Sirkulasjonspumper for tekniske oppvarmingssystemer

Typer design av varmepumpe

Typen varmepumpe er vanligvis betegnet med en setning som indikerer kildemediet og varmebæreren til varmesystemet.
Det er følgende varianter:

• ТН "luft - luft";
• ТН "luft - vann";
• TH "jord - vann";
• TH "vann - vann".

Det aller første alternativet er et konvensjonelt delt system som fungerer i oppvarmingsmodus. Fordamperen er montert utendørs, og en enhet med kondensator er installert inne i huset. Sistnevnte blåses av en vifte, på grunn av hvilken en varm luftmasse tilføres rommet.

Hvis et slikt system er utstyrt med en spesiell varmeveksler med dyser, vil HP-typen "luft-vann" fås. Den er koblet til et vannoppvarmingssystem.

HP-fordamperen av typen "luft-til-luft" eller "luft-til-vann" kan plasseres ikke utendørs, men i avtrekksventilasjonskanalen (den må tvinges). I dette tilfellet vil effektiviteten til varmepumpen økes flere ganger.

Varmepumper av typen "vann-til-vann" og "jord-til-vann" bruker en såkalt ekstern varmeveksler eller, som det også kalles, en samler for å utvinne varme.

Skjematisk diagram over varmepumpen

Dette er et rør med lang sløyfe, vanligvis plast, gjennom hvilket et flytende medium sirkulerer rundt fordamperen. Begge typer varmepumper representerer samme enhet: i ett tilfelle er samleren nedsenket i bunnen av et overflatebeholder, og i det andre - i bakken. Kondensatoren til en slik varmepumpe er plassert i en varmeveksler koblet til varmtvannsoppvarmingssystemet.

Tilkobling av varmepumper i henhold til "vann - vann" - ordningen er mye mindre arbeidskrevende enn "jord - vann", siden det ikke er behov for å utføre jordarbeid. Nederst i reservoaret legges røret i form av en spiral. Selvfølgelig, for dette opplegget, er bare et reservoar egnet som ikke fryser til bunnen om vinteren.

Det er på tide å grundig studere utenlandsk erfaring

Nesten alle vet nå om varmepumper som kan utvinne varme fra miljøet for oppvarming av bygninger, og hvis ikke lenge siden spurte en potensiell kunde vanligvis det forvirrede spørsmålet "hvordan er dette mulig?", Nå spørsmålet "hvordan er det riktig? Å gjøre ? ".

Svaret på dette spørsmålet er ikke lett.

På jakt etter svar på de mange spørsmålene som uunngåelig oppstår når du prøver å designe varmesystemer med varmepumper, anbefales det å henvende seg til erfaringen fra spesialister i de landene hvor varmepumper på grunnvarmevekslere har vært brukt i lang tid.

Et besøk * til den amerikanske utstillingen AHR EXPO-2008, som hovedsakelig ble gjennomført for å innhente informasjon om metodene for tekniske beregninger av grunnvarmevekslere, ga ikke direkte resultater i denne retningen, men en bok ble solgt på ASHRAE-utstillingen stand, hvor noen av bestemmelsene tjente som grunnlag for denne publikasjonen.

Det skal sies med en gang at overføring av den amerikanske metoden til husjord ikke er en enkel oppgave. For amerikanere er ikke ting det samme som i Europa. Bare de måler tiden i de samme enhetene som vi gjør. Alle andre måleenheter er rent amerikanske, eller rettere britiske. Amerikanerne var spesielt uheldig med varmestrøm, som kan måles både i britiske termiske enheter per tidsenhet, og i tonnevis med kjøling, som sannsynligvis ble oppfunnet i Amerika.

Hovedproblemet var imidlertid ikke den tekniske ulempen ved å beregne de måleenhetene som ble vedtatt i USA, som man kan bli vant til over tid, men fraværet i nevnte bok av et klart metodisk grunnlag for å konstruere en beregning algoritme. Det gis for mye plass til rutinemessige og kjente beregningsmetoder, mens noen viktige bestemmelser forblir helt ukjent.

Spesielt kan slike fysisk relaterte innledende data for beregning av vertikale grunnvarmevekslere, slik som temperaturen på væsken som sirkulerer i varmeveksleren og konverteringsfaktoren til varmepumpen, ikke innstilles vilkårlig, og før du fortsetter med beregninger relatert til ustabil varme overføring i bakken, er det nødvendig å bestemme forholdene som forbinder disse parametrene.

Kriteriet for effektiviteten til en varmepumpe er konverteringskoeffisienten α, hvis verdi bestemmes av forholdet mellom dens termiske effekt og kraften til kompressoren. Denne verdien er en funksjon av kokepunktene tu i fordamperen og tk av kondens, og i forhold til vann-til-vann-varmepumper kan vi snakke om væsketemperaturene ved utløpet fra fordamperen t2I og ved utløpet fra kondensator t2K:

? =? (t2И, t2K). (en)

Analyse av katalogegenskapene til serielle kjølemaskiner og vann-til-vann-varmepumper gjorde det mulig å vise denne funksjonen i form av et diagram (fig. 1).

