Beräkning av en luft-till-vatten-värmepump för uppvärmning och varmvattenförsörjning

Exempel på beräkning av värmepump

Vi väljer en värmepump för värmesystemet i ett envåningshus med en total yta på 70 kvm. m med en standard takhöjd (2,5 m), rationell arkitektur och värmeisolering av inneslutna strukturer som uppfyller kraven i moderna byggregler. För uppvärmning av 1: a kvartalet. m av ett sådant objekt, enligt allmänt vedertagna standarder, är det nödvändigt att spendera 100 W värme. För att värma upp hela huset behöver du:

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

Vi väljer en värmepump av märket "TeploDarom" (modell L-024-WLC) med en termisk effekt på W = 7,7 kW. Enhetens kompressor förbrukar N = 2,5 kW el.

Reservoarberäkning

Marken på platsen som avsatts för konstruktion av samlaren är lerig, grundvattennivån är hög (vi tar värmevärdet p = 35 W / m).

Samlarens kapacitet bestäms av formeln:

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

Bestäm längden på uppsamlingsröret:

L = 5200/35 = 148,5 m (ungefär).

Baserat på det faktum att det är irrationellt att lägga en krets med en längd på mer än 100 m på grund av ett alltför högt hydrauliskt motstånd, accepterar vi följande: värmepumpens grenrör består av två kretsar - 100 m och 50 m långa.

Området på webbplatsen som måste tilldelas samlaren bestäms av formeln:

S = L x A,

Där A är steget mellan angränsande delar av konturen. Vi accepterar: A = 0,8 m.

Då är S = 150 x 0,8 = 120 kvm. m.

"En värmepump är väldigt dyr!"

I själva verket nyckelfärdig installation av ett geotermiskt värmesystem 2000-2010, kostade cirka 30 000-40 000 dollar... Det var tre huvudfaktorer bakom ett så högt pris:

• kostnaden för borrning vid den tiden var 35-50 USD. i 1 meter. Som ett resultat gick 60-70% av den totala budgeten till den externa samlarens enhet. Tack vare krisen har kostnaden för borrning nu sjunkit till $ 15-17. i 1 meter.
• priset på värmepumpar har nu minskat avsevärt både på grund av den ökade interna konkurrensen på den vitryska marknaden, vilket gjorde att lokala aktörers aptit på denna marknad ”begränsades” och på grund av den globala minskningen av utrustningskostnader av denna typ.
• bredare införande av "horisontella" reservoarer, vars installation är två gånger billigare än "vertikal" borrning och samtidigt inte är sämre än "vertikala" reservoarer när det gäller effektivitet.

Som ett resultat, idag genomsnittet kostnaden för systemnyckeln "Nyckelfärdig" (med all utrustning och verk) minskade upp till 9000-15000 USD Samtidigt behöver du inte utveckla och godkänna ett projekt i ministeriet för nödsituationer, byggande av "nedstigningsstationer" (under förgasning), installation av en skorsten, efterlevnad av brandbestämmelser etc.

Typer av värmepumpskonstruktioner

Det finns följande sorter:

• ТН "luft - luft";
• ТН "luft - vatten";
• TN "jord - vatten";
• TH "vatten - vatten".

Det allra första alternativet är ett konventionellt delat system som arbetar i uppvärmningsläge. Förångaren monteras utomhus och en enhet med kondensor installeras inne i huset. Den senare blåses av en fläkt, på grund av vilken en varm luftmassa tillförs rummet.

Om ett sådant system är utrustat med en speciell värmeväxlare med munstycken, kommer HP-typ "luft-vatten" att erhållas. Den är ansluten till ett vattenvärmesystem.

HP-förångaren av typen "luft-till-luft" eller "luft-till-vatten" kan placeras inte utomhus, utan i avluftningskanalen (den måste tvingas). I detta fall kommer värmepumpens effektivitet att öka flera gånger.

Värmepumpar av typen "vatten-till-vatten" och "jord-till-vatten" använder en så kallad extern värmeväxlare eller, som det också kallas, en uppsamlare för att extrahera värme.

Schematisk bild av värmepumpen

Detta är ett långt slingrör, vanligtvis plast, genom vilket ett flytande medium cirkulerar runt förångaren. Båda typerna av värmepumpar representerar samma enhet: i ett fall är samlaren nedsänkt i botten av en ytbehållare och i det andra - i marken. Kondensorn för en sådan värmepump är placerad i en värmeväxlare ansluten till varmvattenuppvärmningssystemet.

Anslutning av värmepumpar enligt "vatten - vatten" -schemat är mycket mindre mödosamt än "jordvatten", eftersom det inte finns något behov av att utföra markarbeten. I botten av behållaren läggs röret i form av en spiral. Naturligtvis, för detta schema, är endast en behållare lämplig som inte fryser till botten på vintern.

Varför en värmepump?

Förutom uppvärmning under den kalla årstiden, låter pumpen dig byta till luftkonditioneringsprocessen i vardagsrummet på sommaren. För att göra detta överförs pumpen till det omvända driftsättet - kylfunktionen. För att säkerställa att miljön är rena inte bara i deras egna hem utan också på atmosfären på hela planeten som helhet är användningen av värmepumpar som uppvärmning mycket berättigad. Dessutom kan utrustningen skryta långsiktigt arbete, kostnadsbesparingar, säkerhet och skapandet av en bekväm miljö i hemmet.
Alla typer av energibärare blir dyrare för varje period, så ivriga ägare är redo att installera dyr utrustning som kommer att löna sig genom att arbeta utan att använda konstgjord bränsle. Inköp av flytande, gasformiga eller fasta bränslen krävs inte för att värmepumpen ska fungera effektivt.

I privata hus med ett stort område tillåter användningen av en värmepump i kombination med en reservuppvärmningsmetod att du får tillbaka investeringskostnaderna under det sjätte verksamhetsåret. Samtidigt släpps cirka 6 kW värme per 1 kW förbrukad el. Värmepumpen gör att du kan få en vattentemperatur i systemet upp till 70 ° C.

