סוגי משאבות חום לחימום הבית

סוגי עיצובים של משאבות חום

סוג HP מסומן בדרך כלל על ידי ביטוי המציין את תווך המקור ואת נושא החום של מערכת החימום.

ישנם הזנים הבאים:

• TN "אוויר - אוויר";
• TN "אוויר - מים";
• TN "אדמה - מים";
• TN "מים - מים".

האפשרות הראשונה היא מערכת מפוצלת קונבנציונלית הפועלת במצב חימום. המאייד מותקן ברחוב ובתוך הבית מותקן בלוק עם מעבה. האחרון מפוצץ על ידי מאוורר, שבגללו מסופקת מסת אוויר חמה לחדר.

אם מערכת כזו מצוידת במחליף חום מיוחד עם חרירים, תתקבל משאבת חום אוויר למים. הוא מחובר למערכת חימום המים.

מאייד HP אוויר לאוויר או אוויר למים יכול להיות ממוקם לא ברחוב, אלא בצינור אוורור הפליטה (יש להכריח אותו). במקרה זה, היעילות של HP תוגדל מספר פעמים.

משאבות חום מסוג "מים - מים" ו"אדמה - מים" משתמשות במה שנקרא מחליף חום חיצוני או כפי שהוא נקרא גם קולט להפקת חום.

תרשים סכמטי של משאבת החום

זהו צינור ארוך עם לולאות, בדרך כלל פלסטיק, שדרכו מסתובב מדיום נוזלי השוטף את המאייד. שני סוגי HP הם אותו התקן: במקרה אחד, האספן שקוע בתחתית מאגר פני השטח, ובמקרה השני, לקרקע. הקבל של HP כזה ממוקם במחליף חום המחובר למערכת חימום מים.

חיבור HP לפי תכנית "מים - מים" הוא הרבה פחות עמל מ"אדמה - מים", שכן אין צורך בעבודות עפר. בתחתית המאגר, הצינור מונח בצורה של ספירלה. כמובן, רק גוף מים כזה מתאים לתכנית זו, שאינה קופאת לתחתית בחורף.

הגיע הזמן ללמוד ניסיון זר בפירוט

כמעט כולם כבר יודעים על משאבות חום המסוגלות להפיק חום סביבה לחימום מבנים, ואם עד לאחרונה לקוח פוטנציאלי, ככלל, שאל שאלה מבולבלת "איך זה אפשרי?", עכשיו השאלה "איך זה נכון" היא נשמע יותר ויותר. לעשות?".

לא קל לענות על השאלה הזו.

בחיפוש אחר תשובה לשאלות הרבות המתעוררות בהכרח כאשר מנסים לתכנן מערכות חימום עם משאבות חום, מומלץ לפנות לניסיון של מומחים מאותן מדינות שבהן נעשה שימוש במשך זמן רב במשאבות חום על מחליפי חום קרקעיים.

ביקור * בתערוכה האמריקאית AHR EXPO-2008, שנערך בעיקר על מנת לקבל מידע על שיטות חישובים הנדסיים של מחליפי חום קרקעיים, לא הביא תוצאות ישירות בכיוון זה, אך ספר נמכר בדוכן התערוכה ASHRAE, חלק מהוראותיהן שימשו בסיס לפרסומים זה.

יש לומר מיד כי העברת שיטות אמריקאיות לאדמת בית אינה משימה קלה. האמריקאים לא עושים דברים כמו שהם עושים באירופה. רק הם מודדים זמן באותן יחידות כמונו. כל שאר יחידות המידה הן אמריקאיות בלבד, או ליתר דיוק, בריטיות. לאמריקאים היה מזל במיוחד עם שטף החום, שניתן למדוד גם ביחידות תרמיות בריטיות ליחידת זמן, וגם בטונות של קירור, שכנראה הומצאו באמריקה.

אולם הבעיה העיקרית לא הייתה אי הנוחות הטכנית של חישוב מחדש של יחידות המדידה המקובלות בארצות הברית, שבסופו של דבר אפשר להתרגל אליה, אלא היעדר בספר הנזכר של בסיס מתודולוגי ברור לבניית אלגוריתם חישוב. שיטות חישוב שגרתיות ומוכרות ניתנות שם יותר מדי מקום, בעוד שכמה הוראות חשובות נותרו בלתי נחשפות לחלוטין.

