Circulatiepompen voor verwarmingsinstallaties technische gegevens

Soorten warmtepompontwerpen

Het type warmtepomp wordt meestal aangeduid met een zin die het bronmedium en de warmtedrager van het verwarmingssysteem aangeeft.
Er zijn de volgende varianten:

• ТН "lucht - lucht";
• ТН "lucht - water";
• TN "bodem - water";
• TH "water - water".

De allereerste optie is een conventioneel split-systeem dat in verwarmingsmodus werkt. De verdamper is buiten gemonteerd en een unit met een condensor is in het huis geïnstalleerd. Deze laatste wordt door een ventilator geblazen, waardoor er een warme luchtmassa aan de kamer wordt toegevoerd.

Als een dergelijk systeem is uitgerust met een speciale warmtewisselaar met nozzles, wordt het HP-type "lucht-water" verkregen. Het is aangesloten op een waterverwarmingssysteem.

De HD-verdamper van het type "lucht-lucht" of "lucht-water" kan niet buiten worden geplaatst, maar in het luchtafvoerkanaal (moet worden geforceerd). In dit geval wordt het rendement van de warmtepomp meerdere keren verhoogd.

Warmtepompen van het type "water-water" en "bodem-water" gebruiken een zogenaamde externe warmtewisselaar of, zoals het ook wel wordt genoemd, een collector om warmte te onttrekken.

Schematisch diagram van de warmtepomp

Dit is een lange lusvormige buis, meestal van kunststof, waardoor een vloeibaar medium rond de verdamper circuleert. Beide soorten warmtepompen vertegenwoordigen hetzelfde apparaat: in het ene geval wordt de collector ondergedompeld op de bodem van een oppervlaktereservoir en in het tweede - in de grond. De condensor van een dergelijke warmtepomp bevindt zich in een warmtewisselaar die is aangesloten op het warmwaterverwarmingssysteem.

Het aansluiten van warmtepompen volgens het "water-water" -schema is veel minder bewerkelijk dan "bodem-water", aangezien er geen grondwerken hoeven te worden uitgevoerd. Op de bodem van het reservoir wordt de buis in de vorm van een spiraal gelegd. Voor dit schema is natuurlijk alleen een reservoir geschikt dat in de winter niet naar de bodem bevriest.

Het is tijd om buitenlandse ervaring inhoudelijk te studeren

Bijna iedereen kent inmiddels warmtepompen die in staat zijn om warmte aan de omgeving te onttrekken om gebouwen te verwarmen, en zo niet zo lang geleden stelde een potentiële klant meestal de verbijsterde vraag 'hoe is dit mogelijk?', Nu de vraag 'hoe is het correct? ? "

Het antwoord op deze vraag is niet eenvoudig.

Op zoek naar antwoorden op de talrijke vragen die onvermijdelijk rijzen bij het ontwerpen van verwarmingssystemen met warmtepompen, is het raadzaam om te verwijzen naar de ervaring van specialisten in die landen waar al lange tijd warmtepompen op grondwarmtewisselaars worden gebruikt.

Een bezoek * aan de Amerikaanse tentoonstelling AHR EXPO-2008, die voornamelijk werd ondernomen om informatie te verkrijgen over de technische berekeningen van grondwarmtewisselaars, leverde geen directe resultaten in deze richting op, maar een boek werd verkocht op de ASHRAE-tentoonstelling stand, waarvan enkele bepalingen als basis hebben gediend voor deze publicaties.

Meteen moet gezegd worden dat de overdracht van de Amerikaanse methodologie naar eigen bodem geen gemakkelijke taak is. Voor Amerikanen is het niet hetzelfde als in Europa. Alleen meten ze de tijd in dezelfde eenheden als wij. Alle andere meeteenheden zijn puur Amerikaans, of liever Brits. De Amerikanen hadden vooral pech met de warmteflux, die zowel in Britse thermische eenheden per tijdseenheid kan worden gemeten als in tonnen koeling, die waarschijnlijk in Amerika zijn uitgevonden.

Het grootste probleem was echter niet het technische ongemak van het herberekenen van de meeteenheden die in de Verenigde Staten zijn aangenomen, waaraan men er in de loop van de tijd aan kan wennen, maar het ontbreken in het genoemde boek van een duidelijke methodologische basis voor het maken van een berekening. algoritme. Er wordt te veel ruimte gegeven aan routinematige en bekende rekenmethoden, terwijl enkele belangrijke bepalingen volledig geheim blijven.

In het bijzonder kunnen dergelijke fysiek gerelateerde initiële gegevens voor het berekenen van verticale bodemwarmtewisselaars, zoals de temperatuur van het fluïdum dat in de warmtewisselaar circuleert en de conversiefactor van de warmtepomp, niet willekeurig worden ingesteld, en alvorens verder te gaan met berekeningen met betrekking tot onstabiele warmte. overdracht in de grond, is het noodzakelijk om de relaties te bepalen die deze parameters verbinden.

Het criterium voor het rendement van een warmtepomp is de conversiecoëfficiënt α, waarvan de waarde wordt bepaald door de verhouding van zijn thermisch vermogen tot het vermogen van de elektrische aandrijving van de compressor. Deze waarde is een functie van de kookpunten tu in de verdamper en tk van condensatie, en met betrekking tot water-water warmtepompen kunnen we spreken over de vloeistoftemperaturen aan de uitlaat van de verdamper t2I en aan de uitlaat van de condensor t2K:

​=? (t2И, t2K). (een)

Analyse van de cataloguskenmerken van seriële koelmachines en water-water-warmtepompen maakte het mogelijk om deze functie in de vorm van een diagram weer te geven (afb. 1).

