Typy tepelných čerpadel pro vytápění domů

Typy konstrukcí tepelných čerpadel

Typ TČ se obvykle označuje slovním spojením označujícím zdrojové médium a nosič tepla otopné soustavy.

Existují následující odrůdy:

• TN "vzduch - vzduch";
• TN "vzduch - voda";
• TN "půda - voda";
• TN "voda - voda".

Úplně první možností je klasický split systém pracující v režimu topení. Výparník je namontován na ulici a uvnitř domu je instalován blok s kondenzátorem. Ten je foukán ventilátorem, díky kterému je do místnosti přiváděna teplá vzduchová hmota.

Pokud je takový systém vybaven speciálním výměníkem tepla s odbočkami, získá se tepelné čerpadlo vzduch-voda. Je napojen na systém ohřevu vody.

Výparník tepelného čerpadla vzduch-vzduch nebo vzduch-voda může být umístěn nikoli na ulici, ale ve výfukovém ventilačním potrubí (musí být nucen). V tomto případě se účinnost HP několikrát zvýší.

Tepelná čerpadla typu "voda - voda" a "půda - voda" využívají k odběru tepla tzv. externí výměník tepla nebo, jak se také říká, kolektor.

Schematické schéma tepelného čerpadla

Jedná se o dlouhou smyčkovou trubku, obvykle plastovou, kterou cirkuluje kapalné médium a omývá výparník. Oba typy HP jsou stejné zařízení: v jednom případě je kolektor ponořen do dna povrchové nádrže a ve druhém do země. Kondenzátor takového HP je umístěn ve výměníku tepla napojeném na systém ohřevu vody.

Připojení TČ podle schématu "voda - voda" je mnohem méně pracné než "půda - voda", protože nejsou nutné zemní práce. Na dně nádrže je potrubí položeno ve formě spirály. Pro toto schéma je samozřejmě vhodná pouze taková vodní plocha, která v zimě nezamrzá ke dnu.

Je čas podrobně studovat zahraniční zkušenosti

O tepelných čerpadlech schopných odebírat okolní teplo pro vytápění budov už zná téměř každý, a pokud si ještě nedávno potenciální zákazník zpravidla zmateně kladl otázku „jak je to možné?“, nyní je otázka „jak je to správné“ stále více slyšet. dělat?".

Na tuto otázku není snadné odpovědět.

Při hledání odpovědi na četné otázky, které se nevyhnutelně vynořují při návrhu otopných soustav s tepelnými čerpadly, je vhodné obrátit se na zkušenosti specialistů z těch zemí, kde se tepelná čerpadla na zemních výměnících tepla používají již delší dobu.

Přímé výsledky v tomto směru nepřinesla návštěva * americké výstavy AHR EXPO-2008, která byla podniknuta především za účelem získání informací o metodách inženýrských výpočtů zemních výměníků, ale na stánku ASHRAE byla prodána kniha, z nichž některá ustanovení sloužila jako základ pro tyto publikace.

Je třeba hned říci, že přenos amerických metod na domácí půdu není snadný úkol. Američané nedělají věci tak, jak to dělají v Evropě. Jen oni měří čas ve stejných jednotkách jako my. Všechny ostatní měrné jednotky jsou čistě americké, nebo spíše britské. Američané měli smůlu především na tepelný tok, který lze měřit jak v britských tepelných jednotkách za jednotku času, tak v tunách chlazení, které bylo pravděpodobně vynalezeno v Americe.

Hlavním problémem však nebyla technická nepohodlnost přepočítávání měrných jednotek akceptovaných ve Spojených státech, na což se dá časem zvyknout, ale absence jasného metodologického základu pro konstrukci výpočetního algoritmu ve zmíněné knize. Příliš mnoho prostoru je věnováno rutinním a dobře známým metodám výpočtu, zatímco některá důležitá ustanovení zůstávají zcela neodhalena.

Zejména taková fyzikálně související vstupní data pro výpočet vertikálních zemních výměníků tepla, jako je teplota kapaliny cirkulující ve výměníku a konverzní koeficient tepelného čerpadla, nelze libovolně nastavit a před přistoupením k výpočtům souvisejícím s nestacionárním teplem přenosu v zemi, je nutné určit závislosti spojující tyto možnosti.