בפרט, לא ניתן להגדיר באופן שרירותי נתוני קלט הקשורים פיזית לחישוב מחליפי חום קרקע אנכיים, כגון טמפרטורת הנוזל שמסתובב במחליף החום ומקדם ההמרה של משאבת החום, ולפני שתמשיך בחישובים הקשורים לחום לא יציב. העברה בקרקע, יש צורך לקבוע את התלות המקשרת בין אפשרויות אלה.

הקריטריון ליעילות של משאבת חום הוא מקדם ההמרה α, שערכו נקבע על פי היחס בין ההספק התרמי שלה להספק של הכונן החשמלי של המדחס. ערך זה הוא פונקציה של טמפרטורות הרתיחה במאייד t_u ועיבוי ט_ק, וביחס למשאבות חום "מים-מים" אפשר לדבר על טמפרטורת הנוזל ביציאה של המאייד t_{2 אני} וביציאה של הקבל t_2ק:

? = ?(ט_{2 אני},ט_2ק).         (1)

ניתוח של מאפייני הקטלוג של מכונות קירור טוריות ומשאבות חום מים למים אפשרו להציג פונקציה זו בצורה של דיאגרמה (איור 1).

באמצעות התרשים, קל לקבוע את הפרמטרים של משאבת החום בשלבים הראשונים של התכנון. ברור, למשל, שאם מערכת החימום המחוברת למשאבת החום מיועדת לספק מצע חימום בטמפרטורת זרימה של 50 מעלות צלזיוס, אז מקדם ההמרה המקסימלי האפשרי של משאבת החום יהיה כ-3.5. יחד עם זאת, טמפרטורת הגליקול ביציאת המאייד לא צריכה להיות נמוכה מ-+3 מעלות צלזיוס, מה שאומר שיידרש מחליף חום קרקע יקר.

יחד עם זאת, אם הבית מחומם על ידי חימום תת רצפתי, נוזל קירור בטמפרטורה של 35 מעלות צלזיוס ייכנס למערכת החימום ממעבה משאבת החום. במקרה זה, משאבת החום יכולה לעבוד בצורה יעילה יותר, למשל, עם מקדם המרה של 4.3, אם הטמפרטורה של הגליקול המקורר במאייד היא כ-2°C.

באמצעות גיליונות אלקטרוניים של Excel, אתה יכול לבטא את הפונקציה (1) כמשוואה:

? = 0.1729 • (41.5 + t_{2 אני} – 0.015ט_{2 אני} • ט_2ק – 0.437 • ט_2ק      (2)

אם, עם מקדם ההמרה הרצוי וערך נתון של טמפרטורת נוזל הקירור במערכת החימום המופעלת על ידי משאבת חום, יש צורך לקבוע את טמפרטורת הנוזל המקורר במאייד, ניתן לייצג את המשוואה (2) כך:

         (3)

כדי לבחור את הטמפרטורה של נושא החום במערכת החימום עבור ערכים נתונים של מקדם ההמרה של משאבת החום וטמפרטורת הנוזל ביציאת המאייד, אתה יכול להשתמש בנוסחה:

    (4)

בנוסחאות (2)...(4) הטמפרטורות מבוטאות במעלות צלזיוס.

לאחר שקבענו את התלות הללו, אנו יכולים כעת להמשיך ישירות לחוויה האמריקאית.