Met behulp van het diagram is het gemakkelijk om de parameters van de warmtepomp in de allereerste ontwerpfasen te bepalen. Het is bijvoorbeeld duidelijk dat als het verwarmingssysteem dat is aangesloten op de warmtepomp is ontworpen om een ​​verwarmingsmedium met een aanvoertemperatuur van 50 ° C te leveren, de maximaal mogelijke omrekeningsfactor van de warmtepomp ongeveer 3,5 zal zijn. Tegelijkertijd mag de temperatuur van de glycol aan de uitlaat van de verdamper niet lager zijn dan + 3 ° C, wat betekent dat er een dure bodemwarmtewisselaar nodig is.

Tegelijkertijd, als het huis wordt verwarmd door middel van een warme vloer, zal een warmtedrager met een temperatuur van 35 ° C het verwarmingssysteem binnenkomen vanuit de condensor van de warmtepomp. In dit geval zal de warmtepomp efficiënter kunnen werken, bijvoorbeeld met een omrekeningsfactor van 4,3, als de temperatuur van de in de verdamper gekoelde glycol ongeveer –2 ° C is.

Met behulp van Excel-spreadsheets kunt u functie (1) als een vergelijking uitdrukken:

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

Als het bij de gewenste conversiefactor en een gegeven waarde van de temperatuur van het koelmiddel in het verwarmingssysteem aangedreven door een warmtepomp nodig is om de temperatuur te bepalen van de vloeistof die in de verdamper wordt gekoeld, dan kan vergelijking (2) worden weergegeven zoals:

(3)

U kunt de temperatuur van de koelvloeistof in het verwarmingssysteem kiezen bij de gegeven waarden van de omzettingscoëfficiënt van de warmtepomp en de temperatuur van de vloeistof aan de uitlaat van de verdamper met behulp van de formule:

(4)

In formules (2) ... (4) worden temperaturen uitgedrukt in graden Celsius.

Nadat we deze afhankelijkheden hebben geïdentificeerd, kunnen we nu rechtstreeks naar de Amerikaanse ervaring gaan.

Methode voor het berekenen van warmtepompen

Het proces van het selecteren en berekenen van een warmtepomp is natuurlijk een technisch zeer gecompliceerde operatie en hangt af van de individuele kenmerken van het object, maar het kan grofweg worden teruggebracht tot de volgende fasen:

Warmteverliezen door de gebouwschil (muren, plafonds, ramen, deuren) worden bepaald. Dit kan door de volgende verhouding toe te passen:

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

tnar - buitenluchttemperatuur (° С);

tvn - interne luchttemperatuur (° С);

S is de totale oppervlakte van alle omhullende constructies (m2);

n - coëfficiënt die de invloed van de omgeving op de kenmerken van het object aangeeft.Voor ruimtes die in direct contact staan ​​met de buitenomgeving via de plafonds n = 1; voor objecten met zolderverdieping n = 0,9; als het object zich boven de kelder bevindt n = 0,75;

β is de coëfficiënt van bijkomend warmteverlies, die afhankelijk is van het type constructie en de geografische locatie β kan variëren van 0,05 tot 0,27;

RT - thermische weerstand, wordt bepaald door de volgende uitdrukking:

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

δі / λі is een berekende indicator van de thermische geleidbaarheid van materialen die in de constructie worden gebruikt.

αout is de warmtedissipatiecoëfficiënt van de buitenoppervlakken van de omhullende structuren (W / m2 * оС);

αin - de thermische absorptiecoëfficiënt van de interne oppervlakken van de omhullende structuren (W / m2 * оС);

- Het totale warmteverlies van de constructie wordt berekend met de formule:

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

Qi - energieverbruik voor het verwarmen van de lucht die de kamer binnenkomt via natuurlijke lekken;

Qbp ​​- warmteafgifte door het functioneren van huishoudelijke apparaten en menselijke activiteiten.

2. Op basis van de verkregen gegevens wordt het jaarlijkse verbruik van warmte-energie voor elk afzonderlijk object berekend:

Qyear = 24 * 0,63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / uur per jaar.) waar:

tвн - aanbevolen binnenluchttemperatuur;

tnar - temperatuur van de buitenlucht;

tout.av - de rekenkundig gemiddelde waarde van de buitenluchttemperatuur voor het gehele stookseizoen;

d is het aantal dagen van de verwarmingsperiode.

3. Voor een volledige analyse moet u ook het niveau van thermisch vermogen berekenen dat nodig is om het water te verwarmen:

Qgv = V * 17 (kW / uur per jaar) waarbij:

V is het volume van dagelijkse verwarming van water tot 50 ° С.

Vervolgens wordt het totale verbruik aan warmte-energie bepaald door de formule:

Q = Qgv + Qjaar (kW / uur per jaar.)

Rekening houdend met de verkregen gegevens, zal het niet moeilijk zijn om de meest geschikte warmtepomp te kiezen voor verwarming en warmwatervoorziening. Bovendien wordt het berekende vermogen bepaald als. Qtn = 1,1 * Q, waarbij:

Qtn = 1,1 * Q, waarbij:

1.1 is een correctiefactor die aangeeft dat de warmtepomp tijdens de periode van kritische temperaturen kan worden belast.

Na het berekenen van warmtepompen, kunt u de meest geschikte warmtepomp selecteren die in staat is om de vereiste microklimaatparameters in ruimtes met technische kenmerken te leveren. En gezien de mogelijkheid om dit systeem te integreren met een airconditioning, valt een warme vloer niet alleen op door zijn functionaliteit, maar ook door zijn hoge esthetische kosten.

Formule voor tellen

Warmteverliespaden in huis

De warmtepomp kan volledig omgaan met ruimteverwarming.

Om de eenheid te kiezen die bij u past, moet u het benodigde vermogen berekenen.

