Siltumsūkņu veidi mājas apkurei

Siltumsūkņu konstrukciju veidi

ZS veidu parasti apzīmē ar frāzi, kas norāda avota vidi un apkures sistēmas siltumnesēju.

Ir šādas šķirnes:

• TN "gaiss - gaiss";
• TN "gaiss - ūdens";
• TN "augsne - ūdens";
• TN "ūdens - ūdens".

Pati pirmā iespēja ir parastā sadalītā sistēma, kas darbojas apkures režīmā. Iztvaicētājs ir uzstādīts uz ielas, un mājas iekšpusē ir uzstādīts bloks ar kondensatoru. Pēdējais tiek izpūsts ar ventilatoru, kura dēļ telpā tiek piegādāta silta gaisa masa.

Ja šāda sistēma ir aprīkota ar speciālu siltummaini ar sprauslām, tiks iegūts gaiss-ūdens siltumsūknis. Tas ir savienots ar ūdens sildīšanas sistēmu.

Gaiss-gaiss vai gaiss-ūdens ZS iztvaicētāju var novietot nevis uz ielas, bet gan izplūdes ventilācijas kanālā (jāpiespiež). Šajā gadījumā ZS efektivitāte tiks palielināta vairākas reizes.

"Ūdens - ūdens" un "augsne - ūdens" tipa siltumsūkņi izmanto tā saukto ārējo siltummaini vai, kā to sauc arī, kolektoru, lai iegūtu siltumu.

Siltumsūkņa shematiskā diagramma

Šī ir gara cilpa caurule, parasti plastmasas, caur kuru cirkulē šķidra vide, mazgājot iztvaicētāju. Abu veidu HP ir viena un tā pati ierīce: vienā gadījumā kolektors ir iegremdēts virszemes rezervuāra apakšā, bet otrajā - zemē. Šādas ZS kondensators atrodas siltummainī, kas savienots ar ūdens sildīšanas sistēmu.

ZS pievienošana saskaņā ar shēmu "ūdens - ūdens" ir daudz mazāk darbietilpīga nekā "augsne - ūdens", jo nav nepieciešami zemes darbi. Rezervuāra apakšā caurule ir novietota spirāles veidā. Protams, šai shēmai ir piemērota tikai tāda ūdenstilpne, kas ziemā neaizsalst līdz dibenam.

Ir pienācis laiks detalizēti izpētīt ārvalstu pieredzi

Gandrīz visi jau zina par siltumsūkņiem, kas spēj iegūt apkārtējo siltumu ēku apkurei, un, ja vēl nesen potenciālais klients, kā likums, uzdeva apmulsušu jautājumu "kā tas ir iespējams?", Tagad jautājums "kā tas ir pareizi" arvien biežāk dzirdēts. darīt?".

Uz šo jautājumu nav viegli atbildēt.

Meklējot atbildi uz neskaitāmajiem jautājumiem, kas neizbēgami rodas, mēģinot projektēt apkures sistēmas ar siltumsūkņiem, vēlams vērsties pie speciālistu pieredzes no tām valstīm, kur siltumsūkņi uz zemes siltummaiņiem tiek izmantoti jau ilgāku laiku.

Apmeklējums * Amerikas izstādē AHR EXPO-2008, kas tika veikts galvenokārt, lai iegūtu informāciju par zemes siltummaiņu inženiertehnisko aprēķinu metodēm, tiešus rezultātus šajā virzienā nedeva, bet ASHRAE izstādes stendā tika pārdota grāmata, daži no noteikumiem kalpoja par pamatu šīm publikācijām.

Uzreiz jāsaka, ka amerikāņu metožu pārnešana uz pašmāju augsni nav viegls uzdevums. Amerikāņi nedara lietas tā, kā to dara Eiropā. Tikai viņi mēra laiku tādās pašās vienībās kā mēs. Visas pārējās mērvienības ir tīri amerikāņu vai, pareizāk sakot, britu mērvienības. Amerikāņiem īpaši nepaveicās ar siltuma plūsmu, kas mērāma gan britu siltuma vienībās laika vienībā, gan dzesēšanas tonnās, kas, iespējams, izgudrota Amerikā.