מתודולוגיה לחישוב משאבות חום

כמובן, תהליך הבחירה והחישוב של משאבת חום הוא פעולה מורכבת מאוד מבחינה טכנית ותלוי במאפיינים האישיים של האובייקט, אך ניתן לצמצם אותו לשלבים הבאים:

הפסדי חום דרך מעטפת הבניין (קירות, תקרות, חלונות, דלתות) נקבעים. ניתן לעשות זאת באמצעות היחס הבא:

Qok \u003d S * ( פח - טאוט) * (1 + Σ β ) * n / Rt (W) שבו

tout - טמפרטורת האוויר בחוץ (°C);

פח - טמפרטורת אוויר פנימית (°C);

S הוא השטח הכולל של כל המבנים התוחמים (m2);

n הוא מקדם המציין את השפעת הסביבה על מאפייני האובייקט. עבור הנחות במגע ישיר עם הסביבה החיצונית דרך תקרות n=1; עבור חפצים בעלי רצפות n=0.9; אם האובייקט ממוקם מעל המרתף n = 0.75;

β הוא מקדם איבוד החום הנוסף, התלוי בסוג הבניין ובמיקומו הגיאוגרפי; β יכול לנוע בין 0.05 ל- 0.27;

Rt - התנגדות תרמית, נקבעת על ידי הביטוי הבא:

Rt = 1/ α_{פְּנִימִי} + Σ ( δ_אני /λ_אני ) + 1/α_{דַרגָשׁ} (m2*°С / W), כאשר:

δ_אני / λі הוא האינדיקטור המחושב של מוליכות תרמית של חומרים המשמשים בבנייה.

α_{דַרגָשׁ}- מקדם פיזור תרמי של המשטחים החיצוניים של מבנים סוגרים (W / m2 * ° C);

α_{פְּנִימִי}- מקדם ספיגה תרמית של המשטחים הפנימיים של מבנים סגורים (W / m2 * ° C);

- אובדן החום הכולל של המבנה מחושב לפי הנוסחה:

Qt.pot \u003d Qok + Qi - Qbp, כאשר:

Qi - עלויות אנרגיה לחימום האוויר הנכנס לחדר באמצעות דליפות טבעיות;

Qbp ​​- שחרור חום עקב תפקודם של מכשירי חשמל ביתיים ופעילויות אנושיות.

2. על סמך הנתונים שהתקבלו, הצריכה השנתית של אנרגיה תרמית מחושבת עבור כל אובייקט בודד:

Qyear = 24*0.63*Qt. זיעה.*(( d*( tin — tout.av.)/ ( tin — tout.)) (קוט"ש לשנה) כאשר:

tvn - טמפרטורת אוויר מומלצת בתוך החדר;

tout - טמפרטורת האוויר בחוץ;

tout.average - הממוצע האריתמטי של טמפרטורת האוויר החיצוני לכל עונת החימום;

d הוא מספר הימים של תקופת החימום.

3. לניתוח מלא, יהיה צורך גם לחשב את רמת הכוח התרמי הנדרש לחימום המים:

Qhv \u003d V * 17 (kW / h לשנה.) כאשר:

V הוא נפח החימום היומי של מים עד 50 מעלות צלזיוס.

אז הצריכה הכוללת של אנרגיה תרמית נקבעת על ידי הנוסחה:

Q \u003d Qgw + Qyear (kW/h בשנה.)

בהתחשב בנתונים שהתקבלו, לא יהיה קשה לבחור את משאבת החום המתאימה ביותר לחימום ואספקת מים חמים. יתר על כן, ההספק המחושב נקבע כ. Qtn=1.1*Q, כאשר:

Qtn=1.1*Q, כאשר:

1.1 - גורם תיקון המציין את האפשרות להגדיל את העומס על משאבת החום במהלך התרחשות של טמפרטורות קריטיות.

לאחר ביצוע חישוב משאבות חום, אתה יכול לבחור את משאבת החום המתאימה ביותר שיכולה לספק את פרמטרי מיקרו אקלים הנדרשים בחדרים עם כל מאפיין טכני. ובהינתן האפשרות לשלב מערכת זו עם יחידת מיזוג אוויר רצפה מחוממת, ניתן לציין לא רק את הפונקציונליות שלה, אלא גם את הערך האסתטי הגבוה שלה.

קרא עוד:

כיצד לחשב נכון את מספר ועומק הבארות עבור HP ניתן למצוא בסרטון הבא:

אם אהבתם את החומר, אודה לכם אם תמליץ עליו לחברים או תשאיר תגובה שימושית.

סוגי משאבות חום

משאבות חום מתחלקות לשלושה סוגים עיקריים לפי מקור האנרגיה בדרגה נמוכה:

• אוויר.
• תִחוּל.
• מים – המקור יכול להיות מי תהום ומקווי מים על פני השטח.