Allereerst moet u de warmtebalans in het gebouw begrijpen. Voor deze berekeningen kunt u gebruik maken van de diensten van specialisten, een online calculator of uzelf met behulp van een eenvoudige formule:

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

R - stroomverbruik van de kamer (kW / uur); k is de gemiddelde warmteverliescoëfficiënt door het gebouw: bijvoorbeeld gelijk aan 1 - een perfect geïsoleerd gebouw, en 4 - een barak gemaakt van planken; V is het totale volume van de gehele verwarmde ruimte, in kubieke meters; T is het maximale temperatuurverschil tussen buiten en binnen het gebouw. 860 is de waarde die nodig is om de resulterende kcal om te rekenen naar kW.

In het geval van een water-naar-water geothermische warmtepomp is het ook nodig om de benodigde lengte van het circuit dat in het reservoir komt te berekenen. De berekening is hier nog eenvoudiger.

Het is bekend dat 1 meter collector ongeveer 30 watt geeft. Met andere woorden, voor 1 kW pompvermogen zijn 22 meter leidingen nodig. Als we het benodigde pompvermogen kennen, kunnen we gemakkelijk berekenen hoeveel leidingen we nodig hebben om het circuit te maken.

Berekening op basis van het voorbeeld van het water-watersysteem

Laten we bijvoorbeeld een huis berekenen met de volgende initiële gegevens:

• verwarmd gebied 300 m2;
• plafondhoogte 2,8 m;
• het gebouw is goed geïsoleerd;
• de minimumtemperatuur buiten in de winter is -25 graden;
• comfortabele kamertemperatuur +22 graden.

Allereerst berekenen we het verwarmde volume van de kamer: 300 m2. x 2,8 m = 840 kubieke meter

Vervolgens berekenen we de waarde "T": 22 - (-25) = 45 graden.

We vervangen deze gegevens door de formule: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 kW / h

We hebben het benodigde warmtepompvermogen van 44 kW / h gekregen. We kunnen gemakkelijk vaststellen dat we voor de werking een collector nodig hebben met een totale lengte van minimaal 968 meter.

Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in een artikel over het maken van een doe-het-zelf-dieselkachel: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Zo voor een goed geïsoleerde ruimte met een oppervlakte van 300 m². een pomp met een vermogen van minimaal 44 kW is geschikt. Net als elders is het beter om een ​​gangreserve van minimaal 10% te maken. Daarom is het beter om een ​​eenheid van 48-49 kW aan te schaffen.

Vroeg of laat zullen we allemaal alternatieve energie gaan gebruiken en kunnen we vandaag de eerste stap zetten. Door warmtepompen te gebruiken, verlaagt u uw verwarmingskosten, wordt u onafhankelijk van gas- of steenkoolleveranciers en behoudt u de ecologie van uw thuisplaneet.

Met behulp van dit artikel kunt u de parameters van geothermische apparatuur berekenen die bij uw pand passen. Maar vergeet niet dat professionals hun best zullen doen. En je hebt altijd iemand die je vraagt ​​of het systeem niet goed werkt.

Bekijk een video waarin een specialist in detail de principes van het berekenen van het vermogen van een warmtepomp voor het verwarmen van een huis uitlegt:

Warmtepomptypes

Warmtepompen zijn onderverdeeld in drie hoofdtypen volgens de bron van laagwaardige energie:

• Lucht.
• Priming.
• Water - De bron kan grondwater en oppervlaktewaterlichamen zijn.

Voor waterverwarmingssystemen, die vaker voorkomen, worden de volgende typen warmtepompen gebruikt:

Lucht-naar-water is een luchtwarmtepomp die een gebouw verwarmt door lucht van buitenaf aan te zuigen via een externe unit. Het werkt volgens het principe van een airconditioner, alleen andersom, waarbij luchtenergie wordt omgezet in warmte. Zo'n warmtepomp vereist geen hoge installatiekosten, het is niet nodig om er een stuk grond voor uit te trekken en bovendien een put te boren. De efficiëntie van de werking bij lage temperaturen (-25 ° C) neemt echter af en er is een extra bron van thermische energie nodig.

Het apparaat "grondwater" verwijst naar geothermie en produceert warmte uit de grond met behulp van een collector die op een diepte onder het vriespunt van de grond is gelegd. Ook is er een afhankelijkheid van het gebied van de site en het landschap als de collector horizontaal staat. Voor verticale plaatsing moet u een put boren.

"Water-naar-water" wordt geïnstalleerd waar er een watermassa of grondwater in de buurt is. In het eerste geval wordt het reservoir op de bodem van het reservoir gelegd, in het tweede geval wordt een put geboord of meerdere, als het gebied van de site dit toelaat. Soms is de diepte van het grondwater te diep, waardoor de kosten voor het installeren van een dergelijke warmtepomp erg hoog kunnen zijn.

Elk type warmtepomp heeft zijn eigen voor- en nadelen, als het gebouw ver van het reservoir ligt of het grondwater te diep is, zal "water-naar-water" niet werken. "Lucht-water" is alleen relevant in relatief warme streken, waar de luchttemperatuur in het koude seizoen niet onder -25 ° C daalt.

Hoe werkt een warmtepomp

Een moderne warmtepomp lijkt erg op een banale koelkast.

Wat is een aardwarmtepomp of, met andere woorden, een warmtepomp? Dit is een apparaat dat in staat is om warmte van de bron naar de consument over te brengen. Laten we het principe van de werking ervan bekijken aan de hand van het voorbeeld van de eerste praktische implementatie van het idee.

Het werkingsprincipe van geothermische pompen werd al in de jaren 50 van de 19e eeuw bekend. In de praktijk werden deze principes pas halverwege de vorige eeuw geïmplementeerd.

Op een dag was een onderzoeker genaamd Weber een vriezer aan het uitzoeken en raakte hij per ongeluk een brandende condensorbuis aan.Hij bedacht waarom de hitte nergens heen gaat en geen enkel voordeel oplevert? Zonder er twee keer over na te denken verlengde hij de buis en stopte hem in een tank om water te verwarmen.