I ett hus med en installerad värmepump behöver inte använda luftkonditioneringens tjänster, eftersom det under sommaren cirkulerar ett kylvätska längs kretsen, som kyls i marken till en temperatur av 6 ° C. Det kostar billigare än att använda separata luftkylningssystem. För att göra pumpen ännu effektivare ansluts poolerna till ytterligare uppvärmningsgrenar, och på sommaren används energi från solpaneler.

Värmepump i funktion

Under den hårda skorpan och manteln på planeten finns en glödhet kärna. Under många år framöver kommer kärnan under många generationer jordbor inte att ändra temperaturen och värma upp vårt gemensamma hem från insidan. Beroende på klimatförhållanden, på ett djup av cirka 50-60 m, jordens temperatur är inom 10-14 ° C... Även i permafrost är det möjligt att använda en värmepump, bara djupet på rörläggningen måste ökas.

Hur det fungerar

Utrustningen är konstruerad för att samla in låga omgivningstemperaturer på djupet, omvandla den till högtemperaturenergi och överföra den till hushållsuppvärmningssystemet. Planeten avger ständigt värme som används för att värma upp hemmet. Värme erhålls från den omgivande luften och vattnet som ackumulerar solenergi.

I själva verket är en värmepump en enhet som liknar kylutrustningens funktion. Endast i kylen är förångaren placerad så att den släpper ut onödig värme och i värmepumpen i ständig kontakt med källan naturlig värme:

• använder vertikala eller sneda brunnar, samverkar med landmassan belägen under fryspunkten;
• användningen av rör på djupet av varma sjöar och floder gör att du kan samla energin från icke-frysande vattenflöden;
• specialanordningar samlar upp den varma luftens temperatur utanför bostaden.

Bränslehållarens rörelse genom systemet organiseras av en kompressor. För att öka temperaturen som samlats in på jordens djup används ett system med smalare trattar. Passerar genom dem under tryck samlas bäraren och ökar temperaturen. Kondensorn installerad i systemet avger energi för att värma upp vätskan i värmesystemet, som till slut går till radiatorerna i husets interna värmekrets.

För användning av värmepumpen året runt i systemet levereras med två värmeväxlare... Den ena förångaren frigör kylenergi, medan den andra fungerar som värmeleverantör för att värma upp rummet. Källan för att samla upp värme är jordens tarmar, botten av icke-frysande vattendrag eller luftmassor, från vilka långa rör lånar energi med låg temperatur.

Strukturellt diagram av en pump av ett privat hus

• ett rörsystem för extern, ibland fjärruppsamling, där en värmebärare rör sig ständigt;
• kollektorns arbetssystem, som inkluderar en kompressor, rör, värmeväxlare, ventiler och trattar med olika åtgärder;
• husets interna värmesystem med rör och radiatorer eller luftkylsystem.

Den driftperiod under vilken ingen brott på bränsleutrustning kommer att inträffa kallas av tillverkare och installatörer av pumpar vid 20 år. Men ett sådant uttalande är osannolikt, eftersom ingen har avbrutit fysikens lagar och ständigt gnugga och rörliga delar kommer att misslyckas tidigare. Den optimala arbetstiden utan reparation och byte av delar kan vara utse en siffra vid tio år.

Skapa en värmegenerator med egna händer

Lista över delar och tillbehör för att skapa en värmegenerator:

• två tryckmätare behövs för att mäta trycket vid arbetskammarens in- och utlopp;
• termometer för att mäta temperaturen på inlopps- och utloppsvätskan;
• ventil för att ta bort luftproppar från värmesystemet;
• inlopps- och utloppsrör med kranar;
• termometerhylsor.

Val av cirkulationspump

För att göra detta måste du bestämma vilka parametrar som krävs för enheten. Den första är pumpens förmåga att hantera vätskor med hög temperatur. Om detta tillstånd försummas kommer pumpen snabbt att misslyckas.

Därefter måste du välja det arbetstryck som pumpen kan skapa.

För en värmegenerator är det tillräckligt att ett tryck på 4 atmosfärer rapporteras när vätskan kommer in, du kan höja denna indikator till 12 atmosfärer, vilket ökar vätskans uppvärmningshastighet.

Pumpens prestanda kommer inte att ha någon signifikant effekt på uppvärmningshastigheten, eftersom vätskan under drift passerar genom munstyckets villkorligt smala diameter. Vanligtvis transporteras upp till 3-5 kubikmeter vatten per timme. Koefficienten för omvandling av el till termisk energi kommer att ha ett mycket större inflytande på driften av värmegeneratorn.

Tillverkning av en kavitationskammare

Men i detta fall kommer vattenflödet att minskas, vilket leder till att det blandas med kalla massor. Munstyckets lilla öppning arbetar också för att öka antalet luftbubblor, vilket ökar bullereffekten av operationen och kan leda till att bubblor börjar bildas redan i pumpkammaren. Detta förkortar dess livslängd. Som praxis har visat är den mest acceptabla diametern 9–16 mm.

I form och profil är munstyckena cylindriska, koniska och rundade. Det är omöjligt att säga entydigt vilket val som kommer att vara effektivare, allt beror på resten av installationsparametrarna. Det viktigaste är att virvelprocessen uppstår redan i det stadium då vätskan inleddes i munstycket.

Beräkning av den horisontella värmepumpssamlaren

Effektiviteten hos en horisontell kollektor beror på temperaturen på mediet i vilket det är nedsänkt, dess värmeledningsförmåga samt kontaktområdet med rörytan. Beräkningsmetoden är ganska komplicerad, därför används i de flesta fall genomsnittliga data.

• 10 W - när den är begravd i torr sandig eller stenig mark;
• 20 W - i torr lerajord;
• 25 W - i våt lerjord;
• 35 W - i mycket fuktig lerjord.

För att beräkna längden på kollektorn (L) bör den erforderliga termiska effekten (Q) delas med jordens värmevärde (p):

L = Q / p.

De angivna värdena kan endast betraktas som giltiga om följande villkor är uppfyllda:

• Tomten ovanför samlaren är inte byggd, inte skuggad eller planterad med träd eller buskar.
• Avståndet mellan intilliggande varv av spiralen eller sektionerna av "ormen" är minst 0,7 m.

Vid beräkning av samlaren bör man komma ihåg att marktemperaturen efter det första driftsåret sjunker med flera grader.

