Date tehnice ale pompelor de circulație pentru sistemele de încălzire

Tipuri de modele de pompe de căldură

Tipul pompei de căldură este de obicei notat printr-o expresie care indică mediul sursă și purtătorul de căldură al sistemului de încălzire.
Există următoarele soiuri:

• ТН "aer - aer";
• ТН "aer - apă";
• TN "sol - apă";
• TH "apă - apă".

Prima opțiune este un sistem split convențional care funcționează în modul de încălzire. Evaporatorul este montat în aer liber, iar o unitate cu condensator este instalată în interiorul casei. Acesta din urmă este suflat de un ventilator, datorită căruia o masă de aer cald este furnizată camerei.

Dacă un astfel de sistem este echipat cu un schimbător de căldură special cu duze, se va obține tipul HP „aer-apă”. Este conectat la un sistem de încălzire a apei.

Evaporatorul HP de tip „aer-aer” sau „aer-apă” poate fi amplasat nu în exterior, ci în conducta de ventilație a evacuării (trebuie forțat). În acest caz, eficiența pompei de căldură va crește de mai multe ori.

Pompele de căldură de tip „apă-apă” și „sol-apă” utilizează așa-numitul schimbător de căldură extern sau, așa cum se mai numește, și un colector pentru extragerea căldurii.

Schema schemei pompei de căldură

Acesta este un tub cu buclă lungă, de obicei din plastic, prin care un mediu lichid circulă în jurul evaporatorului. Ambele tipuri de pompe de căldură reprezintă același dispozitiv: într-un caz, colectorul este scufundat în partea de jos a unui rezervor de suprafață, iar în cel de-al doilea - în sol. Condensatorul unei astfel de pompe de căldură este situat într-un schimbător de căldură conectat la sistemul de încălzire a apei calde.

Conectarea pompelor de căldură conform schemei „apă-apă” este mult mai puțin laborioasă decât „sol-apă”, deoarece nu este nevoie să se efectueze lucrări de terasament. În partea de jos a rezervorului, conducta este așezată sub formă de spirală. Desigur, pentru această schemă, este adecvat doar un rezervor care nu îngheță până la fund în timpul iernii.

Este timpul să studiați în mod substanțial experiența străină

Aproape toată lumea știe acum despre pompele de căldură capabile să extragă căldura din mediul înconjurător pentru încălzirea clădirilor și, dacă nu cu mult timp în urmă, un potențial client a pus de obicei întrebarea nedumerită „cum este posibil acest lucru?”, Acum întrebarea „cum este corect? ? "

Răspunsul la această întrebare nu este ușor.

În căutarea răspunsurilor la numeroasele întrebări care apar inevitabil atunci când se încearcă proiectarea sistemelor de încălzire cu pompe de căldură, este recomandabil să apelăm la experiența specialiștilor din acele țări în care pompele de căldură de pe schimbătoarele de căldură de la sol sunt utilizate de mult timp.

O vizită * la expoziția americană AHR EXPO-2008, care a fost întreprinsă în principal pentru a obține informații despre metodele de calcul ingineresc ale schimbătorilor de căldură la sol, nu a adus rezultate directe în această direcție, dar o carte a fost vândută la expoziția ASHRAE stand, ale cărui dispoziții au servit ca bază pentru aceste publicații.

Ar trebui spus imediat că transferul tehnicii americane pe solul intern nu este o sarcină ușoară. Pentru americani lucrurile nu stau la fel ca în Europa. Numai ei măsoară timpul în aceleași unități ca și noi. Toate celelalte unități de măsură sunt pur americane, sau mai degrabă britanice. Americanii au avut în special ghinion cu fluxul de căldură, care poate fi măsurat atât în ​​unități termice britanice pe unitate de timp, cât și în tone de refrigerare, care au fost probabil inventate în America.

Problema principală, însă, nu a fost inconvenientul tehnic al recalculării unităților de măsură adoptate în Statele Unite, cu care se poate obișnui în timp, ci absența în cartea menționată a unei baze metodologice clare pentru construirea unui calcul algoritm. Se acordă prea mult spațiu tehnicilor de calcul de rutină și binecunoscute, în timp ce unele dispoziții importante rămân complet nedezvăluite.

În special, astfel de date inițiale legate fizic pentru calcularea schimbătorilor de căldură verticală la sol, cum ar fi temperatura fluidului care circulă în schimbătorul de căldură și factorul de conversie al pompei de căldură, nu pot fi setate în mod arbitrar și înainte de a continua calculele legate de căldura instabilă transfer în sol, este necesar să se determine dependențele care leagă acești parametri.

Criteriul pentru eficiența unei pompe de căldură este coeficientul de conversie α, a cărui valoare este determinată de raportul puterii sale termice la puterea motorului electric al compresorului. Această valoare este o funcție a punctelor de fierbere tu în evaporator și tk de condensare, iar în raport cu pompele de căldură apă-apă, putem vorbi despre temperaturile lichidului la ieșirea din evaporatorul t2I și la ieșirea din condensator t2K:

? =? (t2И, t2K). (unu)

Analiza caracteristicilor de catalog ale mașinilor frigorifice de serie și ale pompelor de căldură apă-apă a făcut posibilă afișarea acestei funcții sub forma unei diagrame (Fig. 1).

Folosind diagrama, este ușor să determinați parametrii pompei de căldură chiar în etapele inițiale de proiectare. Este evident, de exemplu, că dacă sistemul de încălzire conectat la pompa de căldură este proiectat pentru a furniza un mediu de încălzire cu o temperatură de curgere de 50 ° C, atunci factorul maxim de conversie posibil al pompei de căldură va fi de aproximativ 3,5. În același timp, temperatura glicolului la ieșirea evaporatorului nu trebuie să fie mai mică de + 3 ° С, ceea ce înseamnă că va fi necesar un schimbător de căldură la sol scump.

