Isıtma sistemleri teknik verileri için sirkülasyon pompaları

Isı pompası tasarım türleri

Isı pompasının tipi genellikle ısıtma sisteminin kaynak ortamını ve ısı taşıyıcısını gösteren bir cümle ile belirtilir.
Aşağıdaki çeşitler vardır:

• ТН "hava - hava";
• ТН "hava - su";
• TN "toprak - su";
• TH "su - su".

İlk seçenek, ısıtma modunda çalışan geleneksel bir split sistemdir. Evaporatör dış mekana monte edilir ve evin içine kondansatörlü bir ünite monte edilir. İkincisi, odaya sıcak bir hava kütlesinin verildiği için bir fan tarafından üflenir.

Böyle bir sistem, nozullu özel bir ısı eşanjörü ile donatılmışsa, HP tipi "hava-su" elde edilecektir. Su ısıtma sistemine bağlıdır.

"Havadan havaya" veya "havadan suya" türündeki HP buharlaştırıcı dış mekana değil egzoz havalandırma kanalına yerleştirilebilir (zorlanmalıdır). Bu durumda, ısı pompasının verimi birkaç kez artacaktır.

"Sudan suya" ve "topraktan suya" tipteki ısı pompaları, harici bir ısı eşanjörü veya aynı zamanda da denildiği gibi, ısı çıkarma için bir kolektör kullanır.

Isı pompasının şematik diyagramı

Bu, buharlaştırıcı etrafında sıvı bir ortamın dolaştığı, genellikle plastik olan uzun ilmekli bir tüptür. Her iki tip ısı pompası da aynı cihazı temsil eder: bir durumda, toplayıcı bir yüzey rezervuarının dibine ve ikincisinde - zemine daldırılır. Böyle bir ısı pompasının kondansatörü, sıcak su ısıtma sistemine bağlı bir ısı eşanjöründe bulunur.

Isı pompalarının "su - su" şemasına göre bağlanması, toprak işlerinin yapılmasına gerek olmadığı için "toprak - su" dan çok daha az zahmetlidir. Rezervuarın dibine boru spiral şeklinde döşenmiştir. Tabii ki, bu şema için, sadece kışın dibe kadar donmayan bir rezervuar uygundur.

Yabancı deneyimi önemli ölçüde inceleme zamanı

Hemen hemen herkes, binaları ısıtmak için çevreden ısı çekebilen ısı pompalarını biliyor ve çok uzun zaman önce olmasa da, potansiyel bir müşteri genellikle şaşkın bir şekilde "bu nasıl mümkün olabilir?" Sorusunu sordu, Şimdi sorusu "nasıl doğrudur? ? "

Bu sorunun cevabı kolay değil.

Isı pompalı ısıtma sistemleri tasarlamaya çalışırken kaçınılmaz olarak ortaya çıkan sayısız soruya cevap ararken, yer tipi ısı eşanjörlerinde ısı pompalarının uzun süredir kullanıldığı ülkelerdeki uzmanların deneyimlerine başvurulması tavsiye edilir.

Esas olarak zemin ısı eşanjörlerinin mühendislik hesaplama yöntemleri hakkında bilgi edinmek için yapılan Amerikan sergisi AHR EXPO-2008'e bir ziyaret * bu yönde doğrudan sonuç getirmedi, ancak ASHRAE fuarında bir kitap satıldı bazı hükümleri bu yayınlara temel teşkil eden stand.

Amerikan metodolojisinin yerli toprağa aktarılmasının kolay bir iş olmadığı hemen söylenmelidir. Amerikalılar için işler Avrupa'dakilerle aynı değil. Sadece onlar zamanı bizim yaptığımızla aynı birimlerde ölçüyorlar. Diğer tüm ölçü birimleri tamamen Amerikan veya daha doğrusu İngiliz. Amerikalılar, hem zaman birimine atıfta bulunulan İngiliz termal birimlerinde hem de muhtemelen Amerika'da icat edilmiş olan tonlarca soğutma ile ölçülebilen ısı akışı konusunda özellikle şanssızdı.

Bununla birlikte, asıl sorun, Amerika Birleşik Devletleri'nde benimsenen ve zamanla alışılabilecek ölçü birimlerini yeniden hesaplamanın teknik rahatsızlığı değil, söz konusu kitapta bir hesaplama oluşturmak için açık bir metodolojik temelin olmamasıydı. algoritması. Rutin ve iyi bilinen hesaplama yöntemlerine çok fazla yer verilirken, bazı önemli hükümler tamamen açıklanmamıştır.

Özellikle, ısı eşanjöründe dolaşan sıvının sıcaklığı ve ısı pompasının dönüştürme faktörü gibi dikey yer ısı değiştiricilerini hesaplamak için fiziksel olarak ilgili bu tür başlangıç ​​verileri, rastgele ayarlanamaz ve kararsız ısı ile ilgili hesaplamalara geçilmeden önce zeminde transfer, bu parametreleri bağlayan bağımlılıkları belirlemek gerekir.

Bir ısı pompasının verimliliği için kriter, değeri termal gücünün kompresör elektrik sürücüsünün gücüne oranıyla belirlenen dönüşüm katsayısı α'dır. Bu değer, buharlaştırıcıdaki kaynama noktalarının tk ve yoğuşmanın bir fonksiyonudur ve sudan suya ısı pompalarına uygulandığında, buharlaştırıcının çıkışındaki t2I ve çıkışındaki sıvı sıcaklıklarından bahsedebiliriz. kondansatör t2K:

? =? (t2И, t2K). (bir)

Seri soğutma makinelerinin ve sudan suya ısı pompalarının katalog özelliklerinin analizi, bu işlevi bir şema şeklinde göstermeyi mümkün kılmıştır (Şekil 1).

Şemayı kullanarak, tasarımın ilk aşamalarında ısı pompasının parametrelerini belirlemek kolaydır. Örneğin, ısı pompasına bağlı ısıtma sistemi 50 ° C akış sıcaklığına sahip bir ısıtma ortamı sağlamak üzere tasarlanmışsa, ısı pompasının mümkün olan maksimum dönüştürme faktörünün yaklaşık 3,5 olacağı açıktır. Aynı zamanda, evaporatör çıkışındaki glikolün sıcaklığı + 3 ° C'den düşük olmamalıdır, bu da pahalı bir yer tipi ısı eşanjörünün gerekli olacağı anlamına gelir.

