Vrste toplinskih pumpi za grijanje doma

Vrste izvedbe toplinskih pumpi

Tip HP-a obično se označava frazom koja označava izvorni medij i nosač topline sustava grijanja.

Postoje sljedeće sorte:

TN "zrak - zrak";
TN "zrak - voda";
TN "tlo - voda";
TN "voda - voda".

Prva opcija je konvencionalni split sustav koji radi u načinu grijanja. Isparivač je montiran na ulici, a unutar kuće ugrađen je blok s kondenzatorom. Potonji se puše ventilatorom, zbog čega se topla zračna masa dovodi u prostoriju.

Ako je takav sustav opremljen posebnim izmjenjivačem topline s razvodnim cijevima, dobit će se dizalica topline zrak-voda. Priključuje se na sustav grijanja vode.

Isparivač toplinske pumpe zrak-zrak ili zrak-voda može se postaviti ne na ulicu, već u ispušni ventilacijski kanal (mora biti prisiljen). U tom slučaju učinkovitost HP će se povećati nekoliko puta.

Toplinske pumpe tipa "voda - voda" i "tlo - voda" koriste tzv. vanjski izmjenjivač topline ili, kako se još naziva, kolektor za odvođenje topline.

Shematski dijagram toplinske pumpe

Ovo je duga cijev s petljom, obično plastična, kroz koju cirkulira tekući medij koji pere isparivač. Obje vrste HP-a su isti uređaj: u jednom slučaju kolektor je uronjen na dno površinskog rezervoara, au drugom u tlo. Kondenzator takvog HP-a nalazi se u izmjenjivaču topline spojenom na sustav grijanja vode.

Spajanje HP-a prema shemi "voda - voda" mnogo je manje naporno od "tlo - voda", budući da nema potrebe za zemljanim radovima. Na dnu rezervoara, cijev je položena u obliku spirale. Naravno, samo je takvo vodeno tijelo prikladno za ovu shemu, koja se zimi ne smrzava do dna.

Vrijeme je da se detaljno prouči strana iskustva

Gotovo svi već znaju za dizalice topline koje mogu izvlačiti toplinu iz okoline za grijanje zgrada, a ako je donedavno potencijalni kupac u pravilu postavljao zbunjeno pitanje "kako je to moguće?", sada je pitanje "kako je to ispravno" sve češće se čuje. učiniti?".

Nije lako odgovoriti na ovo pitanje.

U potrazi za odgovorom na brojna pitanja koja se neizbježno nameću prilikom pokušaja projektiranja sustava grijanja s dizalicama topline, preporučljivo je obratiti se iskustvu stručnjaka iz onih zemalja u kojima se toplinske pumpe na izmjenjivačima topline na zemlji već dugo koriste.

Posjet * američkoj izložbi AHR EXPO-2008, koji je poduzet uglavnom radi dobivanja informacija o metodama inženjerskih proračuna zemnih izmjenjivača topline, nije donio izravne rezultate u tom smjeru, ali je na izložbenom štandu ASHRAE prodana knjiga, od kojih su neke odredbe poslužile kao osnova za ove publikacije.

Odmah treba reći da prijenos američkih metoda na domaće tlo nije lak zadatak. Amerikanci ne rade stvari na način na koji rade u Europi. Samo oni mjere vrijeme u istim jedinicama kao i mi. Sve ostale mjerne jedinice su isključivo američke, odnosno britanske. Amerikanci posebno nisu imali sreće s toplinskim tokom, koji se može mjeriti i u britanskim toplinskim jedinicama po jedinici vremena, i u tonama hlađenja, koji su vjerojatno izmišljeni u Americi.

Glavni problem, međutim, nije bila tehnička neugodnost preračunavanja mjernih jedinica prihvaćenih u Sjedinjenim Američkim Državama, na što se s vremenom može naviknuti, već nepostojanje jasne metodološke osnove za izradu algoritma proračuna u spomenutoj knjizi. Previše je prostora dato rutinskim i poznatim metodama izračuna, dok neke važne odredbe ostaju potpuno neotkrivene.

Konkretno, takvi fizički povezani ulazni podaci za proračun vertikalnih izmjenjivača topline tla, kao što su temperatura tekućine koja cirkulira u izmjenjivaču topline i koeficijent pretvorbe toplinske pumpe, ne mogu se postavljati proizvoljno, a prije nastavka proračuna koji se odnose na nestabilnu toplinu prijenosa u tlu, potrebno je odrediti ovisnosti koje povezuju ove opcije.