În același timp, dacă casa este încălzită cu ajutorul unei podele calde, un purtător de căldură cu temperatura de 35 ° C va intra în sistemul de încălzire din condensatorul pompei de căldură. În acest caz, pompa de căldură va putea funcționa mai eficient, de exemplu, cu un factor de conversie de 4,3, dacă temperatura glicolului răcit în evaporator este de aproximativ –2 ° C.

Folosind foi de calcul Excel, puteți exprima funcția (1) ca o ecuație:

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

Dacă, la factorul de conversie dorit și o valoare dată a temperaturii lichidului de răcire din sistemul de încălzire alimentat de o pompă de căldură, este necesar să se determine temperatura lichidului răcit în evaporator, atunci poate fi reprezentată ecuația (2) la fel de:

(3)

Puteți alege temperatura lichidului de răcire din sistemul de încălzire la valorile date ale coeficientului de conversie al pompei de căldură și temperatura lichidului la ieșirea din evaporator folosind formula:

(4)

În formulele (2) ... (4) temperaturile sunt exprimate în grade Celsius.

După ce am identificat aceste dependențe, putem merge acum direct la experiența americană.

Metoda de calcul a pompelor de căldură

Desigur, procesul de selectare și calcul al unei pompe de căldură este o operație tehnic foarte complicată și depinde de caracteristicile individuale ale obiectului, dar poate fi redus aproximativ la următoarele etape:

Se determină pierderea de căldură prin anvelopa clădirii (pereți, tavane, ferestre, uși). Acest lucru se poate face prin aplicarea următorului raport:

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

tnar - temperatura aerului exterior (° С);

tvn - temperatura aerului intern (° С);

S este suprafața totală a tuturor structurilor de închidere (m2);

n - coeficient care indică influența mediului asupra caracteristicilor obiectului.Pentru încăperi în contact direct cu mediul exterior prin tavanele n = 1; pentru obiecte cu podele mansardate n = 0,9; dacă obiectul este situat deasupra subsolului n = 0,75;

β este coeficientul pierderii de căldură suplimentare, care depinde de tipul de structură și de poziția sa geografică β poate varia de la 0,05 la 0,27;

RT - rezistența termică, este determinată de următoarea expresie:

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

δі / λі este un indicator calculat al conductivității termice a materialelor utilizate în construcții.

αout este coeficientul de disipare termică a suprafețelor exterioare ale structurilor de închidere (W / m2 * оС);

αin - coeficientul de absorbție termică a suprafețelor interne ale structurilor de închidere (W / m2 * оС);

- Pierderea totală de căldură a structurii este calculată prin formula:

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

Qi - consum de energie pentru încălzirea aerului care intră în cameră prin scurgeri naturale;

Qbp ​​- degajare de căldură datorată funcționării aparatelor de uz casnic și activităților umane.

2. Pe baza datelor obținute, se calculează consumul anual de energie termică pentru fiecare obiect individual:

An = 24 * 0,63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / oră pe an.) unde:

tвн - temperatura recomandată a aerului interior;

tnar - temperatura aerului exterior;

tout.av - valoarea medie aritmetică a temperaturii aerului exterior pentru întregul sezon de încălzire;

d este numărul de zile din perioada de încălzire.

3. Pentru o analiză completă, va trebui, de asemenea, să calculați nivelul puterii termice necesare pentru încălzirea apei:

Qgv = V * 17 (kW / oră pe an.) Unde:

V este volumul de încălzire zilnică a apei până la 50 ° С.

Apoi, consumul total de energie termică va fi determinat de formula:

Q = Qgv + Qyear (kW / oră pe an.)

Luând în considerare datele obținute, nu va fi dificil să alegeți cea mai potrivită pompă de căldură pentru încălzire și alimentare cu apă caldă. Mai mult, puterea calculată va fi determinată ca. Qtn = 1,1 * Q, unde:

Qtn = 1,1 * Q, unde:

1.1 este un factor de corecție care indică posibilitatea creșterii sarcinii pe pompa de căldură în perioada de temperaturi critice.

După calcularea pompelor de căldură, puteți selecta cea mai potrivită pompă de căldură capabilă să furnizeze parametrii necesari de microclimat în încăperi cu orice caracteristici tehnice. Și având în vedere posibilitatea integrării acestui sistem cu o unitate de control al climei, o podea caldă poate fi remarcată nu numai pentru funcționalitatea sa, ci și pentru costul estetic ridicat.

Formula de numărare

Căi de pierdere a căldurii în casă

Pompa de căldură este capabilă să facă față complet încălzirii spațiului.

Pentru a alege unitatea care vi se potrivește, ar trebui să calculați puterea necesară.

În primul rând, trebuie să înțelegeți echilibrul de căldură din clădire. Pentru aceste calcule, puteți utiliza serviciile specialiștilor, un calculator online sau dvs. însuți folosind o formulă simplă:

R = (k x V x T) / 860, în care:

R - consumul de energie al camerei (kW / oră); k este coeficientul mediu de pierdere a căldurii de către clădire: de exemplu, egal cu 1 - o clădire perfect izolată și 4 - o baracă din scânduri; V este volumul total al întregii încăperi încălzite, în metri cubi; T este diferența maximă de temperatură dintre exterior și interiorul clădirii. 860 este valoarea necesară pentru a converti kcal rezultat în kW.