Aynı zamanda, ev sıcak bir zemin ile ısıtılırsa, 35 ° C sıcaklığa sahip bir ısı taşıyıcı, ısı pompasının kondansatöründen ısıtma sistemine girecektir. Bu durumda, evaporatörde soğutulan glikolün sıcaklığı yaklaşık –2 ° C ise ısı pompası, örneğin 4.3 dönüştürme faktörü ile daha verimli çalışabilecektir.

Excel elektronik tablolarını kullanarak, fonksiyonu (1) bir denklem olarak ifade edebilirsiniz:

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

Bir ısı pompası ile çalıştırılan ısıtma sistemindeki soğutma sıvısının istenen dönüşüm faktöründe ve belirli bir sıcaklık değerinde, evaporatörde soğutulan sıvının sıcaklığının belirlenmesi gerekiyorsa, denklem (2) gösterilebilir. gibi:

(3)

Aşağıdaki formülü kullanarak, ısı pompasının dönüşüm katsayısının ve evaporatör çıkışındaki sıvının sıcaklığının verilen değerlerinde ısıtma sistemindeki soğutucunun sıcaklığını seçebilirsiniz:

(4)

Formüllerde (2) ... (4) sıcaklıklar Santigrat derece olarak ifade edilir.

Bu bağımlılıkları belirledikten sonra, şimdi doğrudan Amerikan deneyimine gidebiliriz.

Isı pompalarını hesaplama yöntemi

Tabii ki, bir ısı pompası seçme ve hesaplama süreci teknik açıdan çok karmaşık bir işlemdir ve nesnenin bireysel özelliklerine bağlıdır, ancak kabaca aşağıdaki aşamalara indirgenebilir:

Bina zarfından (duvarlar, tavanlar, pencereler, kapılar) ısı kaybı belirlenir. Bu, aşağıdaki oran uygulanarak yapılabilir:

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

tnar - dış hava sıcaklığı (° С);

tvn - iç hava sıcaklığı (° С);

S, tüm kapalı yapıların toplam alanıdır (m2);

n - çevrenin nesnenin özellikleri üzerindeki etkisini gösteren katsayı.Dış çevre ile doğrudan temas halinde olan odalar için tavanlardan n = 1; çatı katı olan nesneler için n = 0.9; nesne bodrumun üstünde bulunuyorsa n = 0.75;

β yapının tipine ve coğrafi konumuna bağlı olan ek ısı kaybı katsayısıdır β 0,05 ile 0,27 arasında değişebilir;

RT - termal direnç, aşağıdaki ifade ile belirlenir:

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

δі / λі, inşaatta kullanılan malzemelerin ısıl iletkenliğinin hesaplanmış bir göstergesidir.

αout, çevreleyen yapıların dış yüzeylerinin termal dağılım katsayısıdır (W / m2 * оС);

αin - çevreleyen yapıların iç yüzeylerinin ısıl absorpsiyon katsayısı (W / m2 * оС);

- Yapının toplam ısı kaybı aşağıdaki formülle hesaplanır:

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

Qi - odaya giren havayı doğal sızıntılarla ısıtmak için enerji tüketimi;

Qbp ​​- ev aletlerinin işleyişi ve insan faaliyetlerinden kaynaklanan ısı salınımı.

2. Elde edilen verilere dayanarak, her bir nesne için yıllık ısı enerjisi tüketimi hesaplanır:

Qyear = 24 * 0.63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / saat / yıl.) burada:

tвн - önerilen iç hava sıcaklığı;

tnar - dış hava sıcaklığı;

tout.av - tüm ısıtma sezonu için dış hava sıcaklığının aritmetik ortalama değeri;

d, ısıtma süresinin gün sayısıdır.

3. Tam bir analiz için, suyu ısıtmak için gereken termal güç seviyesini de hesaplamanız gerekecektir:

Qgv = V * 17 (kW / saat / yıl.) Burada:

V, 50 ° C'ye kadar günlük su ısıtma hacmidir.

Daha sonra toplam ısı enerjisi tüketimi aşağıdaki formülle belirlenecektir:

Q = Qgv + Qyear (kW / saat / yıl.)

Elde edilen veriler dikkate alındığında, ısıtma ve sıcak su temini için en uygun ısı pompasını seçmek zor olmayacaktır. Ayrıca hesaplanan güç olarak belirlenecektir. Qtn = 1.1 * Q, burada:

Qtn = 1.1 * Q, burada:

1.1, kritik sıcaklıklar döneminde ısı pompası üzerindeki yükün artma olasılığını gösteren bir düzeltme faktörüdür.

Isı pompalarını hesapladıktan sonra her türlü teknik özelliğe sahip odalarda gerekli mikro iklim parametrelerini sağlayabilecek en uygun ısı pompasını seçebilirsiniz. Ve bu sistemi bir klima ünitesi ile entegre etme imkanı göz önüne alındığında, sıcak bir zemin sadece işlevselliği ile değil, aynı zamanda yüksek estetik maliyeti ile de not edilebilir.

Saymak için formül

Evdeki ısı kaybı yolları

Isı pompası, alan ısıtma ile tamamen baş edebilir.

Size uygun birimi seçmek için gerekli gücü hesaplamalısınız.

Öncelikle binadaki ısı dengesini anlamanız gerekiyor. Bu hesaplamalar için, uzmanların hizmetlerini, çevrimiçi bir hesap makinesini veya basit bir formül kullanarak kendinizi kullanabilirsiniz:

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

R - odanın güç tüketimi (kW / saat); k, bina tarafından ortalama ısı kaybı katsayısıdır: örneğin, 1'e eşit - mükemmel yalıtımlı bir bina ve 4 - tahtalardan yapılmış bir kışla; V, tüm ısıtılmış odanın metreküp cinsinden toplam hacmidir; T, binanın dışı ve içi arasındaki maksimum sıcaklık farkıdır. 860, elde edilen kcal'yi kW'a dönüştürmek için gereken değerdir.

