Hőszivattyúk típusai lakásfűtéshez

A hőszivattyúk kialakításának típusai

A HP típusát általában a forrásközeget és a fűtési rendszer hőhordozóját jelző mondattal jelölik.

A következő fajták vannak:

• TN "levegő - levegő";
• TN "levegő - víz";
• TN "talaj - víz";
• TN "víz - víz".

A legelső lehetőség egy hagyományos, fűtési üzemmódban működő split rendszer. Az elpárologtató az utcára van felszerelve, a házon belül pedig egy kondenzátoros blokk van felszerelve. Ez utóbbit ventilátor fújja, aminek köszönhetően meleg légtömeg kerül a helyiségbe.

Ha egy ilyen rendszert speciális hőcserélővel szerelnek fel fúvókákkal, akkor levegő-víz hőszivattyút kapnak. Csatlakoztatva van a vízmelegítő rendszerhez.

Levegő-levegő vagy levegő-víz HP elpárologtatót nem az utcára, hanem az elszívó szellőző csatornába lehet elhelyezni (kényszeríteni kell). Ebben az esetben a HP hatékonysága többszörösére nő.

A "víz - víz" és a "talaj - víz" típusú hőszivattyúk úgynevezett külső hőcserélőt, vagy más néven kollektort használnak a hő kivonására.

A hőszivattyú sematikus diagramja

Ez egy hosszú hurkos cső, általában műanyag, amelyen keresztül folyékony közeg kering, mosva az elpárologtatót. Mindkét típusú HP ugyanaz az eszköz: az egyik esetben a kollektort egy felszíni tartály aljába, a másikban a talajba merítik. Az ilyen HP kondenzátora egy vízmelegítő rendszerhez csatlakoztatott hőcserélőben található.

A HP csatlakoztatása a "víz - víz" séma szerint sokkal kevésbé munkaigényes, mint a "talaj - víz", mivel nincs szükség földmunkákra. A tartály alján a csövet spirál formájában fektetik le. Természetesen csak olyan víztest alkalmas erre a konstrukcióra, amely télen nem fagy le fenékig.

Ideje részletesen tanulmányozni a külföldi tapasztalatokat

Szinte mindenki ismeri már azokat a hőszivattyúkat, amelyek képesek az épületek fűtésére a környezeti hő kinyerésére, és ha egészen a közelmúltig egy potenciális vásárló rendszerint zavart kérdést tett fel „hogyan lehetséges?”, akkor most a „hogyan van ez helyes” kérdés. egyre gyakrabban hallható. do?".

Erre a kérdésre nem könnyű válaszolni.

A hőszivattyús fűtési rendszerek tervezése során elkerülhetetlenül felmerülő számos kérdésre keresve a választ, célszerű olyan országok szakembereinek tapasztalataira támaszkodni, ahol már régóta használnak talajhőcserélős hőszivattyút.

Az AHR EXPO-2008 amerikai kiállítás látogatása *, amely főként a talajhőcserélők mérnöki számítási módszereivel kapcsolatos információk megszerzésére vállalkozott, nem hozott közvetlen eredményt ebbe az irányba, de az ASHRAE kiállítási standon eladtak egy könyvet, amelyek egyes rendelkezései alapul szolgáltak jelen publikációkhoz.

Rögtön le kell szögezni, hogy az amerikai módszerek hazai földre ültetése nem egyszerű feladat. Az amerikaiak nem úgy csinálják a dolgokat, mint Európában. Csak ők ugyanabban a mértékegységben mérik az időt, mint mi. Az összes többi mértékegység tisztán amerikai, vagy inkább brit. Az amerikaiaknak különösen nem volt szerencséjük a hőárammal, amely egyrészt időegységenkénti brit hőegységben, másrészt tonnányi hűtésben mérhető, amelyet valószínűleg Amerikában találtak fel.