În cazul unei pompe de căldură geotermală apă-apă, este, de asemenea, necesar să se calculeze lungimea necesară a circuitului care va fi în rezervor. Calculul este chiar mai simplu aici.

Se știe că 1 metru de colector dă aproximativ 30 de wați. Cu alte cuvinte, 1 kW de putere a pompei necesită 22 de metri de conducte. Cunoscând puterea necesară a pompei, putem calcula cu ușurință câte conducte avem nevoie pentru a realiza circuitul.

Calcul pe baza exemplului sistemului apă-apă

Să calculăm, de exemplu, o casă cu următoarele date inițiale:

• suprafață încălzită 300 mp;
• inaltimea tavanului 2,8 m;
• clădirea este bine izolată;
• temperatura minimă afară iarna este de -25 grade;
• temperatura camerei confortabilă +22 grade.

În primul rând, calculăm volumul încălzit al camerei: 300 mp x 2,8 m = 840 metri cubi

Apoi calculăm valoarea „T”: 22 - (-25) = 45 de grade.

Înlocuim aceste date cu formula: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 kWh

Am primit capacitatea necesară a pompei de căldură de 44 kW / h. Putem determina cu ușurință că pentru funcționarea sa avem nevoie de un colector cu o lungime totală de cel puțin 968 de metri.

S-ar putea să vă intereseze, de asemenea, un articol despre cum să faceți un aragaz cu picurător diesel: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Asa de pentru o camera bine izolata cu o suprafata de 300 mp este adecvată o pompă cu o capacitate de cel puțin 44 kW. Ca și în alte părți, este mai bine să faceți o rezervă de putere de cel puțin 10%. Prin urmare, este mai bine să achiziționați o unitate de 48-49 kW.

Mai devreme sau mai târziu vom ajunge cu toții la utilizarea energiei alternative și putem face primul pas astăzi. Folosind pompe de căldură, vă veți reduce costurile de încălzire, veți deveni independenți de furnizorii de gaz sau cărbune și veți păstra ecologia planetei dvs. de origine.

Cu ajutorul acestui articol, veți putea calcula parametrii echipamentelor geotermale care se vor potrivi spațiilor dvs. Dar nu uitați că profesioniștii vor face tot posibilul. Și veți avea întotdeauna pe cineva care să vă întrebe dacă sistemul nu funcționează corect.

Urmăriți un videoclip în care un specialist explică în detaliu principiile de calcul al puterii unei pompe de căldură pentru încălzirea unei case:

Tipuri de pompe de căldură

Pompele de căldură sunt împărțite în trei tipuri principale în funcție de sursa de energie de calitate inferioară:

• Aer.
• Amorsare.
• Apă - Sursa poate fi apele subterane și corpurile de apă de suprafață.

Pentru sistemele de încălzire a apei, care sunt mai frecvente, se utilizează următoarele tipuri de pompe de căldură:

Aer-apă este o pompă de căldură de tip aer care încălzește o clădire prin aspirarea aerului din exterior printr-o unitate externă. Funcționează pe principiul unui aparat de aer condiționat, doar invers, transformând energia aerului în căldură. O astfel de pompă de căldură nu necesită costuri mari de instalare, nu este necesar să alocați un teren pentru aceasta și, în plus, să forați o fântână. Cu toate acestea, eficiența funcționării la temperaturi scăzute (-25 ° C) scade și este necesară o sursă suplimentară de energie termică.

Dispozitivul „apă subterană” se referă la geotermie și produce căldură din sol folosind un colector așezat la o adâncime sub înghețul solului. De asemenea, există o dependență de zona site-ului și de peisaj, dacă colectorul este situat pe orizontală. Pentru amplasarea pe verticală, va trebui să găuriți un puț.

„Apă-la-apă” este instalat acolo unde există un corp de apă sau apă subterană în apropiere. În primul caz, rezervorul este așezat pe fundul rezervorului, în al doilea, un puț este forat sau mai multe, dacă zona site-ului permite. Uneori, adâncimea apei subterane este prea adâncă, astfel încât costul instalării unei astfel de pompe de căldură poate fi foarte mare.

Fiecare tip de pompă de căldură are propriile avantaje și dezavantaje, dacă clădirea este departe de rezervor sau apa subterană este prea adâncă, atunci „apă-la-apă” nu va funcționa. „Aer-apă” va fi relevant numai în regiunile relativ calde, unde temperatura aerului în sezonul rece nu scade sub -25 ° C.

Cum funcționează o pompă de căldură

O pompă de căldură modernă este foarte asemănătoare cu un frigider obișnuit.

Ce este o pompă geotermală sau, cu alte cuvinte, o pompă de căldură? Acesta este un echipament capabil să transfere căldura de la sursă la consumator. Să luăm în considerare principiul funcționării sale pe exemplul primei implementări practice a ideii.

Principiul de funcționare a pompelor geotermale a devenit cunoscut încă din anii '50 ai secolului al XIX-lea. În practică, aceste principii au fost puse în aplicare abia la mijlocul secolului trecut.

Într-o zi, un experimentator pe nume Weber sorta un congelator și a atins accidental un tub de condensare în flăcări.El a venit cu o idee de ce căldura nu merge nicăieri și nu aduce niciun beneficiu? Fără să se gândească de două ori, a lungit conducta și a pus-o în rezervorul de încălzire a apei.

Era atât de multă apă fierbinte încât nu știa ce să facă cu ea. A fost necesar să mergem mai departe - cum să încălzim aerul cu acest sistem simplu? Soluția sa dovedit a fi foarte simplă și, prin urmare, nu mai puțin ingenioasă.