Er was zo veel warm water dat hij niet wist wat hij ermee aan moest. Het was nodig om verder te gaan - hoe de lucht te verwarmen met dit eenvoudige systeem? De oplossing bleek heel eenvoudig en daarom niet minder ingenieus.

Heet water wordt in een spiraal door een spoel aangedreven, waarna een ventilator warme lucht door het huis blaast. Allemaal ingenieus is eenvoudig! Weber was een afgemeten man en na verloop van tijd kwam hij op het idee hoe hij het zonder vriezer moest doen. We moeten warmte uit de aarde halen!

Nadat hij koperen leidingen had begraven en ze had gepompt met freon (hetzelfde gas dat in koelkasten wordt gebruikt), begon hij thermische energie uit de diepten te ontvangen. We denken dat met dit voorbeeld iedereen het principe van de werking van een warmtepomp zal begrijpen.

We raden u ook aan om in het volgende artikel over het wonder van de dieselbrandstofoven te lezen:

Methode voor het berekenen van het vermogen van een warmtepomp

Naast het bepalen van de optimale energiebron, zal het nodig zijn om het warmtepompvermogen te berekenen dat nodig is voor verwarming. Het hangt af van de hoeveelheid warmteverlies in het gebouw. Laten we aan de hand van een specifiek voorbeeld het vermogen van een warmtepomp voor het verwarmen van een huis berekenen.

Hiervoor gebruiken we de formule Q = k * V * ∆T, waar

• Q is warmteverlies (kcal / uur). 1 kWh = 860 kcal / uur;
• V is het volume van het huis in m3 (de oppervlakte wordt vermenigvuldigd met de hoogte van de plafonds);
• ∆Т is de verhouding tussen de minimumtemperaturen buiten en binnen de gebouwen tijdens de koudste periode van het jaar, ° С. Trek de buitenkant af van de binnenkant tº;
• k is de gegeneraliseerde warmteoverdrachtscoëfficiënt van het gebouw. Voor een bakstenen gebouw met metselwerk in twee lagen k = 1; voor een goed geïsoleerd gebouw k = 0,6.

De berekening van het vermogen van de warmtepomp voor het verwarmen van een bakstenen huis van 100 vierkante meter en een plafondhoogte van 2,5 m, met een ttº verschil van -30º buiten tot + 20º binnen, zal er dus als volgt uitzien:

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

12500/860 = 14,53 kW. Dat wil zeggen, voor een standaard bakstenen huis met een oppervlakte van 100 m is een apparaat van 14 kilowatt nodig.

De consument accepteert de keuze van het type en vermogen van de warmtepomp op basis van een aantal voorwaarden:

• geografische kenmerken van het gebied (nabijheid van waterlichamen, aanwezigheid van grondwater, vrije ruimte voor een collector);
• kenmerken van het klimaat (temperatuur);
• type en intern volume van de kamer;
• financiële mogelijkheden.

Rekening houdend met alle bovenstaande aspecten, zult u in staat zijn om de beste materiaalkeuze te maken. Voor een efficiëntere en correctere selectie van een warmtepomp, is het beter om contact op te nemen met specialisten, zij zullen in staat zijn om meer gedetailleerde berekeningen te maken en de economische haalbaarheid van het installeren van de apparatuur te bieden.

Warmtepompen worden lange tijd en met veel succes gebruikt in huishoudelijke en industriële koelkasten en airconditioners.

Tegenwoordig worden deze apparaten gebruikt om een ​​functie van de tegenovergestelde aard uit te voeren: het huis verwarmen tijdens het koude weer.

Laten we eens kijken hoe warmtepompen worden gebruikt om particuliere huizen te verwarmen en wat u moet weten om alle componenten correct te berekenen.

Belangrijkste variëteiten

Warmte-extractiesystemen. (Klik om te vergroten)

• lucht-lucht is in wezen een conventionele airconditioner;
• lucht-water - we voegen een warmtewisselaar toe aan de airconditioner en we verwarmen het water al;
• aardewater - we begraven de collector van de leidingen in de grond en bij de uitlaat verwarmen we het water;
• water-water - leidingen worden in een open of ondergronds reservoir geplaatst en geven warmte af aan het verwarmingssysteem van het gebouw.

(Een gedetailleerde classificatie van warmtepompen voor verwarming vindt u in dit artikel).

Rekenvoorbeeld warmtepomp

We zullen een warmtepomp selecteren voor het verwarmingssysteem van een huis met één verdieping met een totale oppervlakte van 70 m2. m met een standaard plafondhoogte (2,5 m), rationele architectuur en thermische isolatie van de omhullende constructies die voldoen aan de eisen van moderne bouwvoorschriften. Voor het verwarmen van het 1e kwartaal.m van een dergelijk object, volgens algemeen aanvaarde normen, is het noodzakelijk om 100 W warmte te besteden. Om het hele huis te verwarmen heeft u dus het volgende nodig:

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

We kiezen voor een warmtepomp van het merk "TeploDarom" (model L-024-WLC) met een thermisch vermogen van W = 7,7 kW. De compressor van de unit verbruikt N = 2,5 kW elektriciteit.

Reservoir berekening

De grond op het terrein dat bestemd is voor de aanleg van de collector is kleiachtig, de grondwaterstand is hoog (we nemen de calorische waarde p = 35 W / m).

Het collectorvermogen wordt bepaald door de formule:

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

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

Op basis van het feit dat het irrationeel is om een ​​circuit aan te leggen met een lengte van meer dan 100 m vanwege een te hoge hydraulische weerstand, accepteren we het volgende: het warmtepompverdeelstuk zal uit twee circuits bestaan ​​- 100 m en 50 m lang.

De oppervlakte van de site die voor de inzamelaar moet worden toegewezen, wordt bepaald door de formule:

S = L x EEN,

Waar A de stap is tussen aangrenzende delen van de contour. Wij aanvaarden: A = 0,8 m.

