Tipus de dissenys de bombes de calor
El tipus d'HP s'acostuma a indicar amb una frase que indica el medi d'origen i el portador de calor del sistema de calefacció.
Hi ha les varietats següents:
- TN "aire - aire";
- TN "aire - aigua";
- TN "sòl - aigua";
- TN "aigua - aigua".
La primera opció és un sistema dividit convencional que funciona en mode de calefacció. L'evaporador està muntat al carrer, i a l'interior de la casa s'instal·la un bloc amb un condensador. Aquest últim és bufat per un ventilador, a causa del qual es subministra una massa d'aire calent a l'habitació.
Si aquest sistema està equipat amb un intercanviador de calor especial amb broquets, s'obtindrà una bomba de calor aire-aigua. Està connectat al sistema de calefacció d'aigua.
Un evaporador HP aire-aire o aire-aigua no es pot col·locar al carrer, sinó al conducte de ventilació d'escapament (s'ha de forçar). En aquest cas, l'eficiència d'HP augmentarà diverses vegades.
Les bombes de calor dels tipus "aigua - aigua" i "sòl - aigua" utilitzen l'anomenat intercanviador de calor extern o, com també s'anomena, un col·lector per extreure calor.
Esquema de la bomba de calor
Es tracta d'una canonada de llaç llarg, generalment de plàstic, per on circula un medi líquid, rentant l'evaporador. Els dos tipus d'HP són el mateix dispositiu: en un cas, el col·lector està submergit al fons d'un dipòsit de superfície i en el segon, a terra. El condensador d'aquest HP es troba en un intercanviador de calor connectat a un sistema de calefacció d'aigua.
Connectar un HP segons l'esquema "aigua - aigua" és molt menys laboriós que "sòl - aigua", ja que no cal fer moviments de terres. A la part inferior del dipòsit, la canonada es col·loca en forma d'espiral. Per descomptat, només aquesta massa d'aigua és adequada per a aquest esquema, que no es congela fins al fons a l'hivern.
És hora d'estudiar l'experiència estrangera en detall
Gairebé tothom ja coneix les bombes de calor capaços d'extreure la calor ambiental per escalfar edificis, i si fins fa poc un client potencial, per regla general, feia una pregunta desconcertada "com és possible?", ara la pregunta "com és correcte" és cada cop més sentit. fer?".
No és fàcil respondre aquesta pregunta.
A la recerca d'una resposta a les nombroses preguntes que inevitablement sorgeixen a l'hora de dissenyar sistemes de calefacció amb bombes de calor, convé recórrer a l'experiència d'especialistes d'aquells països on les bombes de calor en intercanviadors de calor de terra s'utilitzen des de fa molt de temps.
Una visita * a l'exposició americana AHR EXPO-2008, que es va dur a terme principalment per obtenir informació sobre els mètodes de càlcul d'enginyeria dels intercanviadors de calor de terra, no va aportar resultats directes en aquesta direcció, però es va vendre un llibre a l'estand d'ASHRAE, algunes de les disposicions de les quals van servir de base per a aquestes publicacions.
Cal dir de seguida que la transferència de mètodes americans al sòl domèstic no és una tasca fàcil. Els nord-americans no fan les coses com ho fan a Europa. Només ells mesuren el temps en les mateixes unitats que nosaltres. Totes les altres unitats de mesura són purament americanes, o millor dit, britàniques. Els nord-americans van tenir especialment mala sort amb el flux de calor, que es pot mesurar tant en unitats tèrmiques britàniques per unitat de temps, com en tones de refrigeració, que probablement es van inventar a Amèrica.
El principal problema, però, no era l'inconvenient tècnic de tornar a calcular les unitats de mesura acceptades als Estats Units, a les quals hom pot acostumar-se, sinó l'absència en el llibre esmentat d'una base metodològica clara per construir un algorisme de càlcul. Els mètodes de càlcul habituals i coneguts tenen massa espai allà, mentre que algunes disposicions importants romanen completament sense revelar.
En particular, aquestes dades d'entrada relacionades físicament per al càlcul dels intercanviadors de calor verticals, com ara la temperatura del líquid que circula a l'intercanviador de calor i el coeficient de conversió de la bomba de calor, no es poden establir de manera arbitrària i abans de procedir amb els càlculs relacionats amb la calor inestable. transferència al sòl, cal determinar les dependències que connecten aquestes opcions.