עבור מערכות חימום מים, הנפוצות יותר, משתמשים בסוגים הבאים של משאבות חום:

"אוויר למים" - משאבת חום מסוג אוויר המחממת את המבנה באמצעות שאיבת אוויר מבחוץ דרך יחידה חיצונית. זה עובד על עיקרון של מזגן, רק הפוך, ממיר את אנרגיית האוויר לחום. משאבת חום כזו אינה דורשת עלויות התקנה גדולות, היא לא צריכה להקצות לה פיסת אדמה, ויותר מכך, לקדוח באר. עם זאת, יעילות הפעולה בטמפרטורות נמוכות (-25ºС) יורדת ונדרש מקור נוסף של אנרגיה תרמית.

התקן "מי תהום" מתייחס לגיאותרמיות ומפיק חום מהקרקע באמצעות קולט המונח לעומק מתחת לקפיאת הקרקע. קיימת גם תלות בשטח האתר ובנוף, אם האספן ממוקם אופקית. עבור הסדר אנכי, יהיה צורך לקדוח באר.

"מים-מים" מותקן במקום בו יש מאגר או מי תהום בקרבת מקום. במקרה הראשון, האספן מונח על תחתית המאגר, במקרה השני קודחים באר או כמה, אם שטח האתר מאפשר זאת. לפעמים עומק מי התהום גדול מדי, ולכן העלות של התקנת משאבת חום כזו יכולה להיות גבוהה מאוד.

לכל סוג משאבת חום יש את היתרונות והחסרונות שלו, אם המבנה מרוחק מגוף מים או מי התהום עמוקים מדי אז מים-למים לא יעבדו."אוויר-מים" יהיה רלוונטי רק באזורים חמים יחסית, שבהם טמפרטורת האוויר בעונה הקרה אינה יורדת מתחת ל-25 מעלות צלזיוס.

שיטה לחישוב הספק של משאבת חום

בנוסף לקביעת מקור האנרגיה האופטימלי, יהיה צורך לחשב את הספק משאבת החום הנדרשת לחימום. זה תלוי בכמות איבוד החום של הבניין. בואו לחשב את ההספק של משאבת חום לחימום בית באמצעות דוגמה ספציפית.

לשם כך, אנו משתמשים בנוסחה Q=k*V*∆T, שבו

• Q הוא איבוד חום (קק"ל/שעה). 1 קילוואט = 860 קק"ל לשעה;
• V הוא נפח הבית ב-m3 (נכפיל את השטח בגובה התקרות);
• ∆Т הוא היחס בין הטמפרטורות המינימליות בחוץ ובתוך המתחם במהלך התקופה הקרה ביותר של השנה, °C. מהתיבה הפנימית אנו מפחיתים את החיצוני;
• k הוא מקדם העברת החום הכללי של הבניין. לבניין לבנים עם שתי שכבות בנייה k=1; לבניין מבודד היטב k=0.6.

לפיכך, חישוב ההספק של משאבת חום לחימום בית לבנים של 100 מ"ר וגובה תקרה של 2.5 מ', בהפרש ב-ttº מ-30º בחוץ ל-+20º בפנים, יהיה כדלקמן:

Q \u003d (100x2.5) x (20- (-30)) x 1 \u003d 12500 קק"ל לשעה

12500/860= 14.53 קילוואט. כלומר, עבור בית לבנים סטנדרטי בשטח של 100 מ"ר, תזדקק למכשיר של 14 קילוואט.

הצרכן מקבל את הבחירה בסוג והספק של משאבת החום בהתבסס על מספר תנאים:

• מאפיינים גיאוגרפיים של האזור (קרבת גופי מים, נוכחות מי תהום, אזור פנוי לאספן);
• תכונות אקלים (טמפרטורה);
• סוג ונפח פנימי של החדר;
• הזדמנויות פיננסיות.

בהתחשב בכל ההיבטים לעיל, תוכל לבחור את הציוד הטוב ביותר. לבחירה יעילה ונכונה יותר של משאבת חום, עדיף לפנות למומחים, הם יוכלו לבצע חישובים מפורטים יותר ולספק את ההיתכנות הכלכלית של התקנת הציוד.

