Cirkulationspumpar för värmesystem tekniska data

Typer av värmepumpskonstruktioner

Typen av värmepump betecknas vanligtvis med en fras som indikerar källmediet och värmebäraren för värmesystemet.
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 värmeutvinning.

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 på 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 jordbearbetning. I botten av behållaren läggs röret i form av en spiral. Naturligtvis, för detta schema är endast en reservoar lämplig som inte fryser till botten på vintern.

Det är dags att grundligt studera utländsk erfarenhet

Nästan alla känner nu till värmepumpar som kan ta ut värme från miljön för att värma byggnader, och om inte så länge sedan ställde en potentiell kund vanligtvis den förvirrade frågan ”hur är det här möjligt?” Nu är frågan ”hur är det korrekt? Att göra ? "

Svaret på denna fråga är inte lätt.

På jakt efter svar på de många frågor som oundvikligen uppstår när man försöker utforma värmesystem med värmepumpar, är det lämpligt att hänvisa till erfarenheterna från specialister i de länder där värmepumpar på markvärmeväxlare har använts under lång tid.

Ett besök * på den amerikanska utställningen AHR EXPO-2008, som huvudsakligen genomfördes för att få information om metoderna för tekniska beräkningar av markvärmeväxlare, gav inte direkta resultat i denna riktning, men en bok såldes på ASHRAE-utställningen av vissa bestämmelser som låg till grund för denna publikation.

Det bör sägas genast att överföringen av den amerikanska metoden till inhemsk mark inte är en lätt uppgift. För amerikaner är saker inte detsamma som i Europa. Bara de mäter tiden i samma enheter som vi gör. Alla andra måttenheter är rent amerikanska eller snarare brittiska. Amerikanerna var särskilt olyckliga med värmeflöde, som kan mätas både i brittiska termiska enheter, hänvisade till en tidsenhet och i massor av kylning, som förmodligen uppfanns i Amerika.

Det största problemet var dock inte det tekniska besväret med att beräkna de måttenheter som antagits i USA, till vilka man kan vänja sig över tiden, utan frånvaron i den nämnda boken av en tydlig metodisk grund för att konstruera en beräkning. algoritm. För mycket utrymme ges till rutinmässiga och välkända beräkningsmetoder, medan vissa viktiga avsättningar förblir helt okända.

I synnerhet kan sådana fysiskt relaterade initialdata för beräkning av vertikala markvärmeväxlare, såsom temperaturen hos vätskan som cirkulerar i värmeväxlaren och omvandlingsfaktorn för värmepumpen, inte ställas in godtyckligt, och innan man fortsätter med beräkningar relaterade till ostadig värme överföring i marken är det nödvändigt att bestämma beroenden som ansluter dessa parametrar.

Kriteriet för effektiviteten hos en värmepump är omvandlingskoefficienten α, vars värde bestäms av förhållandet mellan dess termiska effekt och kompressorns elektriska drivenhet. Detta värde är en funktion av kokpunkterna tu i förångaren och tk av kondens, och som appliceras på vatten-till-vatten-värmepumpar kan vi prata om vätsketemperaturerna vid utloppet av förångaren t2I och vid utloppet från kondensor t2K:

? =? (t2И, t2K). (ett)

Analys av katalogegenskaperna för seriella kylmaskiner och vatten-till-vatten-värmepumpar gjorde det möjligt att visa denna funktion i form av ett diagram (fig. 1).

Med hjälp av diagrammet är det enkelt att bestämma parametrarna för värmepumpen i de allra första faserna av konstruktionen. Det är till exempel uppenbart att om värmesystemet som är anslutet till värmepumpen är utformat för att förse ett värmemedium med en framledningstemperatur på 50 ° C, så kommer den maximala möjliga omvandlingsfaktorn för värmepumpen att vara cirka 3,5. Samtidigt bör glykolens temperatur vid förångarens utlopp inte vara lägre än + 3 ° C, vilket innebär att en dyr markvärmeväxlare kommer att krävas.

Samtidigt, om huset värms upp med ett varmt golv, kommer en värmebärare med en temperatur på 35 ° C in i värmesystemet från värmepumpens kondensor. I detta fall kommer värmepumpen att kunna arbeta mer effektivt, till exempel med en omvandlingsfaktor på 4,3, om temperaturen på den glykol som kyls i förångaren är cirka –2 ° C.