Galvenā problēma gan bija nevis ASV pieņemto mērvienību pārrēķināšanas tehniskās neērtības, pie kurām ar laiku var pierast, bet gan tas, ka minētajā grāmatā nebija skaidra metodiskā pamata aprēķinu algoritma konstruēšanai. . Parastajām un labi zināmajām aprēķinu metodēm tur ir atvēlēts pārāk daudz vietas, savukārt daži svarīgi noteikumi paliek pilnībā neatklāti.

Jo īpaši tādus fiziski saistītus ievades datus vertikālo zemes siltummaiņu aprēķināšanai, piemēram, siltummainī cirkulējošā šķidruma temperatūru un siltumsūkņa konversijas koeficientu, nevar iestatīt patvaļīgi un pirms turpināt aprēķinus, kas saistīti ar nestabilu siltumu. pārnešana zemē, ir jānosaka atkarības, kas savieno šīs iespējas.

Siltumsūkņa efektivitātes kritērijs ir pārrēķina koeficients α, kura vērtību nosaka tā siltumjaudas attiecība pret kompresora elektriskās piedziņas jaudu. Šī vērtība ir funkcija no viršanas temperatūras iztvaicētājā t_u un kondensāts t_k, un attiecībā uz siltumsūkņiem "ūdens-ūdens" var runāt par šķidruma temperatūru iztvaicētāja izejā t_2I un pie kondensatora izejas t_2K:

? = ?(t_2I,t_2K).         (1)

Sērijveida saldēšanas iekārtu un ūdens-ūdens siltumsūkņu kataloga raksturlielumu analīze ļāva parādīt šo funkciju diagrammas veidā (1. att.).

Izmantojot diagrammu, ir viegli noteikt siltumsūkņa parametrus pašās sākotnējās projektēšanas stadijās. Acīmredzami, piemēram, ja siltumsūknim pievienotā apkures sistēma ir paredzēta siltumnesēja padevei ar turpgaitas temperatūru 50°C, tad siltumsūkņa maksimālais iespējamais konversijas koeficients būs aptuveni 3,5. Tajā pašā laikā glikola temperatūra iztvaicētāja izejā nedrīkst būt zemāka par +3°C, kas nozīmē, ka būs nepieciešams dārgs zemes siltummainis.

Tajā pašā laikā, ja māju apsilda ar apsildāmo grīdu, no siltumsūkņa kondensatora apkures sistēmā ieplūdīs dzesēšanas šķidrums ar temperatūru 35°C. Šādā gadījumā siltumsūknis var strādāt efektīvāk, piemēram, ar konversijas koeficientu 4,3, ja iztvaicētājā atdzesētā glikola temperatūra ir aptuveni -2°C.

Izmantojot Excel izklājlapas, funkciju (1) varat izteikt kā vienādojumu:

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

Ja ar vēlamo konversijas koeficientu un noteiktu dzesēšanas šķidruma temperatūras vērtību apkures sistēmā, ko darbina ar siltumsūkni, ir nepieciešams noteikt iztvaicētājā atdzesētā šķidruma temperatūru, tad vienādojumu (2) var attēlot šādi:

         (3)

Lai izvēlētos siltumnesēja temperatūru apkures sistēmā noteiktām siltumsūkņa konversijas koeficienta vērtībām un šķidruma temperatūrai iztvaicētāja izejā, varat izmantot formulu:

    (4)

Formulās (2)…(4) temperatūras ir izteiktas Celsija grādos.

Kad šīs atkarības ir noteiktas, mēs varam pāriet tieši uz Amerikas pieredzi.