במשך תקופה ארוכה ובהצלחה רבה, נעשה שימוש במשאבות חום במקררים ומזגנים ביתיים ותעשייתיים.

כיום, מכשירים אלו החלו לשמש לביצוע הפונקציה של הטבע ההפוך - חימום הבית בעונה הקרה.

בואו לראות כיצד משאבות חום משמשות לחימום בתים פרטיים ומה עליכם לדעת על מנת לחשב נכון את כל מרכיביה.

דוגמה לחישוב משאבת חום

אנו נבחר משאבת חום למערכת החימום של בית חד-קומתי בשטח כולל של 70 מ"ר. מ 'עם גובה תקרה סטנדרטי (2.5 מ'), ארכיטקטורה רציונלית ובידוד תרמי של מבנים סגורים העומדים בדרישות של חוקי בנייה מודרניים. לחימום המ"ר הראשון. מ' של אובייקט כזה, על פי הסטנדרטים המקובלים, אתה צריך להוציא 100 W של חום. לפיכך, לחימום הבית כולו תצטרך:

Q \u003d 70 x 100 \u003d 7000 W \u003d 7 קילוואט של אנרגיה תרמית.

אנו בוחרים במותג משאבות חום "TeploDarom" (דגם L-024-WLC) עם תפוקת חום של W = 7.7 קילוואט. המדחס של היחידה צורך N = 2.5 קילוואט חשמל.

חישוב אספן

הקרקע באזור המוקצה לבניית הקולט היא חרסיתית, מפלס מי התהום גבוה (אנחנו לוקחים את הערך הקלורי p = 35 W/m).

כוח האספן נקבע על ידי הנוסחה:

Qk \u003d W - N \u003d 7.7 - 2.5 \u003d 5.2 קילוואט.

L = 5200 / 35 = 148.5 מ' (בערך).

בהתבסס על העובדה שהנחת מעגל ארוך מ-100 מ' היא לא רציונלית בגלל התנגדות הידראולית גבוהה מדי, אנו מניחים את הדברים הבאים: קולט משאבת החום יהיה מורכב משני מעגלים - 100 מ' ו-50 מ' אורכים.

השטח של האתר אותו יהיה צורך לקחת מתחת לאספן נקבע על ידי הנוסחה:

S = L x A,

כאשר A הוא המדרגה בין קטעים סמוכים של קו המתאר. אנו מקבלים: A = 0.8 מ'.

ואז S = 150 x 0.8 = 120 מ"ר. M.

החזר של משאבת חום

כשמדובר בכמה זמן אדם יוכל להחזיר את כספו שהושקע במשהו, זה אומר עד כמה ההשקעה עצמה הייתה משתלמת. בתחום החימום, הכל די קשה, שכן אנו מספקים לעצמנו נוחות וחמימות, וכל המערכות יקרות, אבל במקרה זה, אתה יכול לחפש אפשרות שתחזיר את הכסף שהושקע על ידי הפחתת עלויות בעת השימוש. וכאשר מתחילים לחפש פתרון מתאים, משווים הכל: דוד גז, משאבת חום או דוד חשמלי. ננתח איזו מערכת תשתלם מהר יותר וביעילות רבה יותר.

מושג ההחזר, במקרה זה, הכנסת משאבת חום למודרניזציה של מערכת אספקת החום הקיימת, אם בפשטות, ניתן להסביר באופן הבא:

ישנה מערכת אחת - דוד גז בודד, המספק חימום עצמאי ומים חמים. יש מזגן מפוצל המספק קור לחדר אחד. התקנת 3 מערכות מפוצלות בחדרים שונים.

וישנה טכנולוגיה מתקדמת חסכונית יותר - משאבת חום שתחמם/תקרר בתים ותחמם מים בכמויות הנכונות לבית או לדירה. יש צורך לקבוע עד כמה השתנתה העלות הכוללת של הציוד והעלויות הראשוניות, וכן להעריך עד כמה ירדו העלויות השנתיות של הפעלת סוגי הציוד הנבחרים. וכדי לקבוע כמה שנים ציוד יקר יותר ישתלם עם החיסכון שיתקבל. באופן אידיאלי, מושווים מספר פתרונות עיצוב מוצעים ונבחר החסכוני ביותר.