El criteri per a l'eficiència d'una bomba de calor és el factor de conversió α, el valor del qual està determinat per la relació entre la seva potència tèrmica i la potència de l'accionament elèctric del compressor. Aquest valor és funció de les temperatures d'ebullició a l'evaporador tu i condensació tk, i en relació a les bombes de calor "aigua-aigua" podem parlar de la temperatura del líquid a la sortida de l'evaporador t2I i a la sortida del condensador t2K:
? = ?(t2I,t2K). (1)
L'anàlisi de les característiques del catàleg de les màquines de refrigeració en sèrie i les bombes de calor aigua-aigua va permetre mostrar aquesta funció en forma de diagrama (Fig. 1).
Amb el diagrama, és fàcil determinar els paràmetres de la bomba de calor en les etapes inicials del disseny. És obvi, per exemple, que si el sistema de calefacció connectat a la bomba de calor està dissenyat per subministrar un mitjà de calefacció amb una temperatura de cabal de 50 °C, el factor de conversió màxim possible de la bomba de calor serà d'uns 3,5. Al mateix temps, la temperatura del glicol a la sortida de l'evaporador no ha de ser inferior a +3 °C, la qual cosa significa que es necessitarà un intercanviador de calor de terra car.
Al mateix temps, si la casa s'escalfa per terra radiant, un refrigerant amb una temperatura de 35 °C entrarà al sistema de calefacció des del condensador de la bomba de calor. En aquest cas, la bomba de calor pot funcionar de manera més eficient, per exemple, amb un factor de conversió de 4,3, si la temperatura del glicol refrigerat a l'evaporador és d'uns -2 °C.
Amb fulls de càlcul Excel, podeu expressar la funció (1) com una equació:
? = 0,1729 • (41,5 + t2I – 0,015 t2I • t2K – 0,437 • t2K (2)
Si, amb el factor de conversió desitjat i un valor determinat de la temperatura del refrigerant en el sistema de calefacció alimentat per una bomba de calor, és necessari determinar la temperatura del líquid refrigerat a l'evaporador, llavors l'equació (2) es pot representar com:
(3)
Per seleccionar la temperatura del portador de calor al sistema de calefacció per a valors determinats del coeficient de conversió de la bomba de calor i la temperatura del líquid a la sortida de l'evaporador, podeu utilitzar la fórmula:
(4)
A les fórmules (2)...(4) les temperatures s'expressen en graus Celsius.
Un cop determinades aquestes dependències, ara podem passar directament a l'experiència americana.
Metodologia de càlcul de bombes de calor
Per descomptat, el procés de selecció i càlcul d'una bomba de calor és una operació tècnicament molt complexa i depèn de les característiques individuals de l'objecte, però aproximadament es pot reduir als passos següents:
Es determinen les pèrdues de calor a través de l'envoltant de l'edifici (parets, sostres, finestres, portes). Això es pot fer utilitzant la relació següent:
Qok \u003d S * ( estany - tout) * (1 + Σ β ) * n / Rt (W) on
tout - temperatura de l'aire exterior (°C);
estany: temperatura interna de l'aire (°C);
S és l'àrea total de totes les estructures de tancament (m2);
n és un coeficient que indica la influència de l'entorn sobre les característiques de l'objecte. Per a locals en contacte directe amb l'entorn exterior mitjançant sostres n=1; per a objectes amb pisos golfes n=0,9; si l'objecte es troba per sobre del soterrani n = 0,75;
β és el coeficient de pèrdua de calor addicional, que depèn del tipus d'edifici i de la seva ubicació geogràfica, β pot variar de 0,05 a 0,27;
Rt - resistència tèrmica, es determina per la següent expressió:
Rt = 1/αintern + Σ ( δi /λi ) + 1/αllitera (m2*°С / W), on:
δi / λі és l'indicador calculat de la conductivitat tèrmica dels materials utilitzats en la construcció.