Apa fierbinte este condusă în spirală printr-o bobină, iar apoi un ventilator suflă aer cald în jurul casei. Totul ingenios este simplu! Weber a fost un om măsurat și, de-a lungul timpului, a avut ideea de a face fără congelator. Trebuie să extragem căldură de pe pământ!

După ce a îngropat țevi de cupru și le-a pompat cu freon (același gaz utilizat în frigidere), a început să primească energie termică din adâncuri. Credem că, cu acest exemplu, toată lumea va înțelege principiul funcționării unei pompe de căldură.

De asemenea, vă sugerăm să citiți despre miracolul cuptorului cu motorină în următorul articol:

Metoda de calcul a puterii unei pompe de căldură

Pe lângă determinarea sursei optime de energie, va fi necesar să se calculeze puterea pompei de căldură necesară pentru încălzire. Depinde de cantitatea de pierderi de căldură din clădire. Să calculăm puterea unei pompe de căldură pentru încălzirea unei case folosind un exemplu specific.

Pentru aceasta, folosim formula Q = k * V * ∆T, unde

• Q este pierderea de căldură (kcal / oră). 1 kWh = 860 kcal / h;
• V este volumul casei în m3 (aria se înmulțește cu înălțimea plafoanelor);
• ∆Т este raportul dintre temperaturile minime în afara și în interiorul incintei în perioada cea mai rece a anului, ° С. Se scade exteriorul din tº-ul interior;
• k este coeficientul general de transfer de căldură al clădirii. Pentru o clădire din cărămidă cu zidărie în două straturi k = 1; pentru o clădire bine izolată k = 0,6.

Astfel, calculul puterii pompei de căldură pentru încălzirea unei case de cărămidă de 100 de metri pătrați și o înălțime a tavanului de 2,5 m, cu o diferență ttº de la -30º la exterior la + 20º la interior, va fi după cum urmează:

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

12500/860 = 14,53 kW. Adică, pentru o casă de cărămidă standard cu o suprafață de 100 m, va fi necesar un dispozitiv de 14 kilowați.

Consumatorul acceptă alegerea tipului și puterii pompei de căldură pe baza mai multor condiții:

• caracteristicile geografice ale zonei (apropierea de corpurile de apă, prezența apelor subterane, o zonă liberă pentru un colector);
• caracteristicile climatului (temperatura);
• tipul și volumul intern al camerei;
• oportunități financiare.

Având în vedere toate aspectele de mai sus, veți putea face cea mai bună alegere a echipamentului. Pentru o selecție mai eficientă și corectă a unei pompe de căldură, este mai bine să contactați specialiștii, aceștia vor putea face calcule mai detaliate și vor oferi fezabilitatea economică a instalării echipamentului.

De mult timp și cu mare succes, pompele de căldură au fost utilizate în frigidere și aparate de aer condiționat de uz casnic și industrial.

Astăzi, aceste dispozitive au început să fie utilizate pentru a îndeplini o funcție de natură opusă - încălzirea unei locuințe pe vreme rece.

Să aruncăm o privire la modul în care sunt utilizate pompele de căldură pentru încălzirea caselor private și la ceea ce trebuie să știți pentru a calcula corect toate componentele sale.

Principalele soiuri

Sisteme de extracție a căldurii. (Faceți clic pentru a mări)

• aer-aer este, în esență, un aparat de aer condiționat convențional;
• aer-apă - adăugăm un schimbător de căldură la aparatul de aer condiționat și încălzim deja apa;
• pământ-apă - îngropăm colectorul din țevi în pământ, iar la ieșire încălzim apa;
• apă-apă - conductele sunt plasate într-un rezervor deschis sau subteran și degajă căldură sistemului de încălzire a clădirii.

(Puteți găsi o clasificare detaliată a pompelor de căldură pentru încălzire în acest articol).

Exemplu de calcul al pompei de căldură

Vom selecta o pompă de căldură pentru sistemul de încălzire al unei case cu un etaj, cu o suprafață totală de 70 mp. m cu o înălțime standard a tavanului (2,5 m), arhitectură rațională și izolație termică a structurilor de închidere care îndeplinește cerințele codurilor moderne de construcție. Pentru încălzirea primului trimestru.m dintr-un astfel de obiect, conform standardelor general acceptate, este necesar să cheltuiți 100 W de căldură. Astfel, pentru a încălzi întreaga casă veți avea nevoie de:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW de energie termică.

Alegem o pompă de căldură a mărcii „TeploDarom” (modelul L-024-WLC) cu o putere termică de W = 7,7 kW. Compresorul unității consumă N = 2,5 kW electricitate.

Calculul rezervorului

Solul de pe amplasamentul alocat construcției colectorului este argilos, nivelul apei subterane este ridicat (luăm puterea calorică p = 35 W / m).

Capacitatea colectorului este determinată de formula:

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

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

Pe baza faptului că este irațional să întindeți un circuit cu o lungime mai mare de 100 m datorită unei rezistențe hidraulice excesiv de mari, acceptăm următoarele: colectorul pompei de căldură va fi format din două circuite - 100 m și 50 m lungime.

Zona site-ului care va trebui alocată colectorului este determinată de formula:

S = L x A,

Unde A este pasul dintre secțiunile adiacente ale conturului. Acceptăm: A = 0,8 m.

Atunci S = 150 x 0,8 = 120 mp m.