Dan is S = 150 x 0,8 = 120 m2. m.

Berekeningen

Zoals u weet, gebruiken warmtepompen gratis en hernieuwbare energiebronnen: warmte met een laag potentieel van lucht, bodem, ondergrond, afval- en afvalwater van technologische processen, open niet-ijskoude waterlichamen. Hieraan wordt elektriciteit besteed, maar de verhouding tussen de hoeveelheid ontvangen warmte-energie en de hoeveelheid verbruikte elektriciteit is ongeveer 3–6.

Preciezer gezegd, de bronnen van laagwaardige warmte kunnen buitenlucht zijn met een temperatuur van –10 tot + 15 ° С, lucht uit de kamer (15–25 ° С), ondergrond (4–10 ° С) en grondwater ( meer dan 10 ° C), meer- en rivierwater (0-10 ° С), oppervlakte (0-10 ° С) en diepe (meer dan 20 m) bodem (10 ° С).

Er zijn twee mogelijkheden om laagwaardige warmte uit de bodem te halen: het leggen van metalen-kunststof buizen in sleuven van 1,2–1,5 m diep of in verticale putten van 20–100 m diep. Soms worden buizen in de vorm van spiralen in sleuven 2–4 gelegd m diep. Dit vermindert de totale lengte van de sleuven aanzienlijk. De maximale warmteoverdracht van de oppervlaktebodem is 50-70 kWh / m2 per jaar. De levensduur van sleuven en putten is meer dan 100 jaar.

Rekenvoorbeeld warmtepomp

Initiële voorwaarden: het is noodzakelijk om een ​​warmtepomp te kiezen voor verwarming en warmwatervoorziening van een cottage met twee verdiepingen met een oppervlakte van 200 m2; de temperatuur van het water in het verwarmingssysteem moet 35 ° C zijn; de minimumtemperatuur van de koelvloeistof is 0 ° С. Warmteverlies van het gebouw is 50W / m2. Kleigrond, droog.

Betaling:

Benodigd thermisch vermogen voor verwarming: 200 * 50 = 10 kW;

Benodigde warmteafgifte voor verwarming en warmwatervoorziening: 200 * 50 * 1,25 = 12,5 kW

Om het gebouw te verwarmen is gekozen voor een warmtepomp WW H R P C 12 met een vermogen van 14,79 kW (de dichtstbijzijnde grotere standaardmaat), die 3,44 kW besteedt aan het verwarmen van freon. Warmteafvoer van de oppervlaktelaag van de grond (droge klei) q is gelijk aan 20 W / m. We berekenen:

1) het vereiste thermische vermogen van de collector Qo = 14,79 - 3,44 = 11,35 kW;

2) de totale lengte van leidingen L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. Om zo'n collector te organiseren zijn 6 circuits met een lengte van 100 m nodig;

3) bij een legstap van 0,75 m is de benodigde oppervlakte van de site A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) totaal verbruik van glycoloplossing (25%)

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

dt is het temperatuurverschil tussen de aanvoer- en retourleidingen, vaak gelijk gesteld aan 3 K. Het debiet per circuit is 0,584 m3 / h. Voor het collectorapparaat selecteren we een buis van gewapend kunststof met standaardmaat 32 (bijvoorbeeld PE32x2). Het drukverlies daarin zal 45 Pa / m bedragen; de weerstand van één circuit is ongeveer 7 kPa; koelvloeistofdebiet - 0,3 m / s.

Berekening van de horizontale warmtepompcollector

De afvoer van warmte uit elke meter van de buis is afhankelijk van veel parameters: de diepte van de aanleg, de beschikbaarheid van grondwater, de kwaliteit van de bodem, enz. Ruwweg kan worden aangenomen dat dit voor horizontale collectoren 20 W / m is. Meer precies: droog zand - 10, droge klei - 20, natte klei - 25, klei met een hoog watergehalte - 35 W / m. Het verschil in temperatuur van het koelmiddel in de directe en retourleidingen van de lus wordt in de berekeningen meestal als 3 ° C beschouwd. Er mogen geen constructies op de site boven de collector worden geplaatst, zodat de warmte van de aarde wordt aangevuld door zonnestraling. De minimale afstand tussen de gelegde leidingen moet 0,7–0,8 m bedragen.De lengte van een greppel is gewoonlijk tussen 30 en 120 m. Het wordt aanbevolen om een ​​25% glycoloplossing als primair koelmiddel te gebruiken. Bij de berekeningen moet er rekening mee worden gehouden dat de warmtecapaciteit bij een temperatuur van 0 ° C 3,7 kJ / (kg K) is en de dichtheid 1,05 g / cm3. Bij gebruik van antivries is het drukverlies in de leidingen 1,5 keer groter dan bij circulerend water. Om de parameters van het primaire circuit van de warmtepompinstallatie te berekenen, moet het debiet van antivries worden bepaald: Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 .t), waarbij .t het temperatuurverschil is tussen de aanvoer en retour lijnen, die vaak gelijk is aan 3 K, en Qo is het thermische vermogen dat wordt ontvangen van een bron met laag potentieel (aarde). Deze laatste waarde wordt berekend als het verschil tussen het totale vermogen van de warmtepomp Qwp en het elektrische vermogen besteed aan het verwarmen van freon P: Qo = Qwp - P, kW. De totale lengte van de verzamelleidingen L en de totale oppervlakte van de sectie eronder A worden berekend met de formules: L = Qo / q, A = L · da. Hier q is de specifieke (vanaf 1 m buis) warmteafvoer; da is de afstand tussen de pijpen (legstap).