αllitera- coeficient de dissipació tèrmica de les superfícies exteriors de les estructures de tancament (W / m2 * ° C);
αintern- coeficient d'absorció tèrmica de les superfícies internes de les estructures de tancament (W / m2 * ° C);
- La pèrdua total de calor de l'estructura es calcula segons la fórmula:
Qt.pot \u003d Qok + Qi - Qbp, on:
Qi - costos energètics per escalfar l'aire que entra a l'habitació a través de fuites naturals;
Qbp - Alliberament de calor a causa del funcionament dels electrodomèstics i les activitats humanes.
2. A partir de les dades obtingudes, es calcula el consum anual d'energia tèrmica per a cada objecte individual:
Qany = 24*0,63*Qt. suor.*(( d*( llauna — tout.av.)/ ( llauna — tout.)) (kWh per any) on:
tvn - temperatura de l'aire recomanada dins de l'habitació;
tout - temperatura de l'aire exterior;
tout.average - la mitjana aritmètica de la temperatura de l'aire exterior durant tota la temporada de calefacció;
d és el nombre de dies del període de calefacció.
3. Per a una anàlisi completa, també caldrà calcular el nivell de potència tèrmica necessària per escalfar l'aigua:
Qhv \u003d V * 17 (kW / h per any.) on:
V és el volum d'escalfament diari de l'aigua fins a 50 °C.
Aleshores, el consum total d'energia tèrmica es determina per la fórmula:
Q \u003d Qgw + Qany (kW / h per any.)
Tenint en compte les dades obtingudes, no serà difícil escollir la bomba de calor més adequada per a la calefacció i el subministrament d'aigua calenta. A més, la potència calculada es determina com. Qtn=1,1*Q, on:
Qtn=1,1*Q, on:
1.1 - Factor de correcció que indica la possibilitat d'augmentar la càrrega de la bomba de calor durant l'aparició de temperatures crítiques.
Un cop realitzat el càlcul de les bombes de calor, podeu triar la bomba de calor més adequada que pugui proporcionar els paràmetres de microclima requerits en habitacions amb qualsevol característiques tècniques. I davant la possibilitat d'integrar aquest sistema amb una unitat d'aire condicionat per terra calefactada, es pot destacar no només la seva funcionalitat, sinó també el seu alt valor estètic.
Llegeix més:
Com calcular correctament el nombre i la profunditat dels pous per a HP es pot trobar al vídeo següent:
Si us ha agradat el material, us agrairé si el recomaneu als amics o deixeu un comentari útil.
Tipus de bombes de calor
Les bombes de calor es divideixen en tres tipus principals segons la font d'energia de baix grau:
- Aire.
- Cebada.
- Aigua - La font poden ser aigües subterrànies i masses d'aigua a la superfície.
Per als sistemes de calefacció d'aigua, que són més comuns, s'utilitzen els següents tipus de bombes de calor:
"Aire-aigua": una bomba de calor d'aire que escalfa l'edifici aspirant aire de l'exterior a través d'una unitat externa. Funciona segons el principi d'un aire condicionat, només a la inversa, convertint l'energia de l'aire en calor. Aquesta bomba de calor no requereix grans costos d'instal·lació, no cal destinar-hi un terreny i, a més, perforar un pou. Tanmateix, l'eficiència del funcionament a baixes temperatures (-25ºС) disminueix i es requereix una font addicional d'energia tèrmica.
El dispositiu "d'aigua subterrània" fa referència a la geotèrmia i produeix calor des del sòl mitjançant un col·lector col·locat a una profunditat per sota de la congelació del sòl. També hi ha una dependència de la zona del lloc i del paisatge, si el col·lector està situat horitzontalment. Per a una disposició vertical, caldrà perforar un pou.
"Aigua-aigua" s'instal·la on hi ha un embassament o aigua subterrània a prop. En el primer cas, el col·lector es col·loca al fons del dipòsit, en el segon, es perfora un pou o diversos, si l'àrea del lloc ho permet. De vegades, la profunditat de les aigües subterrànies és massa gran, de manera que el cost d'instal·lar aquesta bomba de calor pot ser molt elevat.
Cada tipus de bomba de calor té els seus avantatges i desavantatges, si l'edifici està lluny d'una massa d'aigua o l'aigua subterrània és massa profunda, l'aigua-aigua no funcionarà."Aire-aigua" només serà rellevant a les regions relativament càlides, on la temperatura de l'aire durant l'estació freda no cau per sota dels -25º C.