Med hjälp av Excel-kalkylblad kan du uttrycka funktion (1) som en ekvation:

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

Om det vid önskad omvandlingsfaktor och ett givet värde av kylvätskans temperatur i värmesystemet drivs av en värmepump är det nödvändigt att bestämma temperaturen för den vätska som kyls i förångaren, då kan ekvation (2) representeras som:

(3)

Du kan välja kylvätskans temperatur i värmesystemet vid de angivna värdena för värmepumpens omvandlingskoefficient och vätskans temperatur vid utloppet från förångaren med formeln:

(4)

I formlerna (2) ... (4) uttrycks temperaturerna i grader Celsius.

Efter att ha identifierat dessa beroenden kan vi nu gå direkt till den amerikanska upplevelsen.

Metod för beräkning av värmepumpar

Naturligtvis är processen att välja och beräkna en värmepump en mycket komplicerad operation ur teknisk synvinkel och beror på objektets individuella egenskaper, men ungefär kan den reduceras till följande steg:

Värmeförlust genom byggnadshöljet (väggar, tak, fönster, dörrar) bestäms. Detta kan göras genom att använda följande förhållande:

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

tnar - yttre lufttemperatur (° С);

tvn - intern lufttemperatur (° С);

S är den totala ytan för alla inneslutande strukturer (m2);

n - koefficient som anger miljöpåverkan på objektets egenskaper.För rum i direktkontakt med utsidan genom taket n = 1; för föremål med vindgolv n = 0,9; om objektet ligger ovanför källaren n = 0,75;

β är koefficienten för ytterligare värmeförlust, som beror på typen av struktur och dess geografiska läge β kan variera från 0,05 till 0,27;

RT - värmebeständighet bestäms av följande uttryck:

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

δі / λі är en beräknad indikator för värmeledningsförmåga hos material som används i konstruktionen.

αout är värmekoefficienten för de yttre ytorna på de inneslutande strukturerna (W / m2 * оС);

αin - koefficienten för termisk absorption av de inre ytorna på de inneslutande strukturerna (W / m2 * оС);

- Den totala värmeförlusten i strukturen beräknas med formeln:

Qt.pot = Qok + Qi - Qbp, där:

Qi - energiförbrukning för uppvärmning av luften som tränger in i rummet genom naturliga läckor;

Qbp ​​- värmeutsläpp på grund av att hushållsapparater och mänskliga aktiviteter fungerar.

2. Baserat på erhållna data beräknas den årliga förbrukningen av värmeenergi för varje enskilt objekt:

Qyear = 24 * 0,63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / timme per år.) där:

tвн - rekommenderad inomhusluftstemperatur;

tnar - yttre lufttemperatur

tout.av - det aritmetiska medelvärdet för den yttre lufttemperaturen under hela värmesäsongen;

d är antalet dagar av uppvärmningsperioden.

3. För en fullständig analys måste du också beräkna nivån på den termiska effekt som krävs för att värma vattnet:

Qgv = V * 17 (kW / timme per år.) Var:

V är volymen för daglig uppvärmning av vatten upp till 50 ° С.

Då bestäms den totala förbrukningen av värmeenergi med formeln:

Q = Qgv + Qyear (kW / timme per år.)

Med hänsyn till erhållna data blir det inte svårt att välja den lämpligaste värmepumpen för uppvärmning och varmvattenförsörjning. Dessutom kommer den beräknade effekten att bestämmas som. Qtn = 1.1 * Q, där:

Qtn = 1.1 * Q, där:

1.1 är en korrigeringsfaktor som indikerar möjligheten att öka belastningen på värmepumpen under kritiska temperaturer.

Efter beräkning av värmepumpar kan du välja den lämpligaste värmepumpen som kan tillhandahålla de önskade mikroklimatparametrarna i rum med alla tekniska egenskaper. Och med tanke på möjligheten att integrera detta system med en luftkonditioneringsenhet kan ett varmt golv noteras inte bara för dess funktionalitet utan också för dess höga estetiska kostnad.

Formel för räkning

Värmeförlustvägar i huset

Värmepumpen klarar helt av rymdvärme.

För att välja den enhet som passar dig, bör du beräkna den erforderliga effekten.

Först och främst måste du förstå värmebalansen i byggnaden. För dessa beräkningar kan du använda tjänster från specialister, en online-kalkylator eller dig själv med en enkel formel:

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

R - rumsförbrukning i rummet (kW / timme); k är den genomsnittliga värmeförlustkoefficienten för byggnaden: till exempel lika med 1 - en perfekt isolerad byggnad och 4 - en barack gjord av brädor; V är den totala volymen för hela det uppvärmda rummet, i kubikmeter; T är den maximala temperaturskillnaden mellan byggnaden och utsidan. 860 är det värde som krävs för att konvertera den resulterande kcal till kW.