Hur värmepumpar fungerar

Varje värmepump har ett arbetsmedium som kallas köldmedium. Vanligtvis fungerar freon i denna kapacitet, mindre ofta ammoniak. Enheten i sig består av endast tre komponenter:

• förångare;
• kompressor;
• kondensator.

Förångaren och kondensorn är två tankar som ser ut som långa böjda rör - spolar. Kondensorn är i ena änden ansluten till kompressorns utlopp och förångaren till inloppet. Spolens ändar förenas och en tryckreduceringsventil installeras vid korsningen mellan dem. Förångaren är i kontakt - direkt eller indirekt - med källmediet, och kondensorn är i kontakt med värme- eller varmvattensystemet.

Hur värmepumpen fungerar

HP-operationen baseras på det ömsesidiga beroendet av gasvolym, tryck och temperatur. Här är vad som händer inuti enheten:

1. Ammoniak, freon eller annat köldmedium, som rör sig längs förångaren, värms upp från källmediet till exempel till en temperatur på +5 grader.
2. Efter att ha passerat förångaren når gasen kompressorn som pumpar den till kondensorn.
3. Köldmediet som släpps ut av kompressorn hålls i kondensorn av en tryckreducerande ventil, så dess tryck är högre här än i förångaren. Som du vet ökar temperaturen på eventuell gas med ökande tryck. Det är precis vad som händer med köldmediet - det värms upp till 60 - 70 grader. Eftersom kondensorn tvättas av kylvätskan som cirkulerar i värmesystemet, värms även den senare upp.
4. Köldmediet släpps ut i små portioner genom tryckreduceringsventilen till förångaren, där dess tryck sjunker igen. Gasen expanderar och svalnar, och eftersom en del av den inre energin förlorades av den som ett resultat av värmeväxling i föregående steg, sjunker temperaturen under de första +5 graderna. Efter förångaren värms den upp igen, sedan pumpas den in i kondensorn av kompressorn - och så vidare i en cirkel. Vetenskapligt kallas denna process Carnot-cykeln.

Huvuddraget med värmepumpar är att termisk energi tas från miljön bokstavligen för ingenting. Det är sant att för dess utvinning är det nödvändigt att spendera en viss mängd elektricitet (för en kompressor och en cirkulationspump / fläkt).

Men värmepumpen är fortfarande mycket lönsam: för varje förbrukad kW * h el är det möjligt att få från 3 till 5 kW * h värme.

Källor av

• https://aquagroup.ru/articles/skvazhiny-dlya-teplovyh-nasosov.html
• https://VTeple.xyz/teplovoy-nasos-voda-voda-printsip-rabotyi/
• https://6sotok-dom.com/dom/otoplenie/raschet-moshhnosti-teplovogo-nasosa.html
• https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/otopitelnye-pribory/teplovoj-nasos-dlya-otopleniya-doma.html
• https://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/148-teplovye-nasosy-voda-voda.html
• https://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/290-burenie-skvazhin-dlya-teplovyh-nasosov.html
• https://kotel.guru/alternativnoe-otoplenie/teplogenerator-kavitacionnyy-dlya-otopleniya-pomescheniya.html
• https://skvajina.com/teplovoy-nasos/
• https://www.burovik.ru/burenie-skvazhin-teplovye-nasosy.html

Underkastelse till luftelementet: värmepumpar "luft-vatten"

Finland har länge varit en av de ledande ekonomierna i Europeiska unionen när det gäller införandet av värmepumpar (HP) per capita. Finlands värmepumpförening (Suomen Lämpöpumppuyhdistys, SULPU) har publicerat intressant värmepumpsförsäljningsstatistik för 2020 (fig. 1) i detta skandinaviska land med sitt hårda klimat.

Diagrammet visar att försäljningen av geotermisk utrustning under flera år i rad har minskat, medan försäljningen av luft-till-vatten-värmepumpar har ökat varje år.Om vi ​​översätter dessa data till siffror får vi följande bild: försäljningen av geotermiska värmepumpar sedan 2016 minskade från 8491 till 7986 enheter, vilket uppgick till -5,9%, och försäljningen av luftvattenvärmepumpar sedan 2020 ökade från 3709 till 4138 st., som uppgick till + 11,6%.

Denna dynamik beror på den ökade stabiliteten hos luft-till-vatten-värmepumpen på grund av utveckling av vetenskap och teknik, samt mer bekväma investeringar och enkel installation jämfört med geotermiska värmepumpar.

Den ledande tillverkaren av värmeteknik i Finland -) - har också fokuserat på att utveckla effektiva och hållbara luft-till-vatten-värmepumpslösningar under många år, och nyligen har den framgångsrika lanseringen av Tehowatti Air funnits på marknaden.

Det är en mångsidig paketlösning som är lämplig för många typer av fastigheter: privat, kommersiellt och offentligt. Startpaketet innehåller alltid en utomhusenhet, det vill säga själva luft-till-vatten-värmepumpen och en inomhusmodul, som inkluderar: en elektrisk panna och en vattenvärmare tillverkad av specialiserat syrafast ferritiskt rostfritt stål, all nödvändig automatisering , fästelement och en säkerhetsgrupp för inomhus- och utomhusenheter ... Således får varje klient och installatör en färdigmonterad "konstruktör" och på kortast möjliga tid löser problemet inte bara med uppvärmning och varmvattenförsörjning, utan också på slutkundens begäran, även med luftkonditionering vid Hem.

Modellerna innehåller olika kombinationer av utomhusenheter av HP "luft-vatten" - från budget till "avancerade" lösningar som ger slutanvändaren maximala besparingar.

Detta alternativ valdes också av församlingen för Dormitionskyrkan för den heligaste Theotokos (Frälsaren på Sennaya) under rekonstruktionen av templet 2020. Tillverkaren JÄSPI och distributören DOMAP valde tillsammans det optimala utrustningspaketet för att lösa detta problem. Fördelen med att använda Tehowatti Air ligger inte bara i det faktum att vi erbjuder en leveransuppsättning som är bekväm för installation, utan också i det faktum att denna utrustning enkelt kan integreras i det befintliga värme- och varmvattensystemet.