Kritériem účinnosti tepelného čerpadla je konverzní faktor α, jehož hodnota je určena poměrem jeho tepelného výkonu k výkonu elektrického pohonu kompresoru. Tato hodnota je funkcí teplot varu ve výparníku t_u a kondenzace t_k, a ve vztahu k tepelným čerpadlům „voda-voda“ lze hovořit o teplotě kapaliny na výstupu z výparníku t_2I a na výstupu kondenzátoru t_2K:

? = ? (t_2I,t_2K).         (1)

Rozbor katalogových charakteristik sériových chladicích strojů a tepelných čerpadel voda-voda umožnil zobrazit tuto funkci ve formě diagramu (obr. 1).

Pomocí diagramu je snadné určit parametry tepelného čerpadla již v počáteční fázi návrhu. Je například zřejmé, že pokud je otopný systém připojený k tepelnému čerpadlu navržen tak, aby přiváděl topné médium o teplotě náběhu 50°C, pak bude maximální možný konverzní faktor tepelného čerpadla cca 3,5. Zároveň by teplota glykolu na výstupu z výparníku neměla být nižší než +3°C, což znamená, že bude potřeba drahý zemní výměník.

Zároveň, pokud je dům vytápěn podlahovým vytápěním, bude do topného systému vstupovat z kondenzátoru tepelného čerpadla chladivo o teplotě 35°C. V tomto případě může tepelné čerpadlo pracovat efektivněji např. s konverzním faktorem 4,3, pokud je teplota chlazeného glykolu ve výparníku cca -2°C.

Pomocí tabulek Excelu můžete vyjádřit funkci (1) jako rovnici:

? = 0,1729 • (41,5 + t_2I – 0,015t_2I • t_2K – 0,437 • t_2K      (2)

Pokud je při požadovaném převodním faktoru a dané hodnotě teploty chladiva v topném systému poháněném tepelným čerpadlem nutné určit teplotu kapaliny chlazené ve výparníku, pak rovnici (2) lze znázornit jako:

         (3)

Pro volbu teploty nosiče tepla v topném systému pro dané hodnoty konverzního koeficientu tepelného čerpadla a teploty kapaliny na výstupu z výparníku můžete použít vzorec:

    (4)

Ve vzorcích (2)…(4) jsou teploty vyjádřeny ve stupních Celsia.

Po určení těchto závislostí můžeme nyní přejít přímo k americké zkušenosti.

Metodika výpočtu tepelných čerpadel

Proces výběru a výpočtu tepelného čerpadla je samozřejmě technicky velmi složitá operace a závisí na individuálních vlastnostech objektu, ale přibližně jej lze zredukovat na následující kroky:

Zjišťují se tepelné ztráty pláštěm budovy (stěny, stropy, okna, dveře). To lze provést pomocí následujícího poměru:

Qok \u003d S * ( tin - tout) * (1 + Σ β ) * n / Rt (W) kde

tout - teplota venkovního vzduchu (°С);

cín – vnitřní teplota vzduchu (°С);

S je celková plocha všech obklopujících konstrukcí (m2);

n je koeficient udávající vliv prostředí na vlastnosti objektu. Pro prostory v přímém kontaktu s vnějším prostředím přes stropy n=1; pro objekty s podkrovím n=0,9; pokud se objekt nachází nad suterénem n = 0,75;

β je koeficient dodatečné tepelné ztráty, který závisí na typu budovy a její geografické poloze, β se může pohybovat od 0,05 do 0,27;

Rt - tepelný odpor, je určen následujícím výrazem:

Rt = 1/a_vnitřní + Σ (δ_i /λ_i ) + 1/α_lůžko (m2*°С / W), kde:

5_i / λі je vypočtený ukazatel tepelné vodivosti materiálů používaných ve stavebnictví.