När det gäller en vatten-till-vatten-geotermisk värmepump är det också nödvändigt att beräkna den nödvändiga längden på kretsen som kommer att finnas i behållaren. Beräkningen är ännu enklare här.

Det är känt att 1 meter samlare ger cirka 30 watt. Med andra ord kräver 1 kW pumpkraft 22 meter rör. Att veta den erforderliga pumpkraften kan vi enkelt beräkna hur många rör vi behöver för att göra kretsen.

Beräkning på exemplet med vatten-vattensystemet

Låt oss till exempel beräkna ett hus med följande initiala data:

• uppvärmd yta 300 kvm;
• takhöjd 2,8 m;
• byggnaden är väl isolerad;
• den lägsta temperaturen ute på vintern är -25 grader;
• bekväm rumstemperatur +22 grader.

Först beräknar vi den uppvärmda volymen i rummet: 300 kvm. x 2,8 m = 840 kubikmeter

Sedan beräknar vi värdet "T": 22 - (-25) = 45 grader.

Vi ersätter dessa data med formeln: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 kWh

Vi har fått den erforderliga värmepumpskapaciteten på 44 kW / h. Vi kan enkelt bestämma att vi för en drift behöver en samlare med en total längd på minst 968 meter.

Du kanske också är intresserad av en artikel om hur man gör en DIY dieseldroppspanna: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Så för ett välisolerat rum med en yta på 300 kvm. en pump med en kapacitet på minst 44 kW är lämplig. Som på andra håll är det bättre att göra en effektreserv på minst 10%. Därför är det bättre att köpa en 48-49 kW enhet.

Förr eller senare kommer vi alla att använda alternativ energi och vi kan ta det första steget idag. Med värmepumpar kommer du att sänka dina värmekostnader, bli oberoende av gas- eller kolleverantörer och bevara ekologin på din hemplanet.

Med hjälp av den här artikeln kommer du att kunna beräkna parametrarna för geotermisk utrustning som passar dina lokaler. Men glöm inte att proffs kommer att göra sitt bästa. Och du kommer alltid att ha någon att fråga dig om systemet inte fungerar ordentligt.

Titta på en video där en specialist i detalj förklarar principerna för att beräkna kraften hos en värmepump för att värma ett hus:

Värmepumpstyper

Värmepumpar är indelade i tre huvudtyper beroende på källan till lågkvalitativ energi:

• Luft.
• Priming.
• Vatten - Källan kan vara grundvatten och ytvattenförekomster.

För vanligare uppvärmningssystem används följande typer av värmepumpar:

Luft-till-vatten är en värmepump av lufttyp som värmer en byggnad genom att suga in luft från utsidan genom en extern enhet. Det fungerar på principen om en luftkonditionering, tvärtom, omvandlar luftenergi till värme. En sådan värmepump kräver inte stora installationskostnader, det är inte nödvändigt att avsätta en tomt för den och dessutom att borra en brunn. Effektiviteten vid drift vid låga temperaturer (-25 ° C) minskar emellertid och en ytterligare termisk energikälla krävs.

Enheten "grundvatten" hänvisar till geotermisk temperatur och producerar värme från marken med hjälp av en uppsamlare som ligger på ett djup under markens frysning. Det finns också ett beroende av platsens område och landskapet, om samlaren är placerad horisontellt. För vertikal placering måste du borra en brunn.

"Vatten-till-vatten" installeras där det finns en vattendrag eller grundvatten i närheten. I det första fallet läggs behållaren på botten av behållaren, i det andra borras en brunn eller flera, om området på platsen tillåter. Ibland är grundvattendjupet för djupt, så kostnaden för installation av en sådan värmepump kan vara mycket hög.

Varje typ av värmepump har sina egna fördelar och nackdelar. Om byggnaden ligger långt från reservoaren eller om grundvattnet är för djupt, fungerar inte "vatten-till-vatten". "Luftvatten" är endast relevant i relativt varma regioner, där lufttemperaturen under den kalla årstiden inte sjunker under -25 ° C.

Hur fungerar en värmepump

En modern värmepump liknar mycket vanligt kylskåp.

Vad är en geotermisk pump eller med andra ord en värmepump? Detta är utrustning som kan överföra värme från källan till konsumenten. Låt oss överväga principen för dess funktion på exemplet med den första praktiska implementeringen av idén.