Lite historia

Stenkyrkan grundades av ärkebiskopen i St Petersburg och Shlisselburg Sylvester den 20 juli 1753. Templet byggdes på bekostnad av en rik skattodlare Savva Yakovlev (Sobakin). Tidigare betraktades Bartolomeo Rastrelli som arkitekt för byggnaden, nu är Andrei Kvasov erkänd som den mer sannolika författaren till projektet.

Templets arkitektur designades i en blandad stil. Den högförgyllda ikonostasen ansågs vara en av de bästa i St Petersburg. Också anmärkningsvärt var målningen av grekisk skrift och silvertronen som väger 6 pund 38 pund (cirka 113,8 kg).

2011 började den aktiva utvecklingen av projektet för att återställa kyrkan av den välsignade jungfru Maria på Sennaya-torget. Samma år började arbetet med att återställa templet. Byggarna stod inför uppgiften att öppna asfalten och beräkna katedralens ungefärliga läge. Det visade sig att den gamla grunden inte förstördes. Arkitekterna var särskilt nöjda med katedralens heliga heliga - altarbasen. Inte långt från altarplattan hittades en förseglad entré till Frälsarens krypt - en begravd ingång till kyrkans källare. Vanligtvis begravdes präster och ädla församlingsbor i krypten. Troligtvis kommer Frälsarens kyrka på Sennaya att återställas på den gamla grunden.

År 2014 erkändes kyrkans grundval som ett kulturarv med en särskild ordning. Nu är alla typer av arbete förbjudna på denna plats, förutom förbättring av territoriet och restaureringen av kyrkobyggnaden.

Tehowatti Air System på plats

En JÄSPI Tehowatti Air-till-vatten-värmepump med utomhusomvandlare Nordic 16 installerades på platsen - detta system utvecklades för effektiv uppvärmning, kylning och varmvattenförsörjning i både nya och renoverade anläggningar.Vid designen ägde man särskild uppmärksamhet åt enkel installation och användarvänlighet. Detta system har lanserats och fungerar framgångsrikt för uppvärmning av golvvärme och varmvattenförsörjning i en offentlig byggnad. Utomhusenheten för luft-till-vatten-värmepumpen Nordic 16 fungerar effektivt vid utomhustemperaturer ner till –25 ° C, samtidigt som den kan leverera ett värmemedium uppvärmt till 63–65 ° C i värmesystemet.

Låt oss vara uppmärksamma på detaljer. Som nämnts ovan är den inre tanken i JÄSPI Tehowatti Air-systemet tillverkad av syrafast ferritiskt rostfritt stål, som används under särskilt svåra förhållanden i varmvattenssystemet.

Värmepumpens laddspole är också gjord av kam rostfritt stål. Denna spole ger snabb, energieffektiv och korrekt laddning. Genom inomhusenheten fördelas värmen inuti rummet och för uppvärmning av hushållsvattnet.

Om värmepumpen inte tar emot tillräckligt mycket energi från gatan för objektets behov, tillhandahålls automatisk uppvärmning och nödvändig extra värme med hjälp av ett elektriskt värmeelement i värmepumpens interna block.

Finska högkvalitativa Tehowatti Air-komponenter och material ger långsiktiga besparingar i form av låg energiförbrukning utan frekvent underhåll av utrustningen. Både utomhus- och inomhusenheter fungerar med låga ljudnivåer.

JÄSPI Tehowatti Air-to-water-värmepumpsystem är konstruerade och tillverkade i Finland, har den bästa kvaliteten i minsta detalj, kräver praktiskt taget inget underhåll och är mycket tillförlitliga (löser kundens problem med en genomsnittlig livslängd på 20–25 år). När JÄSPI ("Yaspi") skapar sin utrustning använder han en hög kunskapsnivå inom uppvärmningsområdet och många års erfarenhet av att använda utrustning under de hårda norra förhållandena.

Funktioner i brunnar för värmepumpar

Huvudelementet i driften av värmesystemet när man använder denna metod är brunnen. Borrningen utförs för att installera en speciell geotermisk sond och en värmepump direkt i den.

Organisationen av ett värmesystem baserat på en värmepump är rationellt både för små privata stugor och för hela jordbruksmark. Oavsett vilket område som kommer att behöva värmas upp bör en bedömning av den geologiska sektionen på platsen göras innan borrning sker. Exakta data hjälper till att korrekt beräkna antalet erforderliga brunnar.

Brunnens djup bör väljas så att det inte bara kan ge tillräckligt med värme till det aktuella föremålet utan också tillåta val av en värmepump med standardtekniska egenskaper. För att öka värmeöverföringen hälls en speciell lösning i håligheten i brunnarna där den inbyggda kretsen är belägen (som ett alternativ till lösningen kan lera användas).

Huvudkravet för borrning av brunnar till värmepumpar är fullständig isolering av alla, utan undantag, grundvattenhorisonter. Annars kan inträngande av vatten i de underliggande horisonterna betraktas som föroreningar. Om kylvätskan hamnar i grundvatten kommer det att få negativa miljökonsekvenser.

Vad är en värmepump?

Värmepumpen uppfanns för 150 år sedan av Lord Kelvin och namngavs som en värmemultiplikator. Den består av en kompressor, som ett konventionellt kylskåp, och två värmeväxlare. Funktionsprincipen kan jämföras med ett kylskåp. Den senare har ett galler i ryggen som värms upp, inne i frysen svalnar den. Om vi ​​tar den här frysen, ger rören, lägger freonrören i badet, kommer vattnet i badet att kylas och gallret värms upp bakifrån och kylen pumpar värme från badet och värmer upp rum genom gallret. Värmepumpen fungerar på samma sätt.

Det går två rör i marken här.Sedan avviker de och cirka 350 löpande meter brunnar borrades i det här huset. En y-formad sond förs in i varje brunn. Vätska flyter genom denna sond och värms upp av jordens värme. En temperatur på cirka -1 grader kommer ut ur värmepumpen och +5 grader återgår från marken. Detta är ett slutet system med denna cirkulationspump, det pumpas och värmen avlägsnas och överförs till huset. Dessa två rör värmer upp det varma golvet. Ett vanligt kylskåp, men med en kraftfullare kompressor.