Siltumsūkņu aprēķināšanas metodika

Protams, siltumsūkņa izvēles un aprēķināšanas process ir tehniski ļoti sarežģīta darbība un ir atkarīga no objekta individuālajām īpašībām, taču aptuveni to var reducēt līdz sekojošām darbībām:

Tiek noteikti siltuma zudumi caur ēkas norobežojošām konstrukcijām (sienām, griestiem, logiem, durvīm). To var izdarīt, izmantojot šādu attiecību:

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

tout - āra gaisa temperatūra (°С);

alva – iekšējā gaisa temperatūra (°С);

S ir visu norobežojošo konstrukciju kopējā platība (m2);

n ir koeficients, kas norāda vides ietekmi uz objekta īpašībām. Telpām, kas ir tiešā saskarē ar ārējo vidi caur griestiem n=1; objektiem ar bēniņu stāviem n=0,9; ja objekts atrodas virs pagraba n = 0,75;

β ir papildu siltuma zudumu koeficients, kas ir atkarīgs no ēkas veida un tās ģeogrāfiskās atrašanās vietas, β var mainīties no 0,05 līdz 0,27;

Rt - termiskā pretestība, tiek noteikta ar šādu izteiksmi:

Rt = 1/α_iekšējais + Σ ( δ_i /λ_i ) + 1/α_divstāvu (m2*°С / W), kur:

δ_i / λі ir aprēķinātais būvniecībā izmantoto materiālu siltumvadītspējas rādītājs.

α_divstāvu- norobežojošo konstrukciju ārējo virsmu siltuma izkliedes koeficients (W / m2 * ° C);

α_iekšējais- norobežojošo konstrukciju iekšējo virsmu termiskās absorbcijas koeficients (W / m2 * ° C);

- Konstrukcijas kopējos siltuma zudumus aprēķina pēc formulas:

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

Qi - enerģijas izmaksas gaisa sildīšanai, kas nonāk telpā caur dabīgām noplūdēm;

Qbp ​​- siltuma izdalīšanās sadzīves tehnikas darbības un cilvēka darbības dēļ.

2. Pamatojoties uz iegūtajiem datiem, aprēķina siltumenerģijas gada patēriņu katram atsevišķam objektam:

Qyear = 24*0,63*Qt. sviedri.*(( d*( tin — tout.av.)/ ( tin — tout.)) (kWh gadā) kur:

tvn - ieteicamā gaisa temperatūra telpā;

tout - āra gaisa temperatūra;

tout.average - āra gaisa temperatūras vidējā aritmētiskā vērtība visai apkures sezonai;

d ir apkures perioda dienu skaits.

3. Lai veiktu pilnīgu analīzi, būs jāaprēķina arī ūdens sildīšanai nepieciešamās siltumenerģijas līmenis:

Qhv \u003d V * 17 (kW / h gadā.) Kur:

V ir ūdens ikdienas uzsildīšanas apjoms līdz 50 °C.

Tad kopējo siltumenerģijas patēriņu nosaka pēc formulas:

Q \u003d Qgw + Qyear (kW / h gadā.)

Ņemot vērā iegūtos datus, nebūs grūti izvēlēties piemērotāko siltumsūkni apkurei un karstā ūdens apgādei. Turklāt aprēķinātā jauda tiek noteikta kā. Qtn=1,1*Q, kur:

Qtn=1,1*Q, kur:

1.1 - korekcijas koeficients, kas norāda uz iespēju palielināt siltumsūkņa slodzi kritisko temperatūru rašanās laikā.

Veicot siltumsūkņu aprēķinu, Jūs varat izvēlēties piemērotāko siltumsūkni, kas spēj nodrošināt nepieciešamos mikroklimata parametrus telpās ar jebkādiem tehniskajiem parametriem. Un, ņemot vērā iespēju integrēt šo sistēmu ar siltās grīdas gaisa kondicionēšanas iekārtu, var atzīmēt ne tikai tās funkcionalitāti, bet arī augsto estētisko vērtību.

Lasīt vairāk:

Kā pareizi aprēķināt HP urbumu skaitu un dziļumu, var atrast šajā videoklipā:

Ja jums patika materiāls, būšu pateicīgs, ja ieteiksiet to draugiem vai atstāsiet kādu noderīgu komentāru.

Siltumsūkņu veidi

Atkarībā no zemas kvalitātes enerģijas avota siltumsūkņus iedala trīs galvenajos veidos:

• Gaiss.
• Gruntēšana.
• Ūdens - avots var būt gruntsūdeņi un ūdenstilpes uz virsmas.