אנו נחשב ונגלה מהי תקופת ההחזר של משאבת חום באוקראינה

שקול דוגמה ספציפית

• בית בן 2 קומות, מבודד היטב, בשטח כולל של 150 מ"ר.
• מערכת חלוקת חום/חימום: מעגל 1 - חימום תת רצפתי, מעגל 2 - רדיאטורים (או יחידות סליל מאוורר).
• מותקן דוד גז לחימום ואספקת מים חמים (DHW), למשל, 24kW, מעגל כפול.
• מערכת מיזוג מפוצלת ל-3 חדרי הבית.

עלויות חימום וחימום מים שנתיות

מקסימום תפוקת חום HP לחימום, קילוואט	19993,59
מקסימום צריכת חשמל HP בעת עבודה לחימום, קילוואט	7283,18

מקסימום יכולת חימום של HP לאספקת מים חמים, קילוואט	2133,46
מקסימום צריכת חשמל HP בעת עבודה על אספקת מים חמים, קילוואט	866,12

1. העלות המשוערת של חדר דוודים עם דוד גז 24 קילוואט (דוד, צנרת, חיווט, מיכל, מד, התקנה) היא כ-1000 יורו. מערכת מיזוג (מערכת מפוצלת אחת) לבית כזה תעלה כ-800 יורו. בסך הכל, עם סידור חדר הדוודים, עבודות תכנון, חיבור לרשת צנרת הגז ועבודות התקנה - 6100 יורו.

1. עלות משוערת של משאבת חום Mycond עם מערכת סליל מאוורר נוספת, עבודת התקנה וחיבור לחשמל היא 6650 יורו.

1. הצמיחה של השקעות הון היא: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 יורו (או בערך 16500 UAH)
2. ההפחתה בעלויות התפעול היא: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. תקופת החזר Tokup. = 16500 / 19608 = 0.84 שנים!

קלות השימוש במשאבת החום

משאבות חום הן הציוד הרב-תכליתי והחסכוני ביותר באנרגיה לחימום בית, דירה, משרד או מתקן מסחרי.

מערכת בקרה חכמה עם תכנות שבועי או יומי, החלפה אוטומטית של הגדרות עונתיות, שמירה על הטמפרטורה בבתים, מצבים חסכוניים, שליטה בדוד עבדים, דוד, משאבות מחזור, בקרת טמפרטורה בשני מעגלי חימום, היא המתקדמת והמתקדמת ביותר. . בקרת אינוורטר על פעולת המדחס, המאוורר, המשאבות, מאפשרת חיסכון מירבי בצריכת האנרגיה.

פעולת משאבת חום במהלך פעולת מי תהום

הנחת האספן באדמה יכולה להתבצע בשלוש דרכים.

אפשרות אופקית

צינורות מונחים בתעלות "נחש" לעומק העולה על עומק הקפאת הקרקע (בממוצע - מ 1 עד 1.5 מ ').

אספן כזה ידרוש חלקת אדמה בשטח גדול מספיק, אבל כל בעל בית יכול לבנות אותה - לא יהיה צורך במיומנויות מלבד היכולת לעבוד עם חפירה.

עם זאת, יש לקחת בחשבון שבניית מחליף חום ביד היא תהליך מייגע למדי.

אפשרות אנכית

צינורות אספנים בצורת לולאות, בצורת האות "U", טובלים בבארות בעומק של 20 עד 100 מ'. במידת הצורך, ניתן לבנות כמה בארות כאלה. לאחר התקנת הצינורות, הבארות ממולאות בטיט מלט.

היתרון של אספן אנכי הוא שדרוש שטח קטן מאוד לבנייתו. עם זאת, אין דרך לקדוח בארות בעומק של יותר מ-20 מ' לבד - תצטרכו לשכור צוות קודחים.

גרסה משולבת

אספן זה יכול להיחשב וריאציה של האופקי, אבל זה ידרוש הרבה פחות מקום לבנות.

