Rodzaje pomp ciepła do ogrzewania domu

Rodzaje konstrukcji pomp ciepła

Typ HP jest zwykle oznaczany zwrotem wskazującym na czynnik źródłowy i nośnik ciepła systemu grzewczego.

Istnieją następujące odmiany:

• TN „powietrze - powietrze”;
• TN „powietrze - woda”;
• TN "gleba - woda";
• TN "woda - woda".

Pierwsza opcja to konwencjonalny system split działający w trybie ogrzewania. Parownik montowany jest na ulicy, a wewnątrz domu montowany jest blok ze skraplaczem. Ten ostatni jest nadmuchiwany wentylatorem, dzięki czemu do pomieszczenia doprowadzana jest ciepła masa powietrza.

Jeżeli taki system zostanie wyposażony w specjalny wymiennik ciepła z dyszami, uzyskamy pompę ciepła powietrze-woda. Jest podłączony do systemu podgrzewania wody.

Parownik HP typu powietrze-powietrze lub powietrze-woda może być umieszczony nie na ulicy, ale w kanale wentylacyjnym wywiewnym (musi być wymuszony). W takim przypadku wydajność HP zostanie kilkakrotnie zwiększona.

Pompy ciepła typu „woda – woda” i „grunt – woda” wykorzystują do odbioru ciepła tzw. zewnętrzny wymiennik ciepła lub, jak to się nazywa, kolektor.

Schemat ideowy pompy ciepła

Jest to długa, zapętlona rura, zwykle plastikowa, przez którą krąży płynny czynnik myjący parownik. Oba typy HP to to samo urządzenie: w jednym przypadku kolektor zanurzony jest do dna zbiornika powierzchniowego, aw drugim do gruntu. Skraplacz takiego HP znajduje się w wymienniku ciepła podłączonym do systemu podgrzewania wody.

Podłączenie HP według schematu "woda - woda" jest znacznie mniej pracochłonne niż "gleba - woda", ponieważ nie ma potrzeby wykonywania robót ziemnych. Na dnie zbiornika rura ułożona jest w formie spirali. Oczywiście do tego schematu nadaje się tylko taki zbiornik wodny, który zimą nie zamarza na dno.

Czas szczegółowo przestudiować zagraniczne doświadczenia

Prawie wszyscy już wiedzą o pompach ciepła, które mogą wydobywać ciepło z otoczenia do ogrzewania budynków, a jeśli do niedawna potencjalny klient z reguły zadawał zdezorientowane pytanie „jak to możliwe?”, teraz pytanie „jak to jest w porządku” jest coraz częściej słychać. czy?".

Odpowiedź na to pytanie nie jest łatwa.

W poszukiwaniu odpowiedzi na liczne pytania, które nieuchronnie pojawiają się przy projektowaniu systemów grzewczych z pompami ciepła, warto sięgnąć do doświadczeń specjalistów z tych krajów, w których pompy ciepła na gruntowych wymiennikach ciepła stosowane są od dawna.

Wizyta * na amerykańskiej wystawie AHR EXPO-2008, podjęta głównie w celu uzyskania informacji o metodach obliczeń inżynierskich gruntowych wymienników ciepła, nie przyniosła bezpośrednich rezultatów w tym kierunku, ale na stoisku ASHRAE sprzedano książkę, niektóre z zapisów stanowiły podstawę tych publikacji.

Należy od razu powiedzieć, że przeniesienie amerykańskich metod na grunt rodzimy nie jest łatwym zadaniem. Amerykanie nie robią rzeczy tak, jak robią to w Europie. Tylko oni mierzą czas w tych samych jednostkach, co my. Wszystkie inne jednostki miary są czysto amerykańskie, a raczej brytyjskie. Szczególnie pecha mieli Amerykanie ze strumieniem ciepła, który można mierzyć zarówno w brytyjskich jednostkach termicznych na jednostkę czasu, jak i w tonach chłodzenia, które prawdopodobnie wynaleziono w Ameryce.