Sudan suya jeotermal ısı pompası durumunda, rezervuarda olacak gerekli devrenin uzunluğunun da hesaplanması gerekir. Hesaplama burada daha da basit.

1 metrelik kollektörün yaklaşık 30 watt verdiği bilinmektedir. Yani 1 kW'lık pompa gücü 22 metre boru gerektirir. Gerekli pompa gücünü bilerek devreyi yapmak için kaç tane boruya ihtiyacımız olduğunu kolayca hesaplayabiliriz.

Su-su sistemi örneği üzerinde hesaplama

Örneğin, aşağıdaki ilk verilere sahip bir evi hesaplayalım:

• ısıtılmış alan 300 m2;
• tavan yüksekliği 2,8 m;
• bina iyi yalıtılmıştır;
• kışın dışarıdaki minimum sıcaklık -25 derecedir;
• konforlu oda sıcaklığı +22 derece.

Öncelikle odanın ısıtılan hacmini hesaplıyoruz: 300 m2. x 2.8 m = 840 metreküp

Sonra "T" değerini hesaplıyoruz: 22 - (-25) = 45 derece.

Bu verileri aşağıdaki formüle koyuyoruz: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 kW / h

44 kW / h'lik gerekli ısı pompası kapasitesini aldık. Çalışması için toplam uzunluğu en az 968 metre olan bir kollektöre ihtiyacımız olduğunu kolayca belirleyebiliriz.

DIY dizel damlalıklı sobanın nasıl yapılacağına dair bir makale de ilginizi çekebilir: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Yani 300 m2 alana sahip iyi yalıtılmış bir oda için. en az 44 kW kapasiteli bir pompa uygundur. Diğer yerlerde olduğu gibi, en az% 10 güç rezervi yapmak daha iyidir. Bu nedenle 48-49 kW'lık bir ünite satın almak daha iyidir.

Er ya da geç hepimiz alternatif enerji kullanımına geçeceğiz ve bugün ilk adımı atabiliriz. Isı pompalarını kullanarak ısıtma maliyetlerinizi düşürecek, gaz veya kömür tedarikçilerinden bağımsız olacak ve gezegeninizin ekolojisini koruyacaksınız.

Bu makalenin yardımıyla, tesislerinize uyacak jeotermal ekipman parametrelerini hesaplayabileceksiniz. Ancak profesyonellerin ellerinden gelenin en iyisini yapacağını unutmayın. Ve her zaman sistemin düzgün çalışıp çalışmadığını size soracak birisine sahip olacaksınız.

Bir uzmanın, bir evi ısıtmak için bir ısı pompasının gücünü hesaplama ilkelerini ayrıntılı olarak açıkladığı bir videoyu izleyin:

Isı pompası türleri

Isı pompaları, düşük dereceli enerji kaynağına göre üç ana türe ayrılır:

• Hava.
• Hazırlama.
• Su - Kaynak, yeraltı suyu ve yüzey suyu kütleleri olabilir.

Daha yaygın olan su ısıtma sistemleri için aşağıdaki ısı pompası türleri kullanılır:

Havadan suya, bir binayı bir dış ünite vasıtasıyla dışarıdan hava çekerek ısıtan hava tipi bir ısı pompasıdır. Klima prensibine göre çalışır, ancak tam tersi, hava enerjisini ısıya dönüştürür. Böyle bir ısı pompası, büyük kurulum maliyetleri gerektirmez, bunun için bir arsa tahsis etmek ve ayrıca bir kuyu açmak gerekli değildir. Bununla birlikte, düşük sıcaklıklarda (-25 ° C) çalışma verimliliği azalır ve ek bir termal enerji kaynağı gerekir.

Cihaz "yer altı suyu" jeotermal anlamına gelir ve zeminin donma noktasının altına yerleştirilmiş bir kolektör kullanarak yerden ısı üretir. Ayrıca, kollektör yatay olarak yerleştirilmişse, site alanına ve peyzaja bağımlılık vardır. Dikey yerleştirme için bir kuyu açmanız gerekecektir.

Yakınlarda bir su kütlesi veya yeraltı suyu bulunan yerlerde "Sudan suya" kurulur. İlk durumda, rezervuar rezervuarın dibine döşenir, ikincisinde, sitenin alanı izin veriyorsa bir veya birkaç kuyu açılır. Bazen yeraltı suyunun derinliği çok derindir, bu nedenle böyle bir ısı pompası kurmanın maliyeti çok yüksek olabilir.

Bina rezervuardan uzaksa veya yeraltı suyu çok derinse, her ısı pompası türünün kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır, bu durumda "sudan suya" çalışmayacaktır. "Hava-su" yalnızca, soğuk mevsimde hava sıcaklığının -25 ° C'nin altına düşmediği nispeten sıcak bölgelerde geçerli olacaktır.

Bir ısı pompası nasıl çalışır

Modern bir ısı pompası, sıradan bir buzdolabına çok benzer.

Jeotermal pompa veya başka bir deyişle ısı pompası nedir? Bu, ısıyı kaynaktan tüketiciye aktarabilen bir ekipmandır. Fikrin ilk pratik uygulaması örneğinde çalışma prensibini ele alalım.

Jeotermal pompaların çalışma prensibi, 19. yüzyılın 50'li yıllarında biliniyordu. Uygulamada, bu ilkeler yalnızca geçen yüzyılın ortalarında uygulandı.

Bir gün, Weber adlı bir deneyci bir dondurucuyu çözüyordu ve yanlışlıkla yanan bir kondansatör tüpüne dokundu.Isının neden hiçbir yere gitmediği ve herhangi bir fayda sağlamadığı bir fikir buldu mu? İki kez düşünmeden boruyu uzattı ve suyu ısıtmak için bir tanka koydu.