Calcule

După cum știți, pompele de căldură utilizează surse de energie libere și regenerabile: căldură cu aer cu potențial redus, sol, subteran, ape reziduale și reziduale ale proceselor tehnologice, corpuri de apă deschise care nu înghețează. Electricitatea este cheltuită pentru acest lucru, dar raportul dintre cantitatea de energie termică primită și cantitatea de energie electrică consumată este de aproximativ 3-6.

Mai precis, sursele de căldură slabă pot fi aerul exterior cu o temperatură de –10 până la + 15 ° С, aerul îndepărtat din cameră (15-25 ° С), subsolul (4-10 ° С) și apele subterane ( mai mult de 10 ° C), apă de lac și râu (0-10 ° С), suprafață (0-10 ° С) și sol adânc (mai mult de 20 m) (10 ° С).

Există două opțiuni pentru obținerea căldurii de calitate scăzută din sol: așezarea țevilor metal-plastice în tranșee adânci de 1,2-1,5 m sau în puțuri verticale adânci de 20-100 m. Uneori țevile sunt așezate sub formă de spirale în tranșee 2-4 m adâncime. Aceasta reduce semnificativ lungimea totală a tranșeelor. Transferul maxim de căldură din solul de suprafață este de 50-70 kWh / m2 pe an. Durata de viață a tranșeelor ​​și fântânilor este de peste 100 de ani.

Exemplu de calcul al pompei de căldură

Condiții inițiale: Este necesar să alegeți o pompă de căldură pentru încălzirea și alimentarea cu apă caldă a unei căsuțe cu două etaje, cu o suprafață de 200m2; temperatura apei din sistemul de încălzire ar trebui să fie de 35 ° C; temperatura minimă a lichidului de răcire este de 0 ° С. Pierderea de căldură a clădirii este de 50W / m2. Sol argilos, uscat.

Calcul:

Puterea termică necesară pentru încălzire: 200 * 50 = 10 kW;

Putere necesară pentru încălzire și alimentare cu apă caldă: 200 * 50 * 1,25 = 12,5 kW

Pentru încălzirea clădirii, a fost selectată o pompă de căldură WW H R P C 12 cu o putere de 14,79 kW (cea mai apropiată dimensiune standard mai mare), care cheltuie 3,44 kW pentru încălzirea freonului. Îndepărtarea căldurii de pe stratul de suprafață al solului (lut uscat) q este egal cu 20 W / m. Calculăm:

1) puterea termică necesară a colectorului Qo = 14,79 - 3,44 = 11,35 kW;

2) lungimea totală a conductelor L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. Pentru organizarea unui astfel de colector sunt necesare 6 circuite cu o lungime de 100 m;

3) cu o treaptă de așezare de 0,75 m, suprafața necesară a amplasamentului este A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) consumul total de soluție de glicol (25%)

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

dt este diferența de temperatură între liniile de alimentare și retur, adesea luată egală cu 3 K. Debitul pe circuit este de 0,584 m3 / h. Pentru dispozitivul colector, selectăm o țeavă din plastic armat de dimensiunea standard 32 (de exemplu, PE32x2). Pierderea de presiune în acesta va fi de 45 Pa / m; rezistența unui circuit este de aproximativ 7 kPa; debitul lichidului de răcire - 0,3 m / s.

Calculul colectorului orizontal al pompei de căldură

Îndepărtarea căldurii din fiecare metru al conductei depinde de mulți parametri: adâncimea de așezare, disponibilitatea apei subterane, calitatea solului etc. Aproximativ se poate considera că pentru colectoarele orizontale este de 20 W / m. Mai precis: nisip uscat - 10, lut uscat - 20, lut umed - 25, lut cu un conținut ridicat de apă - 35 W / m. Diferența de temperatură a lichidului de răcire în liniile directe și de retur ale buclei din calcule este de obicei considerată a fi de 3 ° C. Nici o structură nu ar trebui ridicată pe locul de deasupra colectorului, astfel încât căldura pământului să fie alimentată de radiația solară. Distanța minimă între țevile așezate ar trebui să fie de 0,7-0,8 m.Lungimea unei tranșee este de obicei între 30 și 120 m. Se recomandă utilizarea unei soluții de glicol 25% ca agent de răcire primar. În calcule, trebuie luat în considerare faptul că capacitatea sa de căldură la o temperatură de 0 ° C este de 3,7 kJ / (kg K), iar densitatea sa este de 1,05 g / cm3. Atunci când se utilizează antigel, pierderea de presiune din conducte este de 1,5 ori mai mare decât atunci când circulă apa. Pentru a calcula parametrii circuitului primar al instalației pompei de căldură, va fi necesar să se determine debitul antigelului: Vs = Qo 3600 / (1,05 3.7 .t), unde .t este diferența de temperatură între alimentare și retur linii, care este adesea luată egal cu 3 K, iar Qo este puterea termică primită de la o sursă cu potențial redus (sol). Cea din urmă valoare se calculează ca diferență între puterea totală a pompei de căldură Qwp și puterea electrică consumată pentru încălzirea freonului P: Qo = Qwp - P, kW. Lungimea totală a conductelor colectoare L și aria totală a secțiunii de sub A sunt calculate prin formulele: L = Qo / q, A = L · da. Aici q este eliminarea specifică (de la 1 m țeavă) a căldurii; da este distanța dintre țevi (etapa de așezare).