Probe berekening

Bij gebruik van verticale putten met een diepte van 20 tot 100 m worden hierin U-vormige metalen-kunststof- of kunststofbuizen (met diameters groter dan 32 mm) ondergedompeld. In de regel worden twee lussen in één put gestoken, waarna deze wordt gevuld met cementmortel. Gemiddeld kan de soortelijke warmteafgifte van een dergelijke sonde gelijk worden gesteld aan 50 W / m. U kunt zich ook concentreren op de volgende gegevens over warmteafgifte:

* droog sedimentair gesteente - 20 W / m;

* steenachtige grond en met water verzadigd sedimentair gesteente - 50 W / m;

* rotsen met een hoge thermische geleidbaarheid - 70 W / m;

* grondwater - 80 W / m.

De bodemtemperatuur op een diepte van meer dan 15 m is constant en bedraagt ​​ongeveer + 10 ° С. De afstand tussen de putten moet meer dan 5 m bedragen. Als er ondergrondse stromingen zijn, moeten de putten op een lijn loodrecht op de stroom worden geplaatst. De selectie van leidingdiameters wordt uitgevoerd op basis van het drukverlies voor het vereiste koelmiddeldebiet. De berekening van het vloeistofdebiet kan worden uitgevoerd voor t = 5 ° С. Rekenvoorbeeld. De initiële gegevens zijn dezelfde als in de bovenstaande berekening van de horizontale collector. Met een specifieke warmteafvoer van de sonde van 50 W / m en het vereiste vermogen van 11,35 kW, moet de lengte van de L-sonde 225 m. 0 zijn); in totaal - 6 circuits van elk 150 m.

Het totale debiet van de koelvloeistof bij .t = 5 ° С zal 2,1 m3 / h zijn; stroomsnelheid door één circuit - 0,35 m3 / u. De circuits hebben de volgende hydraulische kenmerken: drukverlies in de leiding - 96 Pa / m (warmtedrager - 25% glycoloplossing); lusweerstand - 14,4 kPa; stroomsnelheid - 0,3 m / s.

Warmtepomp terugverdientijd

Als het gaat om hoelang het duurt voordat iemand zijn geld dat in iets is geïnvesteerd, heeft teruggegeven, betekent dit hoe winstgevend de investering zelf was. Op het gebied van verwarming is alles vrij moeilijk, omdat we ons comfort en warmte bieden en alle systemen duur zijn, maar in dit geval kunt u op zoek gaan naar een dergelijke optie die het uitgegeven geld zou terugverdienen door de kosten tijdens het gebruik te verlagen. En als je op zoek gaat naar een passende oplossing, vergelijk je alles: een gasboiler, een warmtepomp of een elektrische boiler. We zullen analyseren welk systeem sneller en efficiënter zal renderen.

Het concept van terugverdientijd, in dit geval de introductie van een warmtepomp om het bestaande warmtetoevoersysteem te moderniseren, kan eenvoudig als volgt worden uitgelegd:

Er is één systeem - een individuele gasboiler, die zorgt voor autonome verwarming en warmwatervoorziening. Er is een split-systeem airconditioner die een kamer van koude voorziet. 3 split systemen geïnstalleerd in verschillende kamers.

En er is een meer economische geavanceerde technologie - een warmtepomp die huizen verwarmt / koelen en water verwarmt in de juiste hoeveelheden voor een huis of appartement. Het is noodzakelijk om te bepalen hoeveel de totale kosten van apparatuur en initiële kosten zijn veranderd, en ook om te schatten hoeveel de jaarlijkse bedrijfskosten van de geselecteerde soorten apparatuur zijn gedaald. En om te bepalen in hoeveel jaar, met de daaruit voortvloeiende besparingen, duurdere apparatuur zal lonen.Idealiter worden verschillende voorgestelde ontwerpoplossingen vergeleken en wordt de meest kosteneffectieve gekozen.

We zullen de berekening en vyyaski uitvoeren, wat is de terugverdientijd van een warmtepomp in Oekraïne

Laten we een specifiek voorbeeld bekijken

• Het huis heeft 2 verdiepingen, is goed geïsoleerd en heeft een totale oppervlakte van 150 m2.
• Warmte / verwarmingsdistributiesysteem: circuit 1 - vloerverwarming, circuit 2 - radiatoren (of ventilatorconvectoren).
• Er is een gasboiler geïnstalleerd voor verwarming en warmwatervoorziening (SWW), bijvoorbeeld 24kW, dubbel circuit.
• Airconditioningsysteem van split-systemen voor 3 kamers van het huis.

Jaarlijkse kosten voor verwarming en waterverwarming

1. De geschatte kosten van een stookruimte met een gasketel van 24 kW (ketel, leidingen, bedrading, tank, meter, installatie) bedragen ongeveer 1000 euro. Een airconditioningsysteem (één split-systeem) voor zo'n huis kost ongeveer 800 euro. In totaal met de inrichting van de stookruimte, ontwerpwerkzaamheden, aansluiting op het gasleidingnet en installatiewerkzaamheden - 6100 euro.

1. De kosten van de Mycond warmtepomp met extra fan coil systeem, installatiewerkzaamheden en aansluiting op het lichtnet bedragen ongeveer 6.650 euro.

1. De investeringsgroei is: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 euro (of ongeveer 16.500 UAH)
2. Het verlagen van de bedrijfskosten is: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Terugverdientijd Tocup. = 16500/19608 = 0,84 jaar!

Gebruiksgemak van de warmtepomp

Warmtepompen zijn de meest veelzijdige, multifunctionele en energiezuinige apparatuur voor het verwarmen van een huis, appartement, kantoor of commerciële faciliteit.

Een intelligent regelsysteem met wekelijkse of dagelijkse programmering, automatische omschakeling van seizoensinstellingen, handhaving van de temperatuur in het huis, spaarmodi, aansturing van een secundaire ketel, boiler, circulatiepompen, temperatuurregeling in twee verwarmingscircuits, is het meest geavanceerd en geavanceerd. Inverterregeling van de werking van de compressor, ventilator, pompen, zorgt voor maximale energiebesparing.