Principen för drift av geotermiska pumpar blev känd redan på 50-talet av 1800-talet. I praktiken implementerades dessa principer först i mitten av förra seklet.

En dag sorterade en experimentör vid namn Weber en frys och berörde av misstag ett brinnande kondensorrör.Han kom med en idé varför värmen går ingenstans och inte ger någon nytta? Utan att tänka två gånger förlängde han röret och lade det i en tank för uppvärmning av vatten.

Det var så mycket varmt vatten att han inte visste vad han skulle göra med det. Det var nödvändigt att gå längre - hur värmer man luften med detta enkla system? Lösningen visade sig vara väldigt enkel och därför inte mindre genial.

Varmt vatten drivs i en spiral genom en spole, och sedan blåser en fläkt varm luft runt huset. Allt genialt är enkelt! Weber var en uppmätt man och med tiden kom han på idén om hur man skulle klara sig utan en frys. Vi måste ta bort värme från jorden!

Efter att ha begravt kopparrör och pumpat dem med freon (samma gas som används i kylskåp) började han ta emot värmeenergi från djupet. Vi tror att med detta exempel kommer alla att förstå principen för en värmepumps funktion.

Vi föreslår också att du läser om dieselbränsleugns mirakel i följande artikel:

Metod för beräkning av värmepumpens effekt

Förutom att bestämma den optimala energikällan är det nödvändigt att beräkna den värmepumpeffekt som krävs för uppvärmning. Det beror på mängden värmeförlust i byggnaden. Låt oss beräkna effekten av en värmepump för att värma ett hus med ett specifikt exempel.

För detta använder vi formeln Q = k * V * ∆T, där

• Q är värmeförlust (kcal / timme). 1 kWh = 860 kcal / h;
• V är husets volym i m3 (området multipliceras med takhöjden);
• ∆Т är förhållandet mellan lägsta temperaturer utanför och inne i lokalerna under årets kallaste period, ° С. Subtrahera utsidan från det inre tºet;
• k är byggnadens generaliserade värmeöverföringskoefficient. För en tegelbyggnad med murverk i två lager k = 1; för en välisolerad byggnad k = 0,6.

Beräkningen av värmepumpens effekt för uppvärmning av ett tegelhus på 100 kvadratmeter och en takhöjd på 2,5 m, med en skillnad på ttº från -30º utanför till + 20 ° inuti, kommer att vara följande:

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

12500/860 = 14,53 kW. Det vill säga, för ett standard tegelhus med en yta på 100 m behövs en 14 kilowatt enhet.

Konsumenten accepterar valet av värmepumpens typ och effekt baserat på ett antal villkor:

• Områdets geografiska särdrag (närhet till vattenförekomster, förekomst av grundvatten, ett fritt område för en samlare).
• klimatets egenskaper (temperatur);
• typ av rum och intern volym;
• ekonomiska möjligheter.

Med tanke på alla ovanstående aspekter kommer du att kunna göra det bästa valet av utrustning. För ett mer effektivt och korrekt val av värmepump är det bättre att kontakta specialister, de kommer att kunna göra mer detaljerade beräkningar och ge den ekonomiska möjligheten att installera utrustningen.

Under lång tid och mycket framgångsrikt har värmepumpar använts i hushålls- och industriella kylskåp och luftkonditioneringsapparater.

Idag har dessa enheter börjat användas för att utföra en funktion av motsatt natur - att värma upp en bostad under kallt väder.

Låt oss ta en titt på hur värmepumpar används för att värma privata hus och vad du behöver veta för att korrekt beräkna alla dess komponenter.

Huvudsorter

Värmeutsugssystem. (Klicka för att förstora)

• luft-till-luft är i huvudsak en konventionell luftkonditionering;
• luft-vatten - vi lägger till en värmeväxlare i luftkonditioneringen och vi värmer redan upp vattnet;
• jordvatten - vi begraver samlaren från rören i marken och vid utloppet värmer vi upp vattnet;
• vatten-vatten - rör placeras i en öppen eller underjordisk behållare och avger värme till byggnadens värmesystem.

(Du hittar en detaljerad klassificering av värmepumpar för uppvärmning i den här artikeln).

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 de inneslutna strukturerna som uppfyller kraven i moderna byggkoder. För uppvärmning av 1: a kvartalet.m av ett sådant objekt, enligt allmänt accepterade 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).

Samlareffekten bestäms av formeln:

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

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 hydraulmotstånd, 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.

