Cirkulācijas sūkņi apkures sistēmu tehniskajiem datiem

Siltumsūkņu konstrukciju veidi

Siltumsūkņa tipu parasti apzīmē ar frāzi, kas norāda apkures sistēmas avotu un siltuma nesēju.
Ir šādas šķirnes:

• ТН "gaiss - gaiss";
• ТН "gaiss - ūdens";
• TN "augsne - ūdens";
• TH "ūdens - ūdens".

Pats pirmais variants ir parastā sadalītā sistēma, kas darbojas apkures režīmā. Iztvaicētājs ir uzstādīts ārpus telpām, un mājas iekšpusē ir uzstādīta iekārta ar kondensatoru. Pēdējo izpūš ventilators, kura dēļ telpā tiek piegādāta silta gaisa masa.

Ja šāda sistēma ir aprīkota ar īpašu siltummaini ar sprauslām, tiks iegūts HP tipa "gaiss-ūdens". Tas ir savienots ar ūdens sildīšanas sistēmu.

HP "gaiss-gaiss" vai "gaiss-ūdens" tipa iztvaicētāju var ievietot nevis ārpus telpām, bet gan izplūdes ventilācijas kanālā (tas ir jāpiespiež). Šajā gadījumā siltumsūkņa efektivitāte tiks palielināta vairākas reizes.

"Ūdens-ūdens" un "augsne-ūdens" tipa siltumsūkņos siltuma iegūšanai tiek izmantots tā sauktais ārējais siltummainis vai, kā to sauc arī, kolektors.

Siltumsūkņa shematiska shēma

Šī ir gara caurule, parasti no plastmasas, caur kuru iztvaicētājam cirkulē šķidra vide. Abi siltumsūkņu veidi pārstāv vienu un to pašu ierīci: vienā gadījumā kolektors tiek iegremdēts virsmas rezervuāra apakšā, bet otrajā - zemē. Šāda siltumsūkņa kondensators atrodas siltummainī, kas savienots ar karstā ūdens sildīšanas sistēmu.

Siltumsūkņu savienošana pēc shēmas "ūdens - ūdens" ir daudz mazāk darbietilpīga nekā "augsne - ūdens", jo nav nepieciešams veikt zemes darbus. Rezervuāra apakšā caurule tiek uzlikta spirāles formā. Protams, šai shēmai ir piemērots tikai rezervuārs, kas ziemā nesasalst līdz apakšai.

Ir pienācis laiks pamatīgi izpētīt ārvalstu pieredzi

Gandrīz visi tagad zina par siltumsūkņiem, kas spēj siltumu iegūt no vides ēku apkurei, un ja ne tik sen potenciāls klients parasti uzdeva neizpratnē jautājumu “kā tas ir iespējams?”, Tagad jautājums “kā tas ir pareizi? Darīt ? "

Atbilde uz šo jautājumu nav viegla.

Meklējot atbildes uz daudzajiem jautājumiem, kas neizbēgami rodas, mēģinot projektēt apkures sistēmas ar siltumsūkņiem, ieteicams vērsties pie speciālistu pieredzes tajās valstīs, kur siltumsūkņi uz zemes siltummaiņiem ir izmantoti jau ilgu laiku.

Amerikas izstādes AHR EXPO-2008 apmeklējums *, kas galvenokārt tika veikts, lai iegūtu informāciju par zemes siltummaiņu inženiertehnisko aprēķinu metodēm, tiešus rezultātus šajā virzienā nedeva, bet ASHRAE izstādē tika pārdota grāmata. daži noteikumi, kas kalpoja par pamatu šīm publikācijām.

Tūlīt jāsaka, ka amerikāņu tehnikas pārnešana uz vietējo augsni nav viegls uzdevums. Amerikāņiem viss nav tāpat kā Eiropā. Tikai viņi mēra laiku tādās pašās mērvienībās kā mēs. Visas pārējās mērvienības ir tīri amerikāņu, vai drīzāk britu. Amerikāņiem īpaši nepaveicās ar siltuma plūsmu, ko var izmērīt gan Lielbritānijas termiskajās vienībās laika vienībā, gan saldēšanas tonnās, kuras, iespējams, izgudroja Amerikā.

Galvenā problēma tomēr nebija tehniskās neērtības pārrēķināt Amerikas Savienotajās Valstīs pieņemtās mērvienības, pie kurām ar laiku var pierast, bet gan skaidras metodiskas bāzes trūkums aprēķina izveidošanai minētajā grāmatā. algoritms. Pārāk daudz vietas tiek dota ierastām un labi zināmām aprēķinu metodēm, savukārt daži svarīgi noteikumi joprojām nav pilnībā atklāti.

Šādus fiziski saistītus sākotnējos datus vertikālo zemes siltummaiņu aprēķināšanai, piemēram, siltummaiņā cirkulējošās šķidruma temperatūru un siltumsūkņa pārrēķina koeficientu, nevar iestatīt patvaļīgi un pirms turpināt aprēķinus, kas saistīti ar nestabilu siltumu pārnešana zemē, ir jānosaka atkarības, kas savieno šos parametrus.

Siltumsūkņa efektivitātes kritērijs ir konversijas koeficients α, kura vērtību nosaka tā siltuma jaudas attiecība pret kompresora elektropiedziņas jaudu. Šī vērtība ir vārīšanās temperatūras tu funkcija iztvaicētājā un kondensāta tk, un attiecībā uz ūdens-ūdens siltumsūkņiem mēs varam runāt par šķidruma temperatūru iztvaicētāja t2I izejā un izejā no tvertnes kondensators t2K:

? =? (t2И, t2K). (viens)

Sērijveida dzesēšanas mašīnu un ūdens-ūdens siltumsūkņu kataloga parametru analīze ļāva šo funkciju parādīt diagrammas veidā (1. attēls).

Izmantojot diagrammu, ir viegli noteikt siltumsūkņa parametrus jau sākotnējos projektēšanas posmos. Ir acīmredzams, ka, piemēram, ja siltumsūknim pievienotā apkures sistēma ir paredzēta siltumnesēja piegādei ar plūsmas temperatūru 50 ° C, tad maksimālais iespējamais siltumsūkņa pārveidošanas koeficients būs aptuveni 3,5. Tajā pašā laikā glikola temperatūra iztvaicētāja izejā nedrīkst būt zemāka par + 3 ° С, kas nozīmē, ka būs vajadzīgs dārgs zemes siltummainis.