Calculul sondei

Atunci când se utilizează fântâni verticale cu adâncimea de 20 până la 100 m, țevile din plastic sau metal în formă de U (cu diametre peste 32 mm) sunt scufundate în ele. De regulă, două bucle sunt introduse într-un puț, după care este umplut cu mortar de ciment. În medie, puterea specifică de căldură a unei astfel de sonde poate fi luată egal cu 50 W / m. De asemenea, vă puteți concentra asupra următoarelor date despre puterea de căldură:

* roci sedimentare uscate - 20 W / m;

* sol pietros și roci sedimentare saturate cu apă - 50 W / m;

* roci cu conductivitate termică ridicată - 70 W / m;

* ape subterane - 80 W / m.

Temperatura solului la o adâncime mai mare de 15 m este constantă și este de aproximativ + 10 ° С. Distanța dintre puțuri ar trebui să fie mai mare de 5 m. Dacă există curenți subterani, puțurile ar trebui să fie amplasate pe o linie perpendiculară pe debit. Selectarea diametrelor conductelor se efectuează pe baza pierderii de presiune pentru debitul de lichid de răcire necesar. Calculul debitului poate fi efectuat pentru t = 5 ° C. Exemplu de calcul. Datele inițiale sunt aceleași ca în calculul de mai sus al colectorului orizontal. Cu o eliminare termică specifică a sondei de 50 W / m și puterea necesară de 11,35 kW, lungimea sondei L ar trebui să fie de 225 m. .0); în total - 6 circuite, câte 150 m fiecare.

Debitul total al lichidului de răcire la .t = 5 ° С va fi de 2,1 m3 / h; debit printr-un circuit - 0,35 m3 / h. Circuitele vor avea următoarele caracteristici hidraulice: pierderea de presiune în țeavă - 96 Pa / m (purtător de căldură - soluție de glicol 25%); rezistența buclei - 14,4 kPa; viteza de curgere - 0,3 m / s.

Rambursarea pompei de căldură

Când vine vorba de cât durează o persoană să-și returneze banii investiți în ceva, înseamnă cât de profitabilă a fost investiția în sine. În domeniul încălzirii, totul este destul de dificil, deoarece ne asigurăm confort și căldură și toate sistemele sunt scumpe, dar în acest caz, puteți căuta o astfel de opțiune care să returneze banii cheltuiți prin reducerea costurilor în timpul utilizării. Și când începeți să căutați o soluție potrivită, comparați totul: un cazan pe gaz, o pompă de căldură sau un cazan electric. Vom analiza ce sistem va plăti mai repede și mai eficient.

Conceptul de rambursare, în acest caz, introducerea unei pompe de căldură pentru modernizarea sistemului de alimentare cu căldură existent, pentru a-l spune simplu, poate fi explicat după cum urmează:

Există un sistem - un cazan individual pe gaz, care asigură încălzire autonomă și alimentare cu apă caldă. Există un aparat de aer condiționat cu sistem split, care oferă o cameră cu frig. S-au instalat 3 sisteme split în camere diferite.

Și există o tehnologie avansată mai economică - o pompă de căldură care va încălzi / răcori casele și încălzi apa în cantități potrivite pentru o casă sau un apartament. Este necesar să se determine cât s-au schimbat costurile totale ale echipamentelor și costurile inițiale și, de asemenea, să se estimeze cât de mult au scăzut costurile anuale de funcționare ale tipurilor de echipamente selectate. Și pentru a determina în câți ani, cu economiile rezultate, echipamentele mai scumpe vor da roade.În mod ideal, sunt comparate mai multe soluții de proiectare propuse și este selectată cea mai rentabilă.

Vom efectua calculul și vyyaski, care este perioada de recuperare a unei pompe de căldură în Ucraina

Să luăm în considerare un exemplu specific

• Casa este pe 2 etaje, bine izolată, cu o suprafață totală de 150 mp.
• Sistem de distribuție a căldurii / încălzirii: circuitul 1 - încălzire prin pardoseală, circuitul 2 - radiatoare (sau ventiloconvectoare).
• A fost instalat un cazan pe gaz pentru încălzire și alimentare cu apă caldă (ACM), de exemplu 24kW, cu dublu circuit.
• Sistem de aer condiționat din sisteme split pentru 3 camere ale casei.

Costuri anuale pentru încălzire și încălzire a apei

1. Costul aproximativ al unei camere de cazane cu un cazan pe gaz de 24 kW (cazan, conducte, cabluri, rezervor, contor, instalație) este de aproximativ 1000 Euro. Un sistem de aer condiționat (un sistem split) pentru o astfel de casă va costa aproximativ 800 de euro. În total cu amenajarea sălii cazanelor, lucrări de proiectare, conectare la rețeaua de conducte de gaz și lucrări de instalare - 6100 euro.

1. Costul aproximativ al pompei de căldură Mycond cu sistem de ventiloconvectoare suplimentar, lucrări de instalare și conectare la rețea este de 6.650 de euro.

1. Creșterea investiției este: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 euro (sau aproximativ 16500 UAH)
2. Reducerea costurilor de operare este: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Perioada de rambursare Tocup. = 16500/19608 = 0,84 ani!

Ușurința de utilizare a pompei de căldură

Pompele de căldură sunt echipamentele cele mai versatile, multifuncționale și eficiente din punct de vedere energetic pentru încălzirea unei case, apartamente, birouri sau instalații comerciale.

Un sistem inteligent de control cu ​​programare săptămânală sau zilnică, comutare automată a setărilor sezoniere, menținerea temperaturii în casă, moduri economice, controlul unui cazan sclav, cazan, pompe de circulație, controlul temperaturii în două circuite de încălzire, este cel mai avansat și avansat. Controlul invertorului asupra funcționării compresorului, ventilatorului, pompelor, permite economii maxime de energie.

Funcționarea pompei de căldură atunci când funcționează conform schemei de apă freatică

Colectorul poate fi îngropat în trei moduri.