Ved hjelp av diagrammet er det enkelt å bestemme parametrene til varmepumpen i de aller første stadiene av utformingen. Det er for eksempel åpenbart at hvis varmesystemet som er koblet til varmepumpen er konstruert for å forsyne et varmemedium med en fremløpstemperatur på 50 ° C, vil den maksimale mulige konverteringsfaktoren til varmepumpen være omtrent 3,5. Samtidig bør glykolens temperatur ved fordamperens utløp ikke være lavere enn + 3 ° C, noe som betyr at det vil være nødvendig med en kostbar grunnvarmeveksler.

På samme tid, hvis huset varmes opp ved hjelp av et varmt gulv, vil en varmebærer med en temperatur på 35 ° C komme inn i varmesystemet fra kondensatoren til varmepumpen. I dette tilfellet vil varmepumpen kunne arbeide mer effektivt, for eksempel med en konverteringsfaktor på 4,3, hvis temperaturen på glykolen som er avkjølt i fordamperen, er omtrent -2 ° C.

Ved hjelp av Excel-regneark kan du uttrykke funksjon (1) som en ligning:

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

Hvis det ved ønsket omregningsfaktor og en gitt verdi av temperaturen på kjølevæsken i varmesystemet drives av en varmepumpe, er det nødvendig å bestemme temperaturen på væsken som er avkjølt i fordamperen, kan ligning (2) representeres som:

(3)

Du kan velge temperaturen på kjølevæsken i oppvarmingssystemet ved de gitte verdiene av konverteringskoeffisienten til varmepumpen og temperaturen på væsken ved fordamperens utløp ved hjelp av formelen:

(4)

I formler (2) ... (4) uttrykkes temperaturene i grader Celsius.

Etter å ha identifisert disse avhengighetene, kan vi nå gå direkte til den amerikanske opplevelsen.

Metode for beregning av varmepumper

Selvfølgelig er prosessen med å velge og beregne en varmepumpe en teknisk veldig komplisert operasjon og avhenger av objektets individuelle egenskaper, men den kan grovt reduseres til følgende trinn:

Varmetap gjennom bygningskonvolutten (vegger, tak, vinduer, dører) bestemmes. Dette kan gjøres ved å bruke følgende forhold:

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

tnar - utetemperatur (° С);

tvn - intern lufttemperatur (° С);

S er det totale arealet av alle omsluttende strukturer (m2);

n - koeffisient som indikerer miljøets innflytelse på objektets egenskaper.For rom i direkte kontakt med det ytre miljøet gjennom takene n = 1; for gjenstander med loftsgulv n = 0,9; hvis objektet er plassert over kjelleren n = 0,75;

β er koeffisienten for ytterligere varmetap, som avhenger av typen struktur og dens geografiske beliggenhet β kan variere fra 0,05 til 0,27;

RT - termisk motstand, bestemmes av følgende uttrykk:

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

δі / λі er en beregnet indikator på varmeledningsevne for materialer som brukes i konstruksjonen.

αout er koeffisienten for termisk spredning av de ytre overflatene til de omsluttende konstruksjonene (W / m2 * оС);

αin - koeffisienten for termisk absorpsjon av de indre overflatene til de omsluttende konstruksjonene (W / m2 * оС);

- Det totale varmetapet i konstruksjonen beregnes med formelen:

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

Qi - energiforbruk for oppvarming av luften som kommer inn i rommet gjennom naturlige lekkasjer;

Qbp ​​- varmeutslipp på grunn av funksjonen til husholdningsapparater og menneskelige aktiviteter.

2. Basert på innhentede data beregnes det årlige forbruket av varmeenergi for hvert enkelt objekt:

Qyear = 24 * 0,63 * Qt. pott. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / time per år.) hvor:

tвн - anbefalt innendørs lufttemperatur;

tnar - utetemperatur;

tout.av - den aritmetiske middelverdien av utetemperaturen for hele fyringssesongen;

d er antall dager i oppvarmingsperioden.

3. For en komplett analyse, må du også beregne nivået på termisk kraft som kreves for å varme vannet:

Qgv = V * 17 (kW / time per år.) Hvor:

V er volumet av daglig oppvarming av vann opp til 50 ° С.

Da vil det totale forbruket av varmeenergi bli bestemt av formelen:

Q = Qgv + Qyear (kW / time per år.)

Tatt i betraktning de innhentede dataene, vil det ikke være vanskelig å velge den mest passende varmepumpen for oppvarming og varmtvannsforsyning. Videre vil den beregnede effekten bli bestemt som. Qtn = 1.1 * Q, hvor:

Qtn = 1.1 * Q, hvor:

1.1 er en korreksjonsfaktor som indikerer muligheten for å øke belastningen på varmepumpen i perioden med kritiske temperaturer.

Etter å ha beregnet varmepumper, kan du velge den mest egnede varmepumpen som kan gi de nødvendige mikroklima-parametrene i rom med tekniske egenskaper. Og gitt muligheten for å integrere dette systemet med en klimaanlegg, kan et varmt gulv bemerkes ikke bare for dets funksjonalitet, men også for sine høye estetiske kostnader.

Formel for telling

Varmetapstier i huset

Varmepumpen er i stand til å takle romoppvarming fullt ut.

For å velge enheten som passer deg, bør du beregne den nødvendige effekten.