A fő probléma azonban nem az Egyesült Államokban elfogadott mértékegységek újraszámításának technikai kényelmetlensége volt, amit idővel meg lehet szokni, hanem az, hogy az említett könyvből hiányzik a számítási algoritmus felépítésének egyértelmű módszertani alapja. . A rutinszerű és jól ismert számítási módszerek túl nagy teret kapnak ott, miközben néhány fontos rendelkezés teljesen nyilvánosságra kerül.

Különösen a függőleges talajhőcserélők kiszámításához szükséges fizikailag összefüggő bemeneti adatok, mint például a hőcserélőben keringő folyadék hőmérséklete és a hőszivattyú konverziós együtthatója nem állíthatók be önkényesen, és az instabil hővel kapcsolatos számítások folytatása előtt. földben történő átvitel esetén meg kell határozni az ezeket az opciókat összekötő függőségeket.

A hőszivattyú hatásfokának kritériuma az α konverziós tényező, amelynek értékét a hőteljesítményének a kompresszor elektromos hajtásának teljesítményéhez viszonyított aránya határozza meg. Ez az érték az elpárologtató t forráspontjának függvénye_u és kondenzáció t_k, a hőszivattyúk "víz-víz" kapcsán pedig az elpárologtató kimeneténél lévő folyadék hőmérsékletéről beszélhetünk t_2I és a kondenzátor kimenetén t_2K:

? = ?(t_2I,t_2K).         (1)

A soros hűtőgépek és a víz-víz hőszivattyúk katalógusjellemzőinek elemzése lehetővé tette ennek a funkciónak a diagram formájában történő megjelenítését (1. ábra).

A diagram segítségével könnyen meghatározhatók a hőszivattyú paraméterei a tervezés kezdeti szakaszában. Nyilvánvaló például, hogy ha a hőszivattyúhoz csatlakoztatott fűtési rendszert 50°C előremenő hőmérsékletű fűtőközeg ellátására tervezték, akkor a hőszivattyú lehetséges maximális konverziós tényezője kb. 3,5 lesz. Ugyanakkor a glikol hőmérséklete az elpárologtató kimeneténél nem lehet +3 °C-nál alacsonyabb, ami azt jelenti, hogy drága talajhőcserélőre lesz szükség.

Ugyanakkor, ha a házat padlófűtéssel fűtik, a hőszivattyú kondenzátorából 35°C hőmérsékletű hűtőfolyadék kerül a fűtési rendszerbe. Ebben az esetben a hőszivattyú hatékonyabban működhet, például 4,3-as konverziós tényezővel, ha az elpárologtatóban a lehűtött glikol hőmérséklete körülbelül -2°C.

Excel táblázatok segítségével az (1) függvényt egyenletként fejezheti ki:

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

Ha a hőszivattyús fűtési rendszerben a kívánt konverziós tényezővel és a hűtőközeg hőmérsékletének adott értékével meg kell határozni az elpárologtatóban lehűtött folyadék hőmérsékletét, akkor a (2) egyenlet a következőképpen ábrázolható:

         (3)

A fűtési rendszerben a hőhordozó hőmérsékletének kiválasztásához a hőszivattyú konverziós tényezőjének adott értékeihez és a folyadék hőmérsékletéhez az elpárologtató kimeneténél a következő képlet használható:

    (4)

A (2)…(4) képletekben a hőmérsékletet Celsius-fokban fejezzük ki.

Miután meghatároztuk ezeket a függőségeket, most közvetlenül továbbléphetünk az amerikai tapasztalatokhoz.