Warmtepompwerking bij werken volgens het grondwaterschema

De verzamelaar kan op drie manieren worden begraven.

Horizontale optie

Pijpen worden in geulen "slang" gelegd tot een diepte die de diepte van bevriezing van de grond overschrijdt (gemiddeld - van 1 tot 1,5 m).
Zo'n verzamelaar heeft een stuk land met een voldoende groot gebied nodig, maar elke huiseigenaar kan het bouwen - er zijn geen vaardigheden nodig, behalve het vermogen om met een schop te werken.

Er moet echter rekening mee worden gehouden dat het met de hand construeren van een warmtewisselaar een nogal arbeidsintensief proces is.

Verticale optie

De reservoirbuizen in de vorm van lussen met de vorm van de letter "U" worden ondergedompeld in putten met een diepte van 20 tot 100 m. Indien nodig kunnen meerdere van dergelijke putten worden gebouwd. Na het plaatsen van de leidingen worden de putten gevuld met cementmortel.

Het voordeel van een verticale collector is dat er voor de opbouw een zeer klein oppervlak nodig is. Er is echter geen manier om zelf putten van meer dan 20 m diep te boren - u zult een team van boormachines moeten inhuren.

Gecombineerde optie

Deze collector kan als een soort horizontaal worden beschouwd, maar voor zijn constructie is veel minder ruimte nodig.
Op het terrein wordt een ronde put gegraven met een diepte van 2 m.

De warmtewisselaarbuizen zijn in een spiraal gelegd, zodat het circuit als een verticaal geïnstalleerde veer is.

Na voltooiing van de installatiewerkzaamheden wordt de put gevuld. Net als bij een horizontale warmtewisselaar kan al het nodige werk met de hand worden gedaan.

De opvangbak is gevuld met antivries - antivries of ethyleenglycoloplossing.Om de circulatie te garanderen, wordt een speciale pomp in het circuit gesneden. Nadat het de warmte van de grond heeft opgenomen, gaat het antivriesmiddel naar de verdamper, waar warmte-uitwisseling plaatsvindt tussen het en het koelmiddel.

Houd er rekening mee dat onbeperkte warmteafvoer uit de bodem, vooral wanneer de collector verticaal staat, kan leiden tot ongewenste gevolgen voor de geologie en ecologie van de site. Daarom is het in de zomerperiode zeer wenselijk om de warmtepomp van het type "bodem-water" in omgekeerde modus te laten werken - airconditioning.

Het gasverwarmingssysteem heeft veel voordelen, en een van de belangrijkste zijn de lage gaskosten. Hoe u uw huisverwarming met gas uitrust, wordt u gevraagd door het verwarmingsschema van een privéwoning met een gasboiler. Overweeg het ontwerp van het verwarmingssysteem en de vervangingsvereisten.

Lees in dit onderwerp over de kenmerken van het kiezen van zonnepanelen voor woningverwarming.

Berekening van de horizontale warmtepompcollector

De efficiëntie van een horizontale collector hangt af van de temperatuur van het medium waarin deze is ondergedompeld, de thermische geleidbaarheid en het contactgebied met het buisoppervlak. De berekeningsmethode is nogal gecompliceerd, daarom worden in de meeste gevallen gemiddelde gegevens gebruikt.

Aangenomen wordt dat elke meter van de warmtewisselaar de HP de volgende warmteafgifte levert:

• 10 W - wanneer begraven in droge zanderige of rotsachtige grond;
• 20 W - in droge kleigrond;
• 25 W - in natte kleigrond;
• 35 W - in zeer vochtige kleigrond.

Om de lengte van de collector (L) te berekenen, moet het vereiste thermische vermogen (Q) dus worden gedeeld door de calorische waarde van de bodem (p):

L = Q / p.

De opgegeven waarden kunnen alleen als geldig worden beschouwd als aan de volgende voorwaarden is voldaan:

• Het perceel boven de collector is niet bebouwd, niet in de schaduw of beplant met bomen of struiken.
• De afstand tussen aangrenzende windingen van de spiraal of secties van de "slang" is minimaal 0,7 m.

Hoe warmtepompen werken

Elke warmtepomp heeft een werkmedium dat een koelmiddel wordt genoemd. Meestal werkt freon in deze hoedanigheid, minder vaak ammoniak. Het apparaat zelf bestaat uit slechts drie componenten:

De verdamper en de condensor zijn twee tanks, die eruit zien als lange gebogen buizen - spoelen. De condensor is aan een uiteinde verbonden met de uitlaat van de compressor en de verdamper met de inlaat. De uiteinden van de spoelen zijn verbonden en een drukreduceerventiel is geïnstalleerd op de kruising ertussen. De verdamper staat - direct of indirect - in contact met het bronmedium en de condensor staat in contact met het verwarmings- of warmwatersysteem.

Hoe de warmtepomp werkt

De HP-werking is gebaseerd op de onderlinge afhankelijkheid van gasvolume, druk en temperatuur. Dit is wat er in het apparaat gebeurt:

1. Ammoniak, freon of ander koudemiddel dat langs de verdamper beweegt, warmt bijvoorbeeld op van het bronmedium tot een temperatuur van +5 graden.
2. Nadat het door de verdamper is gegaan, bereikt het gas de compressor, die het naar de condensor pompt.
3. Het koudemiddel dat door de compressor wordt afgevoerd, wordt in de condensor vastgehouden door het drukreduceerventiel, dus de druk is hier hoger dan in de verdamper. Zoals u weet, stijgt de temperatuur van elk gas met toenemende druk. Dit is precies wat er gebeurt met het koelmiddel - het warmt op tot 60 - 70 graden. Omdat de condensor wordt gewassen door het koelmiddel dat in het verwarmingssysteem circuleert, warmt deze ook op.
4. Het koudemiddel wordt in kleine porties via het drukreduceerventiel afgevoerd naar de verdamper, waar de druk weer daalt. Het gas zet uit en koelt af, en aangezien een deel van de interne energie erdoor verloren ging als gevolg van warmte-uitwisseling in de vorige fase, daalt de temperatuur tot onder de aanvankelijke +5 graden. Na de verdamper warmt het weer op, dan wordt het door de compressor in de condensor gepompt - en zo verder in een cirkel. Wetenschappelijk wordt dit proces de Carnot-cyclus genoemd.