Først og fremst må du forstå varmebalansen i bygningen. For disse beregningene kan du bruke tjenestene til spesialister, en online kalkulator eller deg selv ved hjelp av en enkel formel:

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

R - strømforbruk i rommet (kW / time); k er den gjennomsnittlige koeffisienten for varmetap fra bygningen: for eksempel lik 1 - en perfekt isolert bygning, og 4 - en brakke laget av planker; V er det totale volumet av hele det oppvarmede rommet, i kubikkmeter; T er den maksimale temperaturforskjellen mellom utsiden og inne i bygningen. 860 er verdien som kreves for å konvertere den resulterende kcal til kW.

I tilfelle en vann-til-vann geotermisk varmepumpe, er det også nødvendig å beregne den nødvendige lengden på kretsen som vil være i reservoaret. Beregningen er enda enklere her.

Det er kjent at 1 meter samler gir omtrent 30 watt. Med andre ord, 1 kW pumpekraft krever 22 meter rør. Å vite den nødvendige pumpekraften, kan vi enkelt beregne hvor mange rør vi trenger for å lage kretsen.

Beregning basert på eksemplet på vann-vannsystemet

La oss beregne for eksempel et hus med følgende innledende data:

• oppvarmet område 300 kvm;
• takhøyde 2,8 m;
• bygningen er godt isolert;
• minimumstemperaturen ute om vinteren er -25 grader;
• behagelig romtemperatur +22 grader.

Først og fremst beregner vi det oppvarmede volumet på rommet: 300 kvm. x 2,8 m = 840 kubikkmeter

Deretter beregner vi verdien "T": 22 - (-25) = 45 grader.

Vi erstatter disse dataene i formelen: R = (1 x 840 x 45) / 860 = 43,9 kWh

Vi har fått den nødvendige varmepumpekapasiteten på 44 kW / t. Vi kan enkelt fastslå at vi for en drift trenger en samler med en total lengde på minst 968 meter.

Du kan også være interessert i en artikkel om hvordan du lager en DIY diesel dropperovn: //6sotok-dom.com/dom/otoplenie/pech-kapelnitsa-svoimi-rukami.html

Så for et godt isolert rom med et areal på 300 kvm. en pumpe med en kapasitet på minst 44 kW er egnet. Som andre steder er det bedre å lage en kraftreserve på minst 10%. Derfor er det bedre å kjøpe en 48-49 kW enhet.

Før eller siden vil vi alle komme til bruk av alternativ energi, og vi kan ta det første skrittet i dag. Ved å bruke varmepumper, vil du redusere oppvarmingskostnadene dine, bli uavhengig av gass- eller kullleverandører og bevare økologien til hjemplaneten din.

Ved hjelp av denne artikkelen vil du kunne beregne parametrene for geotermisk utstyr som passer dine lokaler. Men ikke glem at fagpersoner vil gjøre sitt beste. Og du vil alltid ha noen å spørre deg om systemet ikke fungerer som det skal.

Se en video der en spesialist forklarer i detalj prinsippene for å beregne kraften til en varmepumpe for oppvarming av et hus:

Varmepumpetyper

Varmepumper er delt inn i tre hovedtyper i henhold til kilden til lavkvalitets energi:

• Luft.
• Grunning.
• Vann - Kilden kan være grunnvann og overflatevannsforekomster.

For vanlige oppvarmingssystemer, som er vanligere, brukes følgende typer varmepumper:

Air-to-water er en varmepumpe av lufttype som varmer opp en bygning ved å trekke inn luft fra utsiden gjennom en ekstern enhet. Det fungerer på prinsippet om et klimaanlegg, bare omvendt, og omdanner luftenergi til varme. En slik varmepumpe krever ikke store installasjonskostnader, det er ikke nødvendig å tildele en tomt til den og dessuten bore en brønn. Effektiviteten ved drift ved lave temperaturer (-25 ° C) avtar imidlertid, og det kreves en ekstra kilde til termisk energi.

Enheten "grunnvann" refererer til geotermisk varme og produserer varme fra bakken ved hjelp av en kollektor lagt på en dybde under frysing av bakken. Det er også en avhengighet av området på området og landskapet, hvis samleren er plassert horisontalt. For vertikal plassering må du bore en brønn.

"Vann til vann" er installert der det er en vannmasse eller grunnvann i nærheten. I det første tilfellet legges reservoaret på bunnen av reservoaret, i det andre bores en brønn eller flere, hvis området på stedet tillater det. Noen ganger er grunnvannets dybde for dyp, så kostnadene ved å installere en slik varmepumpe kan være veldig høye.

Hver type varmepumpe har sine egne fordeler og ulemper, hvis bygningen er langt fra reservoaret eller grunnvannet er for dypt, vil ikke "vann-til-vann" ikke fungere. "Luft-vann" vil bare være relevant i relativt varme områder, hvor lufttemperaturen i den kalde årstiden ikke faller under -25 ° C.

Hvordan fungerer en varmepumpe

En moderne varmepumpe er veldig lik et vanlig kjøleskap.

Hva er en geotermisk pumpe eller med andre ord en varmepumpe? Dette er utstyr som kan overføre varme fra kilden til forbrukeren. La oss se på prinsippet for driften av den første praktiske implementeringen av ideen.

Prinsippet om drift av geotermiske pumper ble kjent tilbake på 50-tallet av 1800-tallet. I praksis ble disse prinsippene implementert bare i midten av forrige århundre.