Hőszivattyúk számítási módszertana

Természetesen a hőszivattyú kiválasztásának és számításának folyamata technikailag nagyon összetett művelet, és az objektum egyedi jellemzőitől függ, de hozzávetőlegesen a következő lépésekre redukálható:

Meg kell határozni az épület burkolatán (falak, mennyezetek, ablakok, ajtók) keresztüli hőveszteséget. Ezt a következő arány használatával lehet megtenni:

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

tout - külső levegő hőmérséklet (°С);

ón – belső levegő hőmérséklet (°С);

S az összes körülvevő szerkezet teljes területe (m2);

n egy együttható, amely a környezetnek az objektum jellemzőire gyakorolt ​​hatását jelzi. A külső környezettel a födémeken keresztül közvetlenül érintkező helyiségekhez n=1; tetőtérszintű objektumok esetén n=0,9; ha az objektum a pince felett helyezkedik el n = 0,75;

β a járulékos hőveszteség együtthatója, amely az épület típusától és földrajzi elhelyezkedésétől függ; β 0,05 és 0,27 között változhat;

Rt - hőellenállás, a következő kifejezés határozza meg:

Rt = 1/α_belső + Σ ( δ_én /λ_én ) + 1/α_emeletes (m2*°С / W), ahol:

δ_én / λі az építőiparban használt anyagok hővezető képességének számított mutatója.

α_emeletes- a körülvevő szerkezetek külső felületeinek hőelvezetési együtthatója (W / m2 * ° C);

α_belső- a körülvevő szerkezetek belső felületeinek hőelnyelési együtthatója (W / m2 * ° C);

- A szerkezet teljes hőveszteségét a következő képlet alapján számítjuk ki:

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

Qi - a természetes szivárgásokon keresztül a helyiségbe belépő levegő fűtésének energiaköltségei;

Qbp ​​- a háztartási készülékek működése és az emberi tevékenység miatt felszabaduló hő.

2. A kapott adatok alapján minden egyes objektumra kiszámítják az éves hőenergia-fogyasztást:

Qév = 24*0,63*Qt. izzadság.*(( d*( ón — tout.av.)/ ( tin — tout.)) (kWh per év), ahol:

tvn - ajánlott levegő hőmérséklet a helyiségben;

tout - külső levegő hőmérséklete;

tout.average - a külső levegő hőmérsékletének számtani átlaga a teljes fűtési szezonra;

d a fűtési időszak napjainak száma.

3. A teljes elemzéshez ki kell számítani a víz felmelegítéséhez szükséges hőteljesítmény szintjét is:

Qhv \u003d V * 17 (kW / h évente.) Ahol:

V a víz napi 50 °C-ig történő felmelegítésének mennyisége.

Ezután a teljes hőenergia-fogyasztást a következő képlet határozza meg:

Q \u003d Qgw + Qyear (kW / h évente.)

A kapott adatokat figyelembe véve nem lesz nehéz kiválasztani a fűtésre és melegvíz ellátásra legmegfelelőbb hőszivattyút. Ezenkívül a számított teljesítményt a következőképpen határozzuk meg: Qtn=1,1*Q, ahol:

Qtn=1,1*Q, ahol:

1.1 - korrekciós tényező, amely jelzi a hőszivattyú terhelésének növelésének lehetőségét kritikus hőmérsékletek fellépése során.

A hőszivattyúk számításának elvégzése után kiválaszthatja a legmegfelelőbb hőszivattyút, amely bármilyen műszaki jellemzővel rendelkező helyiségekben képes biztosítani a szükséges mikroklíma paramétereket. És tekintettel arra a lehetőségre, hogy ezt a rendszert fűtött padlójú klímaberendezéssel integrálják, nemcsak funkcionalitását, hanem magas esztétikai értékét is meg kell jegyezni.

Olvass tovább:

A HP kutak számának és mélységének helyes kiszámítása a következő videóban található:

Ha tetszett az anyag, hálás leszek, ha ajánlja ismerőseinek, vagy hagy hasznos megjegyzést.

A hőszivattyúk típusai

A hőszivattyúk három fő típusra oszthatók az alacsony minőségű energiaforrás szerint:

• Levegő.
• Alapozás.
• Víz – A forrás talajvíz és felszíni víztestek lehetnek.