Głównym problemem nie była jednak techniczna niedogodność przeliczania przyjętych w Stanach Zjednoczonych jednostek miar, do której można się w końcu przyzwyczaić, ale brak we wspomnianej książce jasnych podstaw metodologicznych do budowy algorytmu obliczeniowego. Za dużo miejsca poświęca się rutynowym i dobrze znanym metodom obliczeniowym, podczas gdy niektóre ważne postanowienia pozostają całkowicie nieujawnione.

W szczególności takich fizycznie powiązanych danych wejściowych do obliczeń pionowych gruntowych wymienników ciepła, takich jak temperatura cieczy krążącej w wymienniku ciepła i współczynnik konwersji pompy ciepła, nie można ustawić arbitralnie i przed przystąpieniem do obliczeń związanych z niestabilnym ciepłem transferu w gruncie, konieczne jest określenie zależności łączących te opcje.

Kryterium sprawności pompy ciepła jest przelicznik α, którego wartość określa stosunek jej mocy cieplnej do mocy napędu elektrycznego sprężarki. Wartość ta jest funkcją temperatur wrzenia w parowniku t_ty i kondensacja t_k, a w odniesieniu do pomp ciepła „woda-woda” możemy mówić o temperaturze cieczy na wylocie z parownika t_2I i na wyjściu kondensatora t_2K:

? = ?(t_2I,T_2K).         (1)

Analiza charakterystyki katalogowej seryjnych agregatów chłodniczych i pomp ciepła woda/woda pozwoliła na przedstawienie tej funkcji w postaci wykresu (rys. 1).

Korzystając z wykresu łatwo jest określić parametry pompy ciepła na bardzo początkowych etapach projektowania. Oczywiste jest na przykład, że jeśli instalacja grzewcza podłączona do pompy ciepła ma dostarczać czynnik grzewczy o temperaturze zasilania 50°C, to maksymalny możliwy współczynnik konwersji pompy ciepła wyniesie około 3,5. Jednocześnie temperatura glikolu na wylocie z parownika nie powinna być niższa niż +3°C, co oznacza konieczność zastosowania drogiego gruntowego wymiennika ciepła.

Jednocześnie, jeśli dom jest ogrzewany ogrzewaniem podłogowym, ze skraplacza pompy ciepła do systemu grzewczego wpłynie czynnik chłodniczy o temperaturze 35°C. W takim przypadku pompa ciepła może pracować wydajniej np. przy współczynniku konwersji 4,3, jeśli temperatura schłodzonego glikolu w parowniku wynosi około -2°C.

Korzystając z arkuszy kalkulacyjnych Excel, możesz wyrazić funkcję (1) jako równanie:

? = 0,1729 • (41,5 + t_2I – 0,015t_2I • T_2K – 0,437 • t_2K      (2)

Jeżeli przy zadanym przeliczniku i zadanej wartości temperatury chłodziwa w instalacji grzewczej zasilanej pompą ciepła konieczne jest wyznaczenie temperatury cieczy chłodzonej w parowniku, to równanie (2) można przedstawić jako:

         (3)

Aby dobrać temperaturę nośnika ciepła w instalacji grzewczej dla podanych wartości współczynnika konwersji pompy ciepła oraz temperatury cieczy na wylocie z parownika można skorzystać ze wzoru:

    (4)

We wzorach (2)…(4) temperatury są wyrażone w stopniach Celsjusza.

Po ustaleniu tych zależności możemy teraz przejść bezpośrednio do doświadczeń amerykańskich.