α_lůžko- koeficient tepelného rozptylu vnějších povrchů obvodových konstrukcí (W / m2 * ° C);

α_vnitřní- koeficient tepelné absorpce vnitřních povrchů obvodových konstrukcí (W / m2 * ° C);

- Celková tepelná ztráta konstrukce se vypočítá podle vzorce:

Qt.pot \u003d Qok + Qi - Qbp, kde:

Qi - náklady na energii na ohřev vzduchu vstupujícího do místnosti přirozenými úniky;

Qbp ​​​​ - uvolňování tepla v důsledku fungování domácích spotřebičů a lidských činností.

2. Na základě získaných údajů je pro každý jednotlivý objekt vypočítána roční spotřeba tepelné energie:

Qrok = 24*0,63*Qt. pot.*(( d*( tin — tout.av.)/ ( tin — tout.)) (kWh za rok), kde:

tvn - doporučená teplota vzduchu uvnitř místnosti;

tout - venkovní teplota vzduchu;

tout.average - aritmetický průměr venkovní teploty vzduchu za celou topnou sezónu;

d je počet dní topného období.

3. Pro kompletní analýzu bude také nutné vypočítat úroveň tepelného výkonu potřebného k ohřevu vody:

Qhv \u003d V * 17 (kW / h za rok.), kde:

V je objem denního ohřevu vody do 50 °C.

Celková spotřeba tepelné energie je pak určena vzorcem:

Q \u003d Qgw + Qrok (kW/h za rok.)

S přihlédnutím k získaným údajům nebude těžké vybrat nejvhodnější tepelné čerpadlo pro vytápění a ohřev teplé vody. Navíc je vypočtený výkon určen jako. Qtn=1,1*Q, kde:

Qtn=1,1*Q, kde:

1.1 - korekční faktor udávající možnost zvýšení zátěže tepelného čerpadla při výskytu kritických teplot.

Po provedení výpočtu tepelných čerpadel si můžete vybrat nejvhodnější tepelné čerpadlo, které dokáže zajistit požadované parametry mikroklimatu v místnostech s libovolnými technickými vlastnostmi. A vzhledem k možnosti integrace tohoto systému s klimatizační jednotkou s vyhřívanou podlahou lze konstatovat nejen jeho funkčnost, ale také vysokou estetickou hodnotu.

Přečtěte si více:

Jak správně vypočítat počet a hloubku vrtů pro HP najdete v následujícím videu:

Pokud se vám materiál líbil, budu vděčný, když ho doporučíte přátelům nebo zanecháte užitečný komentář.

Typy tepelných čerpadel

Tepelná čerpadla se dělí na tři hlavní typy podle zdroje nekvalitní energie:

• Vzduch.
• Základní nátěr.
• Voda - Zdrojem mohou být podzemní vody a vodní plochy na povrchu.

Pro systémy ohřevu vody, které jsou častější, se používají následující typy tepelných čerpadel:

"Vzduch-voda" - tepelné čerpadlo vzduchového typu, které vytápí budovu nasáváním vzduchu zvenčí přes externí jednotku. Funguje na principu klimatizace, ale obráceně, přeměňuje energii vzduchu na teplo. Takové tepelné čerpadlo nevyžaduje velké instalační náklady, není třeba pro něj vyčlenit pozemek a navíc vrtat studnu. Účinnost provozu při nízkých teplotách (-25ºС) se však snižuje a je zapotřebí další zdroj tepelné energie.

Zařízení „země-voda“ označuje geotermální a vyrábí teplo ze země pomocí kolektoru položeného do hloubky pod zamrznutím půdy. Pokud je kolektor umístěn horizontálně, závisí také na ploše místa a krajiny. Pro vertikální uspořádání bude nutné vyvrtat studnu.

"Voda-voda" se instaluje tam, kde je poblíž nádrž nebo podzemní voda. V prvním případě je kolektor položen na dno nádrže, ve druhém je vyvrtána studna nebo několik, pokud to oblast místa umožňuje. Někdy je hloubka spodní vody příliš velká, takže náklady na instalaci takového tepelného čerpadla mohou být velmi vysoké.

Každý typ tepelného čerpadla má své výhody a nevýhody, pokud je budova daleko od vodní plochy nebo je spodní voda příliš hluboká, tak voda-voda nebude fungovat."Vzduch-voda" bude relevantní pouze v relativně teplých oblastech, kde teplota vzduchu během chladného období neklesne pod -25 ° C.