Beräkningar

Som du vet använder värmepumpar fria och förnybara energikällor: lågpotentialvärme från luft, jord, underjordisk, avfall och avloppsvatten från tekniska processer, öppna icke-frysande vattendrag. El spenderas på detta, men förhållandet mellan mängden mottagen värmeenergi och mängden förbrukad elektrisk energi är cirka 3–6.

Mer exakt kan källorna till låg värme vara uteluft med en temperatur på –10 till + 15 ° С, luft som avlägsnas från rummet (15–25 ° С), underjord (4–10 ° С) och grundvatten ( mer än 10 ° C), sjö- och flodvatten (0-10 ° С), yta (0-10 ° С) och djup (mer än 20 m) mark (10 ° С).

Det finns två alternativ för att erhålla lågkvalitativ värme från jorden: läggning av metall-plaströr i dikar 1,2–1,5 m djupa eller i vertikala brunnar 20–100 m djupa. Ibland läggs rör i form av spiraler i dikar 2-4 m djup. Detta minskar avsevärt den totala längden på diken. Den maximala värmeöverföringen från ytmarken är 50–70 kWh / m2 per år. Livslängden för diken och brunnar är över 100 år.

Exempel på beräkning av värmepump

Initiala förhållanden: Det är nödvändigt att välja en värmepump för uppvärmning och varmvattenförsörjning av ett tvåvånings stuga med en yta på 200m2; vattentemperaturen i värmesystemet bör vara 35 ° C; kylvätskans minsta temperatur är 0 ° С. Byggnadens värmeförlust är 50W / m2. Lerjord, torr.

Beräkning:

Nödvändig termisk effekt för uppvärmning: 200 * 50 = 10 kW;

Nödvändig värmeeffekt för uppvärmning och varmvattenförsörjning: 200 * 50 * 1,25 = 12,5 kW

För att värma byggnaden valdes en WW H R P C 12 värmepump med en effekt på 14,79 kW (närmast större standardstorlek) som spenderar 3,44 kW för att värma freon. Värmeavlägsnande från jordens ytskikt (torr lera) q motsvarar 20 W / m. Vi beräknar:

1) den erforderliga värmekraften för kollektorn Qo = 14,79 - 3,44 = 11,35 kW;

2) rörets totala längd L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. För att organisera en sådan uppsamlare krävs 6 kretsar med en längd på 100 m;

3) med ett läggningssteg på 0,75 m är den erforderliga arean av platsen A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) total förbrukning av glykollösning (25%)

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

dt är temperaturskillnaden mellan försörjnings- och returledningarna, ofta taget lika med 3 K. Flödeshastigheten per krets är 0,584 m3 / h. För samlaranordningen väljer vi ett förstärkt plaströr av standardstorlek 32 (till exempel PE32x2). Tryckförlusten i den blir 45 Pa / m; motståndet hos en krets är ungefär 7 kPa; kylvätskeflöde - 0,3 m / s.

Beräkning av den horisontella värmepumpssamlaren

Avlägsnandet av värme från varje meter i röret beror på många parametrar: installationsdjupet, tillgången på grundvatten, markens kvalitet etc. Ungefär kan man överväga att för horisontella samlare är det 20 W / m. Mer exakt: torr sand - 10, torr lera - 20, våt lera - 25, lera med hög vattenhalt - 35 W / m. Skillnaden i kylvätskans temperatur i slingans direkt- och returledningar beräknas vanligtvis vara 3 ° C. Inga strukturer bör byggas på platsen ovanför samlaren så att jordens värme fylls på med solstrålning. Minsta avstånd mellan de lagda rören bör vara 0,7–0,8 m.Längden på en dike är vanligtvis mellan 30 och 120 m. Det rekommenderas att använda en 25% glykollösning som primär kylvätska. I beräkningarna bör det tas med i beräkningen att dess värmekapacitet vid en temperatur på 0 ° C är 3,7 kJ / (kg K) och dess densitet är 1,05 g / cm3. Vid användning av frostskyddsmedel är tryckförlusten i rören 1,5 gånger större än vid cirkulation av vatten. För att beräkna parametrarna för den primära kretsen för värmepumpinstallationen kommer det att vara nödvändigt att bestämma flödeshastigheten för frostskyddsmedel: Vs = Qo · 3600 / (1.05 · 3.7 · .t), där .t är temperaturskillnaden mellan försörjnings- och returledningar, som ofta tas lika med 3 K, och Qo är den termiska effekten som tas emot från en lågpotentialkälla (jord). Det sistnämnda värdet beräknas som skillnaden mellan den totala effekten för värmepumpen Qwp och den elektriska effekten som används för att värma freon P: Qo = Qwp - P, kW. Den totala längden på uppsamlingsrören L och den totala arean för sektionen under den A beräknas med formlerna: L = Qo / q, A = L · da. Här är q det specifika (från 1 m rör) värmeavlägsnande; da är avståndet mellan rören (läggningssteg).