Tajā pašā laikā, ja māju apsilda, izmantojot siltu grīdu, no siltumsūkņa kondensatora apkures sistēmā iekļūs siltuma nesējs ar 35 ° C temperatūru. Šajā gadījumā siltumsūknis varēs strādāt efektīvāk, piemēram, ar pārrēķina koeficientu 4,3, ja iztvaicētājā atdzesētā glikola temperatūra ir aptuveni –2 ° C.

Izmantojot Excel izklājlapas, funkciju (1) varat izteikt kā vienādojumu:

? = 0.1729 • (41.5 + t2I - 0.015t2I • t2K - 0.437 • t2K (2)

Ja pie vēlamā pārrēķina koeficienta un noteiktā dzesēšanas šķidruma temperatūras vērtībā apkures sistēmā, ko darbina siltumsūknis, ir jānosaka iztvaicētājā atdzesētā šķidruma temperatūra, tad var attēlot (2) vienādojumu kā:

(3)

Dzesēšanas šķidruma temperatūru apkures sistēmā varat izvēlēties pēc norādītajām siltumsūkņa konversijas koeficienta vērtībām un šķidruma temperatūras pie iztvaicētāja izejas, izmantojot formulu:

(4)

Formulās (2) ... (4) temperatūra tiek izteikta grādos pēc Celsija.

Pēc šo atkarību identificēšanas mēs tagad varam doties tieši uz Amerikas pieredzi.

Siltumsūkņu aprēķināšanas metode

Protams, siltumsūkņa izvēles un aprēķināšanas process ir tehniski ļoti sarežģīta darbība un ir atkarīga no objekta individuālajām īpašībām, taču to var aptuveni samazināt līdz šādiem posmiem:

Tiek noteikti siltuma zudumi caur ēkas apvalku (sienām, griestiem, logiem, durvīm). To var izdarīt, piemērojot šādu attiecību:

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

tnar - ārējā gaisa temperatūra (° С);

tvn - iekšējā gaisa temperatūra (° С);

S ir visu norobežojošo konstrukciju kopējā platība (m2);

n - koeficients, kas norāda uz vides ietekmi uz objekta īpašībām.Telpām, kas tieši saskaras ar ārējo vidi caur griestiem n = 1; objektiem ar mansarda stāviem n = 0,9; ja objekts atrodas virs pagraba n = 0,75;

β ir papildu siltuma zudumu koeficients, kas ir atkarīgs no struktūras veida un tā ģeogrāfiskās atrašanās vietas β var svārstīties no 0,05 līdz 0,27;

RT - termisko pretestību nosaka ar šādu izteicienu:

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

δі / λі ir aprēķināts būvniecībā izmantoto materiālu siltumvadītspējas rādītājs.

αout ir norobežojošo konstrukciju ārējo virsmu siltuma izkliedes koeficients (W / m2 * оС);

αin - norobežojošo konstrukciju iekšējo virsmu siltuma absorbcijas koeficients (W / m2 * оС);

- Kopējos konstrukcijas siltuma zudumus aprēķina pēc formulas:

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

Qi - enerģijas patēriņš, lai sildītu gaisu, kas telpā nokļūst caur dabiskām noplūdēm;

Qbp ​​- siltuma izdalīšanās sadzīves tehnikas un cilvēku darbības dēļ.

2. Pamatojoties uz iegūtajiem datiem, tiek aprēķināts siltumenerģijas gada patēriņš katram objektam:

Qyear = 24 * 0,63 * Qt. katls. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / stundā gadā.) kur:

tвн - ieteicamā iekštelpu gaisa temperatūra;

tnar - ārējā gaisa temperatūra;

tout.av - ārējās gaisa temperatūras vidējā aritmētiskā vērtība visai apkures sezonai;

d ir apkures perioda dienu skaits.

3. Lai veiktu pilnīgu analīzi, jums būs jāaprēķina arī siltuma jauda, ​​kas nepieciešama ūdens sildīšanai:

Qgv = V * 17 (kW / stundā gadā.) Kur:

V ir ūdens ikdienas sildīšanas tilpums līdz 50 ° С.

Tad kopējo siltumenerģijas patēriņu noteiks pēc formulas:

Q = Qgv + Qyear (kW / stundā gadā.)

Ņemot vērā iegūtos datus, nebūs grūti izvēlēties piemērotāko siltumsūkni apkurei un karstā ūdens apgādei. Turklāt aprēķinātā jauda tiks noteikta kā. Qtn = 1,1 * Q, kur:

Qtn = 1,1 * Q, kur:

1.1 ir korekcijas koeficients, kas norāda uz iespēju palielināt siltumsūkņa slodzi kritisko temperatūru periodā.

Pēc siltumsūkņu aprēķināšanas jūs varat izvēlēties piemērotāko siltumsūkni, kas spēj nodrošināt nepieciešamos mikroklimata parametrus telpās ar jebkādām tehniskām īpašībām. Un, ņemot vērā iespēju integrēt šo sistēmu ar klimata kontroles ierīci, siltu grīdu var atzīmēt ne tikai ar tās funkcionalitāti, bet arī ar augstajām estētiskajām izmaksām.

Formula skaitīšanai

Siltuma zudumu ceļi mājā

Siltumsūknis spēj pilnībā tikt galā ar telpu apsildīšanu.

Lai izvēlētos sev piemērotu vienību, jums jāaprēķina tā nepieciešamā jauda.

Pirmkārt, jums ir jāsaprot ēkas siltuma bilance. Lai veiktu šos aprēķinus, varat izmantot speciālistu pakalpojumus, tiešsaistes kalkulatoru vai sevi, izmantojot vienkāršu formulu:

R = (k x V x T) / 860kur:

R - telpas enerģijas patēriņš (kW / stundā); k ir vidējais ēkas siltuma zudumu koeficients: piemēram, vienāds ar 1 - perfekti izolēta ēka un 4 - baraka, kas izgatavota no dēļiem; V ir visas apsildāmās telpas kopējais tilpums kubikmetros; T ir maksimālā temperatūras starpība starp ēkas ārpusi un iekšpusi. 860 ir vērtība, kas nepieciešama iegūto kcal pārrēķināšanai kW.