Metodologia obliczania pomp ciepła

Oczywiście proces doboru i obliczenia pompy ciepła jest operacją bardzo złożoną technicznie i zależy od indywidualnych cech obiektu, ale w przybliżeniu można go sprowadzić do następujących kroków:

Określane są straty ciepła przez przegrody budowlane (ściany, stropy, okna, drzwi). Można to zrobić za pomocą następującego współczynnika:

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

tout - temperatura powietrza na zewnątrz (°C);

cyna – wewnętrzna temperatura powietrza (°C);

S to całkowita powierzchnia wszystkich otaczających konstrukcji (m2);

n jest współczynnikiem wskazującym na wpływ środowiska na charakterystykę obiektu. Dla pomieszczeń mających bezpośredni kontakt ze środowiskiem zewnętrznym przez sufity n=1; dla obiektów z poddaszem użytkowym n=0,9; jeśli obiekt znajduje się nad piwnicą n = 0,75;

β to współczynnik dodatkowych strat ciepła, który zależy od typu budynku i jego położenia geograficznego; β może wynosić od 0,05 do 0,27;

Rt - opór cieplny, określa się następującym wyrażeniem:

Rt = 1/ α_wewnętrzny + Σ ( δ_i /λ_i ) + 1/α_łóżko (m2*°С/W), gdzie:

Δ._i / λі to obliczony wskaźnik przewodności cieplnej materiałów stosowanych w budownictwie.

α_łóżko- współczynnik rozpraszania ciepła zewnętrznych powierzchni otaczających konstrukcji (W/m2*°C);

α_wewnętrzny- współczynnik pochłaniania ciepła powierzchni wewnętrznych otaczających konstrukcji (W/m2*°C);

- Całkowite straty ciepła konstrukcji oblicza się według wzoru:

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

Qi - koszty energii na ogrzewanie powietrza wchodzącego do pomieszczenia przez naturalne nieszczelności;

Qbp ​​– wydzielanie ciepła w wyniku funkcjonowania sprzętu AGD i działalności człowieka.

2. Na podstawie uzyskanych danych oblicza się roczne zużycie energii cieplnej dla każdego pojedynczego obiektu:

Qrok = 24*0.63*Qt. pot.*(( d*( cyna — tout. śr.)/ ( cyna — tout.)) (kWh na rok) gdzie:

tvn - zalecana temperatura powietrza w pomieszczeniu;

tout - temperatura powietrza na zewnątrz;

tout.average - średnia arytmetyczna temperatury powietrza zewnętrznego z całego sezonu grzewczego;

d to liczba dni okresu grzewczego.

3. Dla pełnej analizy konieczne będzie również obliczenie poziomu mocy cieplnej potrzebnej do podgrzania wody:

Qhv \u003d V * 17 (kW / h rocznie.) gdzie:

V to ilość dobowego podgrzewania wody do 50 °C.

Wtedy całkowite zużycie energii cieplnej określa wzór:

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

Biorąc pod uwagę uzyskane dane, wybór najbardziej odpowiedniej pompy ciepła do ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę nie będzie trudny. Ponadto obliczoną moc określa się jako. Qtn=1,1*Q, gdzie:

Qtn=1,1*Q, gdzie:

1.1 - współczynnik korygujący wskazujący na możliwość zwiększenia obciążenia pompy ciepła podczas wystąpienia temperatur krytycznych.

Po wykonaniu obliczeń pomp ciepła można wybrać najbardziej odpowiednią pompę ciepła, która zapewni wymagane parametry mikroklimatu w pomieszczeniach o dowolnych parametrach technicznych. A biorąc pod uwagę możliwość zintegrowania tego systemu z klimatyzatorem podłogowym z podgrzewaną podłogą, można zauważyć nie tylko jego funkcjonalność, ale również wysoką estetykę.

Czytaj więcej:

Jak poprawnie obliczyć liczbę i głębokość studni dla HP, można znaleźć w następującym filmie:

Jeśli podobał Ci się materiał, będę wdzięczny, jeśli polecisz go znajomym lub zostawisz przydatny komentarz.

Rodzaje pomp ciepła

Pompy ciepła dzielą się na trzy główne typy w zależności od źródła energii niskiej jakości:

• Powietrze.
• Podkładowy.
• Woda - Źródłem mogą być wody gruntowe i zbiorniki wodne na powierzchni.