En dag sorte en eksperimentator ved navn Weber en fryser og rørte ved et uhell et brennende kondensorrør.Han kom på en ide om hvorfor varmen ikke går noe sted og ikke gir noen fordel? Uten å tenke to ganger forlenget han røret og la det i en tank for oppvarming av vann.

Det var så mye varmt vann at han ikke visste hva han skulle gjøre med det. Det var nødvendig å gå lenger - hvordan varme opp luften med dette enkle systemet? Løsningen viste seg å være veldig enkel og derfor ikke mindre genial.

Varmt vann drives i en spiral gjennom en spole, og deretter blåser en vifte varm luft rundt huset. Alt genialt er enkelt! Weber var en målte mann, og over tid kom han på ideen om hvordan man skulle klare seg uten fryser. Vi må trekke ut varme fra jorden!

Etter å ha begravd kobberrør og pumpet dem med freon (den samme gassen som brukes i kjøleskap), begynte han å motta termisk energi fra dypet. Vi tror at med dette eksemplet vil alle forstå prinsippet om drift av en varmepumpe.

Vi foreslår også at du leser om miraklet til dieselovnen i følgende artikkel:

Metode for beregning av effekten til en varmepumpe

I tillegg til å bestemme den optimale energikilden, vil det være nødvendig å beregne varmepumpeeffekten som kreves for oppvarming. Det avhenger av varmetapet i bygningen. La oss beregne kraften til en varmepumpe for oppvarming av et hus ved hjelp av et spesifikt eksempel.

For dette bruker vi formelen Q = k * V * ∆T, hvor

• Q er varmetap (kcal / time). 1 kWh = 860 kcal / t;
• V er husets volum i m3 (området multipliseres med takhøyden);
• ∆Т er forholdet mellom minimumstemperaturer utenfor og inne i lokalene i løpet av den kaldeste perioden på året, ° С. Trekk utsiden fra det indre tºet;
• k er bygningens generelle varmeoverføringskoeffisient. For en murbygning med mur i to lag k = 1; for en godt isolert bygning k = 0,6.

Dermed vil beregningen av kraften til varmepumpen for oppvarming av et mursteinhus på 100 kvadratmeter og en takhøyde på 2,5 m, med en forskjell på ttº fra -30 ° utenfor til + 20 ° inne, være som følger:

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

12500/860 = 14,53 kW. Det vil si at for et standard murhus med et område på 100 m vil det være behov for en 14 kilowatt enhet.

Forbrukeren godtar valg av type og kraft på varmepumpen basert på en rekke forhold:

• geografiske trekk i området (nærhet til vannmasser, tilstedeværelse av grunnvann, et gratis område for en samler);
• funksjoner i klimaet (temperatur);
• type og indre volum i rommet;
• økonomiske muligheter.

Med tanke på alle de ovennevnte aspektene, vil du kunne gjøre det beste valget av utstyr. For et mer effektivt og riktig valg av en varmepumpe, er det bedre å kontakte spesialister, de vil være i stand til å gjøre mer detaljerte beregninger og gi den økonomiske muligheten for å installere utstyret.

I lang tid og veldig vellykket har varmepumper blitt brukt i kjøleskap og klimaanlegg til husholdninger og industrier.

I dag har disse enhetene begynt å bli brukt til å utføre en funksjon av motsatt natur - oppvarming av en bolig i kaldt vær.

La oss ta en titt på hvordan varmepumper brukes til å varme opp private hus og hva du trenger å vite for å kunne beregne alle komponentene riktig.

Hovedvarianter

Varmeutvinningssystemer. (Klikk for å forstørre)

• air-to-air er i hovedsak et konvensjonelt klimaanlegg;
• luft-vann - vi legger til en varmeveksler i klimaanlegget og vi varmer allerede opp vannet;
• jordvann - vi begraver samleren fra rørene i bakken, og ved utløpet varmer vi opp vannet;
• vann-vann - rør plasseres i et åpent eller underjordisk reservoar og avgir varme til bygningens varmesystem.

(Du finner en detaljert klassifisering av varmepumper for oppvarming i denne artikkelen).

Eksempel på beregning av varmepumpe

Vi velger en varmepumpe for varmesystemet til et etasjes hus med et totalt areal på 70 kvm. m med en standard takhøyde (2,5 m), rasjonell arkitektur og varmeisolering av de omsluttende konstruksjonene som oppfyller kravene i moderne bygningskoder. For oppvarming av 1. kvartal.m av et slikt objekt, i henhold til allment aksepterte standarder, er det nødvendig å bruke 100 W varme. For å varme opp hele huset trenger du:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW termisk energi.

Vi velger en varmepumpe av merket "TeploDarom" (modell L-024-WLC) med en termisk effekt på W = 7,7 kW. Enhetens kompressor bruker N = 2,5 kW strøm.

Reservoarberegning

Jordsmonnet på stedet som er tildelt for bygging av samleren er leirholdig, grunnvannsnivået er høyt (vi tar brennverdien p = 35 W / m).

Samlerkraften bestemmes av formelen:

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

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

Basert på det faktum at det er irrasjonelt å legge en krets med en lengde på mer enn 100 m på grunn av for høy hydraulisk motstand, aksepterer vi følgende: varmepumpefordelingen vil bestå av to kretser - 100 m og 50 m lange.

Området på nettstedet som må tildeles samleren bestemmes av formelen:

S = L x A,

Hvor A er trinnet mellom tilstøtende deler av konturen. Vi aksepterer: A = 0,8 m.