Ūdens sildīšanas sistēmām, kas ir biežāk izmantotas, tiek izmantoti šāda veida siltumsūkņi:

"Gaiss-ūdens" - gaisa tipa siltumsūknis, kas silda ēku, velkot gaisu no ārpuses caur ārējo bloku. Tas darbojas pēc gaisa kondicionētāja principa, tikai otrādi, pārvēršot gaisa enerģiju siltumā. Šāds siltumsūknis neprasa lielas uzstādīšanas izmaksas, tam nav jāatvēl zemes gabals un turklāt jāurbj aka. Tomēr darbības efektivitāte zemā temperatūrā (-25ºС) samazinās un ir nepieciešams papildu siltumenerģijas avots.

Ierīce "gruntsūdens" attiecas uz ģeotermālo un ražo siltumu no zemes, izmantojot kolektoru, kas novietots dziļumā zem augsnes sasalšanas. Ja kolektors atrodas horizontāli, pastāv arī atkarība no vietas laukuma un ainavas. Vertikālam izvietojumam būs jāizurbj aka.

"Ūdens-ūdens" tiek uzstādīts tur, kur tuvumā ir rezervuārs vai gruntsūdeņi. Pirmajā gadījumā kolektors tiek uzlikts rezervuāra apakšā, otrajā tiek izurbta aka vai vairākas, ja to atļauj vietas platība. Dažkārt gruntsūdeņu dziļums ir pārāk liels, tāpēc šāda siltumsūkņa uzstādīšanas izmaksas var būt ļoti augstas.

Katram siltumsūkņu veidam ir savas priekšrocības un trūkumi, ja ēka atrodas tālu no ūdenstilpnes vai gruntsūdeņi ir pārāk dziļi, tad ūdens-ūdens nedarbosies."Gaiss-ūdens" būs aktuāls tikai salīdzinoši siltos reģionos, kur gaisa temperatūra aukstajā sezonā nenoslīd zem -25ºC.

Siltumsūkņa jaudas aprēķināšanas metode

Papildus optimālā enerģijas avota noteikšanai būs jāaprēķina apkurei nepieciešamā siltumsūkņa jauda. Tas ir atkarīgs no ēkas siltuma zudumu apjoma. Aprēķināsim siltumsūkņa jaudu mājas apkurei, izmantojot konkrētu piemēru.

Lai to izdarītu, izmantojam formulu Q=k*V*∆T, kur

• Q ir siltuma zudumi (kcal/stundā). 1 kWh = 860 kcal/h;
• V ir mājas tilpums m3 (platību reizinām ar griestu augstumu);
• ∆T ir minimālo temperatūru ārpus telpām un iekštelpu attiecība gada aukstākajā periodā, °С. No iekšējā tº mēs atņemam ārējo;
• k ir ēkas vispārinātais siltuma pārneses koeficients. Ķieģeļu ēkai ar divām mūra kārtām k=1; labi siltinātai ēkai k=0,6.

Tādējādi siltumsūkņa jaudas aprēķins ķieģeļu mājas apkurei ar platību 100 kv.m un griestu augstumu 2,5 m ar ttº starpību no -30º ārpusē līdz +20º iekšpusē būs šāds:

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

12500/860= 14,53 kW. Tas ir, standarta ķieģeļu mājai ar platību 100 m2 jums būs nepieciešama 14 kilovatu ierīce.

Patērētājs pieņem siltumsūkņa veida un jaudas izvēli, pamatojoties uz vairākiem nosacījumiem:

• teritorijas ģeogrāfiskās īpatnības (ūdenstilpju tuvums, gruntsūdeņu klātbūtne, brīva vieta kolektoram);
• klimata īpatnības (temperatūra);
• telpas veids un iekšējais tilpums;
• finansiālās iespējas.

Ņemot vērā visus iepriekš minētos aspektus, jūs varēsiet izdarīt labāko aprīkojuma izvēli. Efektīvākai un pareizākai siltumsūkņa izvēlei labāk sazināties ar speciālistiem, viņi varēs veikt detalizētākus aprēķinus un nodrošināt iekārtu uzstādīšanas ekonomisko izdevīgumu.

Ilgu laiku un ļoti veiksmīgi siltumsūkņi tiek izmantoti sadzīves un rūpnieciskajos ledusskapjos un gaisa kondicionieros.