Mètode per calcular la potència d'una bomba de calor
A més de determinar la font d'energia òptima, caldrà calcular la potència de la bomba de calor necessària per a la calefacció. Depèn de la quantitat de pèrdua de calor de l'edifici. Calculem la potència d'una bomba de calor per escalfar una casa amb un exemple concret.
Per fer-ho, utilitzem la fórmula Q=k*V*∆T, on
- Q és la pèrdua de calor (kcal/hora). 1 kWh = 860 kcal/h;
- V és el volum de la casa en m3 (multipliquem la superfície per l'alçada dels sostres);
- ∆Т és la relació entre les temperatures mínimes exteriors i interiors del local durant el període més fred de l'any, °C. De la tº interna restem l'externa;
- k és el coeficient de transferència de calor generalitzat de l'edifici. Per a un edifici de maó amb dues capes de maçoneria k=1; per a un edifici ben aïllat k=0,6.
Així, el càlcul de la potència d'una bomba de calor per escalfar una casa de maó de 100 m2 i una alçada de sostre de 2,5 m, amb una diferència de ttº de -30º exterior a +20º interior, serà el següent:
Q \u003d (100x2,5) x (20- (-30)) x 1 \u003d 12500 kcal / hora
12500/860= 14,53 kW. És a dir, per a una casa de maó estàndard amb una superfície de 100 m2, necessitareu un dispositiu de 14 quilowatts.
El consumidor accepta l'elecció del tipus i la potència de la bomba de calor en funció d'una sèrie de condicions:
- característiques geogràfiques de la zona (proximitat de masses d'aigua, presència d'aigua subterrània, zona lliure per a un col·lector);
- característiques climàtiques (temperatura);
- tipus i volum interior de l'habitació;
- oportunitats financeres.
Tenint en compte tots els aspectes anteriors, podreu fer la millor elecció d'equips. Per a una selecció més eficient i correcta d'una bomba de calor, és millor contactar amb especialistes, que podran fer càlculs més detallats i proporcionar la viabilitat econòmica d'instal·lar l'equip.
Durant molt de temps i amb molt d'èxit, les bombes de calor s'han utilitzat en neveres i aparells d'aire condicionat domèstics i industrials.
Avui, aquests dispositius es van començar a utilitzar per fer la funció de la naturalesa oposada: escalfar la llar durant l'estació freda.
Vegem com s'utilitzen les bombes de calor per escalfar cases particulars i què cal saber per calcular correctament tots els seus components.
Exemple de càlcul de la bomba de calor
Seleccionarem una bomba de calor per al sistema de calefacció d'una casa d'una planta amb una superfície total de 70 metres quadrats. m amb una alçada estàndard del sostre (2,5 m), arquitectura racional i aïllament tèrmic de les estructures de tancament que compleixen els requisits dels codis de construcció moderns. Per escalfar el 1r sq. m d'aquest objecte, segons els estàndards generalment acceptats, heu de gastar 100 W de calor. Així, per escalfar tota la casa necessitareu:
Q \u003d 70 x 100 \u003d 7000 W \u003d 7 kW d'energia tèrmica.
Escollim una bomba de calor de la marca "TeploDarom" (model L-024-WLC) amb una potència calorífica de W = 7,7 kW. El compressor de la unitat consumeix N = 2,5 kW d'electricitat.
Càlcul del col·lector
El sòl de la zona destinada a la construcció del col·lector és argilós, el nivell freàtic és elevat (agafem el poder calorífic p = 35 W/m).
La potència del col·lector ve determinada per la fórmula:
Qk \u003d W - N \u003d 7,7 - 2,5 \u003d 5,2 kW.
L = 5200 / 35 = 148,5 m (aprox.).
A partir del fet que la col·locació d'un circuit de més de 100 m és irracional a causa de la resistència hidràulica excessivament alta, assumim el següent: el col·lector de la bomba de calor constarà de dos circuits: 100 m i 50 m de llarg.
L'àrea del lloc que s'ha de prendre sota el col·lector ve determinada per la fórmula:
S = L x A,
On A és el pas entre seccions adjacents del contorn. Acceptem: A = 0,8 m.