Ģeotermiskā siltumsūkņa ūdens-ūdens gadījumā ir jāaprēķina arī nepieciešamais ķēdes garums, kas atradīsies rezervuārā. Šeit aprēķins ir vēl vienkāršāks.

Ir zināms, ka 1 metrs kolektora dod aptuveni 30 vatus. Citiem vārdiem sakot, 1 kW sūkņa jaudai nepieciešami 22 metri cauruļu. Zinot nepieciešamo sūkņa jaudu, mēs varam viegli aprēķināt, cik daudz cauruļu mums ir nepieciešams ķēdes izveidošanai.

Aprēķins balstīts uz ūdens-ūdens sistēmas piemēru

Aprēķināsim, piemēram, māju ar šādiem sākotnējiem datiem:

• apsildāmā platība 300 kv.m;
• griestu augstums 2,8 m;
• ēka ir labi izolēta;
• minimālā temperatūra ārā ziemā ir -25 grādi;
• ērta istabas temperatūra +22 grādi.

Vispirms mēs aprēķinām telpas apsildāmo tilpumu: 300 kv.m. x 2,8 m = 840 kubikmetri

Tad mēs aprēķinām vērtību "T": 22 - (-25) = 45 grādi.

Mēs aizstājam šos datus ar formulu: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 kWh

Esam saņēmuši nepieciešamo siltumsūkņa jaudu 44 kW / h. Mēs varam viegli noteikt, ka tā darbībai ir nepieciešams kolektors, kura kopējais garums ir vismaz 968 metri.

Jūs varētu interesēt arī raksts par to, kā pagatavot DIY dīzeļdegvielas pilināmo plīti: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Tātad labi izolētai telpai ar platību 300 kv.m. piemērots ir sūknis ar jaudu vismaz 44 kW. Tāpat kā citur, labāk ir izveidot jaudas rezervi vismaz 10% apmērā. Tāpēc labāk ir iegādāties 48-49 kW agregātu.

Agrāk vai vēlāk mēs visi nonāksim pie alternatīvās enerģijas izmantošanas un šodien varēsim spert pirmo soli. Izmantojot siltumsūkņus, jūs samazināsiet apkures izmaksas, kļūsiet neatkarīgs no gāzes vai ogļu piegādātājiem un saglabāsit savas planētas ekoloģiju.

Ar šī raksta palīdzību jūs varēsiet aprēķināt ģeotermālās iekārtas parametrus, kas būs piemēroti jūsu telpām. Bet neaizmirstiet, ka profesionāļi darīs visu iespējamo. Un vienmēr jums būs kāds, kas jums jautās, vai sistēma nedarbojas pareizi.

Noskatieties videoklipu, kurā speciālists sīki izskaidro siltumsūkņa jaudas aprēķināšanas principus mājas apkurei:

Siltumsūkņu veidi

Siltumsūkņi ir sadalīti trīs galvenajos veidos atkarībā no zemas enerģijas avota:

• Gaiss.
• Gruntēšana.
• Ūdens - avots var būt gruntsūdens un virszemes ūdenstilpes.

Ūdens sildīšanas sistēmām, kas ir biežāk sastopamas, tiek izmantoti šāda veida siltumsūkņi:

Gaiss-ūdens ir gaisa tipa siltumsūknis, kas silda ēku, caur ārēju ierīci iepūšot gaisu no ārpuses. Tas darbojas pēc gaisa kondicioniera principa, tikai otrādi, gaisa enerģiju pārvēršot siltumā. Šādam siltumsūknim nav nepieciešamas lielas uzstādīšanas izmaksas, nav nepieciešams tam piešķirt zemes gabalu un turklāt urbt aku. Tomēr darbības efektivitāte zemā temperatūrā (-25 ° C) samazinās, un ir nepieciešams papildu siltumenerģijas avots.

Ierīce "pazemes ūdens" attiecas uz ģeotermālo enerģiju un rada siltumu no zemes, izmantojot kolektoru, kas novietots dziļumā zem zemes sasalšanas. Ir arī atkarība no vietas platības un ainavas, ja kolektors atrodas horizontāli. Vertikālai novietošanai jums būs jāizurbj aka.

"Ūdens-ūdens" tiek uzstādīts tur, kur tuvumā atrodas ūdens tilpne vai gruntsūdens. Pirmajā gadījumā rezervuārs tiek uzklāts uz rezervuāra dibena, otrajā - tiek urbts urbums vai vairāki, ja vietas platība to atļauj. Dažreiz gruntsūdeņu dziļums ir pārāk dziļš, tāpēc šāda siltumsūkņa uzstādīšanas izmaksas var būt ļoti augstas.

Katram siltumsūkņu veidam ir savas priekšrocības un trūkumi, ja ēka atrodas tālu no rezervuāra vai gruntsūdeņi ir pārāk dziļi, tad "ūdens-ūdens" nedarbosies. "Gaiss-ūdens" būs aktuāls tikai relatīvi siltajos reģionos, kur gaisa temperatūra aukstajā sezonā nesasniedz zem -25 ° C.

Kā darbojas siltumsūknis

Mūsdienu siltumsūknis ir ļoti līdzīgs ierastajam ledusskapim.

Kas ir ģeotermālais sūknis vai, citiem vārdiem sakot, siltumsūknis? Šī ir iekārta, kas spēj nodot siltumu no avota patērētājam. Apsvērsim tā darbības principu pēc idejas pirmās praktiskās īstenošanas piemēra.

Ģeotermālo sūkņu darbības princips kļuva zināms vēl 19. gadsimta 50. gados. Praksē šie principi tika īstenoti tikai pagājušā gadsimta vidū.

Kādu dienu eksperimentētājs Vēbers kārtoja saldētavu un nejauši pieskārās degošai kondensatora caurulei.Viņš nāca klajā ar ideju, kāpēc karstums nekur nenonāk un nedod nekādu labumu? Divreiz nedomājot, viņš pagarināja cauruli un ievietoja to ūdens sildīšanas tvertnē.