W przypadku systemów podgrzewania wody, które są bardziej powszechne, stosuje się następujące typy pomp ciepła:

„Powietrze-woda” – powietrzna pompa ciepła, która ogrzewa budynek poprzez zasysanie powietrza z zewnątrz przez jednostkę zewnętrzną. Działa na zasadzie klimatyzatora, tylko odwrotnie, zamieniając energię powietrza na ciepło. Taka pompa ciepła nie wymaga dużych kosztów instalacji, nie musi przeznaczać na nią kawałka ziemi, a ponadto wiercić studnię. Jednak wydajność pracy w niskich temperaturach (-25ºС) spada i wymagane jest dodatkowe źródło energii cieplnej.

Urządzenie „gruntowo-wodne” odnosi się do geotermii i wytwarza ciepło z gruntu za pomocą kolektora ułożonego na głębokości poniżej zamarzania gruntu. Istnieje również zależność od powierzchni terenu i ukształtowania terenu, jeśli kolektor znajduje się poziomo. Aby uzyskać układ pionowy, trzeba będzie wywiercić studnię.

„Woda-woda” jest instalowana tam, gdzie w pobliżu znajduje się zbiornik lub woda gruntowa. W pierwszym przypadku kolektor kładzie się na dnie zbiornika, w drugim wierci się studnię lub kilka, jeśli pozwala na to powierzchnia terenu. Czasami głębokość wód gruntowych jest zbyt duża, więc koszt instalacji takiej pompy ciepła może być bardzo wysoki.

Każdy typ pompy ciepła ma swoje zalety i wady, jeśli budynek jest daleko od akwenu lub wody gruntowe są zbyt głębokie, to woda-woda nie zadziała.„Powietrze-woda” będzie miało znaczenie tylko w stosunkowo ciepłych regionach, gdzie temperatura powietrza w zimnych porach roku nie spada poniżej -25ºC.

Metoda obliczania mocy pompy ciepła

Oprócz określenia optymalnego źródła energii konieczne będzie obliczenie mocy pompy ciepła potrzebnej do ogrzewania. Zależy to od wielkości strat ciepła budynku. Obliczmy moc pompy ciepła do ogrzewania domu na konkretnym przykładzie.

W tym celu korzystamy ze wzoru Q=k*V*∆T, gdzie

• Q to strata ciepła (kcal/godz.). 1 kWh = 860 kcal/h;
• V to kubatura domu w m3 (powierzchnię mnożymy przez wysokość sufitów);
• ∆Т to stosunek minimalnych temperatur na zewnątrz i wewnątrz pomieszczeń w najzimniejszym okresie roku, °C. Od wewnętrznego t odejmujemy zewnętrzne;
• k jest uogólnionym współczynnikiem przenikania ciepła budynku. Dla budynku murowanego z dwiema warstwami muru k=1; dla dobrze ocieplonego budynku k=0,6.

Zatem obliczenie mocy pompy ciepła do ogrzewania domu murowanego o powierzchni 100 m2 i wysokości stropu 2,5 m, z różnicą ttº od -30º na zewnątrz do +20º wewnątrz, będzie wyglądać następująco:

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

12500/860= 14,53 kW. Oznacza to, że do standardowego domu murowanego o powierzchni 100 m2 potrzebne będzie urządzenie o mocy 14 kilowatów.

Konsument akceptuje wybór typu i mocy pompy ciepła w oparciu o szereg warunków:

• cechy geograficzne obszaru (bliskość zbiorników wodnych, obecność wód gruntowych, wolna powierzchnia dla kolektora);
• cechy klimatyczne (temperatura);
• rodzaj i wewnętrzna objętość pomieszczenia;
• możliwości finansowe.

Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe aspekty, będziesz w stanie dokonać najlepszego wyboru sprzętu. W celu sprawniejszego i prawidłowego doboru pompy ciepła lepiej skontaktować się ze specjalistami, którzy będą mogli wykonać bardziej szczegółowe obliczenia i zapewnić ekonomiczną wykonalność instalacji sprzętu.