Da er S = 150 x 0,8 = 120 kvm. m.

Beregninger

Som du vet bruker varmepumper gratis og fornybare energikilder: lavpotensial varme fra luft, jord, underjordisk, avfall og avløpsvann fra teknologiske prosesser, åpne ikke-frysende vannområder. Strøm brukes på dette, men forholdet mellom mengden mottatt varmeenergi og mengden forbrukt elektrisk energi er omtrent 3–6.

Mer presist kan kildene til varme av lav kvalitet være uteluft med en temperatur på –10 til + 15 ° С, luft fjernet fra rommet (15-25 ° С), undergrunnen (4-10 ° С) og grunnvann ( mer enn 10 ° C), vann i vann og elv (0-10 ° С), overflate (0-10 ° С) og dyp (mer enn 20 m) jord (10 ° С).

Det er to muligheter for å oppnå lavvarme fra jorden: legging av metallplastrør i grøfter 1,2–1,5 m dype eller i vertikale brønner 20–100 m dype. Noen ganger legges rør i form av spiraler i grøfter 2–4 m dyp. Dette reduserer den totale lengden på grøftene betydelig. Maksimal varmeoverføring fra overflaten er 50–70 kWh / m2 per år. Levetiden til grøfter og brønner er over 100 år.

Eksempel på beregning av varmepumpe

Opprinnelige forhold: Det er nødvendig å velge en varmepumpe for oppvarming og varmtvannsforsyning av et to-etasjes hyttehus med et areal på 200m2; temperaturen på vannet i varmesystemet skal være 35 ° C; kjølevæskens minimumstemperatur er 0 ° С. Varmetap på bygningen er 50W / m2. Leirejord, tørr.

Beregning:

Nødvendig termisk effekt for oppvarming: 200 * 50 = 10 kW;

Nødvendig varmeeffekt for oppvarming og varmtvannsforsyning: 200 * 50 * 1,25 = 12,5 kW

For å varme opp bygningen ble en WW H R P C 12 varmepumpe med en effekt på 14,79 kW (nærmeste større standardstørrelse) valgt, som bruker 3,44 kW til oppvarming av freon. Varmefjerning fra jordens overflatelag (tørr leire) q tilsvarer 20 W / m. Vi beregner:

1) den nødvendige termiske effekten til samleren Qo = 14,79 - 3,44 = 11,35 kW;

2) den totale lengden på rørene L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. For å organisere en slik samler, kreves 6 kretser med en lengde på 100 m;

3) med et leggingstrinn på 0,75 m, er det nødvendige arealet av stedet A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) totalt forbruk av glykolløsning (25%)

Vs = 11.35 3600 / (1.05 3.7 dt) = 3.506 m3 / t,

dt er temperaturforskjellen mellom tilførsels- og returledningene, ofte tatt lik 3 K. Strømningshastigheten per krets er 0,584 m3 / t. For samleinnretningen velger vi et forsterket plastrør av standard størrelse 32 (for eksempel PE32x2). Tryktapet i den vil være 45 Pa / m; motstanden til en krets er omtrent 7 kPa; kjølevæskestrømningshastighet - 0,3 m / s.

Beregning av den horisontale varmepumpesamleren

Fjernelsen av varme fra hver meter av røret avhenger av mange parametere: installasjonsdybden, tilgjengeligheten av grunnvann, kvaliteten på jorden osv. Grovt sett kan det betraktes at for horisontale samlere er det 20 W / m. Mer presist: tørr sand - 10, tørr leire - 20, våt leire - 25, leire med høyt vanninnhold - 35 W / m. Forskjellen i temperaturen på kjølevæsken i sløyfens direkte- og returlinjer i beregningene blir vanligvis antatt å være 3 ° C. Ingen strukturer skal reises på stedet over samleren, slik at jordens varme blir fylt opp av solstråling. Minste avstand mellom de lagt rørene skal være 0,7–0,8 m.Lengden på en grøft er vanligvis mellom 30 og 120 m. Det anbefales å bruke en 25% glykoloppløsning som primær kjølevæske. I beregningene bør det tas i betraktning at varmekapasiteten ved en temperatur på 0 ° C er 3,7 kJ / (kg K), og densiteten er 1,05 g / cm3. Ved bruk av frostvæske er trykktapet i rørene 1,5 ganger større enn når det sirkulerer vann. For å beregne parametrene til den primære kretsen til varmepumpeanlegget, vil det være nødvendig å bestemme strømningshastigheten for frostvæske: Vs = Qo 3600 / (1.05 3.7 .t), hvor .t er temperaturdifferansen mellom tilførsel og retur linjer, som ofte tas lik 3 K, og Qo er den termiske kraften som mottas fra en lavpotensialkilde (jord). Sistnevnte verdi beregnes som forskjellen mellom den totale effekten til varmepumpen Qwp og den elektriske effekten brukt på oppvarming av freon P: Qo = Qwp - P, kW. Den totale lengden på samlerørene L og det totale arealet til snittet under den A beregnes med formlene: L = Qo / q, A = L · da. Her er q spesifikk (fra 1 m rør) varmefjerning; da er avstanden mellom rørene (leggingstrinn).