Karstā ūdens bija tik daudz, ka viņš nezināja, ko ar to iesākt. Bija nepieciešams iet tālāk - kā sildīt gaisu ar šo vienkāršo sistēmu? Risinājums izrādījās ļoti vienkāršs un tāpēc ne mazāk atjautīgs.

Karsts ūdens tiek virzīts spirālē caur spoli, un pēc tam ventilators pūš siltu gaisu ap māju. Viss ģeniālais ir vienkāršs! Vēbers bija izmērīts cilvēks, un laika gaitā viņam radās ideja, kā iztikt bez saldētavas. Mums jāizrauj siltums no zemes!

Apglabājis vara caurules un sūknējis tās ar freonu (to pašu gāzi, ko izmanto ledusskapjos), viņš sāka saņemt siltuma enerģiju no dziļumiem. Mēs domājam, ka ar šo piemēru visi sapratīs siltumsūkņa darbības principu.

Mēs iesakām arī izlasīt par dīzeļdegvielas krāsns brīnumu šajā rakstā:

Siltumsūkņa jaudas aprēķināšanas metode

Papildus optimālā enerģijas avota noteikšanai būs jāaprēķina apkurei nepieciešamā siltumsūkņa jauda. Tas ir atkarīgs no siltuma zudumu apjoma ēkā. Aprēķināsim siltumsūkņa jaudu mājas apkurei, izmantojot konkrētu piemēru.

Tam mēs izmantojam formulu Q = k * V * ∆T, kur

• Q ir siltuma zudumi (kcal / stundā). 1 kWh = 860 kcal / h;
• V ir mājas tilpums m3 (platība tiek reizināta ar griestu augstumu);
• ∆Т ir minimālo temperatūru attiecība ārpus telpām un to iekšpusē gada aukstākajā periodā, ° С. No iekšējās tº atņem ārpusi;
• k ir ēkas vispārīgais siltuma pārneses koeficients. Ķieģeļu ēkai ar mūru divos slāņos k = 1; labi izolētai ēkai k = 0,6.

Tādējādi siltumsūkņa jaudas aprēķins 100 kvadrātmetru ķieģeļu mājas un 2,5 m griestu augstuma apsildīšanai ar ttº starpību no -30º ārpusē līdz + 20º iekšpusē būs šāds:

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

12500/860 = 14,53 kW. Tas ir, standarta ķieģeļu mājai, kuras platība ir 100 m, būs nepieciešama 14 kilovatu ierīce.

Patērētājs pieņem siltumsūkņa veida un jaudas izvēli, pamatojoties uz vairākiem nosacījumiem:

• teritorijas ģeogrāfiskās iezīmes (ūdenstilpju tuvums, gruntsūdeņu klātbūtne, brīva teritorija kolektoram);
• klimata pazīmes (temperatūra);
• telpas tips un iekšējais tilpums;
• finansiālās iespējas.

Ņemot vērā visus iepriekš minētos aspektus, jūs varēsiet vislabāk izvēlēties aprīkojumu. Lai efektīvāk un pareizi izvēlētos siltumsūkni, labāk ir sazināties ar speciālistiem, viņi varēs veikt detalizētākus aprēķinus un nodrošināt iekārtu uzstādīšanas ekonomisko iespējamību.

Ilgu laiku un ļoti veiksmīgi siltumsūkņi tiek izmantoti sadzīves un rūpniecības ledusskapjos un gaisa kondicionieros.

Mūsdienās šīs ierīces ir sākušas izmantot pretējas dabas funkciju veikšanai - mājokļa apsildīšanai aukstā laikā.

Apskatīsim, kā siltumsūkņi tiek izmantoti privātmāju apsildīšanai un kas jums jāzina, lai pareizi aprēķinātu visas tā sastāvdaļas.

Galvenās šķirnes

Siltuma ekstrakcijas sistēmas. (Noklikšķiniet, lai palielinātu)

• gaiss-gaiss būtībā ir parasts gaisa kondicionieris;
• gaiss-ūdens - gaisa kondicionierim pievienojam siltummaini, un mēs jau sildām ūdeni;
• zeme-ūdens - mēs apglabājam kolektoru no caurulēm zemē, un pie izejas mēs sildām ūdeni;
• ūdens-ūdens - caurules ievieto atklātā vai pazemes rezervuārā un siltumu atdod ēkas apkures sistēmai.

(Šajā rakstā varat atrast detalizētu siltumsūkņu klasifikāciju apkurei).

Siltumsūkņa aprēķina piemērs

Mēs izvēlēsimies siltumsūkni vienstāva mājas apkures sistēmai ar kopējo platību 70 kv. m ar standarta griestu augstumu (2,5 m), racionālu arhitektūru un norobežojošo konstrukciju siltumizolāciju, kas atbilst mūsdienu būvnormatīvu prasībām. 1. ceturkšņa apkurei.m šāda objekta, saskaņā ar vispārpieņemtiem standartiem ir nepieciešams tērēt 100 W siltuma. Tādējādi, lai apsildītu visu māju, jums būs nepieciešams:

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

Mēs izvēlamies "TeploDarom" zīmola siltumsūkni (modelis L-024-WLC) ar siltuma jaudu W = 7,7 kW. Iekārtas kompresors patērē N = 2,5 kW elektroenerģijas.

Rezervuāra aprēķins

Kolektora būvniecībai atvēlētajā vietā augsne ir mālaina, gruntsūdens līmenis ir augsts (mēs ņemam siltumspēju p = 35 W / m).

Kolektora jaudu nosaka pēc formulas:

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

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

Pamatojoties uz to, ka pārmērīgi augstas hidrauliskās pretestības dēļ ir neracionāli likt ķēdi, kuras garums pārsniedz 100 m, mēs pieņemam sekojošo: siltumsūkņa kolektors sastāvēs no divām ķēdēm - 100 m un 50 m garām.

Vietnes platība, kas būs jāpiešķir kolektoram, tiek noteikta pēc formulas:

S = L x A,

Kur A ir solis starp blakus esošajām kontūras sekcijām. Mēs pieņemam: A = 0,8 m.