Kriterij učinkovitosti toplinske crpke je faktor pretvorbe α čija je vrijednost određena omjerom njezine toplinske snage i snage električnog pogona kompresora. Ova vrijednost je funkcija temperatura vrenja u isparivaču t_u i kondenzacija t_k, a u odnosu na dizalice topline "voda-voda" možemo govoriti o temperaturi tekućine na izlazu iz isparivača t_2Ia na izlazu kondenzatora t₂_K:

? = ?(t_2I,t₂_K). (1)

Analiza kataloških karakteristika serijskih rashladnih strojeva i toplinskih pumpi voda-voda omogućila je prikaz ove funkcije u obliku dijagrama (slika 1.).

Pomoću dijagrama lako je odrediti parametre toplinske crpke u samim početnim fazama projektiranja. Očito je, na primjer, da ako je sustav grijanja spojen na dizalicu topline projektiran za opskrbu toplinskog medija s temperaturom polaza od 50°C, tada će maksimalni mogući faktor pretvorbe toplinske crpke biti oko 3,5. Istovremeno, temperatura glikola na izlazu iz isparivača ne smije biti niža od +3°C, što znači da će biti potreban skupi izmjenjivač topline tla.

Istodobno, ako se kuća grije podnim grijanjem, rashladna tekućina s temperaturom od 35°C ulazi u sustav grijanja iz kondenzatora toplinske pumpe. U tom slučaju toplinska pumpa može raditi učinkovitije npr. s faktorom pretvorbe 4,3, ako je temperatura ohlađenog glikola u isparivaču oko -2°C.

Pomoću Excel proračunskih tablica možete izraziti funkciju (1) kao jednadžbu:

? = 0,1729 • (41,5 + t_2I – 0,015t_2I • t₂_K – 0,437 • t₂_K (2)

Ako je uz željeni faktor pretvorbe i zadanu vrijednost temperature rashladne tekućine u sustavu grijanja koji pokreće toplinska pumpa potrebno odrediti temperaturu tekućine koja se hladi u isparivaču, tada se jednadžba (2) može prikazati kao:

(3)

Za odabir temperature nosača topline u sustavu grijanja za zadane vrijednosti koeficijenta pretvorbe toplinske pumpe i temperaturu tekućine na izlazu iz isparivača, možete koristiti formulu:

(4)

U formulama (2)…(4) temperature su izražene u stupnjevima Celzijusa.

Nakon što smo utvrdili ove ovisnosti, sada možemo prijeći izravno na američko iskustvo.

Metodologija za proračun toplinskih pumpi

Naravno, proces odabira i izračuna toplinske crpke tehnički je vrlo složena operacija i ovisi o individualnim karakteristikama objekta, ali se otprilike može svesti na sljedeće korake:

Utvrđuju se toplinski gubici kroz ovojnicu zgrade (zidovi, stropovi, prozori, vrata). To se može učiniti pomoću sljedećeg omjera:

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

tout - vanjska temperatura zraka (°S);

tin – unutarnja temperatura zraka (°S);

S je ukupna površina svih ogradnih konstrukcija (m2);

n je koeficijent koji pokazuje utjecaj okoline na karakteristike objekta. Za prostore u izravnom kontaktu s vanjskim okruženjem kroz stropove n=1; za objekte s potkrovljem n=0,9; ako se objekt nalazi iznad podruma n = 0,75;

β je koeficijent dodatnih toplinskih gubitaka, koji ovisi o vrsti zgrade i njezinom zemljopisnom položaju, β može varirati od 0,05 do 0,27;

Rt - toplinski otpor, određen je sljedećim izrazom:

Rt = 1/ α_unutarnje + Σ ( δ_i /λ_i ) + 1/α_{krevet na kat}(m2*°S / W), gdje je:

δ_i / λí je izračunati pokazatelj toplinske vodljivosti materijala koji se koriste u građevinarstvu.