Sondberäkning

När du använder vertikala brunnar med ett djup av 20 till 100 m, är U-formade metallplast- eller plaströr (med diametrar över 32 mm) nedsänkta i dem. Som regel sätts två öglor i en brunn, varefter den fylls med cementmortel. I genomsnitt kan den specifika värmeeffekten för en sådan sond tas lika med 50 W / m. Du kan också fokusera på följande data om värmeeffekt:

* torra sedimentära bergarter - 20 W / m;

stenig mark och vattenmättade sedimentära bergarter - 50 W / m;

* bergarter med hög värmeledningsförmåga - 70 W / m;

* grundvatten - 80 W / m.

Jordtemperaturen på ett djup av mer än 15 m är konstant och är ungefär + 10 ° С. Avståndet mellan brunnarna bör vara mer än 5 m. Om det finns underjordiska strömmar, bör brunnarna placeras på en linje vinkelrätt mot flödet. Valet av rördiametrar utförs baserat på tryckförlust för den önskade kylvätskeflödet. Beräkningen av vätskeflödeshastigheten kan utföras för t = 5 ° С. Beräkningsexempel. Initialdata är desamma som i ovanstående beräkning av den horisontella samlaren. Med ett specifikt värmeavlägsnande av sonden på 50 W / m och den erforderliga effekten 11,35 kW bör L-sondens längd vara 225 m .0); totalt - 6 kretsar, 150 m vardera.

Den totala flödeshastigheten för kylvätskan vid .t = 5 ° С blir 2,1 m3 / h; flödeshastighet genom en krets - 0,35 m3 / h. Kretsarna kommer att ha följande hydrauliska egenskaper: tryckförlust i röret - 96 Pa / m (värmebärare - 25% glykollösning); slingmotstånd - 14,4 kPa; flödeshastighet - 0,3 m / s.

Återbetalning av värmepump

När det gäller hur lång tid det tar att återbetala sina pengar i något, betyder det hur lönsam själva investeringen var. Inom uppvärmningsområdet är allt ganska svårt, eftersom vi ger oss komfort och värme, och alla system är dyra, men i det här fallet kan du leta efter ett sådant alternativ som skulle returnera pengarna som spenderas genom att minska kostnaderna under användning. Och när du börjar leta efter en lämplig lösning, jämför du allt: en gaspanna, en värmepump eller en elektrisk panna. Vi kommer att analysera vilket system som kommer att löna sig snabbare och mer effektivt.

Begreppet återbetalning, i det här fallet, införandet av en värmepump för att modernisera det befintliga värmeförsörjningssystemet, för att uttrycka det enkelt, kan förklaras på följande sätt:

Det finns ett system - en enskild gaspanna, som ger autonom uppvärmning och varmvattenförsörjning. Det finns en delad luftkonditionering som förser ett rum med kyla. Installerade 3 delade system i olika rum.

Och det finns en mer ekonomisk avancerad teknik - en värmepump som värmer / kyler hus och värmer vatten i rätt mängder för ett hus eller lägenhet. Det är nödvändigt att avgöra hur mycket den totala kostnaden för utrustning och initiala kostnader har förändrats, och också att uppskatta hur mycket de årliga driftskostnaderna för de utvalda typerna av utrustning har minskat. Och för att avgöra hur många år, med de resulterande besparingarna, kommer dyrare utrustning att löna sig.Helst jämförs flera föreslagna designlösningar och den mest kostnadseffektiva lösningen väljs.

Vi kommer att utföra beräkningen och vyyaski, vad är återbetalningsperioden för en värmepump i Ukraina

Låt oss överväga ett specifikt exempel

• Huset är på två våningar, välisolerat, med en total yta på 150 kvm M.
• Värme / värmefördelningssystem: krets 1 - golvvärme, krets 2 - radiatorer (eller fläktspolenheter).
• En gaspanna installerades för uppvärmning och varmvattenförsörjning (DHW), till exempel 24 kW, dubbel krets.
• Luftkonditioneringssystem från delade system för 3 rum i huset.