Pompy ciepła od dawna iz dużym powodzeniem stosowane są w domowych i przemysłowych lodówkach i klimatyzatorach.

Dziś urządzenia te zaczęły być wykorzystywane do pełnienia funkcji o przeciwnym charakterze - ogrzewania domu w zimnych porach roku.

Zobaczmy, jak pompy ciepła są wykorzystywane do ogrzewania domów prywatnych i co musisz wiedzieć, aby poprawnie obliczyć wszystkie jego elementy.

Przykład obliczenia pompy ciepła

Dobierzemy pompę ciepła do systemu grzewczego parterowego domu o łącznej powierzchni 70 m2. m ze standardową wysokością stropu (2,5 m), racjonalną architekturą i izolacją termiczną konstrukcji otaczających, które spełniają wymagania nowoczesnych przepisów budowlanych. Do ogrzewania 1 kw. m takiego obiektu, zgodnie z ogólnie przyjętymi standardami, trzeba wydać 100 W ciepła. Tak więc do ogrzewania całego domu będziesz potrzebować:

Q \u003d 70 x 100 \u003d 7000 W \u003d 7 kW energii cieplnej.

Wybieramy markę pompy ciepła „TeploDarom” (model L-024-WLC) o mocy cieplnej W = 7,7 kW. Sprężarka jednostki zużywa N=2,5 kW energii elektrycznej.

Obliczanie kolektora

Gleba na terenie przeznaczonym pod budowę kolektora jest gliniasta, poziom wód gruntowych jest wysoki (przyjmujemy wartość opałową p = 35 W/m).

Moc kolektora określa wzór:

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

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

Biorąc pod uwagę fakt, że układanie obwodu dłuższego niż 100m jest nieracjonalne ze względu na zbyt duży opór hydrauliczny, przyjmujemy, że kolektor pompy ciepła będzie składał się z dwóch obwodów o długości 100m i 50m.

Powierzchnia terenu, który trzeba będzie przejąć pod kolektor, określa wzór:

S = Dł x A,

Gdzie A jest krokiem między sąsiednimi odcinkami konturu. Przyjmujemy: A = 0,8m.

Wtedy S = 150 x 0,8 = 120 mkw. m.

Zwrot kosztów pompy ciepła

Jeśli chodzi o to, jak długo dana osoba będzie mogła zwrócić zainwestowane w coś pieniądze, oznacza to, jak opłacalna była sama inwestycja. W dziedzinie ogrzewania wszystko jest dość trudne, ponieważ zapewniamy sobie komfort i ciepło, a wszystkie systemy są drogie, ale w tym przypadku można poszukać opcji, która zwróci wydane pieniądze poprzez zmniejszenie kosztów użytkowania. A kiedy zaczynasz szukać odpowiedniego rozwiązania, porównujesz wszystko: kocioł gazowy, pompę ciepła czy kocioł elektryczny. Przeanalizujemy, który system zwróci się szybciej i efektywniej.

Pojęcie zwrotu, w tym przypadku wprowadzenia pompy ciepła w celu modernizacji istniejącego systemu zaopatrzenia w ciepło, można po prostu wyjaśnić w następujący sposób:

Jest jeden system - indywidualny kocioł gazowy, który zapewnia niezależne ogrzewanie i ciepłą wodę. Istnieje klimatyzator typu split, który zapewnia chłód w jednym pomieszczeniu. Zainstalowano 3 systemy dzielone w różnych pomieszczeniach.

I jest bardziej ekonomiczna zaawansowana technologia - pompa ciepła, która ogrzeje/chłodzi domy i podgrzeje wodę w odpowiednich ilościach dla domu lub mieszkania. Konieczne jest ustalenie, na ile zmienił się całkowity koszt sprzętu i koszty początkowe, a także oszacowanie, o ile zmniejszyły się roczne koszty eksploatacji wybranych typów sprzętu. I określić, ile lat droższy sprzęt zwróci się z wynikającymi z tego oszczędnościami. W idealnym przypadku porównuje się kilka proponowanych rozwiązań projektowych i wybiera się najbardziej opłacalne.