Sondeberegning

Når du bruker vertikale brønner med en dybde på 20 til 100 m, dyppes U-formede metallplast- eller plastrør (med diametere over 32 mm) i dem. Som regel settes to løkker inn i en brønn, hvoretter den fylles med sementmørtel. I gjennomsnitt kan den spesifikke varmeeffekten til en slik sonde tas til lik 50 W / m. Du kan også fokusere på følgende data om varmeeffekt:

* tørre sedimentære bergarter - 20 W / m;

steinete jord og vannmettede sedimentære bergarter - 50 W / m;

* bergarter med høy varmeledningsevne - 70 W / m;

* grunnvann - 80 W / m.

Jordtemperaturen på en dybde på mer enn 15 m er konstant og er omtrent + 10 ° С. Avstanden mellom brønnene bør være mer enn 5 m. Hvis det er underjordiske strømmer, bør brønnene være plassert på en linje vinkelrett på strømningen. Valget av rørdiameter utføres basert på trykktapet for den nødvendige kjølevæskestrømningshastigheten. Beregningen av strømningshastigheten kan utføres for t = 5 ° C. Beregningseksempel. Startdataene er de samme som i beregningen ovenfor av den horisontale samleren. Med en spesifikk varmefjerning av sonden på 50 W / m og den nødvendige effekten på 11,35 kW, bør lengden på L-sonden være 225 m .0); totalt - 6 kretser, 150 m hver.

Den totale strømningshastigheten til kjølevæsken ved .t = 5 ° С vil være 2,1 m3 / t; strømningshastighet gjennom en krets - 0,35 m3 / t. Kretsene vil ha følgende hydrauliske egenskaper: trykktap i røret - 96 Pa / m (varmebærer - 25% glykoloppløsning); sløyfemotstand - 14,4 kPa; strømningshastighet - 0,3 m / s.

Tilbakebetaling av varmepumpe

Når det gjelder hvor lang tid det tar en person å returnere pengene som er investert i noe, betyr det hvor lønnsom selve investeringen var. Innen oppvarming er alt ganske vanskelig, siden vi gir oss komfort og varme, og alle systemene er dyre, men i dette tilfellet kan du se etter et slikt alternativ som vil gi pengene tilbake ved å redusere kostnadene under bruk. Og når du begynner å lete etter en passende løsning, sammenligner du alt: en gasskjele, en varmepumpe eller en elektrisk kjele. Vi vil analysere hvilket system som vil lønne seg raskere og mer effektivt.

Konseptet med tilbakebetaling, i dette tilfellet, innføringen av en varmepumpe for å modernisere det eksisterende varmeforsyningssystemet, for å si det enkelt, kan forklares som følger:

Det er ett system - en individuell gasskjele, som gir autonom oppvarming og varmtvannsforsyning. Det er et delt system klimaanlegg som gir ett rom med kulde. Installert 3 delt systemer i forskjellige rom.

Og det er en mer økonomisk avansert teknologi - en varmepumpe som vil varme / kjøle hus og varme vann i riktige mengder for et hus eller en leilighet. Det er nødvendig å bestemme hvor mye de totale kostnadene for utstyret og startkostnadene har endret seg, og også å estimere hvor mye de årlige driftskostnadene for de valgte utstyrstypene har redusert. Og for å bestemme hvor mange år, med de resulterende besparelsene, vil dyrere utstyr lønne seg.Ideelt sett sammenlignes flere foreslåtte designløsninger, og den mest kostnadseffektive løsningen velges.

Vi vil utføre beregningen og vyyaski, hva er tilbakebetalingsperioden for en varmepumpe i Ukraina

La oss vurdere et spesifikt eksempel

• Huset er på 2 etasjer, godt isolert, med et totalareal på 150 kvm. M.
• Varmesystem / distribusjonssystem: krets 1 - gulvvarme, krets 2 - radiatorer (eller vifteenheter).
• Det ble installert en gasskjele for oppvarming og varmtvannsforsyning, for eksempel 24kW, dobbelt krets.
• Klimaanlegg fra delt system for 3 rom i huset.

Årlige kostnader for oppvarming og oppvarming av vann

1. Den omtrentlige kostnaden for et fyrrom med en 24 kW gasskjele (kjele, rør, ledninger, tank, meter, installasjon) er omtrent 1000 Euro. Et klimaanlegg (ett delt system) for et slikt hus vil koste omtrent 800 euro. Totalt med tilrettelegging av fyrrom, designarbeid, tilkobling til gassrørledningsnettet og installasjonsarbeid - 6100 euro.

1. Den omtrentlige kostnaden for Mycond-varmepumpen med ekstra viftspoleanlegg, installasjonsarbeid og tilkobling til strømnettet er 6650 euro.

1. Investeringsveksten er: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 euro (eller ca 16500 UAH)
2. Å redusere driftskostnadene er: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Tilbakebetalingsperiode Tocup. = 16500/19608 = 0,84 år!

Enkel bruk av varmepumpen

Varmepumper er det mest allsidige, multifunksjonelle og energieffektive utstyret for oppvarming av et hjem, en leilighet, et kontor eller et kommersielt anlegg.

Et intelligent styringssystem med ukentlig eller daglig programmering, automatisk bytte av sesonginnstillinger, opprettholde temperaturen i huset, økonomimodus, kontrollere en slavekjele, kjele, sirkulasjonspumper, temperaturkontroll i to varmekretser, er den mest avanserte og avanserte. Inverterkontroll av driften av kompressor, vifte, pumper, gir maksimal energibesparelse.