α_{krevet na kat}- koeficijent toplinske disipacije vanjskih površina ogradnih konstrukcija (W / m2 * ° C);

α_unutarnje- koeficijent toplinske apsorpcije unutarnjih površina ogradnih konstrukcija (W / m2 * ° C);

- Ukupni toplinski gubitak konstrukcije izračunava se prema formuli:

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

Qi - troškovi energije za zagrijavanje zraka koji ulazi u prostoriju kroz prirodna curenja;

Qbp - oslobađanje topline zbog rada kućanskih aparata i ljudskih aktivnosti.

2. Na temelju dobivenih podataka izračunava se godišnja potrošnja toplinske energije za svaki pojedini objekt:

Qgodina = 24*0,63*Qt. znoj.*(( d*( tin — tout.av.)/ ( tin — tout.)) (kWh godišnje) gdje je:

tvn - preporučena temperatura zraka unutar prostorije;

tout - vanjska temperatura zraka;

tout.prosjek - aritmetička sredina temperature vanjskog zraka za cijelu sezonu grijanja;

d je broj dana razdoblja grijanja.

3. Za potpunu analizu također će biti potrebno izračunati razinu toplinske snage potrebne za zagrijavanje vode:

Qhv \u003d V * 17 (kW / h godišnje.) gdje je:

V je volumen dnevnog zagrijavanja vode do 50 °C.

Tada se ukupna potrošnja toplinske energije određuje formulom:

Q \u003d Qgw + Qgodina (kW / h godišnje.)

Uzimajući u obzir dobivene podatke, neće biti teško odabrati najprikladniju dizalicu topline za grijanje i opskrbu toplom vodom. Štoviše, izračunata snaga se određuje kao. Qtn=1,1*Q, gdje je:

Qtn=1,1*Q, gdje je:

1.1 - faktor korekcije koji ukazuje na mogućnost povećanja opterećenja toplinske crpke tijekom pojave kritičnih temperatura.

Nakon što ste izvršili proračun toplinskih pumpi, možete odabrati najprikladniju dizalicu topline koja može osigurati potrebne parametre mikroklime u prostorijama s bilo kojim tehničkim karakteristikama. A s obzirom na mogućnost integracije ovog sustava s grijanim podnim klima uređajem, može se primijetiti ne samo njegovu funkcionalnost, već i visoku estetsku vrijednost.

Čitaj više:

Kako pravilno izračunati broj i dubinu bunara za HP možete pronaći u sljedećem videu:

Ako vam se svidio materijal, bit ću zahvalan ako ga preporučite prijateljima ili ostavite koristan komentar.

Vrste toplinskih pumpi

Toplinske pumpe su podijeljene u tri glavna tipa prema izvoru energije niske kvalitete:

Zrak.
Primiranje.
Voda – Izvor može biti podzemna voda i vodna tijela na površini.

Za sustave grijanja vode, koji su češći, koriste se sljedeće vrste dizalica topline:

Vrste toplinskih pumpi za grijanje doma "Zrak-voda" - toplinska pumpa tipa zraka koja grije zgradu uvlačeći zrak izvana kroz vanjsku jedinicu. Radi na principu klima uređaja, ali obrnuto, pretvarajući energiju zraka u toplinu. Takva dizalica topline ne zahtijeva velike troškove instalacije, ne treba joj dodijeliti komad zemlje i, štoviše, izbušiti bunar. Međutim, učinkovitost rada pri niskim temperaturama (-25ºS) se smanjuje i potreban je dodatni izvor toplinske energije.

Uređaj "podzemna voda" odnosi se na geotermalni i proizvodi toplinu iz tla pomoću kolektora položenog na dubinu ispod smrzavanja tla. Također postoji ovisnost o površini mjesta i krajoliku, ako se kolektor nalazi vodoravno. Za vertikalni raspored potrebno je izbušiti bunar.

Vrste toplinskih pumpi za grijanje doma "Voda-voda" se postavlja tamo gdje se u blizini nalazi rezervoar ili podzemna voda. U prvom slučaju, kolektor se postavlja na dno rezervoara, u drugom se buši bušotina ili nekoliko, ako područje radilišta dopušta. Ponekad je dubina podzemne vode prevelika, pa trošak ugradnje takve dizalice topline može biti vrlo visok.

Svaka vrsta toplinske pumpe ima svoje prednosti i nedostatke, ako je zgrada daleko od vodenog tijela ili je podzemna voda preduboka, tada voda-voda neće raditi."Zrak-voda" bit će relevantan samo u relativno toplim regijama, gdje temperatura zraka tijekom hladne sezone ne pada ispod -25º C.