Maar de warmtepomp blijft nog steeds zeer winstgevend: voor elke verbruikte kW * h elektriciteit is het mogelijk om 3 tot 5 kW * h warmte te verkrijgen.

Zelfgemaakte accessoires voor een verwarmingssysteem met een warmtepomp

Het is vrij moeilijk voor een gewone huiseigenaar om te concurreren met industriële warmtepompen van binnen- en buitenlandse fabrikanten, maar de installatie en fabricage van individuele eenheden is geen onmogelijke klus. De belangrijkste taak bij het installeren van een warmtepomp is de juistheid van de berekeningen, omdat in geval van een fout het systeem een ​​laag rendement kan hebben en ineffectief kan worden.

Compressor

Voor installatie heeft u een nieuwe of een gebruikte nodig. de compressor werkt met een nog niet verstreken bron van geschikt vermogen. Het typische compressorvermogen moet 20 - 30% van het berekende vermogen zijn, u kunt standaard fabrieksunits gebruiken voor koelkasten of spiraalairconditioners, die een hoger rendement hebben in vergelijking met zuigerinrichtingen.

Verdamper en condensor

Om vloeistoffen te koelen en te verwarmen, worden ze meestal door koperen leidingen geleid die in een container met een warmtewisselaar zijn geplaatst. Om het koeloppervlak te vergroten, is de koperen buis spiraalvormig gerangschikt, de vereiste lengte wordt berekend met behulp van de formule voor het berekenen van het oppervlak gedeeld door de sectie. Het volume van de warmtewisselaarstank wordt berekend op basis van de implementatie van effectieve warmtewisseling, het gebruikelijke gemiddelde is ongeveer 120 liter. Voor een warmtepomp is het rationeel om leidingen voor airconditioners te gebruiken, die aanvankelijk een spiraalvorm hebben en in spiralen zijn uitgevoerd.

Afb. 3 Koperen buis en tank voor warmtewisselaar

Veel warmtepompfabrikanten hebben deze manier van bouwen van warmtewisselaars vervangen door een compactere methode, waarbij gebruik wordt gemaakt van warmtewisseling volgens het "pipe in pipe" -principe. De standaard diameter van de kunststof buis voor de verdamper is 32 mm, er wordt een koperen buis met een diameter van 19 mm in geplaatst, de verdamper is thermisch geïsoleerd, de totale lengte van de warmtewisselaar is ongeveer 10 - 12 m. Voor de condensor, 25 mm kan worden gebruikt. metaal-kunststof buis en 12,7 mm. koper.

Fig 4. Montage en uiterlijk van een warmtewisselaar gemaakt van koperen en kunststof leidingen

Om het oppervlak en de efficiëntie van de warmtewisselaar te vergroten, verdraaien sommige vakmensen een vlechtwerk van verschillende koperen buizen met een kleine diameter, brengen ze over met een dunne draad en plaatsen de structuur in plastic. Hierdoor is het mogelijk om op een vak van 10 meter een warmtewisselingsoppervlak te verkrijgen van circa 1 kuub.

Thermostatisch expansieventiel

Het juiste apparaat regelt het vulpeil van de verdamper en is grotendeels verantwoordelijk voor de prestaties van het hele systeem. Als de stroom koudemiddel bijvoorbeeld te hoog is, heeft het geen tijd om volledig te verdampen en zullen vloeistofdruppels de compressor binnendringen, wat leidt tot een verstoring van de werking en een verlaging van de uitlaatgastemperatuur. Een te kleine hoeveelheid freon in de verdamper na het verhogen van de temperatuur in de compressor is niet voldoende om het benodigde volume water op te warmen.

Afb. 5 Basisuitrusting voor de warmtepomp

Sensoren

Voor gebruiksgemak, bedieningscontrole, foutdetectie en systeemconfiguratie zijn ingebouwde temperatuursensoren vereist. Informatie is belangrijk in alle stadia van de werking van het systeem, alleen met behulp hiervan is het volgens de formules mogelijk om de belangrijkste parameter van de geïnstalleerde apparatuur voor waterwarmtepompen vast te stellen: de COP-efficiëntie-indicator.

Pompapparatuur

Wanneer warmtepompen in bedrijf zijn, wordt de watertoevoer en -toevoer uit een put, een put of een open reservoir uitgevoerd met behulp van waterpompen. Onderwater- of oppervlaktetypes kunnen worden gebruikt, meestal is hun vermogen laag, 100 - 200 watt is voldoende om water te leveren. Om de werking te regelen, de pompen en het systeem te beschermen, zijn filters, een manometer, watermeters en de eenvoudigste automatisering bovendien geïnstalleerd.

Afb. 6 Uiterlijk van een zelf samengestelde warmtepomp

Doe-het-zelf-montage van warmtepompapparatuur levert geen grote problemen op bij het hanteren van een speciaal gereedschap voor het lassen en solderen van koper. Het uitgevoerde werk zal helpen om aanzienlijke middelen te besparen - de kosten van componenten zullen ongeveer $ 600 bedragen. Dat wil zeggen, de aanschaf van industriële apparatuur kost 10 keer meer (ongeveer 6000 USD). Een zelfgemonteerde constructie heeft, mits correct berekend en geconfigureerd, een efficiëntie (COP) van ongeveer 4, wat overeenkomt met industriële ontwerpen.

We raden u aan om te lezen: Werkopties voor doe-het-zelf warmtepompen

kan zijn