Aleshores S = 150 x 0,8 = 120 metres quadrats. m.
Recuperació d'una bomba de calor
Quan es tracta de quant de temps una persona podrà tornar els diners invertits en alguna cosa, vol dir com de rendible va ser la inversió en si. En l'àmbit de la calefacció tot és força complicat, ja que ens proporcionem comoditat i calidesa, i tots els sistemes són cars, però en aquest cas, pots buscar una opció que retorni els diners gastats reduint costos en utilitzar-los. I quan comences a buscar una solució adequada, ho compares tot: una caldera de gas, una bomba de calor o una caldera elèctrica. Analitzarem quin sistema pagarà de manera més ràpida i eficient.
El concepte d'amortització, en aquest cas, la introducció d'una bomba de calor per modernitzar el sistema de subministrament de calor existent, si és senzill, es pot explicar de la següent manera:
Hi ha un sistema: una caldera de gas individual, que proporciona calefacció independent i aigua calenta. Hi ha un sistema d'aire condicionat split que proporciona fred a una habitació. S'han instal·lat 3 sistemes split en diferents sales.
I hi ha una tecnologia avançada més econòmica: una bomba de calor que escalfarà / refredarà les cases i escalfarà l'aigua en les quantitats adequades per a una casa o un apartament. Cal determinar quant ha canviat el cost total de l'equip i els costos inicials, així com avaluar quant han disminuït els costos anuals d'explotació dels tipus d'equip seleccionats. I per determinar quants anys els equips més cars pagaran amb l'estalvi resultant. Idealment, es comparen diverses solucions de disseny proposades i es selecciona la més rendible.
Calcularem i esbrinarem quin és el període d'amortització d'una bomba de calor a Ucraïna
Considereu un exemple concret
- Casa de 2 plantes, ben aïllada, amb una superfície total de 150 m2.
- Sistema de distribució de calor/calefacció: circuit 1 - calefacció per terra radiant, circuit 2 - radiadors (o fan coil).
- S'instal·la una caldera de gas per a calefacció i subministrament d'aigua calenta (ACS), per exemple, de 24 kW, de doble circuit.
- Sistema d'aire condicionat split per a 3 habitacions de la casa.
Costos anuals de calefacció i aigua calenta
| Màx. Potència calorífica HP per calefacció, kW | 19993,59 |
| Màx. consum d'energia HP quan es treballa per calefacció, kW | 7283,18 |
| Màx. potència calorífica de HP per subministrament d'aigua calenta, kW | 2133,46 |
| Màx. consum d'energia HP quan es treballa en subministrament d'aigua calenta, kW | 866,12 |
- El cost aproximat d'una sala de calderes amb una caldera de gas de 24 kW (caldera, canonades, cablejat, dipòsit, comptador, instal·lació) és d'uns 1000 euros. Un sistema d'aire condicionat (un sistema split) per a una casa així costarà uns 800 euros. En total, amb l'arranjament de la sala de calderes, treballs de disseny, connexió a la xarxa de gasoductes i treballs d'instal·lació - 6100 euros.
- El cost aproximat d'una bomba de calor Mycond amb sistema de fan coil addicional, treballs d'instal·lació i connexió elèctrica és de 6650 euros.
- El creixement de les inversions de capital és: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 euros (o uns 16500 UAH)
- La reducció dels costos operatius és: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
- Període d'amortització Tokup. = 16500 / 19608 = 0,84 anys!
Facilitat d'ús de la bomba de calor
Les bombes de calor són els equips més versàtils, multifuncionals i eficients energèticament per escalfar una casa, un apartament, una oficina o un local comercial.
Un sistema de control intel·ligent amb programació setmanal o diària, canvi automàtic de paràmetres estacionals, manteniment de la temperatura a les cases, modes econòmics, control d'una caldera esclava, caldera, bombes de circulació, control de temperatura en dos circuits de calefacció, és el més avançat i avançat. . El control inverter del funcionament del compressor, ventilador, bombes, permet el màxim estalvi en el consum d'energia.
Funcionament de la bomba de calor durant el funcionament de les aigües subterrànies
La col·locació del col·lector a terra es pot fer de tres maneres.