Az elterjedtebb vízmelegítő rendszerekben a következő típusú hőszivattyúkat használják:

"Levegő-víz" - levegő típusú hőszivattyú, amely úgy fűti fel az épületet, hogy kívülről levegőt szív be egy külső egységen keresztül. Légkondicionáló elven működik, csak fordítva, hővé alakítva a levegő energiáját. Egy ilyen hőszivattyú nem igényel nagy telepítési költségeket, nem kell hozzá egy darab földet kijelölni, és ráadásul kutat fúrni. Az alacsony hőmérsékleten (-25ºС) azonban csökken a működés hatékonysága, és további hőenergia-forrásra van szükség.

A "talajvíz" készülék geotermikusra utal, és a talajból hőt termel egy, a talaj fagypontja alatti mélységben elhelyezett kollektor segítségével. Ha a kollektor vízszintesen van elhelyezve, függ a helyszín területétől és a tájtól is. A függőleges elrendezéshez kutat kell fúrni.

A "víz-víz" ott kerül telepítésre, ahol tározó vagy talajvíz van a közelben. Az első esetben a kollektort a tározó aljára fektetik, a másodikban egy vagy több kutat fúrnak, ha a terület lehetővé teszi. Néha a talajvíz mélysége túl nagy, ezért egy ilyen hőszivattyú telepítésének költsége nagyon magas lehet.

Minden hőszivattyú típusnak megvannak a maga előnyei és hátrányai, ha az épület víztől távol van, vagy túl mély a talajvíz, akkor a víz-víz nem működik.A "levegő-víz" csak a viszonylag meleg régiókban lesz releváns, ahol a levegő hőmérséklete a hideg évszakban nem esik -25 ° C alá.

A hőszivattyú teljesítményének kiszámításának módszere

Az optimális energiaforrás meghatározása mellett szükséges lesz a fűtéshez szükséges hőszivattyú teljesítményének kiszámítása is. Ez az épület hőveszteségének mértékétől függ. Számítsuk ki egy ház fűtésére szolgáló hőszivattyú teljesítményét egy konkrét példa segítségével.

Ehhez a Q=k*V*∆T képletet használjuk, ahol

• Q a hőveszteség (kcal/óra). 1 kWh = 860 kcal/h;
• V a ház térfogata m3-ben (a területet megszorozzuk a mennyezet magasságával);
• ∆T az év leghidegebb időszakában a helyiségen kívüli és benti minimumhőmérséklet aránya, °С. A belső tº-ból kivonjuk a külsőt;
• k az épület általánosított hőátbocsátási tényezője. Kétrétegű falazatú téglaépülethez k=1; jól szigetelt épületnél k=0,6.

Így a 100 négyzetméteres téglaház és a 2,5 m belmagasságú téglaház fűtésére szolgáló hőszivattyú teljesítményének kiszámítása a ttº -30º kívülről +20º belülre való különbséggel a következőképpen alakul:

Q \u003d (100x2,5) x (20- (-30)) x 1 = 12500 kcal / óra

12500/860= 14,53 kW. Vagyis egy 100 m2 területű szabványos téglaházhoz 14 kilowattos készülékre lesz szüksége.

A fogyasztó számos feltétel alapján elfogadja a hőszivattyú típusának és teljesítményének megválasztását:

• a terület földrajzi adottságai (víztestek közelsége, talajvíz jelenléte, szabad terület gyűjtő számára);
• éghajlati jellemzők (hőmérséklet);
• a helyiség típusa és belső térfogata;
• pénzügyi lehetőségeket.

A fenti szempontokat figyelembe véve Ön képes lesz a legjobb felszerelés kiválasztására. A hőszivattyú hatékonyabb és pontosabb kiválasztásához érdemesebb szakemberrel felvenni a kapcsolatot, ők tudnak részletesebb számításokat végezni, és biztosítani tudják a berendezés telepítésének gazdaságosságát.