O kadar çok sıcak su vardı ki onunla ne yapacağını bilmiyordu. Daha ileri gitmek gerekliydi - bu basit sistemle havayı nasıl ısıtabiliriz? Çözümün çok basit olduğu ve bu nedenle daha az ustaca olmadığı ortaya çıktı.

Sıcak su, bir serpantinden spiral şeklinde hareket ettirilir ve ardından bir fan, kümesin etrafına ılık hava üfler. Tüm dahice basittir! Weber ölçülü bir adamdı ve zamanla dondurucu olmadan nasıl yapılacağı fikrini aldı. Yeryüzünden ısı çıkarmalıyız!

Bakır boruları gömüp freonla (buzdolaplarında kullanılan gazın aynısı) pompaladıktan sonra, derinliklerden termal enerji almaya başladı. Bu örnekle herkesin bir ısı pompasının çalışma prensibini anlayacağını düşünüyoruz.

Dizel yakıtlı fırın mucizesini aşağıdaki yazımızda da okumanızı öneririz:

Bir ısı pompasının gücünü hesaplama yöntemi

Optimum enerji kaynağının belirlenmesine ek olarak, ısıtma için gerekli olan ısı pompası gücünün hesaplanması gerekecektir. Binadaki ısı kaybı miktarına bağlıdır. Belirli bir örnek kullanarak bir evi ısıtmak için bir ısı pompasının gücünü hesaplayalım.

Bunun için Q = k * V * ∆T formülünü kullanıyoruz, burada

• Q, ısı kaybıdır (kcal / saat). 1 kWh = 860 kcal / saat;
• V, m3 cinsinden evin hacmidir (alan tavanların yüksekliğiyle çarpılır);
• ∆Т, yılın en soğuk dönemi olan ° С'da tesis içi ve dışı minimum sıcaklıkların oranıdır. Dışını iç tº'dan çıkarın;
• k, binanın genelleştirilmiş ısı transfer katsayısıdır. İki katmanlı duvarlı bir tuğla bina için k = 1; iyi yalıtılmış bir bina için k = 0.6.

Bu nedenle, 100 metrekarelik bir tuğla evi ve 2,5 m tavan yüksekliğini ısıtmak için ısı pompasının gücünün hesaplanması, dışarısı -30 from ile + 20º arası ttº farkı aşağıdaki gibi olacaktır:

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

12500/860 = 14,53 kW. Yani, 100 m alana sahip standart bir tuğla ev için 14 kilovatlık bir cihaza ihtiyaç duyulacaktır.

Tüketici, bir dizi koşula göre ısı pompasının tipi ve gücünün seçimini kabul eder:

• bölgenin coğrafi özellikleri (su kütlelerine yakınlık, yeraltı suyunun varlığı, bir toplayıcı için boş alan);
• iklimin özellikleri (sıcaklık);
• odanın tipi ve iç hacmi;
• finansal fırsatlar.

Yukarıdaki tüm hususları göz önünde bulundurarak, en iyi ekipman seçimini yapabileceksiniz. Bir ısı pompasının daha verimli ve doğru seçimi için uzmanlarla iletişime geçmek daha iyidir, daha detaylı hesaplamalar yapabilecek ve ekipmanın kurulumunun ekonomik fizibilitesini sağlayabileceklerdir.

Evsel ve endüstriyel buzdolaplarında ve klimalarda uzun süredir ve çok başarılı bir şekilde ısı pompaları kullanılmaktadır.

Bugün, bu cihazlar, soğuk havalarda evi ısıtmak için zıt nitelikte bir işlevi yerine getirmek için kullanılmaya başlandı.

Özel evleri ısıtmak için ısı pompalarının nasıl kullanıldığına ve tüm bileşenlerini doğru bir şekilde hesaplamak için bilmeniz gerekenlere bir göz atalım.

Ana çeşitleri

Isı çekme sistemleri. (Büyütmek için tıklayın)

• havadan havaya, özünde geleneksel bir klimadır;
• hava-su - klimaya bir ısı eşanjörü ekliyoruz ve zaten suyu ısıtıyoruz;
• toprak suyu - toplayıcıyı borulardan toprağa gömüyoruz ve çıkışta suyu ısıtıyoruz;
• su-su - borular açık veya yer altı bir rezervuara yerleştirilir ve bina ısıtma sistemine ısı verir.

(Bu makalede ayrıntılı bir ısıtma için ısı pompaları sınıflandırması bulabilirsiniz).

Isı pompası hesaplama örneği

Toplam 70 m2 alana sahip tek katlı bir evin ısıtma sistemi için bir ısı pompası seçeceğiz. Standart tavan yüksekliği (2,5 m), rasyonel mimari ve modern bina kodlarının gereksinimlerini karşılayan kapalı yapıların ısı yalıtımı ile m. 1. çeyreği ısıtmak için.Böyle bir nesnenin m, genel kabul görmüş standartlara göre, 100 W ısı harcamak gerekir. Böylece, tüm evi ısıtmak için ihtiyacınız olacak:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW termal enerji.

W = 7,7 kW termal güce sahip "TeploDarom" markalı (model L-024-WLC) bir ısı pompası seçiyoruz. Ünitenin kompresörü N = 2,5 kW elektrik tüketir.

Rezervuar hesaplama

Kollektör yapımı için ayrılan sahadaki toprak killi, yeraltı suyu seviyesi yüksek (kalorifik değeri p = 35 W / m alıyoruz).

Toplayıcı gücü aşağıdaki formüle göre belirlenir:

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

L = 5200/35 = 148,5 m (yaklaşık).

Aşırı yüksek hidrolik direnç nedeniyle 100 m'den daha uzun bir devre döşemenin mantıksız olduğu gerçeğine dayanarak, aşağıdakileri kabul ediyoruz: ısı pompası manifoldu iki devreden oluşacaktır - 100 m ve 50 m uzunluğunda.

Toplayıcıya tahsis edilmesi gereken sitenin alanı aşağıdaki formülle belirlenir:

S = L x A,

Burada A, konturun bitişik bölümleri arasındaki adımdır. Kabul ediyoruz: A = 0,8 m.

O zaman S = 150 x 0.8 = 120 sq. m.