Metoda výpočtu výkonu tepelného čerpadla

Kromě určení optimálního zdroje energie bude nutné vypočítat výkon tepelného čerpadla potřebný k vytápění. Záleží na velikosti tepelných ztrát objektu. Spočítejme si výkon tepelného čerpadla pro vytápění domu na konkrétním příkladu.

K tomu použijeme vzorec Q=k*V*∆T, kde

• Q je tepelná ztráta (kcal/hod). 1 kWh = 860 kcal/h;
• V je objem domu v m3 (plochu vynásobíme výškou stropů);
• ∆T je poměr minimálních teplot venku a uvnitř objektu v nejchladnějším období roku, °С. Od vnitřního tº odečteme vnější;
• k je zobecněný součinitel prostupu tepla budovy. Pro zděnou stavbu se dvěma vrstvami zdiva k=1; pro dobře izolovanou budovu k=0,6.

Výpočet výkonu tepelného čerpadla pro vytápění cihlového domu o velikosti 100 m2 a výšce stropu 2,5 m, s rozdílem v ttº od -30º venku do +20º uvnitř, tedy bude následující:

Q \u003d (100x2,5) x (20- (-30)) x 1 \u003d 12 500 kcal / hodinu

12500/860= 14,53 kW. To znamená, že pro standardní cihlový dům o rozloze 100 m2 budete potřebovat 14kilowattové zařízení.

Spotřebitel akceptuje volbu typu a výkonu tepelného čerpadla na základě řady podmínek:

• geografické rysy oblasti (blízkost vodních útvarů, přítomnost podzemní vody, volná plocha pro kolektor);
• klimatické vlastnosti (teplota);
• typ a vnitřní objem místnosti;
• finanční příležitosti.

Po zvážení všech výše uvedených aspektů si budete moci vybrat to nejlepší vybavení. Pro efektivnější a správnější výběr tepelného čerpadla je lepší kontaktovat specialisty, kteří budou schopni provést podrobnější výpočty a zajistit ekonomickou proveditelnost instalace zařízení.

Již dlouhou dobu a velmi úspěšně se tepelná čerpadla používají v domácích i průmyslových chladničkách a klimatizacích.

Dnes se tato zařízení začala používat k plnění funkce opačného charakteru – vytápění domácnosti v chladném období.

Podívejme se, jak se tepelná čerpadla používají k vytápění soukromých domů a co potřebujete vědět, abyste správně vypočítali všechny jeho součásti.

Příklad výpočtu tepelného čerpadla

Vybereme tepelné čerpadlo pro topný systém jednopatrového domu o celkové ploše 70 m2. m se standardní výškou stropu (2,5 m), racionální architekturou a tepelnou izolací obvodových konstrukcí, které splňují požadavky moderních stavebních předpisů. Pro vytápění 1.m2. m takového objektu, podle obecně uznávaných norem, musí strávit 100 W tepla. Pro vytápění celého domu tedy budete potřebovat:

Q \u003d 70 x 100 \u003d 7000 W \u003d 7 kW tepelné energie.

Vybíráme tepelné čerpadlo značky "TeploDarom" (model L-024-WLC) s tepelným výkonem W = 7,7 kW. Kompresor jednotky spotřebuje N = 2,5 kW elektrické energie.

Výpočet kolektoru

Půda v oblasti vyhrazené pro stavbu kolektoru je jílovitá, hladina podzemní vody je vysoká (uvažujeme výhřevnost p = 35 W/m).

Výkon kolektoru je určen vzorcem:

Qk \u003d W - N \u003d 7,7 - 2,5 \u003d 5,2 kW.

L = 5200 / 35 = 148,5 m (přibližně).

Na základě skutečnosti, že pokládat okruh delší než 100 m je iracionální z důvodu příliš vysokého hydraulického odporu, předpokládáme následující: kolektor tepelného čerpadla se bude skládat ze dvou okruhů - 100 m a 50 m dlouhých.

Plocha místa, kterou bude třeba vzít pod kolektor, je určena vzorcem:

S = L x A,

Kde A je krok mezi sousedními úseky obrysu. Akceptujeme: A = 0,8 m.