Mūsdienās šīs ierīces sāka izmantot, lai veiktu pretēja rakstura funkciju - mājas apsildīšanu aukstajā sezonā.

Apskatīsim, kā siltumsūkņus izmanto privātmāju apkurei un kas jāzina, lai pareizi aprēķinātu visas tā sastāvdaļas.

Siltumsūkņa aprēķina piemērs

Vienstāvu mājas ar kopējo platību 70 kv.m. apkures sistēmai izvēlēsimies siltumsūkni. m ar standarta griestu augstumu (2,5 m), racionālu arhitektūru un mūsdienu būvnormatīvu prasībām atbilstošu norobežojošo konstrukciju siltumizolāciju. Apkurei 1.kv. m šāda objekta, saskaņā ar vispārpieņemtiem standartiem, jums ir jātērē 100 W siltuma. Tādējādi visas mājas apkurei jums būs nepieciešams:

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

Izvēlamies siltumsūkņa zīmolu "TeploDarom" (modelis L-024-WLC) ar siltuma jaudu W = 7,7 kW. Iekārtas kompresors patērē N = 2,5 kW elektroenerģijas.

Kolektora aprēķins

Kolektora izbūvei atvēlētajā platībā grunts ir mālaina, gruntsūdens līmenis augsts (ņemam siltumspēju p = 35 W/m).

Kolektora jaudu nosaka pēc formulas:

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

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

Pamatojoties uz to, ka par 100 m garākas ķēdes ieklāšana ir neracionāla pārmērīgi augstās hidrauliskās pretestības dēļ, pieņemam sekojošo: siltumsūkņa kolektors sastāvēs no divām ķēdēm - 100 m un 50 m garas.

Vietnes laukumu, kas būs jāpaņem zem kolektora, nosaka pēc formulas:

S = L x A,

Kur A ir solis starp blakus esošajām kontūras sekcijām. Mēs pieņemam: A = 0,8 m.

Tad S = 150 x 0,8 = 120 kv. m.

Siltumsūkņa atmaksāšanās

Runājot par to, cik ilgi cilvēks varēs atdot kaut ko ieguldīto naudu, tas nozīmē, cik ienesīgs bija pats ieguldījums. Apkures jomā viss ir diezgan sarežģīti, jo mēs paši sev nodrošinām komfortu un siltumu, turklāt visas sistēmas ir dārgas, taču šajā gadījumā var meklēt variantu, kas atdotu iztērēto naudu, samazinot izmaksas pie lietošanas. Un, kad sāc meklēt piemērotu risinājumu, salīdzina visu: gāzes katlu, siltumsūkni vai elektrisko boileri. Mēs analizēsim, kura sistēma atmaksāsies ātrāk un efektīvāk.

Atmaksāšanās jēdzienu, šajā gadījumā siltumsūkņa ieviešanu esošās siltumapgādes sistēmas modernizācijai, ja vienkārši, var skaidrot šādi:

Ir viena sistēma - individuālais gāzes katls, kas nodrošina neatkarīgu apkuri un karsto ūdeni. Ir dalītas sistēmas gaisa kondicionieris, kas nodrošina aukstumu vienai telpai. Uzstādītas 3 split sistēmas dažādās telpās.

Un ir vēl ekonomiskāka progresīva tehnoloģija - siltumsūknis, kas sildīs/dzesēs mājas un sildīs ūdeni mājai vai dzīvoklim atbilstošā daudzumā. Jānoskaidro, cik ir mainījušās iekārtu kopējās izmaksas un sākotnējās izmaksas, kā arī jānovērtē, cik ir samazinājušās izvēlēto iekārtu veidu ekspluatācijas izmaksas gadā. Un noteikt, cik gadus dārgākas iekārtas atmaksāsies ar iegūto ietaupījumu. Ideālā gadījumā tiek salīdzināti vairāki piedāvātie dizaina risinājumi un tiek izvēlēts ekonomiski izdevīgākais.