Tad S = 150 x 0,8 = 120 kv. m.

Aprēķini

Kā jūs zināt, siltumsūkņos tiek izmantoti bezmaksas un atjaunojami enerģijas avoti: zema potenciāla gaisa, augsnes, pazemes, tehnoloģisko procesu atkritumu un notekūdeņu siltums, atvērtas neaizsalstošas ​​ūdenstilpes. Tam tiek tērēta elektrība, bet saņemtās siltumenerģijas un patērētās elektroenerģijas daudzuma attiecība ir aptuveni 3–6.

Precīzāk, zemas kvalitātes siltuma avoti var būt āra gaiss ar temperatūru no –10 līdz + 15 ° С, no telpas izņemtais gaiss (15–25 ° С), zemes dzīles (4–10 ° С) un gruntsūdeņi ( vairāk nekā 10 ° C), ezeru un upju ūdens (0–10 ° С), virszemes (0–10 ° С) un dziļa (vairāk nekā 20 m) augsne (10 ° С).

Zemas kvalitātes siltuma iegūšanai no augsnes ir divas iespējas: metāla plastmasas cauruļu ieklāšana 1,2–1,5 m dziļās tranšejās vai 20–100 m dziļās vertikālās akās. Dažreiz caurules tiek uzliktas spirāles veidā 2. – 4. m dziļi. Tas ievērojami samazina tranšeju kopējo garumu. Maksimālā siltuma pārnešana no virszemes augsnes ir 50–70 kWh / m2 gadā. Tranšeju un aku kalpošanas laiks pārsniedz 100 gadus.

Siltumsūkņa aprēķina piemērs

Sākotnējie apstākļi: Divstāvu kotedžas mājas 200m2 platībā ir jāizvēlas siltumsūknis apkurei un karstā ūdens apgādei; ūdens temperatūrai apkures sistēmā jābūt 35 ° C; minimālā dzesēšanas šķidruma temperatūra ir 0 ° С. Ēkas siltuma zudumi ir 50W / m2. Māla augsne, sausa.

Aprēķins:

Nepieciešamā siltuma jauda apkurei: 200 * 50 = 10 kW;

Nepieciešamā siltuma jauda apkurei un karstā ūdens apgādei: 200 * 50 * 1,25 = 12,5 kW

Ēkas apsildīšanai tika izvēlēts WW H R P C 12 siltumsūknis ar jaudu 14,79 kW (tuvākais lielāks standarta izmērs), kas freona sildīšanai iztērē 3,44 kW. Siltuma noņemšana no augsnes (sausā māla) virsmas slāņa q ir 20 W / m. Mēs aprēķinām:

1) nepieciešamā kolektora siltuma jauda Qo = 14,79 - 3,44 = 11,35 kW;

2) cauruļu kopējais garums L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. Lai organizētu šādu kolektoru, nepieciešamas 6 ķēdes ar garumu 100 m;

3) ar dēšanas soli 0,75 m, nepieciešamā laukuma platība ir A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) kopējais glikola šķīduma patēriņš (25%)

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

dt ir temperatūras starpība starp pieplūdes un atgriešanas līnijām, bieži vien vienāda ar 3 K. Plūsmas ātrums vienā kontūrā ir 0,584 m3 / h. Kolektora ierīcei mēs izvēlamies pastiprinātas plastmasas cauruli standarta 32 izmērā (piemēram, PE32x2). Spiediena zudums tajā būs 45 Pa / m; vienas ķēdes pretestība ir aptuveni 7 kPa; dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrums - 0,3 m / s.

Horizontālā siltumsūkņa kolektora aprēķins

Siltuma noņemšana no katra caurules skaitītāja ir atkarīga no daudziem parametriem: dēšanas dziļums, gruntsūdeņu pieejamība, augsnes kvalitāte utt. Aptuveni var uzskatīt, ka horizontālajiem kolektoriem tas ir 20 W / m. Precīzāk: sausās smiltis - 10, sausie māli - 20, mitrie māli - 25, māli ar augstu ūdens saturu - 35 W / m. Aprēķinos dzesēšanas šķidruma temperatūras starpība cilpas tiešajās un atgaitas līnijās parasti tiek uzskatīta par 3 ° C. Vietā virs kolektora nedrīkst uzcelt struktūras, lai zemes siltumu papildinātu saules starojums. Minimālajam attālumam starp ieklātajām caurulēm jābūt 0,7–0,8 m.Vienas tranšejas garums parasti ir no 30 līdz 120 m. Kā primāro dzesēšanas šķidrumu ieteicams izmantot 25% glikola šķīdumu. Aprēķinos jāņem vērā, ka tā siltuma jauda 0 ° C temperatūrā ir 3,7 kJ / (kg K), bet blīvums ir 1,05 g / cm3. Lietojot antifrīzu, spiediena zudumi caurulēs ir 1,5 reizes lielāki nekā cirkulējot ūdenī. Lai aprēķinātu siltumsūkņa iekārtas primārās ķēdes parametrus, būs jānosaka antifrīza plūsmas ātrums: Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7. T), kur .t ir temperatūras starpība starp padevi un atplūdi līnijas, ko bieži uzskata par vienādu ar 3 K, un Qo ir siltuma jauda, ​​ko saņem no zema potenciāla avota (zemes). Pēdējo vērtību aprēķina kā starpību starp siltumsūkņa Qwp kopējo jaudu un freona P sildīšanai iztērēto elektrisko jaudu: Qo = Qwp - P, kW. Kolektoru cauruļu L kopējo garumu un sekcijas kopējo platību zem tā A aprēķina pēc formulas: L = Qo / q, A = L · da. Šeit q ir specifiskā (no 1 m caurules) siltuma noņemšana; da ir attālums starp caurulēm (ieklāšanas solis).