Pak S = 150 x 0,8 = 120 čtverečních. m

Návratnost tepelného čerpadla

Pokud jde o to, za jak dlouho bude člověk moci vracet své peníze vložené do něčeho, znamená to, jak výnosná byla samotná investice. V oblasti vytápění je vše poměrně obtížné, protože si zajišťujeme pohodlí a teplo a všechny systémy jsou drahé, ale v tomto případě můžete hledat možnost, která by vrátila vynaložené peníze snížením nákladů při používání. A když začnete hledat vhodné řešení, srovnáte vše: plynový kotel, tepelné čerpadlo nebo elektrokotel. Budeme analyzovat, který systém se vyplatí rychleji a efektivněji.

Pojem návratnosti, v tomto případě zavedení tepelného čerpadla k modernizaci stávajícího systému zásobování teplem, lze-li jednoduše vysvětlit takto:

Je zde jeden systém - samostatný plynový kotel, který zajišťuje samostatné vytápění a ohřev vody. K dispozici je split-systém klimatizace, která poskytuje chlad do jedné místnosti. Instalovány 3 split systémy v různých místnostech.

A existuje ekonomičtější pokročilá technologie - tepelné čerpadlo, které bude vytápět / chladit domy a ohřívat vodu ve správném množství pro dům nebo byt. Je třeba zjistit, jak moc se změnily celkové náklady na zařízení a počáteční náklady, a také posoudit, o kolik se snížily roční náklady na provoz vybraných typů zařízení. A určit, o kolik let se dražší zařízení vyplatí s výslednou úsporou. V ideálním případě se porovná několik navržených konstrukčních řešení a vybere se to nejhospodárnější.

Provedeme výpočet a zjistíme, jaká je doba návratnosti tepelného čerpadla na Ukrajině

Zvažte konkrétní příklad

• Dům o 2 podlažích, dobře zateplený, o celkové ploše 150 m2.
• Systém rozvodů tepla / vytápění: okruh 1 - podlahové vytápění, okruh 2 - radiátory (nebo fancoilové jednotky).
• Je instalován plynový kotel pro vytápění a ohřev vody (TUV), např. 24kW, dvouokruhový.
• Klimatizační systém z dělených systémů pro 3 místnosti domu.

Roční náklady na vytápění a ohřev vody

Max. tepelný výkon TČ pro vytápění, kW	19993,59
Max. příkon TČ při práci na vytápění, kW	7283,18

Max. topný výkon TČ pro dodávku teplé vody, kW	2133,46
Max. příkon TČ při práci na zásobování teplou vodou, kW	866,12

1. Orientační cena kotelny s plynovým kotlem 24 kW (kotel, potrubí, elektroinstalace, zásobník, měřič, instalace) je cca 1000 Euro. Klimatizační systém (jeden split systém) pro takový dům bude stát asi 800 eur. Celkem s uspořádáním kotelny, projekčními pracemi, napojením na plynovodní síť a montážními pracemi - 6100 eur.

1. Přibližné náklady na tepelné čerpadlo Mycond s přídavným fancoilovým systémem, instalačními pracemi a elektrickým připojením jsou 6650 eur.

1. Růst kapitálových investic je: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 eur (nebo asi 16500 UAH)
2. Snížení provozních nákladů je: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Doba návratnosti Tokup. = 16500 / 19608 = 0,84 roku!

Snadné použití tepelného čerpadla

Tepelná čerpadla jsou nejuniverzálnějším, multifunkčním a energeticky nejefektivnějším zařízením pro vytápění domu, bytu, kanceláře nebo komerčního objektu.

Inteligentní řídicí systém s týdenním nebo denním programováním, automatickým přepínáním sezónních nastavení, udržováním teploty v domech, ekonomickými režimy, ovládáním podřízeného kotle, kotle, oběhových čerpadel, regulací teploty ve dvou topných okruzích, je nejpokročilejší a nejpokročilejší . Invertorové řízení chodu kompresoru, ventilátoru, čerpadel, umožňuje maximální úsporu spotřeby energie.

Provoz tepelného čerpadla při provozu země-voda

Uložení kolektoru do země lze provést třemi způsoby.