Metoda za izračun snage toplinske pumpe

Uz određivanje optimalnog izvora energije bit će potrebno izračunati i snagu toplinske pumpe potrebne za grijanje. Ovisi o količini toplinskih gubitaka zgrade. Izračunajmo snagu toplinske pumpe za grijanje kuće na konkretnom primjeru.

Da bismo to učinili, koristimo formulu Q=k*V*∆T, gdje je

Q je gubitak topline (kcal/sat). 1 kWh = 860 kcal/h;
V je volumen kuće u m3 (pomnožimo površinu s visinom stropova);
∆T je omjer minimalnih temperatura izvan i unutar prostora u najhladnijem razdoblju godine, °S. Od unutarnjeg tº oduzimamo vanjski;
k je generalizirani koeficijent prolaza topline zgrade. Za zgradu od opeke s dva sloja ziđa k=1; za dobro izoliranu zgradu k=0,6.

Dakle, izračun snage toplinske pumpe za grijanje kuće od cigle od 100 m² i visine stropa od 2,5 m, s razlikom u ttº od -30º izvana do +20º iznutra, bit će sljedeći:

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

12500/860= 14,53 kW. Odnosno, za standardnu kuću od cigle površine 100 m2 trebat će vam uređaj od 14 kilovata.

Potrošač prihvaća izbor vrste i snage dizalice topline na temelju niza uvjeta:

zemljopisne značajke područja (blizina vodnih tijela, prisutnost podzemnih voda, slobodno područje za kolektor);
klimatske značajke (temperatura);
vrsta i unutarnji volumen prostorije;
financijske mogućnosti.

Uzimajući u obzir sve gore navedene aspekte, moći ćete napraviti najbolji izbor opreme. Za učinkovitiji i ispravniji odabir toplinske crpke, bolje je kontaktirati stručnjake, oni će moći napraviti detaljnije izračune i osigurati ekonomsku izvedivost ugradnje opreme.

Toplinske pumpe se dugo i vrlo uspješno koriste u kućanskim i industrijskim hladnjacima i klima uređajima.

Danas su se ti uređaji počeli koristiti za obavljanje funkcije suprotne prirode - grijanja doma tijekom hladne sezone.

Pogledajmo kako se toplinske pumpe koriste za grijanje privatnih kuća i što trebate znati kako biste ispravno izračunali sve njegove komponente.

Primjer proračuna toplinske pumpe

Odabrat ćemo toplinsku pumpu za sustav grijanja jednokatne kuće ukupne površine 70 četvornih metara. m sa standardnom visinom stropa (2,5 m), racionalnom arhitekturom i toplinskom izolacijom ogradnih konstrukcija koje zadovoljavaju zahtjeve suvremenih građevinskih propisa. Za grijanje 1.m2. m takvog objekta, prema općeprihvaćenim standardima, mora potrošiti 100 W topline. Dakle, za grijanje cijele kuće trebat će vam:

Q \u003d 70 x 100 \u003d 7000 W \u003d 7 kW toplinske energije.

Odabiremo toplinsku pumpu marke "TeploDarom" (model L-024-WLC) toplinske snage W = 7,7 kW. Kompresor jedinice troši N = 2,5 kW električne energije.

Proračun kolektora

Tlo na području predviđenom za izgradnju kolektora je glinasto, razina podzemne vode je visoka (uzimamo ogrjevnu vrijednost p = 35 W/m).

Snaga kolektora određena je formulom:

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

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

Na temelju činjenice da je polaganje kruga dužeg od 100 m neracionalno zbog pretjerano visokog hidrauličkog otpora, pretpostavljamo sljedeće: kolektor toplinske pumpe će se sastojati od dva kruga - duljine 100 m i 50 m.

Područje mjesta koje će se morati uzeti ispod kolektora određuje se formulom:

S = L x A,

Gdje je A korak između susjednih dijelova konture. Prihvaćamo: A = 0,8 m.

Tada je S = 150 x 0,8 = 120 kvadratnih metara. m.