Zondes aprēķins

Izmantojot vertikālas akas ar dziļumu no 20 līdz 100 m, tajās tiek iegremdētas U formas metāla plastmasas vai plastmasas caurules (kuru diametrs pārsniedz 32 mm). Parasti vienā urbumā tiek ievietotas divas cilpas, pēc kurām to piepilda ar cementa javu. Vidēji šādas zondes īpatnējo siltuma jaudu var uzskatīt par vienādu ar 50 W / m. Varat arī koncentrēties uz šādiem datiem par siltuma izlaidi:

* sausie nogulumu ieži - 20 W / m;

* akmeņaina augsne un ar ūdeni piesātināti nogulumu ieži - 50 W / m;

* ieži ar augstu siltuma vadītspēju - 70 W / m;

* gruntsūdeņi - 80 W / m.

Augsnes temperatūra dziļumā, kas pārsniedz 15 m, ir nemainīga un ir aptuveni +10 ° С. Attālumam starp akām jābūt lielākam par 5 m. Ja ir pazemes straumes, akām jāatrodas uz līnijas, kas ir perpendikulāra plūsmai. Cauruļu diametru izvēle tiek veikta, pamatojoties uz spiediena zudumu vajadzīgajam dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrumam. Šķidruma plūsmas ātrumu var aprēķināt t = 5 ° С. Aprēķina piemērs. Sākotnējie dati ir tādi paši kā iepriekšminētajā horizontālā kolektora aprēķināšanā. Ar specifisku zondes siltuma noņemšanu 50 W / m un nepieciešamo jaudu 11,35 kW, L zondes garumam jābūt 225 m., 0); kopā - 6 ķēdes, katra 150 m.

Kopējais dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrums pie .t = 5 ° С būs 2,1 m3 / h; plūsmas ātrums caur vienu ķēdi - 0,35 m3 / h. Kontūrām būs šādas hidrauliskās īpašības: spiediena zudums caurulē - 96 Pa / m (siltuma nesējs - 25% glikola šķīdums); cilpas pretestība - 14,4 kPa; plūsmas ātrums - 0,3 m / s.

Siltumsūkņa atmaksāšanās

Kad runa ir par to, cik ilgā laikā cilvēks atdod kaut ko ieguldīto naudu, tas nozīmē, cik izdevīgi bija paši ieguldījumi. Apkures jomā viss ir diezgan grūti, jo mēs nodrošinām sev komfortu un siltumu, un visas sistēmas ir dārgas, taču šajā gadījumā jūs varat meklēt šādu iespēju, kas atdotu iztērēto naudu, samazinot izmaksas lietošanas laikā. Un, kad sākat meklēt piemērotu risinājumu, jūs salīdzināt visu: gāzes katlu, siltumsūkni vai elektrisko katlu. Mēs analizēsim, kura sistēma atmaksāsies ātrāk un efektīvāk.

Atmaksāšanās jēdzienu, šajā gadījumā siltumsūkņa ieviešanu, lai modernizētu esošo siltumapgādes sistēmu, vienkāršāk sakot, var izskaidrot šādi:

Ir viena sistēma - individuāls gāzes katls, kas nodrošina autonomu apkuri un karstā ūdens piegādi. Ir sadalītas sistēmas gaisa kondicionieris, kas nodrošina vienu telpu ar aukstu. Uzstādīja 3 split sistēmas dažādās telpās.

Un ir ekonomiskāka progresīva tehnoloģija - siltumsūknis, kas sildīs / atdzesēs mājas un uzsildīs ūdeni vajadzīgajā daudzumā mājai vai dzīvoklim. Ir jānosaka, cik ir mainījušās kopējās aprīkojuma izmaksas un sākotnējās izmaksas, kā arī jānovērtē, cik daudz ir samazinājušās izvēlēto iekārtu veidu gada ekspluatācijas izmaksas. Un, lai noteiktu, cik gadus ar iegūto ietaupījumu dārgākas iekārtas atmaksāsies.Ideālā gadījumā tiek salīdzināti vairāki piedāvātie dizaina risinājumi un izvēlēts visrentablākais.

Mēs veiksim aprēķinu un vyyaski, kāds ir siltumsūkņa atmaksāšanās laiks Ukrainā

Apskatīsim konkrētu piemēru

• Māja ir 2 stāvos, labi izolēta, ar kopējo platību 150 kv.
• Siltuma / apkures sadales sistēma: 1. ķēde - grīdas apsilde, 2. ķēde - radiatori (vai ventilatora spoles vienības).
• Apkurei un karstā ūdens apgādei (karstā ūdens apgādei) tika uzstādīts gāzes katls, piemēram, 24kW, dubultās ķēdes.
• Dalīta gaisa kondicionēšanas sistēma 3 mājas istabām.

Gada izmaksas par apkuri un ūdens sildīšanu

1. Aptuvenās izmaksas katlu telpai ar 24 kW gāzes katlu (katls, cauruļvadi, elektroinstalācija, tvertne, skaitītājs, uzstādīšana) ir aptuveni 1000 eiro. Gaisa kondicionēšanas sistēma (viena split sistēma) šādai mājai maksās aptuveni 800 eiro. Kopā ar katlu mājas sakārtošanu, projektēšanas darbiem, pieslēgšanos gāzes cauruļvadu tīklam un uzstādīšanas darbiem - 6100 eiro.

1. Aptuvenās Mycond siltumsūkņa izmaksas ar papildu ventilatora spoles sistēmu, uzstādīšanas darbiem un pieslēgumu elektrotīklam ir 6650 eiro.

1. Investīciju pieaugums ir: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 eiro (vai apmēram 16500 UAH)
2. Darbības izmaksu samazināšana ir: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Atmaksāšanās periods Tocup. = 16500/19608 = 0,84 gadi!

Siltumsūkņa lietošanas ērtums

Siltumsūkņi ir universālākais, daudzfunkcionālākais un energoefektīvākais aprīkojums mājas, dzīvokļa, biroja vai tirdzniecības objekta apsildīšanai.

Inteliģentā vadības sistēma ar iknedēļas vai ikdienas programmēšanu, sezonas iestatījumu automātisku pārslēgšanu, temperatūras uzturēšanu mājā, ekonomiskos režīmus, slave katla, katla, cirkulācijas sūkņu, temperatūras regulēšanas vadību divās apkures lokos ir vismodernākā un progresīvākā. Invertera kompresora, ventilatora, sūkņu darbības kontrole ļauj maksimāli ietaupīt enerģiju.