Mēs aprēķināsim un uzzināsim, kāds ir siltumsūkņa atmaksāšanās laiks Ukrainā

Apsveriet konkrētu piemēru

• Māja 2 stāvos, labi siltināta, ar kopējo platību 150 kv.m.
• Siltuma/apkures sadales sistēma: 1. kontūra - apsildāmās grīdas, 2. kontūra - radiatori (vai ventilatora spoles).
• Uzstādīts gāzes katls apkurei un karstā ūdens apgādei (karstā ūdens), piemēram, 24kW, divkontūru.
• Split gaisa kondicionēšanas sistēma 3 mājas istabām.

Ikgadējās apkures un ūdens sildīšanas izmaksas

Maks. siltuma jauda ZS apkurei, kW	19993,59
Maks. jaudas patēriņš ZS strādājot apkurei, kW	7283,18

Maks. ZS apkures jauda karstā ūdens apgādei, kW	2133,46
Maks. elektroenerģijas patēriņš ZS, strādājot pie karstā ūdens padeves, kW	866,12

1. Aptuvenās katlu telpas izmaksas ar 24 kW gāzes katlu (katls, cauruļvadi, elektroinstalācija, tvertne, skaitītājs, uzstādīšana) ir aptuveni 1000 eiro. Kondicionēšanas sistēma (viena split sistēma) šādai mājai maksās aptuveni 800 eiro. Kopā ar katlu telpas sakārtošanu, projektēšanas darbiem, pieslēgumu gāzesvada tīklam un montāžas darbiem - 6100 eiro.

1. Aptuvenās Mycond siltumsūkņa izmaksas ar papildus fan coil sistēmu, montāžas darbiem un elektrības pieslēgumu ir 6650 eiro.

1. Kapitālieguldījumu pieaugums ir: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 eiro (jeb aptuveni 16500 UAH)
2. Ekspluatācijas izmaksu samazinājums ir: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Atmaksāšanās periods Tokup. = 16500 / 19608 = 0,84 gadi!

Siltumsūkņa lietošanas vienkāršība

Siltumsūkņi ir daudzpusīgākais, daudzfunkcionālākais un energoefektīvākais aprīkojums mājas, dzīvokļa, biroja vai komerciālā objekta apkurei.

Inteliģenta vadības sistēma ar iknedēļas vai dienas programmēšanu, automātisku sezonas iestatījumu pārslēgšanu, temperatūras uzturēšanu mājās, ekonomiskiem režīmiem, vergu katla, katla, cirkulācijas sūkņu vadību, temperatūras kontroli divos apkures lokos, ir vismodernākā un modernākā. . Kompresora, ventilatora, sūkņu darbības invertora vadība ļauj maksimāli ietaupīt enerģijas patēriņu.

Siltumsūkņa darbība gruntsūdens darbības laikā

Kolektora ieklāšanu zemē var veikt trīs veidos.

Horizontālā iespēja

Caurules tiek liktas tranšejās "čūska" līdz dziļumam, kas pārsniedz augsnes sasalšanas dziļumu (vidēji - no 1 līdz 1,5 m).

Šādam kolektoram būs nepieciešams pietiekami lielas platības zemes gabals, taču to var uzbūvēt jebkurš mājas īpašnieks – nekādas citas prasmes kā vien prasme strādāt ar lāpstu nebūs vajadzīgas.

Tomēr jāņem vērā, ka siltummaiņa izgatavošana ar rokām ir diezgan darbietilpīgs process.

Vertikālā iespēja

Kolektora caurules cilpu formā, kurām ir burta "U" forma, ir iegremdētas akās ar dziļumu no 20 līdz 100 m. Ja nepieciešams, var izveidot vairākas šādas akas. Pēc cauruļu uzstādīšanas akas ir piepildītas ar cementa javu.

Vertikālā kolektora priekšrocība ir tā, ka tā izbūvei ir nepieciešams ļoti mazs laukums. Taču urbumus, kuru dziļums ir lielāks par 20 m, paša spēkiem nav iespējams urbt – būs jāalgo urbēju brigāde.

Kombinēts variants

Šo kolektoru var uzskatīt par horizontālā variantu, taču tā uzbūvēšanai būs nepieciešams daudz mazāk vietas.

Vietnē tiek izrakta apaļa aka 2 m dziļumā.