Hesaplamalar

Bildiğiniz gibi, ısı pompaları ücretsiz ve yenilenebilir enerji kaynakları kullanır: düşük potansiyelli hava, toprak, yer altı, teknolojik süreçlerin atık ve atık suları, donmayan açık su kütleleri. Buna elektrik harcanır, ancak alınan ısı enerjisi miktarının tüketilen elektrik miktarına oranı yaklaşık 3-6'dır.

Daha doğrusu, düşük dereceli ısı kaynakları –10 ila + 15 ° С arasında bir sıcaklıkta dış ortam havası, odadan çıkarılan hava (15–25 ° С), toprak altı (4–10 ° С) ve yeraltı suyu ( 10 ° C'den fazla), göl ve nehir suyu (0-10 ° С), yüzey (0-10 ° С) ve derin (20 m'den fazla) toprak (10 ° С).

Topraktan düşük dereceli ısı elde etmek için iki seçenek vardır: 1,2-1,5 m derinliğindeki hendeklere veya 20–100 m derinliğindeki dikey kuyulara metal-plastik borular döşemek Bazen borular 2-4 hendeklere spiral şeklinde döşenir. m derinliği Bu, hendeklerin toplam uzunluğunu önemli ölçüde azaltır. Yüzey toprağından maksimum ısı transferi yılda 50–70 kWh / m2'dir. Kanalların ve kuyuların hizmet ömrü 100 yıldan fazladır.

Isı pompası hesaplama örneği

Başlangıç ​​koşulları: 200 m2 alana sahip iki katlı bir yazlık evin ısıtılması ve sıcak su temini için bir ısı pompası seçmek gereklidir; ısıtma sistemindeki suyun sıcaklığı 35 ° C olmalıdır; soğutucunun minimum sıcaklığı 0 ° C'dir. Binanın ısı kaybı 50W / m2'dir. Killi toprak, kuru.

Ödeme:

Isıtma için gerekli termal güç: 200 * 50 = 10 kW;

Isıtma ve sıcak su temini için gerekli ısı çıkışı: 200 * 50 * 1.25 = 12.5 kW

Binayı ısıtmak için, freonu ısıtmak için 3,44 kW harcayan 14,79 kW gücünde (en yakın büyük standart boyut) WW H R P C 12 ısı pompası seçildi. Toprağın yüzey tabakasından ısı uzaklaştırma (kuru kil) q 20 W / m'ye eşittir. Hesaplıyoruz:

1) kollektörün gerekli termal gücü Qo = 14,79 - 3,44 = 11,35 kW;

2) toplam boru uzunluğu L = Qo / q = 11.35 / 0.020 = 567.5 m Böyle bir kollektörü düzenlemek için 100 m uzunluğunda 6 devre gereklidir;

3) 0,75 m'lik bir döşeme adımı ile sitenin gerekli alanı A = 600 x 0,75 = 450 m2'dir;

4) toplam glikol çözeltisi tüketimi (% 25)

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

dt, genellikle 3 K'ye eşit olarak alınan besleme ve dönüş hatları arasındaki sıcaklık farkıdır. Devre başına debi 0,584 m3 / saattir. Kolektör cihazı için, standart ölçü 32 olan (örneğin, PE32x2) güçlendirilmiş plastik bir boru seçiyoruz. İçindeki basınç kaybı 45 Pa / m olacaktır; bir devrenin direnci yaklaşık 7 kPa'dır; soğutma sıvısı akış hızı - 0,3 m / s.

Yatay ısı pompası toplayıcısının hesaplanması

Borunun her metresinden ısının uzaklaştırılması birçok parametreye bağlıdır: döşeme derinliği, yeraltı suyunun mevcudiyeti, toprağın kalitesi vb. Kabaca yatay kollektörler için 20 W / m olduğu düşünülebilir. Daha doğrusu: kuru kum - 10, kuru kil - 20, ıslak kil - 25, yüksek su içeriğine sahip kil - 35 W / m. Hesaplamalarda döngünün direkt ve dönüş hatlarında soğutucu akışkanın sıcaklığındaki fark genellikle 3 ° C olarak alınır. Toplayıcının üzerindeki sahaya hiçbir yapı inşa edilmemelidir, böylece dünyanın ısısı güneş radyasyonu ile yenilenir. Döşenen borular arasındaki minimum mesafe 0,7–0,8 m olmalıdır.Bir hendeğin uzunluğu genellikle 30 ila 120 m arasındadır ve birincil soğutma sıvısı olarak% 25 glikol solüsyonu kullanılması tavsiye edilir. Hesaplamalarda 0 ° C sıcaklıktaki ısı kapasitesinin 3,7 kJ / (kg K) ve yoğunluğunun 1,05 g / cm3 olduğu dikkate alınmalıdır. Antifriz kullanıldığında, borulardaki basınç kaybı su sirkülasyonuna göre 1,5 kat daha fazladır. Isı pompası kurulumunun birincil devresinin parametrelerini hesaplamak için, antifriz akış oranını belirlemek gerekli olacaktır: Vs = Qo 3600 / (1.05 3.7 .t), burada .t besleme ve dönüş arasındaki sıcaklık farkıdır Genellikle 3 K'ye eşit alınan hatlar ve Qo, düşük potansiyelli bir kaynaktan (toprak) alınan termal güçtür. İkinci değer, ısı pompası Qwp'nin toplam gücü ile freon P'yi ısıtmak için harcanan elektrik gücü arasındaki fark olarak hesaplanır P: Qo = Qwp - P, kW. Kolektör borularının toplam uzunluğu L ve altındaki bölümün toplam alanı A aşağıdaki formüllerle hesaplanır: L = Qo / q, A = L · da. Burada q, spesifik (1 m borudan) ısı uzaklaştırmadır; da borular arasındaki mesafedir (döşeme adımı).

