית אבד על ידיו כתוצאה מחילופי חום בשלב הקודם, הטמפרטורה שלו יורדת מתחת ל -5 מעלות הראשוניות. בעקבות המאייד הוא מתחמם שוב, ואז הוא נשאב למעבה על ידי המדחס - וכך הלאה במעגל. מדעית, תהליך זה נקרא מחזור קרנוט.

אך משאבת החום עדיין נותרת רווחית מאוד: עבור כל קילוואט * שעות חשמל שהושקעו ניתן להשיג בין 3 ל -5 קילוואט * שעות חום.

אביזרים מתוצרת עצמית למערכת חימום עם משאבת חום

זה די קשה עבור בעל בתים רגיל להתחרות במשאבות חום תעשייתיות של יצרנים מקומיים וזרים, עם זאת, ההתקנה והייצור של יחידות בודדות אינן עבודה בלתי אפשרית. המשימה העיקרית בעת התקנת משאבת חום היא נכונות החישובים, מכיוון שבמקרה של שגיאה, המערכת יכולה להיות יעילה נמוכה ולהיות לא יעילה.

מַדחֵס

להתקנה תצטרך אחד חדש או משומש. המדחס תקין עם משאב שלא פג של כוח מתאים. הספק מדחס אופייני צריך להיות 20 - 30% מזה המחושב, ניתן להשתמש ביחידות מפעל סטנדרטיות עבור מקררים או מזגנים ספירליים, בעלי יעילות גבוהה יותר בהשוואה למכשירי בוכנה.

מאייד ומעבה

לקירור וחימום נוזלים, הם מועברים בדרך כלל דרך צינורות נחושת המונחים במיכל עם מחליף חום. כדי להגדיל את שטח הקירור, צינור הנחושת מסודר בצורה של ספירלה, האורך הנדרש מחושב באמצעות הנוסחה לחישוב השטח חלקי החלק. נפח מיכל חילופי החום מחושב על בסיס יישום חילופי חום יעילים, הממוצע הרגיל הוא כ -120 ליטר. עבור משאבת חום, זה רציונלי להשתמש בצינורות למזגנים, שבתחילה יש להם צורה ספירלית ומיושמים בסלילים.

תאנה. 3 צינור נחושת ומיכל למחליף חום

יצרני משאבות חום רבים החליפו שיטה זו של בניית מחליפי חום בשיטה קומפקטית יותר, תוך שימוש בחילופי חום על פי עקרון "הצינור בצינור". הקוטר הסטנדרטי של צינור הפלסטיק למאייד הוא 32 מ"מ, צינור נחושת בקוטר 19 מ"מ מונח בו, המאייד מבודד תרמית, אורכו הכולל של מחליף החום הוא כ 10 - 12 מ '. ניתן להשתמש בקבל, 25 מ"מ. צינור פלסטיק ממתכת ו -12.7 מ"מ. נְחוֹשֶׁת.

איור 4. הרכבה ומראה של מחליף חום עשוי צינורות נחושת ופלסטיק

כדי להגדיל את השטח והיעילות של מחליף החום, כמה בעלי מלאכה מסובבים צמה של כמה צינורות נחושת בקוטר קטן, מעבירים אותם עם חוט דק ומניחים את המבנה בפלסטיק. זה מאפשר להשיג שטח החלפת חום של כמטר מעוקב אחד על קטע של 10 מטר.

שסתום התפשטות תרמוסטטי

המכשיר הנכון שולט ברמת המילוי של המאייד ואחראי במידה רבה על ביצועי המערכת כולה. לדוגמא, אם זרימת קירור גבוהה מדי, לא יהיה לה זמן להתאדות לחלוטין, וטיפות נוזל יכנסו למדחס, מה שיוביל לשיבוש פעולתו ולירידה בטמפרטורת גז היציאה. כמות קטנה מדי של פריאון במאייד לאחר העלאת הטמפרטורה במדחס לא תספיק לחימום נפח המים הנדרש.

תאנה. 5 ציוד בסיסי למשאבת החום

חיישנים

כדי להקל על השימוש, נדרשת בקרת פעולה, איתור תקלות ותצורת מערכת, חיישני טמפרטורה מובנים. מידע חשוב בכל שלבי תפקוד המערכת, רק בעזרתו, על פי הנוסחאות, ניתן לקבוע את הפרמטר החשוב ביותר של הציוד המותקן למשאבות חום מים - מחוון יעילות ה- COP.

ציוד משאבה

כאשר משאבות חום פועלות, צריכת ואספקת מים מבאר, באר או מאגר פתוח מתבצעת באמצעות משאבות מים. ניתן להשתמש בסוגי צוללות או במשטח, בדרך כלל כוחם נמוך, 100 - 200 וואט מספיקים לספק מים. כדי לשלוט בתפעול, הגן על המשאבות ועל המערכת, מותקנים בנוסף פילטרים, מד לחץ, מדי מים והאוטומציה הפשוטה ביותר.

תאנה. 6 מראה של משאבת חום בהרכבה עצמית

הרכבת עשה זאת בעצמך של ציוד לשאיבת חום אינה מציבה קשיים גדולים ביכולת להתמודד עם כלי מיוחד לריתוך ולחמת נחושת. העבודה שבוצעה תעזור לחסוך כספים משמעותיים - עלות הרכיבים תעמוד על כ- $ 600. כלומר, רכישת ציוד תעשייתי תעלה פי 10 (כ 6000 USD). מבנה בהרכבה עצמית, כאשר הוא מחושב ומוגדר כראוי, בעל יעילות (COP) של כ -4, המתאים לתכנונים תעשייתיים.

אנו ממליצים לך לקרוא: אפשרויות עבודה של משאבת חום עשה זאת בעצמך

אולי