A hőszivattyúkat régóta és nagyon sikeresen használják háztartási és ipari hűtőszekrényekben és klímaberendezésekben.

Manapság ezeket az eszközöket az ellenkező jellegű funkció ellátására kezdték használni - az otthon fűtését a hideg évszakban.

Nézzük meg, hogyan használják a hőszivattyúkat magánházak fűtésére, és mit kell tudni az összes összetevőjének helyes kiszámításához.

Hőszivattyú számítási példa

Hőszivattyút választunk egy 70 nm összterületű egyszintes ház fűtési rendszeréhez. m szabványos belmagassággal (2,5 m), racionális építészettel és a zárt szerkezetek hőszigetelésével, amely megfelel a korszerű építési szabályzat követelményeinek. Az 1. négyzetméter fűtésére. m ilyen objektumból az általánosan elfogadott szabványok szerint 100 W hőt kell elköltenie. Így az egész ház fűtéséhez szüksége lesz:

Q \u003d 70 x 100 \u003d 7000 W \u003d 7 kW hőenergia.

A "TeploDarom" márkájú hőszivattyút választjuk (L-024-WLC modell), W = 7,7 kW hőteljesítménnyel. Az egység kompresszora N = 2,5 kW villamos energiát fogyaszt.

Gyűjtő számítás

A kollektor építésére kijelölt területen a talaj agyagos, a talajvíz szintje magas (p = 35 W/m fűtőértéket vesszük).

A kollektor teljesítményét a következő képlet határozza meg:

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

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

Abból a tényből kiindulva, hogy a 100 m-nél hosszabb kör lefektetése a túlzottan nagy hidraulikus ellenállás miatt irracionális, a következőket feltételezzük: a hőszivattyú kollektora két körből fog állni - 100 m és 50 m hosszúak.

A kollektor alatti terület területét a következő képlet határozza meg:

S = L x A,

Ahol A a körvonal szomszédos szakaszai közötti lépés. Elfogadjuk: A = 0,8 m.

Ekkor S = 150 x 0,8 = 120 négyzetméter. m.

Hőszivattyú megtérülése

Amikor arról van szó, hogy egy személy mennyi ideig tudja visszahozni valamibe fektetett pénzét, az azt jelenti, hogy maga a befektetés mennyire volt jövedelmező. Fűtés terén minden elég nehézkes, hiszen mi biztosítjuk magunknak a kényelmet és a meleget, ráadásul minden rendszer drága, de ebben az esetben lehet olyan lehetőséget keresni, ami a használat során felmerülő költségek csökkentésével megtérül. És amikor elkezdi keresni a megfelelő megoldást, mindent összehasonlít: gázkazánt, hőszivattyút vagy elektromos kazánt. Elemezzük, hogy melyik rendszer térül meg gyorsabban és hatékonyabban.

A megtérülés fogalma, jelen esetben a hőszivattyú bevezetése a meglévő hőellátó rendszer korszerűsítésére, ha leegyszerűsítve is, de a következőképpen magyarázható:

Egy rendszer van - egyedi gázkazán, amely önálló fűtést és meleg vizet biztosít. Van egy osztott rendszerű klíma, amely hideget biztosít egy helyiségben. 3 split rendszert telepítettek különböző helyiségekben.

És van egy gazdaságosabb fejlett technológia - egy hőszivattyú, amely házat vagy lakást fűt / hűt és vizet melegít a megfelelő mennyiségben. Meg kell határozni, hogy mennyivel változott a berendezések összköltsége és a kezdeti költségek, valamint fel kell mérni, hogy a kiválasztott berendezéstípusok éves üzemeltetési költségei mennyivel csökkentek. És annak megállapítására, hogy a drágább berendezések hány évvel térülnek meg az ebből eredő megtakarításokból. Ideális esetben több javasolt tervezési megoldást összehasonlítanak, és kiválasztják a legköltséghatékonyabbat.