Siltummaiņa caurules ir izliktas spirālē tā, lai ķēde būtu kā vertikāli uzstādīta atspere.

Pabeidzot uzstādīšanas darbus, aka aizmieg. Tāpat kā horizontālā siltummaiņa gadījumā, visu nepieciešamo darba apjomu var veikt ar rokām.

Kolektors ir piepildīts ar antifrīzu - antifrīzu vai etilēnglikola šķīdumu. Lai nodrošinātu tā cirkulāciju, ķēdē ietriecas īpašs sūknis. Absorbējis augsnes siltumu, antifrīzs nonāk iztvaicētājā, kur starp to un aukstumaģentu notiek siltuma apmaiņa.

Jāņem vērā, ka neierobežota siltuma ieguve no zemes, īpaši, ja kolektors atrodas vertikāli, var radīt nevēlamas sekas uz vietas ģeoloģiju un ekoloģiju. Tāpēc vasarā ļoti vēlams "augsne - ūdens" tipa ZS darbināt apgrieztā režīmā - gaisa kondicionētāju.

Gāzes apkures sistēmai ir daudz priekšrocību un viena no galvenajām ir zemās gāzes izmaksas. Kā aprīkot māju ar gāzes apkuri, jūs pamudināsiet apkures shēma privātmājai ar gāzes katlu. Apsveriet apkures sistēmas konstrukciju un nomaiņas prasības.

Par saules paneļu izvēles iespējām mājas apkurei lasiet šajā tēmā.

Siltumsūkņa horizontālā kolektora aprēķins

Horizontālā kolektora efektivitāte ir atkarīga no vides temperatūras, kurā tas ir iegremdēts, tā siltumvadītspējas, kā arī no saskares vietas ar caurules virsmu. Aprēķina metode ir diezgan sarežģīta, tāpēc vairumā gadījumu tiek izmantoti vidējie dati.

Tiek uzskatīts, ka katrs siltummaiņa skaitītājs nodrošina HP ar šādu siltuma jaudu:

• 10 W - ja tiek aprakta sausā smilšainā vai akmeņainā augsnē;
• 20 W - sausā māla augsnē;
• 25 W - mitrā māla augsnē;
• 35 W - ļoti mitrā māla augsnē.

Tādējādi, lai aprēķinātu kolektora garumu (L), nepieciešamā siltuma jauda (Q) jādala ar augsnes siltumspēju (p):

L = Q / p.

Norādītās vērtības var uzskatīt par derīgām tikai tad, ja ir izpildīti šādi nosacījumi:

• Zeme virs kolektora nav apbūvēta, noēnota vai apstādīta ar kokiem vai krūmiem.
• Attālums starp blakus esošajiem spirāles pagriezieniem vai "čūskas" sekcijām ir vismaz 0,7 m.

Siltumsūkņu darbības princips

Jebkurā HP ir darba vide, ko sauc par aukstumaģentu. Freons parasti darbojas šajā statusā, retāk - amonjaks. Pati ierīce sastāv tikai no trim sastāvdaļām:

Iztvaicētājs un kondensators ir divi rezervuāri, kas izskatās kā garas izliektas caurules - spoles. Kondensators vienā galā ir savienots ar kompresora izeju, bet iztvaicētājs - ar ieeju. Spoļu gali ir savienoti, un krustojumā starp tiem ir uzstādīts spiediena samazināšanas vārsts. Iztvaicētājs tieši vai netieši saskaras ar avota vidi, savukārt kondensators saskaras ar apkures vai karstā ūdens sistēmu.