Prob hesaplama

20 ila 100 m derinliğe sahip dikey kuyular kullanıldığında, U şeklinde metal plastik veya plastik borular (32 mm'nin üzerindeki çaplarda) bunlara daldırılır. Kural olarak, bir kuyuya iki halka yerleştirilir, ardından çimento harcı ile doldurulur. Ortalama olarak, böyle bir probun özgül ısı çıkışı 50 W / m'ye eşit alınabilir. Isı çıkışı ile ilgili aşağıdaki verilere de odaklanabilirsiniz:

* kuru tortul kayaçlar - 20 W / m;

* taşlı toprak ve suya doymuş tortul kayaçlar - 50 W / m;

* yüksek ısı iletkenliğine sahip kayalar - 70 W / m;

* yeraltı suyu - 80 W / m.

15 m'den fazla derinlikte toprak sıcaklığı sabittir ve yaklaşık + 10 ° C'dir. Kuyular arası mesafe 5 m'den fazla olmalı, yer altı akıntıları varsa kuyular akıntıya dik bir hat üzerine yerleştirilmelidir. Boru çaplarının seçimi, gerekli soğutucu akış hızı için basınç kaybına göre yapılır. Akış hızının hesaplanması t = 5 ° C için yapılabilir. Hesaplama örneği. İlk veriler, yatay toplayıcının yukarıdaki hesaplamasındaki ile aynıdır. Probun 50 W / m'lik spesifik bir ısı giderimi ve 11.35 kW'lık gerekli güçle, L probunun uzunluğu 225 m .0 olmalıdır); toplamda - 6 devre, her biri 150 m.

Soğutucunun .t = 5 ° C'de toplam akış hızı 2,1 m3 / sa olacaktır; bir devreden akış hızı - 0,35 m3 / sa. Devreler aşağıdaki hidrolik özelliklere sahip olacaktır: borudaki basınç kaybı - 96 Pa / m (ısı taşıyıcı -% 25 glikol solüsyonu); döngü direnci - 14,4 kPa; akış hızı - 0,3 m / s.

Isı pompası geri ödeme

Bir kişinin bir şeye yatırdığı parayı iade etmesi ne kadar sürdüğüne gelince, yatırımın kendisinin ne kadar karlı olduğu anlamına gelir. Isıtma alanında her şey oldukça zor çünkü kendimize konfor ve ısı sağladığımız ve tüm sistemler pahalı ancak bu durumda kullanım sırasında maliyetleri düşürerek harcanan parayı iade edecek böyle bir seçenek arayabilirsiniz. Ve uygun bir çözüm aramaya başladığınızda, her şeyi karşılaştırırsınız: bir gaz kazanı, bir ısı pompası veya bir elektrikli kazan. Hangi sistemin daha hızlı ve daha verimli ödeme yapacağını analiz edeceğiz.

Geri ödeme kavramı, bu durumda, mevcut ısı tedarik sistemini modernize etmek için bir ısı pompasının piyasaya sürülmesi, basitçe ifade etmek gerekirse, şu şekilde açıklanabilir:

Tek bir sistem var - özerk ısıtma ve sıcak su temini sağlayan ayrı bir gaz kazanı. Bir odaya soğuk hava sağlayan split sistem klima bulunmaktadır. Farklı odalara 3 split sistem kurdu.

Ve daha ekonomik bir ileri teknoloji var - evleri ısıtacak / soğutacak ve bir ev veya apartman için doğru miktarlarda suyu ısıtacak bir ısı pompası. Toplam ekipman maliyetinin ve başlangıç ​​maliyetlerinin ne kadar değiştiğini belirlemek ve ayrıca seçilen ekipman türlerinin yıllık işletim maliyetlerinin ne kadar azaldığını tahmin etmek gerekir. Ve sonuçta elde edilen tasarrufla kaç yıl içinde daha pahalı ekipmanların karşılığını alacağını belirlemek için.İdeal olarak, önerilen birkaç tasarım çözümü karşılaştırılır ve en uygun maliyetli olanı seçilir.

Ukrayna'da bir ısı pompasının geri ödeme süresi nedir, hesaplamayı ve vyyaski'yi yapacağız

Belirli bir örneği ele alalım

• Ev 2 katlıdır, iyi yalıtımlıdır ve toplam alanı 150 m2'dir.
• Isı / ısıtma dağıtım sistemi: devre 1 - yerden ısıtma, devre 2 - radyatörler (veya fan coil üniteleri).
• Isıtma ve sıcak su temini (DHW) için, örneğin 24kW, çift devreli bir gaz kazanı kuruldu.
• Evin 3 odası için split sistemlerden klima sistemi.

Isıtma ve su ısıtmanın yıllık maliyetleri

1. 24 kW gaz kazanına sahip bir kazan dairesinin yaklaşık maliyeti (kazan, boru tesisatı, kablolama, tank, sayaç, kurulum) yaklaşık 1000 Euro'dur. Böyle bir ev için bir klima sistemi (bir bölme sistemi) yaklaşık 800 avroya mal olacak. Toplamda kazan dairesi düzenlemesi, tasarım çalışmaları, gaz boru hattı şebekesine bağlantı ve montaj işleri - 6100 euro.

1. Ek fan coil sistemi, montaj işi ve şebekeye bağlantısı olan Mycond ısı pompasının yaklaşık maliyeti 6.650 Euro'dur.

1. Yatırım büyümesi: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 euro (veya yaklaşık 16500 UAH)
2. İşletme maliyetlerinin düşürülmesi: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Geri ödeme süresi Tocup. = 16500/19608 = 0,84 yıl!

Isı pompasının kullanım kolaylığı

Isı pompaları, bir evi, daireyi, ofisi veya ticari tesisi ısıtmak için en çok yönlü, çok işlevli ve enerji verimli ekipmanlardır.

Haftalık veya günlük programlama, mevsimsel ayarların otomatik olarak değiştirilmesi, evdeki sıcaklığın korunması, ekonomi modları, bir yardımcı kazanı, kazanı, sirkülasyon pompalarını kontrol etme, iki ısıtma devresinde sıcaklık kontrolü ile akıllı bir kontrol sistemi en gelişmiş ve en gelişmiş sistemdir. Kompresör, fan, pompaların çalışmasının inverter kontrolü maksimum enerji tasarrufu sağlar.