Obliczymy i dowiemy się, jaki jest okres zwrotu pompy ciepła na Ukrainie

Rozważ konkretny przykład

• Dom na 2 kondygnacjach, dobrze ocieplony, o łącznej powierzchni 150 mkw.
• System dystrybucji ciepła/ogrzewania: obieg 1 – ogrzewanie podłogowe, obieg 2 – grzejniki (lub klimakonwektory).
• Zainstalowany jest kocioł gazowy do ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę (CWU), na przykład 24 kW, dwuprzewodowy.
• Split system klimatyzacji dla 3 pokoi w domu.

Roczne koszty ogrzewania i ogrzewania wody

Maks. moc grzewcza PC do ogrzewania, kW	19993,59
Maks. pobór mocy KM podczas pracy na ogrzewanie, kW	7283,18

Maks. moc grzewcza HP do dostarczania ciepłej wody, kW	2133,46
Maks. pobór mocy KM podczas pracy na doprowadzeniu ciepłej wody, kW	866,12

1. Orientacyjny koszt kotłowni z kotłem gazowym 24 kW (kocioł, orurowanie, okablowanie, zbiornik, licznik, instalacja) to około 1000 Euro. System klimatyzacji (jeden system split) do takiego domu będzie kosztował około 800 euro. Łącznie wraz z aranżacją kotłowni, pracami projektowymi, przyłączeniem do sieci gazowej i pracami instalacyjnymi - 6100 euro.

1. Orientacyjny koszt pompy ciepła Mycond z dodatkowym systemem klimakonwektora, pracami instalacyjnymi i podłączeniem elektrycznym to 6650 euro.

1. Wzrost inwestycji kapitałowych to: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 euro (czyli około 16500 UAH)
2. Redukcja kosztów operacyjnych wynosi: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Okres zwrotu Tokup. = 16500 / 19608 = 0,84 roku!

Łatwość użytkowania pompy ciepła

Pompy ciepła to najbardziej wszechstronne, wielofunkcyjne i energooszczędne urządzenia do ogrzewania domu, mieszkania, biura czy obiektu handlowego.

Inteligentny system sterowania z programowaniem tygodniowym lub dobowym, automatyczne przełączanie ustawień sezonowych, utrzymywanie temperatury w domach, tryby ekonomiczne, sterowanie kotłem podrzędnym, kotłem, pompami cyrkulacyjnymi, regulacja temperatury w dwóch obiegach grzewczych, jest najbardziej zaawansowany i zaawansowany . Inwerterowe sterowanie pracą sprężarki, wentylatora, pomp, pozwala na maksymalne oszczędności w zużyciu energii.

Praca pompy ciepła w trybie pracy z wodą gruntową

Ułożenie kolektora w ziemi można wykonać na trzy sposoby.

Opcja pozioma

Rury układa się w wykopach „wężem” na głębokość przekraczającą głębokość zamarzania gleby (średnio - od 1 do 1,5 m).

Taki kolekcjoner będzie wymagał działki o wystarczająco dużej powierzchni, ale każdy właściciel domu może ją zbudować - nie będą potrzebne żadne inne umiejętności niż umiejętność pracy z łopatą.

Należy jednak wziąć pod uwagę, że ręczna budowa wymiennika ciepła to dość pracochłonny proces.

Opcja pionowa

Rury kolektorowe w formie pętli o kształcie litery „U” zanurzone są w studniach o głębokości od 20 do 100 m. W razie potrzeby można zbudować kilka takich studni. Po zamontowaniu rur studnie wypełnia się zaprawą cementową.

Zaletą kolektora pionowego jest to, że do jego budowy potrzebna jest bardzo mała powierzchnia. Nie ma jednak możliwości samodzielnego wiercenia studni o głębokości większej niż 20 m – trzeba będzie zatrudnić ekipę wiertaczy.

Wariant kombinowany

Kolektor ten można uznać za odmianę kolektora poziomego, ale jego budowa będzie wymagała znacznie mniej miejsca.