Horizontální varianta

Trubky jsou položeny v příkopech "had" do hloubky přesahující hloubku zamrznutí půdy (v průměru - od 1 do 1,5 m).

Takový sběrač bude vyžadovat pozemek o dostatečně velké ploše, ale postavit jej může každý majitel domu - nebude potřeba jiných dovedností než schopnosti pracovat s lopatou.

Je však třeba vzít v úvahu, že ruční stavba výměníku tepla je poměrně pracný proces.

Vertikální možnost

Kolektorové potrubí ve tvaru smyček ve tvaru písmene "U" se ponoří do vrtů o hloubce 20 až 100 m. V případě potřeby lze vybudovat několik takových vrtů. Po instalaci potrubí se studny vyplní cementovou maltou.

Výhodou vertikálního kolektoru je, že pro jeho stavbu je potřeba velmi malá plocha. Neexistuje však způsob, jak vrtat studny s hloubkou větší než 20 m svépomocí - budete si muset najmout tým vrtáků.

Kombinovaná varianta

Tento kolektor lze považovat za variaci horizontálního, ale bude vyžadovat mnohem méně místa na stavbu.

Na místě je vykopána kulatá studna o hloubce 2 m.

Trubky výměníku jsou uloženy ve spirále, takže okruh je jako svisle uložená pružina.

Po dokončení instalačních prací studna usne. Stejně jako v případě horizontálního výměníku lze veškerou potřebnou práci provést ručně.

Sběrač je naplněn nemrznoucí směsí - nemrznoucí směsí nebo roztokem etylenglykolu. Aby byla zajištěna jeho cirkulace, do okruhu narazí speciální čerpadlo. Po absorbování tepla půdy vstupuje nemrznoucí směs do výparníku, kde dochází k výměně tepla mezi ní a chladivem.

Je třeba vzít v úvahu, že neomezený odběr tepla ze země, zejména při vertikálním umístění kolektoru, může vést k nežádoucím důsledkům pro geologii a ekologii lokality. Proto je v letním období nanejvýš žádoucí provozovat HP typu "půda - voda" v reverzním režimu - klimatizace.

Plynový topný systém má spoustu výhod a jednou z hlavních je nízká cena plynu. Jak vybavit dům plynovým vytápěním, budete vyzváni podle schématu vytápění pro soukromý dům s plynovým kotlem. Zvažte návrh topného systému a požadavky na výměnu.

Přečtěte si o vlastnostech výběru solárních panelů pro vytápění domu v tomto tématu.

Výpočet horizontálního kolektoru tepelného čerpadla

Účinnost horizontálního kolektoru závisí na teplotě média, ve kterém je ponořen, na jeho tepelné vodivosti a také na ploše kontaktu s povrchem potrubí. Metoda výpočtu je poměrně komplikovaná, proto se ve většině případů používají zprůměrovaná data.

Předpokládá se, že každý metr výměníku tepla poskytuje HP následující tepelný výkon:

• 10 W - když je pohřben v suché písčité nebo kamenité půdě;
• 20 W - v suché jílovité půdě;
• 25 W - v mokré hlinité půdě;
• 35 W - ve velmi vlhké jílovité půdě.

Pro výpočet délky kolektoru (L) by se tedy měl požadovaný tepelný výkon (Q) vydělit výhřevností půdy (p):

L = Q / p.

Uvedené hodnoty lze považovat za platné, pouze pokud jsou splněny následující podmínky:

• Pozemek nad kolektorem není zastavěn, zastíněn, osázen stromy či keři.
• Vzdálenost mezi sousedními závity spirály nebo úseků "hada" je nejméně 0,7 m.

Princip činnosti tepelných čerpadel

V každém HP je pracovní médium zvané chladivo. Freon obvykle působí v této funkci, méně často - amoniak. Samotné zařízení se skládá pouze ze tří součástí:

Výparník a kondenzátor jsou dva zásobníky, které vypadají jako dlouhé zakřivené trubky - cívky. Kondenzátor je jedním koncem připojen k výstupu kompresoru a výparník ke vstupu. Konce cívek jsou spojeny a na křižovatce mezi nimi je instalován redukční ventil. Výparník je v kontaktu - přímo nebo nepřímo - se zdrojovým médiem, zatímco kondenzátor je v kontaktu se systémem vytápění nebo TUV.