Yeraltı suyu düzenine göre çalışırken ısı pompası çalışması

Kollektör üç şekilde gömülebilir.

Yatay seçenek

Borular, toprak donma derinliğini aşan bir derinliğe kadar "yılan" çukurlarına döşenir (ortalama olarak - 1 ila 1,5 m).
Böyle bir toplayıcı, yeterince geniş bir alana sahip bir arsaya ihtiyaç duyacaktır, ancak herhangi bir ev sahibi onu inşa edebilir - kürekle çalışma yeteneği dışında hiçbir beceriye ihtiyaç yoktur.

Bununla birlikte, bir ısı eşanjörünün elle yapımının oldukça zahmetli bir süreç olduğu dikkate alınmalıdır.

Dikey seçenek

“U” harfli ilmek şeklindeki rezervuar boruları 20-100 m derinlikteki kuyulara daldırılır, gerekirse bu tür birkaç kuyu yapılabilir. Boruları döşedikten sonra kuyular çimento harcı ile doldurulur.

Dikey kollektörün avantajı, yapımı için çok küçük bir alana ihtiyaç duyulmasıdır. Ancak, kendi başınıza 20 metreden daha derin kuyuları açmanın bir yolu yoktur - bir sondaj ekibi tutmanız gerekecektir.

Kombine seçenek

Bu kollektör bir tür yatay olarak düşünülebilir, ancak yapımı için çok daha az alan gerekir.
Sahada 2 m derinliğinde yuvarlak bir kuyu açılmıştır.

Isı eşanjörü boruları, devre dikey olarak yerleştirilmiş bir yay gibi olacak şekilde spiral şeklinde döşenmiştir.

Montaj işinin tamamlanmasının ardından kuyu doldurulur. Yatay bir ısı eşanjöründe olduğu gibi, gerekli tüm iş miktarı elle yapılabilir.

Kolektör, antifriz - antifriz veya etilen glikol solüsyonu ile doldurulur.Sirkülasyonunu sağlamak için devreye özel bir pompa kesilir. Toprağın ısısını emen antifriz, buharlaştırıcıya gider ve burada soğutucu ile soğutucu arasında ısı alışverişi gerçekleşir.

Unutulmamalıdır ki topraktan sınırsız ısı çekilmesi, özellikle kollektör dikey olarak konumlandırıldığında, sahanın jeolojisi ve ekolojisi için istenmeyen sonuçlara yol açabilir. Bu nedenle, yaz döneminde, "toprak - su" tipi ısı pompasının ters modda - iklimlendirmede çalıştırılması son derece arzu edilir.

Gazlı ısıtma sisteminin birçok avantajı vardır ve en önemlilerinden biri düşük gaz maliyetidir. Ev ısıtmasının gazla nasıl donatılacağı, özel bir evin ısıtma şeması tarafından bir gaz kazanı ile istenecektir. Isıtma sistemi tasarımını ve değiştirme gereksinimlerini göz önünde bulundurun.

Bu konuda ev ısıtması için güneş paneli seçmenin özellikleri hakkında bilgi edinin.

Yatay ısı pompası toplayıcısının hesaplanması

Yatay bir kolektörün verimliliği, içine daldırıldığı ortamın sıcaklığına, termal iletkenliğine ve ayrıca boru yüzeyi ile temas alanına bağlıdır. Hesaplama yöntemi oldukça karmaşıktır, bu nedenle çoğu durumda ortalama veriler kullanılır.

Isı eşanjörünün her bir metresinin HP'ye aşağıdaki ısı çıkışını sağladığına inanılmaktadır:

• 10 W - kuru kumlu veya kayalık toprağa gömüldüğünde;
• 20 W - kuru killi toprakta;
• 25 W - ıslak killi toprakta;
• 35 W - çok nemli killi topraklarda.

Bu nedenle, toplayıcının (L) uzunluğunu hesaplamak için, gerekli termal güç (Q), toprağın kalori değerine (p) bölünmelidir:

L = Q / p.

Verilen değerler ancak aşağıdaki koşullar karşılanırsa geçerli kabul edilebilir:

• Kollektörün üzerindeki arazi arsası inşa edilmemiştir, gölgelenmemiştir veya ağaç veya çalılarla dikilmemiştir.
• Spiralin bitişik dönüşleri veya "yılan" ın bölümleri arasındaki mesafe en az 0,7 m'dir.

Isı pompaları nasıl çalışır?

Herhangi bir ısı pompasının soğutucu adı verilen bir çalışma ortamı vardır. Genellikle freon bu kapasitede hareket eder, daha az sıklıkla amonyaktır. Cihazın kendisi yalnızca üç bileşenden oluşur:

Evaporatör ve kondansatör, uzun kavisli borulara benzeyen iki tanktır - bobinler. Kondansatör bir uçtan kompresörün çıkışına ve evaporatör girişe bağlanır. Bobinlerin uçları birleştirilir ve aralarındaki bağlantı noktasına bir basınç düşürme valfi takılır. Evaporatör doğrudan veya dolaylı olarak kaynak ortamla temas halindedir ve kondenser ısıtma veya DHW sistemi ile temas halindedir.

Isı pompası nasıl çalışır?

HP işlemi, gaz hacmi, basınç ve sıcaklığın karşılıklı bağımlılığına dayanır. Ünitenin içinde olanlar:

1. Buharlaştırıcı boyunca hareket eden amonyak, freon veya diğer soğutucu akışkan, örneğin kaynak ortamdan +5 dereceye kadar ısınır.
2. Gaz, evaporatörden geçtikten sonra kompresöre ulaşır ve onu kondensere pompalar.
3. Kompresör tarafından boşaltılan soğutucu akışkan, basınç düşürücü valf tarafından kondansatörde tutulur, bu nedenle basıncı burada evaporatörde olduğundan daha yüksektir. Bildiğiniz gibi, artan basınçla, herhangi bir gazın sıcaklığı artar. Soğutucu akışkanla olan tam olarak budur - 60-70 dereceye kadar ısınır. Kondenser, ısıtma sisteminde dolaşan soğutma sıvısı tarafından yıkandığından, ikincisi de ısınır.
4. Soğutucu akışkan, basınç düşürücü valf vasıtasıyla küçük porsiyonlar halinde, basıncının tekrar düştüğü evaporatöre boşaltılır. Gaz genleşir ve soğur ve önceki aşamadaki ısı değişimi sonucunda iç enerjinin bir kısmı kaybolduğu için sıcaklığı başlangıçtaki +5 derecenin altına düşer. Evaporatörün ardından tekrar ısınır, ardından kompresör tarafından kondensere pompalanır - ve bu şekilde bir daire şeklinde. Bilimsel olarak, bu sürece Carnot döngüsü denir.