במקום נחפרת באר עגולה בעומק של 2 מ'.

צינורות מחליף החום מונחים בספירלה, כך שהמעגל הוא כמו קפיץ מותקן אנכית.

עם סיום עבודת ההתקנה, הבאר נרדמת. כמו במקרה של מחליף חום אופקי, כל כמות העבודה הדרושה יכולה להיעשות ביד.

הקולט מלא בחומר מונע קפיאה - חומר מונע קיפאון או תמיסת אתילן גליקול. כדי להבטיח את מחזור הדם שלו, משאבה מיוחדת מתרסקת לתוך המעגל. לאחר שספג את חום האדמה, האנטיפריז נכנס למאייד, שם מתרחש חילופי חום בינו לבין הקירור.

יש לקחת בחשבון שההפקה הבלתי מוגבלת של חום מהקרקע, במיוחד כאשר הקולט ממוקם אנכית, עלולה להוביל לתוצאות בלתי רצויות על הגיאולוגיה והאקולוגיה של האתר. לכן בקיץ רצוי מאוד להפעיל את ה-HP מסוג "אדמה - מים" במצב הפוך - מיזוג אוויר.

למערכת החימום בגז יש המון יתרונות ואחד המרכזיים שבהם הוא העלות הנמוכה של הגז. כיצד לצייד בית עם חימום גז, תתבקש על ידי תוכנית חימום לבית פרטי עם דוד גז. שקול את העיצוב של מערכת החימום ואת הדרישות להחלפה.

קרא על התכונות של בחירת פאנלים סולאריים לחימום הבית בנושא זה.

חישוב הקולט האופקי של משאבת חום

היעילות של קולט אופקי תלויה בטמפרטורת המדיום שבו הוא שקוע, מוליכות התרמית שלו, כמו גם באזור המגע עם משטח הצינור. שיטת החישוב היא די מסובכת, ולכן, ברוב המקרים, נעשה שימוש בנתונים ממוצעים.

מאמינים שכל מטר של מחליף החום מספק ל-HP את תפוקת החום הבאה:

• 10 W - כאשר קבור באדמה חולית או סלעית יבשה;
• 20 W - באדמת חימר יבשה;
• 25 W - באדמת חימר רטובה;
• 35 W - באדמת חרסית לחה מאוד.

לפיכך, כדי לחשב את אורך הקולט (L), יש לחלק את הכוח התרמי הנדרש (Q) בערך הקלורי של האדמה (p):

L=Q/p.

הערכים שניתנו יכולים להיחשב תקפים רק אם מתקיימים התנאים הבאים:

• האדמה שמעל האספן אינה בנויה, מוצלת או נטועה בעצים או בשיחים.
• המרחק בין סיבובים סמוכים של הספירלה או קטעים של "הנחש" הוא לפחות 0.7 מ'.

איך פועלות משאבות חום

בכל HP קיים מדיום עבודה הנקרא קירור. פריאון פועל בדרך כלל בתפקיד זה, לעתים רחוקות יותר - אמוניה. המכשיר עצמו מורכב משלושה מרכיבים בלבד:

המאייד והמעבה הם שני מאגרים שנראים כמו צינורות מעוקלים ארוכים - סלילים. הקבל מחובר בקצה אחד לשקע המדחס, והמאייד לכניסה. קצוות הסלילים מחוברים ומותקן שסתום הפחתת לחץ בצומת ביניהם. המאייד נמצא במגע - במישרין או בעקיפין - עם תווך המקור, בעוד שהמעבה נמצא במגע עם מערכת החימום או ה-DHW.