Varmepumpedrift når du arbeider i henhold til grunnvannskjemaet

Samleren kan begraves på tre måter.

Horisontalt alternativ

Rørene legges i grøfter som en slange til en dybde som overstiger dybden av jordfrysing (i gjennomsnitt - fra 1 til 1,5 m).
En slik samler vil kreve en tomt i et tilstrekkelig stort område, men enhver huseier kan bygge den - ingen ferdigheter, bortsett fra evnen til å jobbe med en spade, er nødvendig.

Det bør imidlertid tas i betraktning at konstruksjonen av en varmeveksler for hånd er en ganske arbeidskrevende prosess.

Vertikalt alternativ

Reservoarrørene i form av løkker med formen som bokstaven "U" er nedsenket i brønner med en dybde på 20 til 100 m. Om nødvendig kan flere slike brønner bygges. Etter installasjon av rørene er brønnene fylt med sementmørtel.

Fordelen med en vertikal kollektor er at det trengs et veldig lite område for konstruksjonen. Det er imidlertid ingen måte å bore brønner mer enn 20 m dypt alene - du må ansette et team av borere.

Kombinert alternativ

Denne samleren kan betraktes som en slags horisontal, men det kreves mye mindre plass for konstruksjonen.
En lokal brønn graves på stedet med en dybde på 2 m.

Varmevekslerrørene er lagt i en spiral, slik at kretsen blir som en vertikalt installert fjær.

Når installasjonsarbeidet er fullført, fylles brønnen opp. Som i tilfelle en horisontal varmeveksler, kan alt nødvendig arbeid gjøres for hånd.

Samleren er fylt med frostvæske - frostvæske eller etylenglykoloppløsning.For å sikre sirkulasjonen kuttes en spesiell pumpe inn i kretsen. Etter å ha absorbert jordens varme, går frostvæsken til fordamperen, hvor varmeutveksling skjer mellom den og kjølemediet.

Det bør tas i betraktning at ubegrenset varmeutvinning fra jorden, spesielt når samleren er plassert vertikalt, kan føre til uønskede konsekvenser for geologi og økologi på stedet. Derfor, i sommerperioden, er det svært ønskelig å bruke varmepumpen av typen "jord-vann" i omvendt modus - klimaanlegg.

Gassvarmesystemet har mange fordeler, og en av de viktigste er de lave gasskostnadene. Hvordan utstyre oppvarming med gass, vil du bli bedt om oppvarmingsskjemaet til et privat hus med en gasskjele. Vurder varmeanleggets utforming og utskiftingskrav.

Les om funksjonene ved å velge solcellepaneler til oppvarming av hjemmet i dette emnet.

Beregning av den horisontale varmepumpesamleren

Effektiviteten til en horisontal kollektor avhenger av temperaturen til mediet den er nedsenket i, dens varmeledningsevne, samt kontaktområdet med røroverflaten. Beregningsmetoden er ganske komplisert, derfor brukes i de fleste tilfeller gjennomsnittsdata.

Det antas at hver meter av varmeveksleren gir HP følgende varmeeffekt:

• 10 W - når den er begravet i tørr sand eller steinete jord;
• 20 W - i tørr leirejord;
• 25 W - i våt leirejord;
• 35 W - i veldig fuktig leirejord.

For å beregne lengden på samleren (L), bør den nødvendige termiske effekten (Q) deles med jordens brennverdi (p):

L = Q / s.

Verdiene som gis, kan bare betraktes som gyldige dersom følgende vilkår er oppfylt:

• Tomten over samleren er ikke bebygd, ikke skyggelagt eller beplantet med trær eller busker.
• Avstanden mellom tilstøtende svinger av spiralen eller seksjonene av "slangen" er minst 0,7 m.

Hvordan varmepumper fungerer

Enhver varmepumpe har et arbeidsmedium som kalles kjølemiddel. Vanligvis handler freon i denne kapasiteten, sjeldnere ammoniakk. Selve enheten består av bare tre komponenter:

Fordamperen og kondensatoren er to tanker, som ser ut som lange buede rør - spoler. Kondensatoren er koblet i den ene enden til utløpet av kompressoren, og fordamperen til innløpet. Endene av spolene er sammenføyd og en trykkreduksjonsventil er installert i krysset mellom dem. Fordamperen er i kontakt - direkte eller indirekte - med kildemediet, og kondensatoren er i kontakt med varme- eller varmtvannssystemet.

Hvordan varmepumpen fungerer

HP-operasjonen er basert på gjensidig avhengighet av gassvolum, trykk og temperatur. Her er hva som skjer inne i enheten:

1. Ammoniakk, freon eller annet kjølemiddel, som beveger seg langs fordamperen, varmes opp fra kildemediet, for eksempel til en temperatur på +5 grader.
2. Etter å ha passert gjennom fordamperen når gassen kompressoren, som pumper den til kondensatoren.
3. Kjølemediet som slippes ut av kompressoren holdes i kondensatoren av en trykkreduksjonsventil, så trykket er høyere her enn i fordamperen. Som du vet, øker temperaturen på enhver gass med økende trykk. Dette er nøyaktig hva som skjer med kjølemediet - det varmes opp til 60 - 70 grader. Siden kondensatoren vaskes av kjølevæsken som sirkulerer i varmesystemet, varmer den også opp.
4. Kjølemediet slippes ut i små porsjoner gjennom trykkreduksjonsventilen til fordamperen, hvor trykket synker igjen. Gassen utvider seg og avkjøles, og siden en del av den indre energien gikk tapt av den som et resultat av varmeveksling på forrige trinn, faller temperaturen under de første +5 grader. Etter fordamperen varmes den opp igjen, deretter pumpes den inn i kondensatoren av kompressoren - og så videre i en sirkel. Vitenskapelig kalles denne prosessen Carnot-syklusen.