Siltumsūkņa darbība, strādājot saskaņā ar gruntsūdens shēmu

Kolekcionāru var apglabāt trīs veidos.

Horizontāla opcija

Caurules tranšejās tiek liktas kā čūska līdz dziļumam, kas pārsniedz augsnes sasalšanas dziļumu (vidēji - no 1 līdz 1,5 m).
Šādam kolekcionāram būs nepieciešams zemes gabals ar pietiekami lielu platību, taču jebkurš māju īpašnieks to var uzbūvēt - nav nepieciešamas citas prasmes, kā tikai spēja strādāt ar lāpstu.

Tomēr jāņem vērā, ka siltummaiņa izgatavošana ar rokām ir diezgan darbietilpīgs process.

Vertikālā opcija

Rezervuāra caurules cilpu veidā ar burtu "U" ir iegremdētas urbumos no 20 līdz 100 m dziļi. Ja nepieciešams, var izveidot vairākas šādas akas. Pēc cauruļu uzstādīšanas akas tiek piepildītas ar cementa javu.

Vertikālā kolektora priekšrocība ir tā, ka tā konstrukcijai ir nepieciešama ļoti maza platība. Tomēr nav iespējas patstāvīgi urbt akas, kuru dziļums pārsniedz 20 m, - jums būs jāpieņem urbēju komanda.

Kombinētā opcija

Šo kolektoru var uzskatīt par sava veida horizontālu, taču tā konstrukcijai ir nepieciešams daudz mazāk vietas.
Vietnē tiek izrakta apaļa aka, kuras dziļums ir 2 m.

Siltummaiņa caurules tiek uzliktas spirālē, lai ķēde būtu kā vertikāli uzstādīta atspere.

Pēc uzstādīšanas darbu pabeigšanas urbums tiek piepildīts. Tāpat kā horizontālā siltummaiņa gadījumā, visu nepieciešamo darba apjomu var veikt ar rokām.

Kolektoru piepilda ar antifrīzu - antifrīzu vai etilēnglikola šķīdumu.Lai nodrošinātu tā cirkulāciju, ķēdē tiek sagriezts īpašs sūknis. Absorbējis augsnes siltumu, antifrīzs nonāk iztvaicētājā, kur starp to un dzesētāju notiek siltuma apmaiņa.

Jāpatur prātā, ka neierobežota siltuma iegūšana no augsnes, it īpaši, ja kolektors atrodas vertikāli, var izraisīt nevēlamas sekas teritorijas ģeoloģijā un ekoloģijā. Tāpēc vasaras periodā ir ļoti vēlams darbināt "augsne - ūdens" tipa siltumsūkni reversajā režīmā - gaisa kondicionēšanā.

Gāzes apkures sistēmai ir daudz priekšrocību, un viena no galvenajām ir zemās gāzes izmaksas. Kā aprīkot mājas apkuri ar gāzi, jūs pamudinās privātmājas apkures shēma ar gāzes katlu. Apsveriet apkures sistēmas konstrukcijas un nomaiņas prasības.

Par saules paneļu izvēles iespējām mājas apkurei lasiet šajā tēmā.

Horizontālā siltumsūkņa kolektora aprēķins

Horizontālā kolektora efektivitāte ir atkarīga no vides, kurā tas ir iegremdēts, temperatūras, tā siltuma vadītspējas, kā arī kontakta laukuma ar caurules virsmu. Aprēķina metode ir diezgan sarežģīta, tāpēc vairumā gadījumu tiek izmantoti vidējie dati.

Tiek uzskatīts, ka katrs siltummaini skaitītājs nodrošina HP šādu siltuma jaudu:

• 10 W - aprakts sausā smilšainā vai akmeņainā augsnē;
• 20 W - sausā māla augsnē;
• 25 W - mitrā māla augsnē;
• 35 W - ļoti mitrā māla augsnē.

Tādējādi, lai aprēķinātu kolektora garumu (L), nepieciešamā siltuma jauda (Q) jāsadala ar augsnes siltumspēju (p):

L = Q / p.

Norādītās vērtības var uzskatīt par derīgām tikai tad, ja ir izpildīti šādi nosacījumi:

• Zemes gabals virs kolektora nav apbūvēts, nav ēnots vai apstādīts ar kokiem vai krūmiem.
• Attālums starp blakus esošajiem spirāles pagriezieniem vai "čūskas" sekcijām ir vismaz 0,7 m.

Kā darbojas siltumsūkņi

Jebkurā siltumsūknī ir darba vide, ko sauc par dzesētāju. Parasti freons darbojas šajā jaudā, retāk amonjaks. Pati ierīce sastāv tikai no trim komponentiem:

Iztvaicētājs un kondensators ir divas tvertnes, kas izskatās kā garas izliektas caurules - spoles. Kondensators vienā galā ir savienots ar kompresora izeju, bet iztvaicētājs - pie ieplūdes. Spoles galus savieno un krustojumā starp tiem ir uzstādīts spiediena samazināšanas vārsts. Iztvaicētājs ir tiešā vai netiešā kontaktā ar avota barotni, un kondensators saskaras ar apkures vai karstā ūdens sistēmu.

Kā darbojas siltumsūknis

HP darbības pamatā ir gāzes tilpuma, spiediena un temperatūras savstarpējā atkarība. Lūk, kas notiek ierīces iekšienē:

1. Amonjaks, freons vai cits dzesētājs, pārvietojoties pa iztvaicētāju, no avota barotnes uzsilst, piemēram, līdz +5 grādu temperatūrai.
2. Pēc iziešanas caur iztvaicētāju gāze nonāk kompresorā, kas to sūknē pie kondensatora.
3. Kompresora izvadīto dzesējošo vielu kondensatorā tur spiediena samazināšanas vārsts, tāpēc tā spiediens šeit ir lielāks nekā iztvaicētājā. Kā jūs zināt, pieaugot spiedienam, jebkuras gāzes temperatūra paaugstinās. Tieši tā notiek ar dzesētāju - tas sakarst līdz 60 - 70 grādiem. Tā kā kondensatoru mazgā dzesēšanas šķidrums, kas cirkulē apkures sistēmā, arī pēdējais uzsilst.
4. Aukstumaģents tiek izvadīts nelielās porcijās caur spiediena samazināšanas vārstu uz iztvaicētāju, kur tā spiediens atkal pazeminās. Gāze izplešas un atdziest, un, tā kā iepriekšējā posmā siltuma apmaiņas rezultātā tā zaudēja daļu iekšējās enerģijas, tās temperatūra nokrītas zem sākotnējiem +5 grādiem. Pēc iztvaicētāja tas atkal sasilst, pēc tam kompresors to iesūc kondensatorā - un tā tālāk pa apli. Zinātniski šo procesu sauc par Karnot ciklu.