Årliga kostnader för uppvärmning och uppvärmning av vatten

Max. värmekapacitet värmepump för uppvärmning, kW	19993,59
Max. värmepumpens energiförbrukning under uppvärmning, kW	7283,18

Max. värmekapacitet för värmepump för varmvattenförsörjning, kW	2133,46
Max. värmepumpens energiförbrukning under drift vid varmvattenförsörjning, kW	866,12

1. Den ungefärliga kostnaden för ett pannrum med en 24 kW gaspanna (panna, rörledningar, ledningar, tank, mätare, installation) är cirka 1000 euro. Ett luftkonditioneringssystem (ett split-system) för ett sådant hus kostar cirka 800 euro. Totalt med arrangemanget av pannhuset, designarbete, anslutning till gasledningsnätet och installationsarbete - 6100 euro.

1. Den ungefärliga kostnaden för Mycond-värmepumpen med ytterligare fläktspolningssystem, installationsarbete och anslutning till elnätet är 6 650 euro.

1. Investeringstillväxten är: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 euro (eller cirka 16500 UAH)
2. Minskande driftskostnader är: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Återbetalningsperiod Tocup. = 16500/19608 = 0,84 år!

Enkel användning av värmepumpen

Värmepumpar är den mest mångsidiga, multifunktionella och energieffektiva utrustningen för uppvärmning av ett hem, en lägenhet, ett kontor eller en kommersiell anläggning.

Ett intelligent styrsystem med veckovis eller daglig programmering, automatisk växling av säsongsinställningar, bibehållande av temperaturen i huset, ekonomilägen, styrning av en slavpanna, panna, cirkulationspumpar, temperaturkontroll i två värmekretsar, är det mest avancerade och avancerade. Omformarkontroll av kompressor, fläkt, pumpar, möjliggör maximala energibesparingar.

Värmepumpens funktion vid arbete enligt grundvattenschemat

Samlaren kan begravas på tre sätt.

Horisontellt alternativ

Rören läggs i diken som en orm till ett djup som överstiger djupet av jordfrysning (i genomsnitt - från 1 till 1,5 m).
En sådan samlare kommer att kräva en tomt på ett tillräckligt stort område, men varje husägare kan bygga den - inga färdigheter, förutom förmågan att arbeta med en spade, behövs.

Det bör dock beaktas att konstruktionen av en värmeväxlare för hand är en ganska mödosam process.

Vertikalt alternativ

Behållarrören i form av öglor med formen som bokstaven "U" är nedsänkta i brunnar med ett djup av 20 till 100 m. Vid behov kan flera sådana brunnar byggas. Efter installationen av rören fylls brunnarna med cementmurbruk.

Fördelen med en vertikal kollektor är att ett mycket litet område behövs för dess konstruktion. Det finns dock inget sätt att borra brunnar mer än 20 m djupt på egen hand - du måste anställa ett borrlag.

Kombinerat alternativ

Denna kollektor kan betraktas som en slags horisontell kollektor, men mycket mindre utrymme krävs för dess konstruktion.
En rund brunn grävs på platsen med ett djup av 2 m.

Värmeväxlarrören läggs i en spiral så att kretsen blir som en vertikalt installerad fjäder.

När installationen är klar fylls brunnen upp. Som med en horisontell värmeväxlare kan all nödvändig mängd arbete göras för hand.

Uppsamlaren är fylld med frostskyddsmedel - frostskyddsmedel eller etylenglykollösning.För att säkerställa dess cirkulation skärs en speciell pump in i kretsen. Efter att ha absorberat markens värme går frostskyddet till förångaren, där värmeväxling sker mellan den och köldmediet.

Man bör komma ihåg att obegränsad värmeutvinning från jorden, särskilt när kollektorn är placerad vertikalt, kan leda till oönskade konsekvenser för platsens geologi och ekologi. Därför är det mycket önskvärt under sommaren att använda värmepumpen av typen "jord-vatten" i omvänd läge - luftkonditionering.

Gasuppvärmningssystemet har många fördelar, och en av de viktigaste är de låga bensinkostnaderna. Hur man utrustar hushållsuppvärmning med gas kommer du att bli ombedd av uppvärmningsschemat för ett privat hus med en gaspanna. Tänk på värmeanläggningens design och utbyteskrav.

Läs om funktionerna i att välja solpaneler för hemuppvärmning i detta ämne.

Beräkning av den horisontella värmepumpssamlaren

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

Man tror att varje meter i värmeväxlaren ger HP följande värmeeffekt:

• 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.