Hemlagad elektronik i en kinesisk butik.

Priser för borrning av värmepumpar

Kostnaden för installation av den första kretsen med geotermisk uppvärmning

1	Borrning av brunnar i mjuka stenar	1 r.m.	600
2	Borrning av brunnar i hårda stenar (kalksten)	1 r.m.	900
3	Installation (sänkning) av geotermisk sond)	1 r.m.	100
4	Pressning och fyllning av ytterkonturen	1 r.m.	50
5	Borrhålspåfyllning för att förbättra värmeöverföringen (granitscreening)	1 r.m.	50

Varför valde jag en värmepump för mitt hemvärme- och vattenförsörjningssystem?

Så jag köpte en tomt för att bygga ett hus utan gas. Utsikterna för gasförsörjning är om fyra år. Det var nödvändigt att bestämma hur man skulle leva upp till denna tid.

Följande alternativ övervägdes:

1. 1) bensintank 2) dieselbränsle 3) pellets

Kostnaderna för alla dessa typer av uppvärmning är proportionerliga, så jag bestämde mig för att göra en detaljerad beräkning med exemplet på en bensintank. Övervägandena var som följer: 4 år på importerad flytande gas, sedan byta munstycke i pannan, leverera huvudgas och ett minimum av kostnader för omarbetning. Resultatet är:

• för ett hus på 250 m2 är kostnaden för en panna, en bensintank cirka 500 000 rubel
• hela platsen måste grävas
• tillgång till en bekväm tillgång för en tankare för framtiden
• underhåll av cirka 100 000 rubel per år:
• huset kommer att ha värme + varmvatten
• vid en temperatur på -150 ° C och lägre är kostnaden 15-20 000 rubel per månad).

Total:

• bensintank + panna - 500 000 rubel
• drift i 4 år - 400 000 rubel
• leverans av huvudgasröret till platsen - 350 000 rubel
• byte av munstycket, underhåll av pannan - 40000 rubel

Totalt - 1 250 000 rubel och mycket väsen kring uppvärmningsfrågan under de närmaste 4 åren! Personlig tid i termer av pengar är också en anständig summa.

Därför föll mitt val på en värmepump med motsvarande kostnader för att borra 3 brunnar på 85 meter vardera och köpa den med installation. Buderus 14 kW värmepump har varit i drift i två år. För ett år sedan installerade jag en separat mätare för den: 12 000 kWh per år !!! När det gäller pengar: 2400 rubel per månad! (Den månatliga betalningen för gas skulle vara mer) Värme, varmvatten och gratis luftkonditionering på sommaren!

Luftkonditioneringen fungerar genom att höja kylvätskan vid en temperatur på + 6-8 ° C från brunnarna, som används för att kyla lokalerna genom konventionella fläktspolenheter (en radiator med en fläkt och en temperatursensor).

Konventionella luftkonditioneringsapparater är också mycket energikrävande - minst 3 kW per rum. Det vill säga 9-12 kW för hela huset! Denna skillnad måste också beaktas vid återbetalningen av värmepumpen.

Så återbetalningen på 5-10 år är en myt för dem som sitter på gasröret, resten är välkomna till klubben "gröna" energikonsumenter.

Ägare av luftvärmepump från OSS

Alina Shuvalova, Dnipro (Dnipropetrovsk), Ukraina

De övergav centralvärme och installerade en luft-till-luft-värmepump i lägenheten (min mans initiativ). Besparingarna är betydande på grund av att det finns plastfönster överallt, huset är isolerat och från alla håll är lägenheterna uppvärmda.

Det hände så att vi bara värmer upp lägenheten lite, och vi kan själva reglera temperaturen. När vi är på jobbet och barnet är i skolan stängs pumpen av, den är på timern och tänds när sonen kommer hem (under denna tid har lägenheten inte tid att svalna).

Kashevich Alexey, Vitryssland

Jag köpte en luft-till-luft-värmepump för mitt hus (innan den värmdes upp med en spis). Först gick allt som ett urverk, och när kylan kom började trafikstockningarna flyga ut hela tiden.Jag fäste ingen vikt vid detta, och när jag började slå ut ständigt ringde jag till en elektriker.

Som det visade sig förbrukar det i kyla för mycket el, och vårt nätverk är inte utformat för detta. Det fanns ett val - antingen att återvända till kaminen eller att sitta i kylan. I allmänhet visade sig säsongen inte vara särskilt bekväm, jag har inte bestämt mig för vad jag ska göra nästa. Det är för dyrt att lägga och ansluta en kraftigare kabel.

Installationsnyanser

När du väljer en vatten-till-vatten-värmepump är det viktigt att beräkna driftsförhållandena. Om linjen är nedsänkt i en vattendrag måste du ta hänsyn till dess volym (för en stängd sjö, damm etc.), och när den installeras i en flod, hastigheten på strömmen

Om felaktiga beräkningar görs fryser rören med is och effektiviteten för värmepumpen blir noll.

Vad är en kylare och hur fungerar den

Vid provtagning av grundvatten måste säsongsvariationer beaktas. Som ni vet är mängden grundvatten högre på våren och hösten än på vintern och sommaren. Värmepumpens huvudsakliga driftstid är nämligen på vintern. För att pumpa ut och pumpa vatten måste du använda en konventionell pump som också förbrukar el. Dess kostnader bör inkluderas i summan och först därefter bör värmepumpens effektivitet och återbetalningsperiod beaktas.

ett bra alternativ är att använda artesiskt vatten. Den kommer ut ur djupa lager genom tyngdkraften, under tryck. Men du måste installera ytterligare utrustning för att kompensera för det. I annat fall kan värmepumpens komponenter skadas.

Den enda nackdelen med att använda en artesisk brunn är kostnaden för borrning. Kostnaderna lönar sig inte snart på grund av bristen på en pump för att lyfta vatten från en konventionell brunn och pumpa den i marken.

Uppvärmningsteknik för värmegenerator

I arbetskroppen måste vattnet få en ökad hastighet och tryck, som utförs med hjälp av rör med olika diametrar som avsmalnar längs flödet. I mitten av arbetskammaren blandas flera tryckflöden, vilket leder till fenomenet kavitation.