Povrat toplinske pumpe

Kad je riječ o tome koliko dugo će osoba moći vraćati svoj novac uložen u nešto, znači koliko je sama investicija bila isplativa. U području grijanja sve je prilično teško, budući da si osiguravamo udobnost i toplinu, a svi sustavi su skupi, ali u ovom slučaju možete potražiti opciju koja bi vratila utrošeni novac smanjenjem troškova pri korištenju. A kad krenete tražiti odgovarajuće rješenje, sve usporedite: plinski bojler, toplinsku pumpu ili električni bojler. Analizirat ćemo koji će se sustav brže i učinkovitije isplatiti.

Koncept povrata, u ovom slučaju, uvođenje dizalice topline za modernizaciju postojećeg sustava opskrbe toplinom, jednostavno se može objasniti na sljedeći način:

Postoji jedan sustav - individualni plinski kotao, koji osigurava samostalno grijanje i toplu vodu. Postoji split-sistem klima uređaja koji osigurava hladnoću jednoj prostoriji. Instalirana 3 split sustava u različitim prostorijama.

A tu je i ekonomičnija napredna tehnologija – dizalica topline koja će grijati/hladiti kuće i grijati vodu u pravim količinama za kuću ili stan. Potrebno je utvrditi koliko su se promijenili ukupni trošak opreme i početni troškovi, kao i procijeniti koliko su se smanjili godišnji troškovi rada odabranih vrsta opreme. I odrediti koliko će se godina skuplja oprema isplatiti s rezultirajućom uštedom. U idealnom slučaju, uspoređuje se nekoliko predloženih dizajnerskih rješenja i odabire najisplativije.

Provest ćemo izračun i saznati koji je rok povrata toplinske pumpe u Ukrajini

Razmotrimo konkretan primjer

Kuća na 2 etaže, dobro izolirana, ukupne površine 150 m2.
Sustav distribucije grijanja / grijanja: krug 1 - podno grijanje, krug 2 - radijatori (ili ventilator konvektori).
Ugrađen je plinski bojler za grijanje i opskrbu toplom vodom (PTV), na primjer, 24kW, dvokružni.
Sustav klimatizacije iz split sustava za 3 sobe kuće.

Godišnji troškovi grijanja i grijanja vode

Maks. toplinski učinak KS za grijanje, kW	19993,59
Maks. potrošnja energije KS pri radu za grijanje, kW	7283,18

Maks. kapacitet grijanja KS za opskrbu toplom vodom, kW	2133,46
Maks. potrošnja energije KS pri radu na opskrbi toplom vodom, kW	866,12

Okvirna cijena kotlovnice s plinskim kotlom od 24 kW (bojler, cjevovod, ožičenje, spremnik, mjerač, instalacija) je oko 1000 Eura. Sustav klima uređaja (jedan split sustav) za takvu kuću koštat će oko 800 eura. Ukupno s uređenjem kotlovnice, projektantskim radovima, priključkom na plinovodnu mrežu i instalacijskim radovima – 6100 eura.

Okvirni trošak Mycond dizalice topline s dodatnim ventilatorskim konvektorima, instalacijskim radovima i električnim priključkom je 6650 eura.

Rast kapitalnih ulaganja je: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 eura (ili oko 16500 UAH)
Smanjenje operativnih troškova je: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
Razdoblje povrata Naplata. = 16500 / 19608 = 0,84 godine!

Jednostavnost korištenja toplinske pumpe

Toplinske pumpe su najsvestranija, multifunkcionalna i energetski najučinkovitija oprema za grijanje kuće, stana, ureda ili poslovnog objekta.

Inteligentni upravljački sustav s tjednim ili dnevnim programiranjem, automatskim prebacivanjem sezonskih postavki, održavanjem temperature u kućama, ekonomičnim načinima rada, upravljanjem podređenog kotla, bojlera, cirkulacijskih pumpi, regulacija temperature u dva kruga grijanja, najnapredniji je i najnapredniji . Invertersko upravljanje radom kompresora, ventilatora, pumpi, omogućuje maksimalnu uštedu u potrošnji energije.

Rad toplinske crpke tijekom rada podzemne vode

Polaganje kolektora u zemlju može se izvesti na tri načina.

Horizontalna opcija

Cijevi se polažu u rovove "zmija" do dubine koja prelazi dubinu smrzavanja tla (u prosjeku - od 1 do 1,5 m).