Ancak ısı pompası hala çok karlı: harcanan her bir kW * saat elektrik için 3 ila 5 kW * saat arasında ısı elde etmek mümkündür.

Isı pompalı bir ısıtma sistemi için kendi kendine yapılan aksesuarlar

Sıradan bir ev sahibinin yerli ve yabancı üreticilerin endüstriyel ısı pompalarıyla rekabet etmesi oldukça zordur, ancak yine de, tek tek ünitelerin montajı ve imalatı imkansız bir iş değildir. Bir ısı pompası kurarken asıl görev hesaplamaların doğruluğu, çünkü bir hata durumunda sistem düşük verime sahip olabilir ve etkisiz hale gelebilir.

Kompresör

Kurulum için yeni veya kullanılmış bir tanesine ihtiyacınız olacak. kompresör, süresi dolmamış bir uygun güç kaynağı ile çalışır durumda. Tipik kompresör gücü hesaplananın% 20 - 30'u olmalıdır, pistonlu cihazlara göre daha yüksek verime sahip olan buzdolapları veya spiral klimalar için standart fabrika ünitelerini kullanabilirsiniz.

Evaporatör ve kondansatör

Sıvıları soğutmak ve ısıtmak için genellikle ısı eşanjörlü bir kaba yerleştirilmiş bakır borulardan geçirilirler. Soğutma alanını arttırmak için bakır boru spiral şeklinde düzenlenir, bölüme bölünen alanı hesaplamak için formül kullanılarak gerekli uzunluk hesaplanır. Isı değişim tankının hacmi, etkili ısı değişiminin uygulanmasına göre hesaplanır, normal ortalama yaklaşık 120 litredir. Bir ısı pompası için, başlangıçta spiral bir şekle sahip olan ve serpantinlerde uygulanan klimalar için boruların kullanılması mantıklıdır.

İncir. 3 Isı eşanjörü için bakır boru ve tank

Birçok ısı pompası üreticisi, "boru içinde boru" prensibine göre ısı değişimini kullanarak bu ısı eşanjörleri oluşturma yöntemini daha kompakt bir yöntemle değiştirmiştir. Evaporatör için plastik borunun standart çapı 32 mm, içine 19 mm çapında bakır boru yerleştirilmiş, evaporatör ısı yalıtımlı, ısı eşanjörünün toplam uzunluğu yaklaşık 10-12 m'dir. kondansatör, 25 mm kullanılabilir. metal-plastik boru ve 12.7 mm. bakır.

Şekil 4. Bakır ve plastik borulardan yapılmış bir ısı eşanjörünün montajı ve görünümü

Isı eşanjörünün alanını ve verimliliğini artırmak için, bazı ustalar küçük çaplı birkaç bakır borudan bir örgüyü büker, bunları ince bir telle aktarır ve yapıyı plastiğe yerleştirir. Bu, 10 metrelik bir kesitte yaklaşık 1 metreküplük bir ısı değişim alanı elde etmeyi mümkün kılar.

Termostatik genleşme valfi

Doğru cihaz, evaporatörün dolum seviyesini kontrol eder ve tüm sistemin performansından büyük ölçüde sorumludur. Örneğin, soğutucu akışkan akışı çok yüksekse, tamamen buharlaşmak için zamanı olmayacak ve kompresöre sıvı damlacıkları girecek ve bu da çalışmasının kesintiye uğramasına ve çıkış gazı sıcaklığının düşmesine neden olacaktır. Kompresördeki sıcaklığı artırdıktan sonra evaporatörde çok az miktarda freon bulunması, gerekli hacimdeki suyu ısıtmak için yeterli olmayacaktır.

İncir. 5 Isı pompası için temel donanım

Sensörler

Kullanım kolaylığı, çalışma kontrolü, arıza tespiti ve sistem konfigürasyonu için yerleşik sıcaklık sensörleri gereklidir. Bilgi, sistemin işleyişinin her aşamasında önemlidir, ancak formüllere göre, su ısı pompaları için kurulu ekipmanın en önemli parametresini - COP verimlilik göstergesi - oluşturmak mümkündür.

Pompa ekipmanı

Isı pompaları çalışırken, bir kuyudan, bir kuyudan veya açık bir rezervuardan su alımı ve temini, su pompaları kullanılarak gerçekleştirilir. Dalgıç veya yüzey tipleri kullanılabilir, genellikle güçleri düşüktür, su sağlamak için 100 - 200 watt yeterlidir. İşlemi kontrol etmek için pompaları ve sistemi korumak için filtreler, bir basınç göstergesi, su sayaçları ve en basit otomasyon ek olarak kurulur.

İncir. 6 Kendinden montajlı bir ısı pompasının görünümü

Isı pompalama ekipmanının kendin yap montajı, bakırın kaynaklanması ve lehimlenmesi için özel bir aletin kullanılmasında büyük zorluklar oluşturmaz. Yapılan iş, önemli miktarda para biriktirmeye yardımcı olacaktır - bileşenlerin maliyeti yaklaşık 600 $ olacaktır. Yani, endüstriyel ekipman alımı 10 kat daha pahalıya mal olacak (yaklaşık 6000 USD). Kendi kendine monte edilen bir yapı, doğru şekilde hesaplandığında ve yapılandırıldığında, endüstriyel tasarımlara karşılık gelen yaklaşık 4'lük bir verime (COP) sahiptir.

Okumanızı tavsiye ederiz: Kendin yap ısı pompası çalışma seçenekleri

olabilir