För att kontrollera vattenflödets hastighetsegenskaper installeras bromsanordningar vid utloppet och under arbetshåligheten.

Vattnet rör sig till munstycket i motsatt ände av kammaren, varifrån det flyter i returriktningen för återanvändning med hjälp av en cirkulationspump. Uppvärmning och värmeproduktion sker på grund av rörelse och skarp expansion av vätskan vid utgången från munstyckets smala öppning.

Positiva och negativa egenskaper hos värmegeneratorer

Kavitationspumpar klassificeras som enkla enheter. De omvandlar vattenets mekaniska motorenergi till termisk energi som spenderas på att värma upp rummet. Innan du bygger en kavitationsenhet med egna händer, bör du notera fördelarna och nackdelarna med en sådan installation. Positiva egenskaper inkluderar:

• effektiv produktion av värmeenergi;
• ekonomiskt i drift på grund av bränslebrist som sådan;
• ett prisvärt alternativ för att köpa och göra det själv.

Värmegeneratorer har nackdelar:

• bullriga pumpdrift och kavitationsfenomen;
• material för produktion är inte alltid lätta att få;
• använder en anständig kapacitet för ett rum på 60–80 m2;
• tar upp mycket användbart rumsutrymme.

Brunnborrning för värmepumpssystem

Det är bättre att överlåta brunnenheten till en professionell installationsorganisation. Det är optimalt för företrädare för företaget som säljer värmepumpen att göra detta. Så du kan ta hänsyn till alla nyanser av borrning och placeringen av sonderna från strukturen och uppfylla andra krav.

En specialiserad organisation kommer att hjälpa till med att erhålla tillstånd för borrning av brunnar för sonder till en markvärmepump. Enligt lagstiftningen är det förbjudet att använda grundvatten för ekonomiska ändamål. Vi pratar om användning för alla ändamål av vatten som ligger under den första akviferen.

Förfarandet för borrning av vertikala system bör som regel samordnas med de statliga myndigheterna. Brist på tillstånd leder till påföljder.

Efter att ha fått alla nödvändiga dokument börjar installationsarbetet enligt följande ordning:

• Borrpunkterna och sondernas placering på platsen bestäms med hänsyn till avståndet från strukturen, landskapsegenskaper, förekomsten av grundvatten etc. Behåll ett minimiavstånd mellan brunnarna och huset på minst 3 m.
• Borrutrustning tas in och utrustning som behövs för landskapsarbete. För vertikal och horisontell installation krävs en borr och jackhammer. För borrning av jorden i en vinkel används borriggar med fläktkontur. Den mest använda modellen är en spårad modell. Prober placeras i de resulterande brunnarna och luckorna fylls med speciella lösningar.

Borrning av brunnar för värmepumpar (med undantag för klusterledningar) är tillåtet på ett avstånd av minst 3 m från byggnaden. Det maximala avståndet till huset bör inte överstiga 100 m. Projektet genomförs på grundval av dessa standarder .

Vilket djup i brunnen borde vara

Djup beräknas baserat på flera faktorer:

• Effektivitetsberoendet på brunnens djup - det finns något som en årlig minskning av värmeöverföringen. Om brunnen har ett stort djup och i vissa fall krävs det en kanal upp till 150 m, kommer varje år att minska indikatorerna för den mottagna värmen, med tiden kommer processen att stabiliseras. maximalt djup är inte den bästa lösningen. Vanligtvis görs flera vertikala kanaler, avlägsna från varandra. Avståndet mellan brunnarna är 1-1,5 m.
• Beräkningen av djupet för borrning av en brunn för sonder utförs med hänsyn till följande: det totala området för det intilliggande territoriet, förekomsten av grundvatten och artesiska brunnar, det totala uppvärmda området. Så till exempel minskar djupet hos borrbrunnar med högt grundvatten kraftigt jämfört med tillverkningen av brunnar i sandjord.

Skapandet av geotermiska källor är en komplex teknisk process. Allt arbete, från konstruktionsdokumentation till idrifttagning av värmepumpen, måste utföras uteslutande av specialister.

Använd onlinekalkylatorer för att beräkna den ungefärliga arbetskostnaden. Programmen hjälper till att beräkna volymen vatten i brunnen (påverkar mängden erforderlig propylenglykol), dess djup och utföra andra beräkningar.

Hur man fyller brunnen

Valet av material vilar ofta helt på ägarna själva.

Entreprenören kan rekommendera dig att vara uppmärksam på typen av rör och rekommendera kompositionen för att fylla brunnen, men det slutliga beslutet måste fattas oberoende. Vad är alternativen?

• Rör som används för brunnar - använd plast- och metallkonturer. Övning har visat att det andra alternativet är mer acceptabelt. Metallrörets livslängd är minst 50-70 år, metallens väggar har god värmeledningsförmåga, vilket ökar solfångarens effektivitet. Plast är lättare att installera, så byggföretag erbjuder ofta just det.
• Material för att fylla luckor mellan rör och mark. Välpluggning är en obligatorisk regel som ska utföras. Om utrymmet mellan röret och marken inte är fyllt inträffar krympning över tiden, vilket kan skada kretsens integritet. Spalterna är fyllda med alla byggmaterial med god värmeledningsförmåga och elasticitet, såsom Betonit. Fyllning av brunnen för värmepumpen bör inte hindra den normala värmecirkulationen från marken till kollektorn. Arbetet utförs långsamt för att inte lämna tomrum.

Även om borrningarna och positioneringen av sonderna från konstruktionen och från varandra görs korrekt, krävs efter ett år ytterligare arbete på grund av samlarens krympning.