Takav kolektor zahtijevat će zemljište dovoljno velike površine, ali svaki vlasnik kuće ga može izgraditi - neće biti potrebne nikakve vještine osim sposobnosti rada s lopatom.

Treba, međutim, uzeti u obzir da je ručna izgradnja izmjenjivača topline prilično naporan proces.

Vertikalna opcija

Kolektorske cijevi u obliku petlji, koje imaju oblik slova "U", uronjene su u bunare dubine od 20 do 100 m. Ako je potrebno, može se izgraditi nekoliko takvih bunara. Nakon ugradnje cijevi, bunari se pune cementnim mortom.

Prednost vertikalnog kolektora je što je za njegovu izgradnju potrebna vrlo mala površina. Međutim, ne postoji način da sami bušite bušotine dublje od 20 m - morat ćete angažirati tim bušača.

Kombinirana varijanta

Ovaj kolektor se može smatrati varijacijom horizontalnog, ali će zahtijevati mnogo manje prostora za izgradnju.

Na mjestu se kopa okrugli bunar dubine 2 m.

Cijevi izmjenjivača topline položene su spiralno, tako da je krug poput okomito postavljene opruge.

Po završetku instalacijskih radova, bunar zaspi. Kao iu slučaju horizontalnog izmjenjivača topline, sav potreban rad može se obaviti ručno.

Kolektor se puni antifrizom - antifrizom ili otopinom etilen glikola. Kako bi se osigurala njegova cirkulacija, posebna pumpa se zabija u krug. Nakon što apsorbira toplinu tla, antifriz ulazi u isparivač, gdje se odvija izmjena topline između njega i rashladnog sredstva.

Treba uzeti u obzir da neograničeno izvlačenje topline iz tla, posebno kada je kolektor postavljen okomito, može dovesti do nepoželjnih posljedica za geologiju i ekologiju lokaliteta. Stoga je ljeti vrlo poželjno raditi HP tipa "tlo - voda" u obrnutom načinu rada - klimatizacija.

Sustav grijanja na plin ima puno prednosti, a jedna od glavnih je niska cijena plina. Kako opremiti dom plinskim grijanjem, potaknut će vas shema grijanja za privatnu kuću s plinskim kotlom. Razmotrite dizajn sustava grijanja i zahtjeve za zamjenu.

O značajkama odabira solarnih panela za grijanje kuće pročitajte u ovoj temi.

Proračun horizontalnog kolektora toplinske pumpe

Učinkovitost horizontalnog kolektora ovisi o temperaturi medija u koji je uronjen, njegovoj toplinskoj vodljivosti, kao i području kontakta s površinom cijevi. Metoda izračuna je prilično komplicirana, stoga se u većini slučajeva koriste prosječni podaci.

Vjeruje se da svaki metar izmjenjivača topline daje HP-u sljedeći toplinski učinak:

10 W - kada se ukopa u suho pješčano ili kamenito tlo;
20 W - u suhom glinenom tlu;
25 W - u mokrom glinenom tlu;
35 W - u vrlo vlažnom glinenom tlu.

Dakle, za izračunavanje duljine kolektora (L), potrebnu toplinsku snagu (Q) treba podijeliti s kalorijskom vrijednošću tla (p):

L = Q / str.

Navedene vrijednosti mogu se smatrati valjanima samo ako su ispunjeni sljedeći uvjeti:

Zemljište iznad kolektora nije izgrađeno, zasjenjeno, zasađeno drvećem ili grmljem.
Udaljenost između susjednih zavoja spirale ili dijelova "zmije" je najmanje 0,7 m.

Princip rada toplinskih pumpi

U svakom HP-u postoji radni medij koji se zove rashladno sredstvo. U tom svojstvu obično djeluje freon, rjeđe - amonijak. Sam uređaj se sastoji od samo tri komponente:

Isparivač i kondenzator su dva rezervoara koji izgledaju kao dugačke zakrivljene cijevi – zavojnice. Kondenzator je jednim krajem spojen na izlaz kompresora, a isparivač na ulaz. Krajevi zavojnica su spojeni, a na spoju između njih ugrađen je reduktor tlaka. Isparivač je u kontaktu - izravno ili neizravno - s izvornim medijem, dok je kondenzator u kontaktu sa sustavom grijanja ili PTV-a.