איך פועלת משאבת חום

פעולת ה-HP מבוססת על התלות ההדדית של הנפח, הלחץ והטמפרטורה של הגז. הנה מה שקורה בתוך המצטבר:

1. אמוניה, פריאון או נוזל קירור אחר, הנעים דרך המאייד, מתחמם ממדיום המקור, למשל, לטמפרטורה של +5 מעלות.
2. לאחר מעבר המאייד, הגז מגיע למדחס, אשר שואב אותו לתוך הקבל.
3. נוזל הקירור ששואב המדחס מוחזק במעבה על ידי שסתום הפחתת לחץ, כך שהלחץ שלו גבוה יותר כאן מאשר במאייד. כפי שאתה יודע, עם הגדלת הלחץ, הטמפרטורה של כל גז עולה.זה בדיוק מה שקורה לקירור - הוא מתחמם עד 60 - 70 מעלות. מכיוון שהמעבה נשטף על ידי נוזל הקירור שמסתובב במערכת החימום, גם האחרון מחומם.
4. דרך שסתום הפחתת הלחץ, נוזל הקירור מוזרק במנות קטנות למאייד, שם הלחץ שלו יורד שוב. הגז מתרחב ומתקרר, ומכיוון שחלק מהאנרגיה הפנימית אבד על ידו כתוצאה מהעברת חום בשלב הקודם, הטמפרטורה שלו יורדת מתחת ל-+5 מעלות ההתחלתיות. בעקבות המאייד הוא מתחמם שוב, ואז הוא נשאב לתוך הקבל על ידי המדחס - וכך הלאה במעגל. מבחינה מדעית, תהליך זה נקרא מחזור קרנו.

אבל HP עדיין נשארת רווחית מאוד: על כל קוט"ש של חשמל שמוציאים, אפשר להשיג בין 3 ל-5 קוט"ש של חום.

השפעת הנתונים הראשוניים על תוצאת החישוב

הבה נשתמש כעת במודל המתמטי שנבנה במהלך החישובים כדי להתחקות אחר השפעתם של נתונים ראשוניים שונים על התוצאה הסופית של החישוב. יש לציין כי החישובים המבוצעים באקסל מאפשרים לבצע ניתוח כזה במהירות רבה.

ראשית, בואו נראה כיצד המוליכות התרמית שלו משפיעה על גודל שטף החום ל-WGT מהאדמה.

דוגמא החישוב שלנו בוצעה עבור אדמה עם מוליכות תרמית? \u003d 2.076 W / (K • m), ושטף החום הספציפי היה q_yד = 41.4 ואט. על איור. 3 מציג את הפונקציה q_yד = ?(?) עם שאר תנאי החישוב ללא שינוי.

 

ידוע שכאשר משתמשים ב-VGT בקיץ במצב של הוצאת חום ממכונות הקירור של מערכת המיזוג, היעילות של מחליפי חום קרקע הפועלים בחורף יחד עם משאבת חום עולה. העקומה באיור. איור 4 מציג את אופי התלות של שטף החום הסגולי מהקרקע ל-VGT בחורף ביחס בין הצורך השנתי של המבנה בקור לבין הצורך השנתי שלו בחום לחימום.

בפועל באירופה, בבניית משאבות חום מקור קרקע, משתמשים בדרך כלל ב-VGT עם שני צינורות פוליאתילן בצורת U המותקנים בבאר אחת. המודל המתמטי מאפשר להעריך את היעילות של פתרון טכני כזה (איור 5). ערכי שטף החום הספציפי בעמודה השמאלית והימנית של התרשים מחושבים עבור ערכי הקוטר המקביל של ה-VGT, התואמים את העיצוב של מחליף החום עם צינורות U אחד ושני.

הפרש הטמפרטורות בין הקרקע לגליקול המקורר במאייד של משאבת החום הוא מכריע להעצמת העברת החום בקרקע. על איור. 6 מראה את התלות של שטף החום הספציפי בהפרש הטמפרטורה הזה.

יש לציין במיוחד שאיורים 3...6 אינם מציגים את הערכים האבסולוטיים של שטף החום הספציפי מהאדמה ל-VGT, אלא את אופי השינוי בערכים אלו מאחד הטיעונים, בעוד רבים אחרים הטיעונים נשארים ללא שינוי, או ליתר דיוק, כפי שהם הוגדרו או ניתנו בדוגמה החישובית שלנו. לכן, אי אפשר להיות מונחה על ידי הדיאגרמות המוצגות באיורים אלה כדי לחשב את אורך ה-VGT בפרויקטים ספציפיים.

 

מומלץ לקבוע את אורכם של מחליפי חום קרקע אנכיים באמצעות נוסחה (6).