Opțiune orizontală

Țevile sunt așezate în tranșee ca un șarpe la o adâncime care depășește adâncimea înghețului solului (în medie - de la 1 la 1,5 m).
Un astfel de colecționar va necesita un teren de o suprafață suficient de mare, dar orice proprietar poate să-l construiască - nu sunt necesare abilități, altele decât capacitatea de a lucra cu o lopată.

Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că construcția manuală a unui schimbător de căldură este un proces destul de laborios.

Opțiune verticală

Țevile rezervorului sub formă de bucle având forma literei „U” sunt scufundate în puțuri cu o adâncime de 20 până la 100 m. Dacă este necesar, pot fi construite mai multe astfel de puțuri. După instalarea conductelor, puțurile sunt umplute cu mortar de ciment.

Avantajul unui colector vertical este că este necesară o suprafață foarte mică pentru construcția sa. Cu toate acestea, nu există nicio modalitate de a fora singuri puțuri cu o adâncime mai mare de 20 m - va trebui să angajați o echipă de foratoare.

Opțiune combinată

Acest colector poate fi considerat un fel de orizontal, dar este nevoie de mult mai puțin spațiu pentru construcția sa.
O groapă rotundă este săpată pe site cu o adâncime de 2 m.

Tuburile schimbătorului de căldură sunt așezate în spirală, astfel încât circuitul să fie ca un arc instalat vertical.

La finalizarea lucrărilor de instalare, fântâna este umplută. Ca și în cazul unui schimbător de căldură orizontal, toată cantitatea necesară de muncă poate fi făcută manual.

Colectorul este umplut cu soluție antigel - antigel sau etilenglicol.Pentru a asigura circulația sa, o pompă specială este tăiată în circuit. După ce a absorbit căldura solului, antigelul se îndreaptă către evaporator, unde are loc schimbul de căldură între acesta și agentul frigorific.

Trebuie avut în vedere faptul că extracția nelimitată de căldură din sol, mai ales atunci când colectorul este situat vertical, poate duce la consecințe nedorite pentru geologia și ecologia sitului. Prin urmare, în perioada de vară, este foarte de dorit să acționați pompa de căldură de tip „sol - apă” în regim invers - aer condiționat.

Sistemul de încălzire pe gaz are multe avantaje, iar unul dintre principalele este costul redus al gazului. Cum să echipați încălzirea locuinței cu gaz, veți fi solicitat de schema de încălzire a unei case private cu un cazan pe gaz. Luați în considerare cerințele de proiectare și înlocuire a sistemului de încălzire.

Citiți despre caracteristicile alegerii panourilor solare pentru încălzirea locuințelor în acest subiect.

Calculul colectorului orizontal al pompei de căldură

Eficiența unui colector orizontal depinde de temperatura mediului în care este scufundat, de conductivitatea termică a acestuia, precum și de zona de contact cu suprafața țevii. Metoda de calcul este destul de complicată, prin urmare, în majoritatea cazurilor, se utilizează date medii.

Se crede că fiecare metru al schimbătorului de căldură furnizează HP puterea de căldură următoare:

• 10 W - când este îngropat în sol uscat nisipos sau stâncos;
• 20 W - în sol argilos uscat;
• 25 W - în solul argilos umed;
• 35 W - în sol argilos foarte umed.

Astfel, pentru a calcula lungimea colectorului (L), puterea termică necesară (Q) ar trebui împărțită la puterea calorică a solului (p):

L = Q / p.

Valorile date pot fi considerate valabile numai dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

• Terenul de deasupra colectorului nu este construit, nu este umbrit sau plantat cu copaci sau tufișuri.
• Distanța dintre virajele adiacente ale spiralei sau secțiunile „șarpelui” este de cel puțin 0,7 m.

Cum funcționează pompele de căldură

Orice pompă de căldură are un mediu de lucru numit agent frigorific. De obicei, freonul acționează în această capacitate, mai rar amoniac. Dispozitivul în sine constă doar din trei componente:

Evaporatorul și condensatorul sunt două rezervoare, care arată ca niște tuburi lungi curbate - bobine. Condensatorul este conectat la un capăt la ieșirea compresorului, iar evaporatorul la intrare. Capetele bobinelor sunt unite și se instalează o supapă de reducere a presiunii la joncțiunea dintre ele. Evaporatorul este în contact - direct sau indirect - cu mediul sursă, iar condensatorul este în contact cu sistemul de încălzire sau apă caldă menajeră.

Cum funcționează pompa de căldură

Operațiunea HP se bazează pe interdependența volumului, presiunii și temperaturii gazului. Iată ce se întâmplă în interiorul unității:

1. Amoniacul, freonul sau alt agent frigorific, care se deplasează de-a lungul evaporatorului, se încălzește de la mediul sursă, de exemplu, la o temperatură de +5 grade.
2. După trecerea prin evaporator, gazul ajunge la compresor, care îl pompează la condensator.
3. Agentul frigorific evacuat de compresor este ținut în condensator de o supapă de reducere a presiunii, deci presiunea acestuia este mai mare aici decât în ​​evaporator. După cum știți, odată cu creșterea presiunii, temperatura oricărui gaz crește. Exact acest lucru se întâmplă cu agentul frigorific - acesta se încălzește până la 60 - 70 de grade. Deoarece condensatorul este spălat de lichidul de răcire care circulă în sistemul de încălzire, acesta din urmă se încălzește.
4. Agentul frigorific este evacuat în porțiuni mici prin supapa de reducere a presiunii către evaporator, unde presiunea acestuia scade din nou. Gazul se extinde și se răcește și, întrucât o parte din energia internă a fost pierdută de acesta ca urmare a schimbului de căldură în etapa anterioară, temperatura acestuia scade sub +5 grade inițiale. După evaporator, se încălzește din nou, apoi este pompat în condensator de către compresor - și așa mai departe într-un cerc. Științific, acest proces se numește ciclul Carnot.