Kako radi toplinska pumpa

Rad HP temelji se na međuovisnosti volumena, tlaka i temperature plina. Evo što se događa unutar agregata:

Amonijak, freon ili drugo rashladno sredstvo, krećući se kroz isparivač, zagrijava se iz izvornog medija, na primjer, do temperature od +5 stupnjeva.
Nakon prolaska kroz isparivač, plin dolazi do kompresora koji ga pumpa u kondenzator.
Rashladno sredstvo koje pumpa kompresor drži se u kondenzatoru pomoću reducirnog ventila, pa je njegov tlak ovdje veći nego u isparivaču. Kao što znate, s povećanjem tlaka, temperatura bilo kojeg plina raste.Upravo to se događa s rashladnim sredstvom - zagrijava se na 60 - 70 stupnjeva. Budući da se kondenzator pere rashladnom tekućinom koja cirkulira u sustavu grijanja, potonji se također zagrijava.
Kroz ventil za smanjenje tlaka, rashladno sredstvo se u malim dijelovima ispušta u isparivač, gdje njegov tlak ponovno pada. Plin se širi i hladi, a budući da je dio unutarnje energije izgubio kao rezultat prijenosa topline u prethodnoj fazi, njegova temperatura pada ispod početnih +5 stupnjeva. Slijedeći isparivač, ponovno se zagrijava, zatim ga kompresor pumpa u kondenzator - i tako u krug. Znanstveno se ovaj proces naziva Carnotov ciklus.

Ali HP i dalje ostaje vrlo profitabilan: za svaki potrošen kWh električne energije moguće je dobiti od 3 do 5 kWh topline.

Utjecaj početnih podataka na rezultat proračuna

Poslužimo se sada matematičkim modelom izgrađenim tijekom proračuna kako bismo pratili utjecaj različitih početnih podataka na konačni rezultat proračuna. Treba napomenuti da izračuni izvedeni u Excelu omogućuju vrlo brzo provođenje takve analize.

Za početak, pogledajmo kako njegova toplinska vodljivost utječe na veličinu toplinskog toka u WGT iz tla.

Naš primjer proračuna izveden je za tlo s toplinskom vodljivošću ? \u003d 2,076 W / (K • m), a specifični toplinski tok bio je q_y_d = 41,4 W. Na sl. 3 prikazuje funkciju q_y_d = ?(?) s nepromijenjenim ostalim uvjetima izračuna.

Poznato je da kada se VGT koristi ljeti u načinu odvođenja topline iz rashladnih strojeva klimatizacijskog sustava, povećava se učinkovitost zemaljskih izmjenjivača topline koji rade zimi zajedno s dizalicom topline. Krivulja na sl. Slika 4 prikazuje prirodu ovisnosti specifičnog toplinskog toka od tla do VGT zimi o omjeru godišnje potrebe zgrade za hladnoćom i njezine godišnje potrebe za toplinom za grijanje.

U europskoj praksi, u izgradnji toplinskih crpki tla, obično se koriste VGT s dvije polietilenske cijevi u obliku slova U ugrađene u jednu bušotinu. Matematički model omogućuje procjenu učinkovitosti takvog tehničkog rješenja (slika 5.). Vrijednosti specifičnog toplinskog toka u lijevom i desnom stupcu dijagrama izračunate su za vrijednosti ekvivalentnog promjera VGT-a, što odgovara dizajnu izmjenjivača topline s jednom i dvije U-cijevi.

Temperaturna razlika između zemlje i glikola ohlađenog u isparivaču toplinske pumpe je odlučujuća za intenziviranje prijenosa topline u tlu. Na sl. Slika 6 prikazuje ovisnost specifičnog toplinskog toka o ovoj temperaturnoj razlici.

Posebno treba napomenuti da slike 3…6 ne prikazuju apsolutne vrijednosti specifičnog toplinskog toka iz tla u VGT, već prirodu promjene tih vrijednosti iz jednog od argumenata, dok mnogi drugi argumenti ostaju nepromijenjeni, odnosno kako su definirani ili dati u našem primjeru izračuna. Stoga je nemoguće voditi se dijagramima prikazanim na ovim slikama za izračunavanje duljine VGT-a u određenim projektima.

Preporuča se odrediti duljinu vertikalnih izmjenjivača topline tla pomoću formule (6).