Opció horitzontal
Les canonades es col·loquen a les trinxeres "serp" a una profunditat superior a la profunditat de congelació del sòl (de mitjana - d'1 a 1,5 m).
Aquest col·leccionista necessitarà un terreny d'una àrea prou gran, però qualsevol propietari pot construir-lo; no es necessitaran altres habilitats que no siguin la capacitat de treballar amb una pala.
Tanmateix, cal tenir en compte que la construcció d'un intercanviador de calor a mà és un procés força laboriós.
Opció vertical
Les canonades col·lectores en forma de bucles, que tenen la forma de la lletra "U", estan immerses en pous amb una profunditat de 20 a 100 m. Si cal, es poden construir diversos pous d'aquest tipus. Després d'instal·lar les canonades, els pous s'omplen amb morter de ciment.
L'avantatge d'un col·lector vertical és que es necessita una àrea molt petita per a la seva construcció. Tanmateix, no hi ha manera de perforar pous amb una profunditat de més de 20 m pel vostre compte: haureu de contractar un equip de perforadors.
Variant combinada
Aquest col·lector es pot considerar una variació de l'horitzontal, però necessitarà molt menys espai per construir-lo.
Al lloc s'excava un pou rodó amb una profunditat de 2 m.
Les canonades de l'intercanviador de calor es col·loquen en espiral, de manera que el circuit és com una molla muntada verticalment.
En finalitzar els treballs d'instal·lació, el pou s'adorm. Com en el cas d'un intercanviador de calor horitzontal, tot el treball necessari es pot fer a mà.
El col·lector s'omple amb anticongelant - anticongelant o solució d'etilenglicol. Per garantir la seva circulació, una bomba especial xoca al circuit. Un cop absorbida la calor del sòl, l'anticongelant entra a l'evaporador, on es produeix l'intercanvi de calor entre aquest i el refrigerant.
S'ha de tenir en compte que l'extracció il·limitada de calor del sòl, especialment quan el col·lector està situat verticalment, pot tenir conseqüències no desitjades per a la geologia i l'ecologia del lloc. Per tant, a l'estiu, és molt desitjable utilitzar l'HP del tipus "sòl - aigua" en mode invers: aire condicionat.
El sistema de calefacció de gas té molts avantatges i un dels principals és el baix cost del gas. Com equipar una casa amb calefacció de gas, se us demanarà un esquema de calefacció per a una casa privada amb una caldera de gas. Tingueu en compte el disseny del sistema de calefacció i els requisits de substitució.
Llegiu sobre les característiques de triar panells solars per a la calefacció de la llar en aquest tema.
Càlcul del col·lector horitzontal d'una bomba de calor
L'eficiència d'un col·lector horitzontal depèn de la temperatura del medi en què està immers, de la seva conductivitat tèrmica, així com de l'àrea de contacte amb la superfície de la canonada. El mètode de càlcul és bastant complicat, per tant, en la majoria dels casos, s'utilitzen dades mitjanes.
Es creu que cada metre de l'intercanviador de calor proporciona a l'HP la següent sortida de calor:
- 10 W - quan s'enterra a un sòl arenós o rocós sec;
- 20 W - en sòl argilós sec;
- 25 W - en sòl argilós humit;
- 35 W - en sòl argilós molt humit.
Així, per calcular la longitud del col·lector (L), la potència tèrmica requerida (Q) s'ha de dividir pel poder calorífic del sòl (p):
L=Q/p.
Els valors donats només es poden considerar vàlids si es compleixen les condicions següents:
- El terreny sobre el col·lector no està edificat, ombrejat o plantat amb arbres o arbustos.
- La distància entre girs adjacents de l'espiral o seccions de la "serp" és d'almenys 0,7 m.
Com funcionen les bombes de calor
En qualsevol HP hi ha un medi de treball anomenat refrigerant. El freó sol actuar amb aquesta capacitat, amb menys freqüència: amoníac. El dispositiu en si només consta de tres components:
L'evaporador i el condensador són dos dipòsits que semblen tubs llargs corbats: bobines. El condensador està connectat en un extrem a la sortida del compressor i l'evaporador a l'entrada. Els extrems de les bobines s'uneixen i s'instal·la una vàlvula reductora de pressió a la unió entre elles. L'evaporador està en contacte, directament o indirectament, amb el medi font, mentre que el condensador està en contacte amb el sistema de calefacció o ACS.