Kiszámoljuk és megtudjuk, mi a megtérülési ideje egy hőszivattyúnak Ukrajnában

Vegyünk egy konkrét példát

• Ház 2 szintes, jól szigetelt, összterülete 150 nm.
• Fűtés/fűtés elosztó rendszer: 1. kör - padlófűtés, 2. kör - radiátorok (vagy fan coil egységek).
• Fűtésre és melegvíz ellátásra (HMV), például 24 kW-os, kétkörös gázkazán van felszerelve.
• Split klímarendszer a ház 3 szobájában.

Éves fűtési és vízmelegítési költség

Max. hőteljesítmény LE fűtésre, kW	19993,59
Max. teljesítményfelvétel LE fűtési munkánál, kW	7283,18

Max. HP fűtési teljesítmény melegvíz ellátáshoz, kW	2133,46
Max. teljesítményfelvétel HP melegvízellátásnál, kW	866,12

1. Egy 24 kW-os gázkazánnal felszerelt kazánház (kazán, csővezetékek, vezetékek, tartály, mérőóra, beépítés) hozzávetőleges költsége kb 1000 Euro. Egy ilyen ház légkondicionáló rendszere (egy osztott rendszer) körülbelül 800 euróba kerül. Összesen a kazánház rendezésével, tervezési munkával, gázvezeték hálózatra való csatlakozással és szerelési munkákkal - 6100 euró.

1. Egy Mycond hőszivattyú további fan coil rendszerrel, szerelési munkával és elektromos csatlakozással 6650 euróba kerül.

1. A tőkebefektetések növekedése: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 euró (vagy körülbelül 16500 UAH)
2. A működési költségek csökkenése: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Megtérülési idő Tokup. = 16500 / 19608 = 0,84 év!

A hőszivattyú egyszerű használata

A hőszivattyúk a legsokoldalúbb, többfunkciós és energiahatékony berendezés ház, lakás, iroda vagy kereskedelmi létesítmény fűtésére.

A legfejlettebb és legfejlettebb egy intelligens vezérlőrendszer heti vagy napi programozással, a szezonális beállítások automatikus váltásával, a házak hőmérsékletének fenntartásával, gazdaságos üzemmódokkal, szolga kazán, kazán, keringető szivattyúk vezérlésével, hőmérsékletszabályozással két fűtőkörben. . A kompresszor, ventilátor, szivattyúk működésének inverteres vezérlése maximális energiamegtakarítást tesz lehetővé.

Hőszivattyú üzemelés talajvíz üzem közben

A kollektor talajba helyezése háromféleképpen történhet.

Vízszintes opció

Csövek fektetett árkok „kígyó”, hogy a mélység meghaladja a mélysége a talaj fagyása (átlagosan - 1-1,5 m).

Egy ilyen gyűjtőhöz kellően nagy területű földterületre lesz szükség, de bármelyik háztulajdonos megépítheti - a lapáttal való munkavégzésen kívül más készségekre nincs szükség.

Figyelembe kell azonban venni, hogy a hőcserélő kézzel történő megépítése meglehetősen munkaigényes folyamat.

Függőleges lehetőség

Az „U” betű alakú hurkok formájú kollektorcsöveket 20-100 m mélységű kutakba merítik, szükség esetén több ilyen kutat is lehet építeni. A csövek felszerelése után a kutakat cementhabarccsal töltik fel.

A függőleges kollektor előnye, hogy nagyon kis területre van szükség a felépítéséhez. A 20 m-nél mélyebb kutak önálló fúrására azonban nincs lehetőség – ehhez fúrócsapatot kell felvennie.

Kombinált változat

Ez a kollektor a vízszintes változatának tekinthető, de sokkal kevesebb helyet igényel a felépítése.

A helyszínen egy kerek kutat ásnak, amelynek mélysége 2 m.