Jak funguje tepelné čerpadlo

Provoz HP je založen na vzájemné závislosti objemu, tlaku a teploty plynu. Co se děje uvnitř agregátu:

1. Amoniak, freon nebo jiné chladivo, pohybující se výparníkem, se ohřívá ze zdrojového média např. na teplotu +5 stupňů.
2. Po průchodu výparníkem se plyn dostane do kompresoru, který jej přečerpá do kondenzátoru.
3. Chladivo čerpané kompresorem je v kondenzátoru zadržováno redukčním ventilem, takže jeho tlak je zde vyšší než ve výparníku. Jak víte, s rostoucím tlakem se teplota jakéhokoli plynu zvyšuje.To je přesně to, co se děje s chladivem - ohřeje se na 60 - 70 stupňů. Protože je kondenzátor omýván chladicí kapalinou cirkulující v topném systému, je tento také ohříván.
4. Přes redukční ventil je chladivo po malých částech vypouštěno do výparníku, kde jeho tlak opět poklesne. Plyn expanduje a ochlazuje se, a jelikož se u něj ztratila část vnitřní energie v důsledku přenosu tepla v předchozí fázi, jeho teplota klesne pod počátečních +5 stupňů. Za výparníkem se znovu ohřeje, poté je kompresorem čerpán do kondenzátoru – a tak dále v kruhu. Vědecky se tento proces nazývá Carnotův cyklus.

Ale HP zůstává stále velmi ziskové: za každou spotřebovanou kWh elektřiny je možné získat 3 až 5 kWh tepla.

Vliv výchozích údajů na výsledek výpočtu

Použijme nyní matematický model vytvořený v průběhu výpočtů, abychom mohli sledovat vliv různých počátečních dat na konečný výsledek výpočtu. Je třeba poznamenat, že výpočty provedené v Excelu umožňují provést takovou analýzu velmi rychle.

Pro začátek se podívejme, jak jeho tepelná vodivost ovlivňuje velikost tepelného toku do WGT z půdy.

Náš příklad výpočtu byl proveden pro zeminu s tepelnou vodivostí ? \u003d 2,076 W / (K • m) a měrný tepelný tok byl q_yd = 41,4 W. Na Obr. 3 ukazuje funkci q_yd = ?(?) při nezměněných ostatních podmínkách výpočtu.

 

Je známo, že při použití VGT v létě v režimu odvodu tepla z chladicích strojů klimatizačního systému se zvyšuje účinnost zemních výměníků, pracujících v zimě společně s tepelným čerpadlem. Křivka na Obr. Obrázek 4 ukazuje charakter závislosti měrného tepelného toku ze země do VGT v zimě na poměru roční potřeby chladu budovy k její roční potřebě tepla na vytápění.

V evropské praxi se při stavbě tepelných čerpadel země-voda obvykle používají VGT se dvěma polyetylenovými trubkami ve tvaru U instalovanými v jedné studni. Matematický model umožňuje vyhodnotit efektivitu takového technického řešení (obr. 5). Hodnoty měrného tepelného toku v levém a pravém sloupci diagramu jsou vypočteny pro hodnoty ekvivalentního průměru VGT, odpovídající provedení tepelného výměníku s jednou a dvěma U-trubkami.

Pro zintenzivnění přenosu tepla v zemi je rozhodující rozdíl teplot mezi zemí a glykolem ochlazeným ve výparníku tepelného čerpadla. Na Obr. 6 ukazuje závislost měrného tepelného toku na tomto rozdílu teplot.

Je třeba zvláště poznamenat, že obrázky 3…6 nezobrazují absolutní hodnoty měrného tepelného toku z půdy do VGT, ale povahu změny těchto hodnot z jednoho z argumentů, zatímco mnoho dalších argumenty zůstávají nezměněny, nebo spíše tak, jak byly definovány nebo uvedeny v našem příkladu výpočtu. Proto není možné se při výpočtu délky VGT v konkrétních projektech řídit diagramy uvedenými na těchto obrázcích.

 

Délku vertikálních zemních výměníků tepla se doporučuje určit pomocí vzorce (6).