Dar pompa de căldură rămâne în continuare foarte profitabilă: pentru fiecare kW * h consumat de energie electrică, este posibil să se obțină între 3 și 5 kW * h de căldură.

Accesorii auto-fabricate pentru sistemul de încălzire cu pompă de căldură

Este destul de dificil pentru un proprietar obișnuit să concureze cu pompele de căldură industriale ale producătorilor interni și străini, cu toate acestea, instalarea și fabricarea unităților individuale nu este o muncă imposibilă. Sarcina principală la instalarea unei pompe de căldură este corectitudinea calculelor, deoarece în caz de eroare, sistemul poate avea o eficiență scăzută și poate deveni ineficient.

Compresor

Pentru instalare, veți avea nevoie de unul nou sau folosit. compresorul este în stare de funcționare cu o resursă neexpirată de putere adecvată. Puterea tipică a compresorului trebuie să fie de 20 - 30% din cea calculată, puteți utiliza unități standard din fabrică pentru frigidere sau aparate de aer condiționat spiralate, care au o eficiență mai mare în comparație cu dispozitivele cu piston.

Evaporator și condensator

Pentru a răci și încălzi lichidele, acestea sunt de obicei trecute prin țevi de cupru plasate într-un recipient cu schimbător de căldură. Pentru a mări aria de răcire, conducta de cupru este aranjată sub formă de spirală, lungimea necesară este calculată utilizând formula pentru calcularea ariei împărțite la secțiune. Volumul rezervorului de schimb de căldură este calculat pe baza implementării unui schimb de căldură eficient, media obișnuită este de aproximativ 120 de litri. Pentru o pompă de căldură, este rațional să se utilizeze țevi pentru aparatele de aer condiționat, care au inițial o formă spirală și sunt implementate în bobine.

Smochin. 3 Tub și rezervor de cupru pentru schimbătorul de căldură

Mulți producători de pompe de căldură au înlocuit această metodă de construire a schimbătoarelor de căldură cu una mai compactă, utilizând schimbul de căldură conform principiului „țeavă în țeavă”. Diametrul standard al țevii de plastic pentru evaporator este de 32 mm, în ea este plasată o țeavă de cupru cu diametrul de 19 mm, evaporatorul este izolat termic, lungimea totală a schimbătorului de căldură este de aproximativ 10 - 12 m. condensator, se poate folosi 25 mm. țeavă metal-plastic și 12,7 mm. cupru.

Fig 4. Asamblarea și aspectul unui schimbător de căldură din țevi de cupru și plastic

Pentru a crește suprafața și eficiența schimbătorului de căldură, unii meșteri răsucesc o panglică din mai multe țevi de cupru cu diametru mic, le transferă cu un fir subțire și așează structura în plastic. Acest lucru face posibilă obținerea unei suprafețe de schimb de căldură de aproximativ 1 metru cub pe o secțiune de 10 metri.

Supapă de expansiune termostatică

Dispozitivul potrivit controlează nivelul de umplere al evaporatorului și este în mare parte responsabil pentru performanțele întregului sistem. De exemplu, dacă debitul de agent frigorific este prea mare, nu va avea timp să se evapore complet și picături de lichid vor intra în compresor, ceea ce va duce la întreruperea funcționării acestuia și la scăderea temperaturii gazului de ieșire. Cantitatea prea mică de freon în evaporator după creșterea temperaturii în compresor nu va fi suficientă pentru a încălzi volumul necesar de apă.

Smochin. 5 Echipament de bază pentru pompa de căldură

Senzori

Pentru ușurință în utilizare, controlul funcționării, detectarea defecțiunilor și configurarea sistemului, sunt necesari senzori de temperatură încorporați. Informațiile sunt importante în toate etapele funcționării sistemului, doar cu ajutorul acestuia, conform formulelor, este posibil să se stabilească cel mai important parametru al echipamentului instalat pentru pompele de căldură cu apă - indicatorul de eficiență COP.

Echipamente de pompare

Când pompele de căldură funcționează, admisia și alimentarea cu apă dintr-o fântână, o fântână sau un rezervor deschis se efectuează folosind pompe de apă. Pot fi utilizate tipuri submersibile sau de suprafață, de obicei puterea lor este redusă, 100 - 200 wați sunt suficienți pentru alimentarea cu apă. Pentru a controla funcționarea, protejați pompele și sistemul, sunt instalate suplimentar filtre, un manometru, apometre și cea mai simplă automatizare.

Smochin. 6 Aspectul unei pompe de căldură autoasamblate

Asamblarea personalizată a echipamentelor de pompare a căldurii nu prezintă mari dificultăți în capacitatea de a manipula un instrument special pentru sudarea și lipirea cuprului. Lucrările efectuate vor ajuta la economisirea de fonduri semnificative - costul componentelor va fi de aproximativ 600 USD. Adică, achiziționarea de echipamente industriale va costa de 10 ori mai mult (aproximativ 6000 USD). O structură auto-asamblată, atunci când este corect calculată și configurată, are o eficiență (COP) de aproximativ 4, care corespunde desenelor industriale.

Vă sfătuim să citiți: Opțiuni de lucru pentru pompa de căldură Do-it-yourself

pot fi