A hőcserélő csövek spirálban vannak lefektetve, így az áramkör olyan, mint egy függőlegesen rögzített rugó.

A szerelési munkák végeztével a kút elalszik. A vízszintes hőcserélőhöz hasonlóan minden szükséges munkamennyiség kézzel is elvégezhető.

A kollektor fagyálló - fagyálló vagy etilénglikol oldattal van feltöltve. A keringés biztosítása érdekében egy speciális szivattyú ütközik az áramkörbe. Miután elnyelte a talaj hőjét, a fagyálló belép az elpárologtatóba, ahol hőcsere történik közte és a hűtőközeg között.

Figyelembe kell venni, hogy a korlátlan hőkivonás a talajból, különösen, ha a kollektor függőlegesen van elhelyezve, nemkívánatos következményekkel járhat a helyszín geológiájára és ökológiájára nézve. Ezért nyáron nagyon kívánatos a "talaj - víz" típusú HP fordított üzemmódban történő működtetése - légkondicionáló.

A gázfűtési rendszernek számos előnye van, amelyek közül az egyik fő a gáz alacsony költsége. Hogyan szereljük fel az otthoni fűtést gázzal, a gázkazánnal rendelkező magánház fűtési rendszere felvilágosítást kap. Vegye figyelembe a fűtési rendszer kialakítását és a csere követelményeit.

Ebben a témában olvassa el a napelemek otthoni fűtésre történő kiválasztásának jellemzőit.

Hőszivattyú vízszintes kollektorának számítása

A vízszintes kollektor hatékonysága függ a közeg hőmérsékletétől, amelybe belemerül, a hővezető képességétől, valamint a cső felületével való érintkezési területtől. A számítási módszer meglehetősen bonyolult, ezért a legtöbb esetben átlagolt adatokat használnak.

Úgy gondolják, hogy a hőcserélő minden métere a következő hőteljesítményt biztosítja a HP számára:

• 10 W - száraz homokos vagy sziklás talajba temetve;
• 20 W - száraz agyagos talajban;
• 25 W - nedves agyagos talajban;
• 35 W - nagyon nedves agyagos talajban.

Így a kollektor hosszának (L) kiszámításához a szükséges hőteljesítményt (Q) el kell osztani a talaj fűtőértékével (p):

L=Q/p.

A megadott értékek csak akkor tekinthetők érvényesnek, ha az alábbi feltételek teljesülnek:

• A gyűjtő feletti földterület nincs beépítve, árnyékolva, fákkal vagy bokrokkal beültetett.
• A spirál szomszédos fordulatai vagy a „kígyó” szakaszai közötti távolság legalább 0,7 m.

Hogyan működnek a hőszivattyúk

Bármely HP-ben van hűtőközegnek nevezett munkaközeg. Általában a freon működik ebben a minőségben, ritkábban - az ammónia. Maga a készülék mindössze három részből áll:

Az elpárologtató és a kondenzátor két tartály, amelyek úgy néznek ki, mint egy hosszú ívelt csövek - tekercsek. A kondenzátor egyik vége a kompresszor kimenetéhez, az elpárologtató pedig a bemenethez csatlakozik. A tekercsek végeit összeillesztik, és egy nyomáscsökkentő szelepet szerelnek fel a csomópontjukba. Az elpárologtató közvetlenül vagy közvetve érintkezik a forrásközeggel, míg a kondenzátor a fűtési vagy HMV rendszerrel.