Na miejscu wykopana jest okrągła studnia o głębokości 2 m.

Rury wymiennika ciepła ułożone są spiralnie, dzięki czemu obwód przypomina pionowo zamontowaną sprężynę.

Po zakończeniu prac instalacyjnych studnia zasypia. Podobnie jak w przypadku poziomego wymiennika ciepła, wszystkie niezbędne prace można wykonać ręcznie.

Kolektor jest wypełniony płynem niezamarzającym - płynem niezamarzającym lub roztworem glikolu etylenowego. Aby zapewnić jego cyrkulację, specjalna pompa zderza się z obwodem. Po wchłonięciu ciepła gleby płyn niezamarzający dostaje się do parownika, gdzie następuje wymiana ciepła między nim a czynnikiem chłodniczym.

Należy wziąć pod uwagę, że nieograniczone pozyskiwanie ciepła z gruntu, zwłaszcza gdy kolektor jest usytuowany pionowo, może prowadzić do niepożądanych konsekwencji dla geologii i ekologii terenu. Dlatego latem bardzo pożądane jest, aby HP typu „gleba – woda” działała w trybie odwrotnym – klimatyzacja.

System ogrzewania gazowego ma wiele zalet, a jedną z głównych jest niski koszt gazu. Jak wyposażyć dom w ogrzewanie gazowe, zostaniesz poproszony o schemat ogrzewania prywatnego domu z kotłem gazowym. Rozważ projekt systemu grzewczego i wymagania dotyczące wymiany.

Przeczytaj o cechach wyboru paneli słonecznych do ogrzewania domu w tym temacie.

Obliczanie kolektora poziomego pompy ciepła

Sprawność kolektora poziomego zależy od temperatury medium, w którym jest zanurzony, jego przewodności cieplnej, a także obszaru kontaktu z powierzchnią rury. Metoda obliczeń jest dość skomplikowana, dlatego w większości przypadków używane są dane uśrednione.

Uważa się, że każdy metr wymiennika ciepła zapewnia pompie ciepła następującą moc cieplną:

• 10 W - po zakopaniu w suchej, piaszczystej lub skalistej glebie;
• 20 W - w suchej glebie gliniastej;
• 25 W - w wilgotnej glebie gliniastej;
• 35 W - w bardzo wilgotnej glebie gliniastej.

Zatem, aby obliczyć długość kolektora (L), wymaganą moc cieplną (Q) należy podzielić przez wartość opałową gruntu (p):

L=Q/str.

Podane wartości można uznać za ważne tylko wtedy, gdy spełnione są następujące warunki:

• Teren nad kolektorem nie jest zabudowany, zacieniony ani obsadzony drzewami lub krzewami.
• Odległość między sąsiednimi zwojami spirali lub odcinkami „węża” wynosi co najmniej 0,7 m.

Jak działają pompy ciepła

W każdym HP znajduje się czynnik roboczy zwany czynnikiem chłodniczym. W tym charakterze zwykle działa freon, rzadziej - amoniak. Samo urządzenie składa się tylko z trzech elementów:

Parownik i skraplacz to dwa zbiorniki, które wyglądają jak długie zakrzywione rurki - wężownice. Skraplacz jest podłączony jednym końcem do wylotu sprężarki, a parownik do wlotu. Końce cewek są połączone, a na styku między nimi zainstalowany jest zawór redukcyjny. Parownik ma kontakt - bezpośrednio lub pośrednio - z medium źródłowym, a skraplacz z systemem grzewczym lub CWU.