Värmepumpar: princip för drift och applikation

Den andra lagen om termodynamik säger: Värme kan röra sig spontant i endast en riktning, från en mer uppvärmd kropp till en mindre uppvärmd, och denna process är oåterkallelig. Därför är alla traditionella värmesystem baserade på att värma en viss värmebärare (oftast vatten) till en temperatur som är högre än vad som krävs för komfort, och sedan bringa denna värmebärare i kontakt med den kallare luften i rummet och själva värmen enligt till 2: a början av termodynamiken, kommer att gå till denna luft, värma den. Och detta är paradigmet för modern uppvärmning: om du vill värma en person - värm upp luften där han är! Och för att värma kylvätskan måste du bränna bränsle, därför är förbränningsprocessen involverad i alla dessa former av uppvärmning med alla konsekvenser (brandrisk, koldioxidutsläpp, en bränsletank eller ett inte särskilt estetiskt rör nära husets vägg). Men reserverna av bränsle, även om de är stora, är inte obegränsade. Och om detta är ett icke-förnybart förbrukningsvaror som ska hamna någon gång, bör det inte vara förvånande att priset för det ständigt växer och kommer att fortsätta växa i framtiden. Om det nu var möjligt att använda någon påfyllnad värmekälla för värmeprocessen, kunde värdetillväxtprocessen stoppas (eller sakta ner) och kanske bli av med de negativa konsekvenserna av förbränningsprocessen. En av de första som tänkte på detta 1849 var William Thompson, den engelska fysikern som senare blev känd som Lord Kelvin. Är det möjligt att erhålla nödvändig värme inte genom uppvärmning, utan genom överföring, ta den någonstans utanför och överföra den in i rummet. Samma andra lag om termodynamik säger att du kan starta värme i motsatt riktning, överföra den från kallare (till exempel från utomhusluft) till varmare (inomhusluft), men för detta måste du spendera energi (eller, som fysiker säg, gör arbete). Hur varm kan kall luft vara? - du kommer att säga. Svara sedan på en fråga: är -15⁰C varmare än -25⁰C? Korrekt varmare! Om du tar energi från luft vid -15⁰С, kommer den att svalna, säg till -25 С. Men hur tar man den energin och kan den användas? 1852 formulerade Lord Kelvin principerna för drift av en värmemotor som överför värme från en källa med låg temperatur till en konsument med högre temperatur och kallar den här enheten en "värmemultiplikator", som nu kallas en "värmepump ". Sådana källor kan vara jord, vatten i reservoarer och brunnar, såväl som omgivningen luft. De innehåller alla energi med låg potential som ackumuleras från solen. Du behöver bara lära dig att ta den och förvandla den till en form med högre temperatur som är lämplig för användning. Alla dessa källor är förnybara och helt miljövänliga. Vi introducerar inte ytterligare värme i "Earth" -systemet, utan distribuerar det helt enkelt, tar det på ett ställe (utanför) och överför det till ett annat (intern konsument). Detta är ett helt nytt tillvägagångssätt för att skapa ett bekvämt inomhusklimat. Utanför varierar temperaturen mycket: från "mycket kallt" till "mycket varmt", och en person känner sig bekväm i ett ganska smalt temperaturintervall på +20 .. + 25⁰С, och det är denna temperatur han skapar i sitt hem. Om temperaturen i huset behöver höjas (uppvärmning på vintern) kan du ta den saknade värmen från gatan och överföra den till huset och inte skapa en källa till ökad temperatur inuti genom att bränna bränsle (traditionella pannor)! Och om temperaturen i huset behöver sänkas (kylning på sommaren) kan överskottsvärmen tas bort genom att överföra den från rummet till gatan. Det senare realiseras genom alla våra välkända luftkonditioneringsapparater. Så vad har vi? För uppvärmning lokaler använder vi samma enheter: pannor, spisar etc., som drivs genom att bränna bränsle inuti och för kyl- - andra: luftkonditioneringsapparater som överför överflödig värme från huset till gatan. Och hur frestande det skulle vara att ha en enhet för alla tillfällen: universell klimatenhetsom håller en behaglig temperatur i hemmet året runt, helt enkelt genom att överföra värme från utsidan till insidan eller baksidan! Nu ska vi visa dig att mirakel är möjligt.

Låt oss gå tillbaka till värmepumpen. Hur fungerar det? Den är baserad på den så kallade omvända Carnot-cykeln, som vi känner till från kursen i fysik i skolan, liksom ett ämnes egendom under avdunstning för att absorbera värme och under kondensation (omvandling till en vätska) - för att ge bort det... För en bättre förståelse, låt oss vända oss till en analogi. Vi har alla ett kylskåp.