Bet siltumsūknis joprojām ir ļoti rentabls: par katru iztērēto kW * h elektroenerģijas ir iespējams iegūt no 3 līdz 5 kW * h siltuma.

Pašu izgatavoti piederumi apkures sistēmai ar siltumsūkni

Parastam māju īpašniekam ir diezgan grūti konkurēt ar vietējo un ārvalstu ražotāju rūpnieciskajiem siltumsūkņiem, tomēr tā uzstādīšana un atsevišķu mezglu izgatavošana nav neiespējams darbs. Galvenais uzdevums, uzstādot siltumsūkni, ir aprēķinu pareizība, jo kļūdas gadījumā sistēmai var būt zema efektivitāte un tā var kļūt neefektīva.

Kompresors

Instalēšanai jums būs nepieciešams jauns vai lietots. kompresors ir darba kārtībā ar neizmantotu piemērotas jaudas resursu. Parastajai kompresora jaudai jābūt 20 - 30% no aprēķinātās, jūs varat izmantot standarta rūpnīcas vienības ledusskapjiem vai spirālveida gaisa kondicionieriem, kuriem ir lielāka efektivitāte salīdzinājumā ar virzuļu ierīcēm.

Iztvaicētājs un kondensators

Lai atdzesētu un sildītu šķidrumus, tos parasti izlaiž caur vara caurulēm, kas ievietotas traukā ar siltummaini. Lai palielinātu dzesēšanas laukumu, vara caurule ir sakārtota spirāles formā, nepieciešamo garumu aprēķina, izmantojot laukuma aprēķināšanas formulu, kas dalīta ar sekciju. Siltuma apmaiņas tvertnes tilpums tiek aprēķināts, pamatojoties uz efektīvas siltuma apmaiņas ieviešanu, parasti vidējais rādītājs ir aptuveni 120 litri. Siltumsūknim ir racionāli izmantot cauruļvadus gaisa kondicionieriem, kuriem sākotnēji ir spirāles forma un tie tiek ieviesti ruļļos.

Att. 3 Vara caurule un tvertne siltummainim

Daudzi siltumsūkņu ražotāji ir aizstājuši šo siltummaiņu izgatavošanas metodi ar kompaktāku, izmantojot siltuma apmaiņu pēc principa "caurule caurulē". Iztvaicētāja plastmasas caurules standarta diametrs ir 32 mm, tajā ievietota vara caurule ar 19 mm diametru, iztvaicētājs ir siltumizolēts, siltummaiņa kopējais garums ir aptuveni 10 - 12 m. var izmantot kondensatoru, 25 mm. metāla plastmasas caurule un 12,7 mm. varš.

4. attēls. Siltummaiņa, kas izgatavots no vara un plastmasas caurulēm, montāža un izskats

Lai palielinātu siltummaiņa platību un efektivitāti, daži amatnieki savērpj pinumu no vairākām vara caurulēm ar mazu diametru, pārnes tos ar plānu stiepli un ievieto struktūru plastmasā. Tas ļauj iegūt apmēram 1 kubikmetru siltuma apmaiņas laukumu 10 metru posmā.

Termostata izplešanās vārsts

Pareiza ierīce kontrolē iztvaicētāja piepildījuma līmeni un lielā mērā ir atbildīga par visas sistēmas darbību. Piemēram, ja dzesētāja plūsma ir pārāk liela, tam nebūs laika pilnībā iztvaikot, un kompresorā iekļūs šķidruma pilieni, kas novedīs pie tā darbības traucējumiem un izplūdes gāzes temperatūras pazemināšanās. Pārāk maz freona iztvaicētājā pēc temperatūras paaugstināšanas kompresorā nebūs pietiekami, lai uzsildītu nepieciešamo ūdens daudzumu.

Att. 5 Siltumsūkņa pamataprīkojums

Sensori

Lietošanas ērtībai, darbības kontrolei, defektu noteikšanai un sistēmas konfigurēšanai ir nepieciešami iebūvēti temperatūras sensori. Informācija ir svarīga visos sistēmas darbības posmos, tikai ar tās palīdzību pēc formulām iespējams noteikt vissvarīgāko uzstādīto ūdens siltumsūkņu aprīkojuma parametru - COP efektivitātes rādītāju.

Sūkņu aprīkojums

Kad darbojas siltumsūkņi, ūdens ieplūdi un padevi no akas, akas vai atvērta rezervuāra veic, izmantojot ūdens sūkņus. Var izmantot zemūdens vai virsmas veidus, parasti to jauda ir maza, ūdens piegādei pietiek ar 100-200 vatiem. Lai kontrolētu darbību, aizsargājiet sūkņus un sistēmu, papildus tiek uzstādīti filtri, manometrs, ūdens skaitītāji un vienkāršākā automatizācija.

Att. 6 Pašsamontēta siltumsūkņa izskats

Siltumsūkņu aprīkojuma pašmontāža nerada lielas grūtības spējā rīkoties ar īpašu vara metināšanas un lodēšanas instrumentu. Veiktais darbs palīdzēs ietaupīt ievērojamus līdzekļus - komponentu izmaksas būs aptuveni 600 USD. Tas ir, rūpnieciskā aprīkojuma iegāde maksās 10 reizes dārgāk (apmēram 6000 USD). Pareizi aprēķinātas un konfigurētas pašas montētas struktūras efektivitāte (COP) ir aptuveni 4, kas atbilst rūpnieciskajam dizainam.

Mēs iesakām izlasīt: Siltumsūkņa darba iespējas pašiem

var būt