Jak działa pompa ciepła

Działanie HP opiera się na współzależności objętości, ciśnienia i temperatury gazu. Oto, co dzieje się w agregacie:

1. Amoniak, freon lub inny czynnik, przemieszczając się przez parownik, nagrzewa się z medium źródłowego np. do temperatury +5 stopni.
2. Gaz po przejściu przez parownik trafia do kompresora, który pompuje go do skraplacza.
3. Czynnik pompowany przez sprężarkę jest utrzymywany w skraplaczu przez zawór redukcyjny, dzięki czemu jego ciśnienie jest tutaj wyższe niż w parowniku. Jak wiadomo, wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta temperatura dowolnego gazu.Tak właśnie dzieje się z czynnikiem chłodniczym - nagrzewa się do 60 - 70 stopni. Ponieważ skraplacz jest myty przez płyn chłodzący krążący w systemie grzewczym, ten ostatni jest również podgrzewany.
4. Poprzez zawór redukcyjny czynnik chłodniczy jest odprowadzany małymi porcjami do parownika, gdzie jego ciśnienie ponownie spada. Gaz rozpręża się i ochładza, a ponieważ część energii wewnętrznej została przez niego utracona w wyniku wymiany ciepła na poprzednim etapie, jego temperatura spada poniżej początkowych +5 stopni. Za parownikiem ponownie się nagrzewa, następnie jest pompowany przez sprężarkę do skraplacza - i tak dalej w kółko. Naukowo proces ten nazywa się cyklem Carnota.

Ale HP nadal pozostaje bardzo opłacalne: z każdej kWh zużytej energii elektrycznej można uzyskać od 3 do 5 kWh ciepła.

Wpływ danych początkowych na wynik obliczeń

Skorzystajmy teraz z modelu matematycznego zbudowanego w trakcie obliczeń, aby prześledzić wpływ różnych danych początkowych na końcowy wynik obliczeń. Należy zauważyć, że obliczenia wykonane w Excelu pozwalają na bardzo szybkie przeprowadzenie takiej analizy.

Na początek zobaczmy, jak jego przewodność cieplna wpływa na wielkość strumienia ciepła do WGT z gleby.

Nasz przykład obliczeniowy został wykonany dla gruntu o przewodności cieplnej ? \u003d 2,076 W / (K • m), a właściwy strumień ciepła wynosił q_takD = 41,4 W. Na ryc. 3 pokazuje funkcję q_takD = ?(?) z innymi warunkami obliczeniowymi bez zmian.

 

Wiadomo, że przy zastosowaniu VGT latem w trybie odprowadzania ciepła z agregatów chłodniczych układu klimatyzacji wzrasta sprawność gruntowych wymienników ciepła pracujących zimą wraz z pompą ciepła. Krzywa na ryc. Rysunek 4 przedstawia charakter zależności strumienia ciepła właściwego od gruntu do VGT w okresie zimowym od stosunku rocznego zapotrzebowania budynku na chłód do jego rocznego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania.

W praktyce europejskiej przy budowie gruntowych pomp ciepła stosuje się zwykle VGT z dwiema rurami polietylenowymi w kształcie litery U zainstalowanymi w jednej studni. Model matematyczny umożliwia ocenę skuteczności takiego rozwiązania technicznego (rys. 5). Wartości właściwego strumienia ciepła w lewej i prawej kolumnie wykresu są obliczane dla wartości równoważnej średnicy VGT, odpowiadającej konstrukcji wymiennika ciepła z jedną i dwiema U-rurkami.

Różnica temperatur pomiędzy gruntem a glikolem chłodzonym w parowniku pompy ciepła decyduje o intensyfikacji wymiany ciepła w gruncie. Na ryc. 6 pokazuje zależność strumienia ciepła właściwego od tej różnicy temperatur.

Należy w szczególności zauważyć, że na rysunkach 3…6 nie przedstawiono wartości bezwzględnych strumienia ciepła właściwego z gruntu do VGT, ale charakter zmiany tych wartości z jednego z argumentów, natomiast wiele innych argumenty pozostają niezmienione, a raczej takie, jak zostały zdefiniowane lub podane w naszym przykładzie obliczeniowym. Dlatego nie można kierować się schematami przedstawionymi na tych rysunkach, aby obliczyć długość VGT w konkretnych projektach.

 

Zaleca się wyznaczenie długości pionowych gruntowych wymienników ciepła ze wzoru (6).