Com funciona una bomba de calor
El funcionament de l'HP es basa en la interdependència del volum, pressió i temperatura del gas. Això és el que passa dins de l'agregat:
- L'amoníac, el freó o un altre refrigerant, que es mou a través de l'evaporador, s'escalfa des del medi d'origen, per exemple, a una temperatura de +5 graus.
- Després de passar per l'evaporador, el gas arriba al compressor, que el bombeja al condensador.
- El refrigerant bombat pel compressor es manté al condensador per una vàlvula reductora de pressió, de manera que la seva pressió és més alta aquí que a l'evaporador. Com sabeu, amb l'augment de la pressió, la temperatura de qualsevol gas augmenta.Això és exactament el que li passa al refrigerant: s'escalfa fins a 60-70 graus. Atès que el condensador és rentat pel refrigerant que circula pel sistema de calefacció, aquest últim també s'escalfa.
- A través de la vàlvula reductora de pressió, el refrigerant es descarrega en petites porcions a l'evaporador, on la seva pressió baixa de nou. El gas s'expandeix i es refreda, i com que part de l'energia interna es va perdre com a conseqüència de la transferència de calor en l'etapa anterior, la seva temperatura baixa per sota dels +5 graus inicials. Després de l'evaporador, s'escalfa de nou, després és bombat al condensador pel compressor, i així successivament en un cercle. Científicament, aquest procés s'anomena cicle de Carnot.
Però HP segueix sent molt rendible: per cada kWh d'electricitat gastat, és possible obtenir de 3 a 5 kWh de calor.
Influència de les dades inicials en el resultat del càlcul
Utilitzem ara el model matemàtic construït en el curs dels càlculs per tal de rastrejar la influència de diverses dades inicials en el resultat final del càlcul. Cal tenir en compte que els càlculs realitzats en Excel permeten fer aquesta anàlisi amb molta rapidesa.
Per començar, vegem com la seva conductivitat tèrmica afecta el valor del flux de calor al WGT des del sòl.
El nostre exemple de càlcul es va realitzar per a sòls amb conductivitat tèrmica? \u003d 2,076 W / (K • m) i el flux de calor específic era qyd = 41,4 W. A la fig. 3 mostra la funció qyd = ?(?) amb altres condicions de càlcul sense canvis.
Se sap que quan el VGT s'utilitza a l'estiu en el mode d'eliminació de calor de les màquines frigorífiques del sistema d'aire condicionat, augmenta l'eficiència dels intercanviadors de calor terrestres que funcionen a l'hivern juntament amb una bomba de calor. La corba de la fig. La figura 4 mostra la naturalesa de la dependència del flux de calor específic del sòl a la VGT a l'hivern de la relació entre la necessitat anual de fred de l'edifici i la seva necessitat anual de calor per a la calefacció.
A la pràctica europea, en la construcció de bombes de calor d'origen terrestre, s'utilitzen habitualment VGT amb dues canonades de polietilè en forma d'U instal·lades en un pou. El model matemàtic permet avaluar l'efectivitat d'aquesta solució tècnica (Fig. 5). Els valors del flux de calor específic a les columnes esquerra i dreta del diagrama es calculen per als valors del diàmetre equivalent del VGT, corresponents al disseny de l'intercanviador de calor amb un i dos tubs en U.
La diferència de temperatura entre el sòl i el glicol refrigerat a l'evaporador de la bomba de calor és determinant per a la intensificació de la transferència de calor al sòl. A la fig. La figura 6 mostra la dependència del flux de calor específic d'aquesta diferència de temperatura.
Cal destacar especialment que les figures 3…6 no mostren els valors absoluts del flux de calor específic del sòl al VGT, sinó la naturalesa del canvi d'aquests valors a partir d'un dels arguments, mentre que molts altres els arguments romanen sense canvis, o millor dit, tal com es van definir o es van donar en el nostre exemple de càlcul. Per tant, és impossible guiar-se pels diagrames que es mostren en aquestes figures per calcular la durada de la VGT en projectes concrets.
Es recomana determinar la longitud dels intercanviadors de calor verticals de terra mitjançant la fórmula (6).