Hogyan működik a hőszivattyú

A HP működése a gáz térfogatának, nyomásának és hőmérsékletének kölcsönös függésén alapul. Íme, mi történik az aggregátumon belül:

1. Az elpárologtatón áthaladó ammónia, freon vagy más hűtőközeg a forrásközegből például +5 fokos hőmérsékletre melegszik fel.
2. Az elpárologtatón való áthaladás után a gáz a kompresszorhoz jut, amely a kondenzátorba pumpálja.
3. A kompresszor által szivattyúzott hűtőközeget egy nyomáscsökkentő szelep tartja a kondenzátorban, így a nyomása itt nagyobb, mint az elpárologtatóban. Mint tudják, a nyomás növekedésével bármely gáz hőmérséklete nő.Pontosan ez történik a hűtőközeggel – 60-70 fokra melegszik fel. Mivel a kondenzátort a fűtési rendszerben keringő hűtőfolyadék mossa, ez utóbbit is fűtik.
4. A nyomáscsökkentő szelepen keresztül a hűtőközeg kis részletekben az elpárologtatóba kerül, ahol a nyomása ismét leesik. A gáz kitágul, lehűl, és mivel az előző szakaszban a belső energia egy része a hőátadás következtében elveszett, hőmérséklete a kezdeti +5 fok alá süllyed. Az elpárologtatót követve ismét felmelegszik, majd a kompresszor a kondenzátorba pumpálja - és így körben. Tudományosan ezt a folyamatot Carnot-ciklusnak nevezik.

A HP azonban továbbra is nagyon nyereséges: minden elköltött villamos energia kWh-ja után 3-5 kWh hőt lehet nyerni.

A kiindulási adatok befolyása a számítási eredményre

Használjuk most a számítások során felépített matematikai modellt, hogy nyomon kövessük a különböző kezdeti adatok hatását a számítás végeredményére. Meg kell jegyezni, hogy az Excelben végzett számítások lehetővé teszik egy ilyen elemzés nagyon gyors elvégzését.

Kezdésként nézzük meg, hogyan befolyásolja a hővezető képessége a talajból a WGT-re irányuló hőáram értékét.

Számítási példánkat hővezető képességű talajra hajtottuk végre ? \u003d 2,076 W / (K • m), és a fajlagos hőáram q volt_yd = 41,4 W. ábrán A 3. ábra a q függvényt mutatja_yd = ?(?) a többi számítási feltétel változatlan.

 

Ismeretes, hogy ha a VGT-t nyáron a klímarendszer hűtőgépeiből hőelvezető üzemmódban használják, a télen hőszivattyúval együtt üzemelő talajhőcserélők hatásfoka megnő. ábrán látható görbe. A 4. ábra azt mutatja be, hogy a talajról a VGT-hez viszonyított fajlagos hőáram télen hogyan függ az épület éves hidegigényének és éves fűtési hőszükségletének arányától.

Az európai gyakorlatban a talajhőszivattyúk építésénél általában olyan VGT-ket alkalmaznak, amelyekben egy kútba két U-alakú polietilén cső van szerelve. A matematikai modell lehetővé teszi egy ilyen műszaki megoldás hatékonyságának értékelését (5. ábra). A diagram bal és jobb oldali oszlopában a fajlagos hőáram értékeit a VGT egyenértékű átmérőjének értékére számítják ki, amely megfelel az egy és két U-csöves hőcserélő kialakításának.

A talaj és a hőszivattyú elpárologtatójában hűtött glikol közötti hőmérsékletkülönbség meghatározó a talajban történő hőátadás intenzitásának szempontjából. ábrán A 6. ábra a fajlagos hőáram ettől a hőmérséklet-különbségtől való függését mutatja.

Külön meg kell jegyezni, hogy a 3…6. ábrák nem a talajból a VGT-be irányuló fajlagos hőáram abszolút értékeit jelenítik meg, hanem ezen értékek változásának természetét az egyik érvből, míg sok más Az argumentumok változatlanok maradnak, vagy inkább úgy, ahogy a számítási példánkban meghatároztuk vagy megadtuk. Ezért lehetetlen az ábrákon látható diagramok alapján kiszámítani a VGT hosszát konkrét projektekben.

 

A függőleges talajhőcserélők hosszát a (6) képlet alapján javasolt meghatározni.