Kā darbojas siltumsūknis

HP darbības pamatā ir gāzes tilpuma, spiediena un temperatūras savstarpējā atkarība. Lūk, kas notiek apkopojumā:

1. Amonjaks, freons vai cits aukstumaģents, pārvietojoties pa iztvaicētāju, no avota vides uzsilst, piemēram, līdz +5 grādu temperatūrai.
2. Pēc tam, kad gāze iziet cauri iztvaicētājam, tā nonāk kompresorā, kas to iesūknē kondensatorā.
3. Kompresora sūknēto aukstumnesēju kondensatorā notur spiediena samazināšanas vārsts, tāpēc tā spiediens šeit ir lielāks nekā iztvaicētājā. Kā jūs zināt, palielinoties spiedienam, jebkuras gāzes temperatūra palielinās.Tieši tā notiek ar aukstumaģentu – tas uzsilst līdz 60 – 70 grādiem. Tā kā kondensatoru mazgā dzesēšanas šķidrums, kas cirkulē apkures sistēmā, pēdējais tiek arī uzsildīts.
4. Caur spiediena samazināšanas vārstu aukstumaģents nelielās porcijās tiek izvadīts iztvaicētājā, kur tā spiediens atkal pazeminās. Gāze izplešas un atdziest, un, tā kā iepriekšējā posmā siltuma pārneses rezultātā tā zaudēja daļu iekšējās enerģijas, tās temperatūra nokrītas zem sākotnējiem +5 grādiem. Sekojot iztvaicētājam, tas atkal uzsilst, pēc tam kompresors to iesūknē kondensatorā - un tā tālāk pa apli. Zinātniski šo procesu sauc par Kārno ciklu.

Taču ZS joprojām ir ļoti ienesīgs: par katru iztērēto kWh elektroenerģijas iespējams iegūt no 3 līdz 5 kWh siltuma.

Sākotnējo datu ietekme uz aprēķina rezultātu

Tagad izmantosim aprēķinu gaitā izveidoto matemātisko modeli, lai izsekotu dažādu sākotnējo datu ietekmei uz aprēķina gala rezultātu. Jāatzīmē, ka programmā Excel veiktie aprēķini ļauj šādu analīzi veikt ļoti ātri.

Sākumā redzēsim, kā tā siltumvadītspēja ietekmē siltuma plūsmas lielumu uz WGT no augsnes.

Mūsu aprēķina piemērs tika veikts augsnei ar siltumvadītspēju ? \u003d 2,076 W / (K • m), un īpatnējā siltuma plūsma bija q_yd = 41,4 W. Uz att. 3 parāda funkciju q_yd = ?(?) ar citiem aprēķina nosacījumiem nemainīgiem.

 

Zināms, ka, vasarā VGT izmantojot gaisa kondicionēšanas sistēmas aukstummašīnu siltuma noņemšanas režīmā, paaugstinās zemes siltummaiņu, kas darbojas ziemā kopā ar siltumsūkni, efektivitāte. Līkne attēlā. 4. attēlā parādīta īpatnējās siltuma plūsmas no zemes uz VGT atkarības raksturs ziemā no ēkas gada aukstuma nepieciešamības pret tās gada nepieciešamību pēc siltumenerģijas apkurei.

Eiropas praksē zemes siltumsūkņu būvniecībā parasti izmanto VGT ar divām U-veida polietilēna caurulēm, kas uzstādītas vienā akā. Matemātiskais modelis dod iespēju novērtēt šāda tehniskā risinājuma efektivitāti (5. att.). Īpatnējās siltuma plūsmas vērtības diagrammas kreisajā un labajā kolonnā tiek aprēķinātas VGT ekvivalenta diametra vērtībām, kas atbilst siltummaiņa konstrukcijai ar vienu un divām U-caurulēm.

Temperatūras starpība starp zemi un siltumsūkņa iztvaicētājā atdzesēto glikolu ir izšķiroša siltuma pārneses intensifikācijai zemē. Uz att. 6 parāda īpatnējās siltuma plūsmas atkarību no šīs temperatūras starpības.

Īpaši jāatzīmē, ka 3.…6.attēlos nav attēlotas īpatnējās siltuma plūsmas no augsnes uz VGT absolūtās vērtības, bet gan šo vērtību izmaiņu raksturs no viena no argumentiem, savukārt daudzi citi argumenti paliek nemainīgi vai, drīzāk, tādi, kādi tie tika definēti vai norādīti mūsu aprēķina piemērā. Tāpēc nav iespējams vadīties pēc diagrammām, kas parādītas šajos attēlos, lai aprēķinātu VGT garumu konkrētos projektos.

 

Vertikālo zemes siltummaiņu garumu ieteicams noteikt pēc formulas (6).