Men varmepumpen er fortsatt veldig lønnsom: for hver brukt kW * t elektrisitet er det mulig å få fra 3 til 5 kW * h varme.

Selvlaget tilbehør for varmesystem med varmepumpe

Det er ganske vanskelig for en vanlig huseier å konkurrere med industrielle varmepumper fra innenlandske og utenlandske produsenter, men installasjon og produksjon av individuelle enheter er ikke en umulig jobb. Hovedoppgaven når du installerer en varmepumpe er korrektheten av beregningene, for i tilfelle en feil kan systemet ha lav effektivitet og bli ineffektivt.

Kompressor

For installasjon trenger du en ny eller brukt. kompressoren er i orden med en uutløpt ressurs med passende effekt. Typisk kompressoreffekt skal være 20 - 30% av den beregnede, du kan bruke standard fabrikkenheter for kjøleskap eller spiral klimaanlegg, som har høyere effektivitet sammenlignet med stempelinnretninger.

Fordamper og kondensator

For å avkjøle og varme opp væsker føres de vanligvis gjennom kobberrør plassert i en beholder med en varmeveksler. For å øke kjøleområdet, er kobberrøret arrangert i form av en spiral, den nødvendige lengden beregnes ved hjelp av formelen for beregning av arealet delt av seksjonen. Volumet på varmevekslingstanken beregnes basert på implementeringen av effektiv varmeveksling, det vanlige gjennomsnittet er omtrent 120 liter. For en varmepumpe er det rasjonelt å bruke rør til klimaanlegg, som i utgangspunktet har en spiralform og er implementert i spoler.

Fig. 3 Kobberrør og tank for varmeveksler

Mange varmepumpeprodusenter har erstattet denne metoden for å konstruere varmevekslere med en mer kompakt, ved hjelp av varmeveksling i henhold til "pipe in pipe" -prinsippet. Standarddiameteren til plastrøret for fordamperen er 32 mm, et kobberrør med en diameter på 19 mm er plassert i den, fordamperen er termisk isolert, den totale lengden på varmeveksleren er ca. 10 - 12 m. For kondensator, 25 mm kan brukes. metall-plastrør og 12,7 mm. kobber.

Fig 4. Montering og utseende av en varmeveksler laget av kobber- og plastrør

For å øke arealet og effektiviteten til varmeveksleren, vrider noen håndverkere en flette av flere kobberrør med liten diameter, overfører dem med en tynn ledning og plasserer strukturen i plast. Dette gjør det mulig å oppnå et varmevekslingsområde på omtrent 1 kubikkmeter på en 10-meters seksjon.

Termostatisk ekspansjonsventil

Den rette enheten kontrollerer fyllingsnivået til fordamperen og er i stor grad ansvarlig for ytelsen til hele systemet. For eksempel, hvis strømmen av kjølemiddel er for høy, vil den ikke ha tid til å fordampe helt, og væskedråper vil komme inn i kompressoren, noe som fører til forstyrrelse av driften og en reduksjon i utløpstemperaturen. For liten mengde freon i fordamperen etter å ha økt temperaturen i kompressoren, vil ikke være nok til å varme opp det nødvendige vannmengden.

Fig. 5 Grunnleggende utstyr for varmepumpen

Sensorer

For brukervennlighet, driftskontroll, feildeteksjon og systemkonfigurasjon kreves innebygde temperatursensorer. Informasjon er viktig i alle faser av systemet, bare med hjelp, i henhold til formlene, er det mulig å etablere den viktigste parameteren til installert utstyr for vannvarmepumper - COP-effektivitetsindikatoren.

Pumpeutstyr

Når varmepumper er i drift, utføres vanninntak og tilførsel fra en brønn, en brønn eller et åpent reservoar ved hjelp av vannpumper. Senkbare eller overflatetyper kan brukes, vanligvis er effekten lav, 100 - 200 watt er nok til å levere vann. For å kontrollere driften, beskytt pumpene og systemet, filtre, en trykkmåler, vannmålere og den enkleste automatiseringen er i tillegg installert.

Fig. 6 Utseende til en selvmontert varmepumpe

Gjør-det-selv-montering av varmepumpeutstyr gir ikke store problemer med evnen til å håndtere et spesielt verktøy for sveising og lodding av kobber. Arbeidet som utføres vil bidra til å spare betydelige midler - kostnaden for komponenter vil være rundt $ 600. Det vil si at kjøp av industrielt utstyr vil koste 10 ganger mer (ca 6000 USD). En selvmontert struktur, når den er korrekt beregnet og konfigurert, har en effektivitet (COP) på omtrent 4, som tilsvarer industrielle design.

Vi anbefaler deg å lese: Gjør-det-selv-varmepumpe-arbeidsalternativer

kan være