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:

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 den tryckreducerande ventilen, 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 dess inre energi förlorades till följd 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.

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

Självtillverkade tillbehör för värmesystem med värmepump

Det är ganska svårt för en vanlig husägare att konkurrera med industriella värmepumpar från inhemska och utländska tillverkare. Ändå är installation och tillverkning av enskilda enheter inte ett omöjligt jobb. Huvuduppgiften vid installation av en värmepump är korrektheten i beräkningarna, för i händelse av ett fel kan systemet ha låg effektivitet och bli ineffektivt.

Kompressor

För installation behöver du en ny eller begagnad. kompressorn är i funktionsduglig skick med en otillgänglig resurs med lämplig effekt. Typisk kompressoreffekt bör vara 20 - 30% av den beräknade, du kan använda standard fabriksenheter för kylskåp eller spiral luftkonditioneringsapparater, som har en högre effektivitet jämfört med kolvenheter.

Förångare och kondensor

För att kyla och värma vätskor passeras de vanligtvis genom kopparrör placerade i en behållare med en värmeväxlare. För att öka kylarean är kopparröret ordnat i form av en spiral, den erforderliga längden beräknas med formeln för beräkning av arean dividerad med sektionen. Volymen på värmeväxlingstanken beräknas baserat på implementeringen av effektiv värmeväxling, det vanliga medelvärdet är cirka 120 liter. För en värmepump är det rationellt att använda rör för luftkonditioneringsapparater, som ursprungligen har en spiralform och är implementerade i spolar.

Fikon. 3 Kopparrör och tank för värmeväxlare

Många värmepumpstillverkare har ersatt denna metod för att konstruera värmeväxlare med en mer kompakt, med användning av värmeväxlare enligt "rör i rör" -principen. Standarddiametern på plaströret för förångaren är 32 mm, ett kopparrör med en diameter på 19 mm placeras i det, förångaren är termiskt isolerad, värmeväxlarens totala längd är cirka 10 - 12 m. För kondensor, 25 mm kan användas. metall-plaströr och 12,7 mm. koppar.

Fig 4. Montering och utseende av en värmeväxlare av koppar och plaströr

För att öka värmeväxlarens yta och effektivitet vrider vissa hantverkare en fläta av flera kopparrör med liten diameter, överför dem med en tunn tråd och placerar strukturen i plast. Detta gör det möjligt att erhålla ett värmeväxlingsområde på cirka 1 kubikmeter på en 10-meters sektion.

Termostatisk expansionsventil

Den högra enheten kontrollerar förångarens påfyllningsnivå och ansvarar till stor del för hela systemets prestanda. Till exempel, om flödet av köldmedium är för högt, kommer det inte att ha tid att avdunsta helt, och droppar av vätska kommer in i kompressorn, vilket leder till avbrott i dess funktion och en minskning av utloppsgastemperaturen. För liten mängd freon i förångaren efter att temperaturen i kompressorn ökat räcker inte för att värma upp den erforderliga volymen vatten.

Fikon. 5 Grundutrustning för värmepump

Sensorer

För att underlätta användningen krävs driftstyrning, feldetektering och systemkonfiguration, inbyggda temperaturgivare. Information är viktig i alla skeden av systemets funktion, endast med hjälp, enligt formlerna, är det möjligt att fastställa den viktigaste parametern för den installerade utrustningen för vattenvärmepumpar - COP-effektivitetsindikatorn.

Pumputrustning

När värmepumpar är i drift sker intag och tillförsel av vatten från en brunn, en brunn eller en öppen behållare med vattenpumpar. Sänkbara eller yttyper kan användas, vanligtvis är deras effekt låg, 100 - 200 watt räcker för att leverera vatten. För att kontrollera driften, skydda pumparna och systemet, filter, en manometer, vattenmätare och den enklaste automatiseringen är dessutom installerade.

Fikon. 6 Utseende på en självmonterad värmepump

Gör-det-själv-montering av värmepumpningsutrustning ger inga stora svårigheter i förmågan att hantera ett specialverktyg för svetsning och lödning av koppar. Det utförda arbetet hjälper till att spara betydande medel - kostnaden för komponenter kommer att vara cirka $ 600. Det vill säga inköp av industriell utrustning kommer att kosta 10 gånger mer (cirka 6000 USD). En självmonterad struktur, när den är korrekt beräknad och konfigurerad, har en effektivitet (COP) på cirka 4, vilket motsvarar industriell design.

Vi rekommenderar att du läser: Gör-det-själv-värmepumpens arbetsalternativ

kanske