Men har du någonsin undrat hur det fungerar? Dess uppgift verkar vara "att skapa kyla": men är det så? I själva verket kyls maten i kylen genom att ta bort värmen. Låt oss säga att du tog kylt kött från butiken vid en temperatur på + 1 ° C och kastade det i frysen. Efter ett tag frös köttet och dess temperatur blev -18⁰С. Vi tog från honom så mycket som 19 ° C värme, och vart gick den här värmen? Om du rör vid kylväggens bakvägg (vanligtvis är den gjord i form av ett spolrör), skulle du upptäcka att det är varmt och ibland varmt. Detta är värmen som tas från köttet (samma 19 ° C) och överförs till bakväggen. Men i kylningsprocessen hade köttet medeltemperaturer på -5⁰С och -10⁰С, men kylskåpet lyckades ändå ta värme från det och kyla det mer och mer. Det betyder att även från fryst kött med en temperatur på -10⁰C kan du ta värme genom att förvandla det till kött med en temperatur på -18⁰C: det betyder att denna värme fanns där, men i låg temperatur. Och kylskåpet lyckades inte bara ta denna lågtemperaturvärme utan också att förvandla den till en högtemperaturform. Värmen från kylskåpets baksida kan hjälpa dig att hålla dig varm genom att luta dig mot den. På ett sätt värmde en kall köttbit oss med den värme den innehöll, även om det är svårt att tro direkt. Vi fick reda på vad kylskåpet gjorde med en köttbit: den tog bort värmen (inuti) och överförde den till bakväggen (utanför). Nu är det dags att ta reda på hur han gjorde det? Inuti kylskåpet passerar en annan spole, liknar den första, och tillsammans bildar de en sluten slinga där, med hjälp av en kompressor, lätt förångad gas cirkulerar - freon. Bara den cirkulerar inte fritt. Innan du går in i kylen smalnar spiralrörets diameter kraftigt och expanderar sedan kraftigt efter det. Freon, som rör sig genom röret på grund av kompressorns funktion, "klämmer" genom den smala halsen, kommer in i vakuumzonen (lägre tryck), eftersom "Oväntat" faller i en kraftigt ökad volym (tryckfall). En gång i lågtryckszonen börjar freon att intensivt avdunsta (förvandlas till ett gasformigt tillstånd), och passerar längs den inre spolen och absorberar värme från dess väggar och de tar i sin tur värme från den omgivande luften inuti kylen. . Resultat: luften inuti kyls och maten kyls från kontakt med den. Så som i stafettloppet, längs kedjan, orsakar den förångande freon värmeutflödet från produkterna till freonen själv: i slutet av "resan" längs den inre spolen stiger freon temperaturen med flera grader. Nästa del freon tar nästa portion värme inuti. Genom att justera vakuumgraden kan du justera freonens avdunstningstemperatur och därmed kylens kyltemperatur. Vidare sugs den "uppvärmda" freon ut av kompressorn från den inre spolen och kommer in i den yttre spolen, där den komprimeras till ett visst tryck, eftersom i den andra änden av den yttre spolen "förhindras" det av ett smalt hål som kallas Strypa eller termostatisk (expansions) ventil. Som ett resultat av komprimering av freongas stiger temperaturen, säg upp till +40 .. + 60⁰С, och passerar genom den yttre spolen avger den värme till utomhusluften, svalnar och förvandlas till flytande tillstånd (kondenserar ). Vidare befinner sig freon igen framför en smal hals (choke), avdunstar, tar bort värme och processen upprepas igen. Därför kallas den inre spolen, där freon avdunstar, tar bort värme Förångareoch den yttre spolen, där freon, kondenserande, avger den tagna värmen, kallas Kondensator... Enheten som beskrivs här tar värme på en plats (inuti) och överför den till en annan plats (utanför). En karakteristisk egenskap hos enheten är att den slutna kretsen genom vilken freon cirkulerar är uppdelad i två zoner: en lågtryckszon (vakuum) där freon kan avdunsta intensivt och en högtryckszon där den kondenserar. Separatorn för dessa två zoner är stryphålet, och det är möjligt att upprätthålla sådana olika tryck i en sluten slinga på grund av kompressorns funktion, vilket kräver energi. (Om kompressorn skulle stanna, skulle trycket i förångaren och kondensorn efter ett tag utjämnas och överföringsprocessen skulle sluta). De där. enheten kan överföra värme från kallare till varmare, men bara genom att spendera en viss mängd energi. De där. förenklat, ta kylskåpet och öppna dörren mot gatan och vrida bakväggen inuti rummet, du kan värma upp det. Det är bara nödvändigt att frisk luft med utomhustemperatur alltid kommer in i kylskåpet och att den kyls från kontakt med den interna värmeväxlaren. Detta kan enkelt förverkligas genom att installera en fläkt vid inloppet, som skulle driva nya luftdelar till spolen. Därefter överförs värmen som tas bort från luften inuti rummet och värmer upp den. De där. kylskåp, öppen dörr utåt och det finns en enkel värmepump. De första serietillverkade luftvärmepumparna såg ut så här. De såg ut som fönster luftkonditioneringsapparater. Det vill säga det var en metalllåda införd i fönstrets öppning, vänd mot förångaren utåt och kondensorn inåt. Det fanns en fläkt framför förångaren, som drev frisk luftströmmar genom spolvärmeväxlarna, och kyld luft kom ut från andra sidan av lådan. Förångaren separerades från kondensorn med ett isolerande skikt. Det fanns också en fläkt på den inre spolen, som körde luften i rummet genom värmeväxlaren och blåste ut den redan uppvärmda luften. Med ytterligare förbättring av enheten separerades den yttre delen från den inre delen och började se ut som ett delat luftkonditioneringssystem. De två delarna av helheten är sammankopplade av värmeisolerade kopparrör där freon cirkulerar och elektriska kablar för att leverera kraft- och styrsignaler. Moderna luftvärmepumpar är en komplex enhet med intelligent elektronisk styrning, som kan fungera autonomt, smidigt justera deras prestanda beroende på den yttre temperaturen, den inställda interna temperaturen och ett antal lägen. Detta gör att du kan spara ytterligare förbrukad el.

Huvudklassificeringen av värmepumpar (HP) görs enligt en källa med låg potential från vilken energi tas (luft, jord, vatten) och till en konsument - en värmebärare som utbyter värme med en kondensor och sedan används i värmesystemet (luft, vatten; i stället för vatten används ibland frostskyddsmedel). Låt oss lista de vanligaste:

1. Luftvärmepumpar (VTN). Mest prisvärd kategori, särskilt luft-till-luft.

-TH luft-luft

-TH luft-vatten

2. Markvärmepumpar (GTN). Den dyraste kategorin, för dyra markarbeten eller borrning, hundratals meter rör och en stor mängd frostskydd krävs.

-TH jordvatten

3. Vattenvärmepumpar. Rör med frostskyddsmedel läggs på botten av en behållare (sjö, damm, hav ...) eller två artesiska brunnar (färskvatten tas från en brunn och kylt vatten dräneras i den andra). Kostnaden beror på vilket sätt att komma åt med vatten - en värmekälla - som används. Men inte billigt ändå!

-TH vatten-vatten

Nu - det viktigaste: Om att vinna... Någon av de listade värmepumparna gör att du kan få mer energi än vad som spenderades på överföringen (drift av kompressorn, fläktarna, elektroniken ...). Värmepumpens effektivitet uppskattas med hjälp av prestanda-koefficienten COP (Coefficient of Performance), som är lika med förhållandet mellan den mottagna termiska energin (i kW * h) och den förbrukade elektriska energin. Detta måttlösa värde visar hur många gånger mer värmeenergi produceras av värmepumpen i förhållande till den förbrukade. COP beror på temperaturskillnaden mellan källan (utomhusvärme med låg temperatur) och konsumenten (temperaturen i huset +20 .. + 25⁰С) och varierar vanligtvis från 2 till 5.

Detta är vår vinst när vi använder värmepumpar: för 1 kW förbrukad el kan du få från 1 kW till 4 kW värme gratis från omgivningen, som vid utgången ger från 2 till 5 kW värme till huset.