Tipos de projetos de bombas de calor
O tipo de HP é geralmente indicado por uma frase que indica o meio de origem e o transportador de calor do sistema de aquecimento.
Existem as seguintes variedades:
- TN "ar - ar";
- TN "ar - água";
- TN "solo - água";
- TN "água - água".
A primeira opção é um sistema split convencional operando no modo de aquecimento. O evaporador é montado na rua e um bloco com condensador é instalado dentro da casa. Este último é soprado por um ventilador, devido ao qual uma massa de ar quente é fornecida à sala.
Se tal sistema estiver equipado com um trocador de calor especial com bicos, será obtida uma bomba de calor ar-água. Está ligado ao sistema de aquecimento de água.
Um evaporador HP ar-ar ou ar-água pode ser colocado não na rua, mas no duto de ventilação de exaustão (deve ser forçado). Nesse caso, a eficiência da HP será aumentada várias vezes.
As bombas de calor dos tipos "água - água" e "solo - água" usam o chamado trocador de calor externo ou, como também é chamado, um coletor para extrair calor.
Diagrama esquemático da bomba de calor
Trata-se de um tubo longo, geralmente de plástico, por onde circula um meio líquido, lavando o evaporador. Ambos os tipos de HP são o mesmo dispositivo: em um caso, o coletor é imerso no fundo de um reservatório de superfície e, no segundo, no solo. O condensador de tal HP está localizado em um trocador de calor conectado a um sistema de aquecimento de água.
Conectar um HP de acordo com o esquema "água - água" é muito menos trabalhoso do que "solo - água", pois não há necessidade de terraplenagem. No fundo do reservatório, o tubo é colocado na forma de uma espiral. Obviamente, apenas esse corpo de água é adequado para esse esquema, que não congela no inverno.
É hora de estudar a experiência estrangeira em detalhes
Quase todo mundo já conhece bombas de calor capazes de extrair calor ambiente para aquecimento de edifícios, e se até recentemente um cliente em potencial, como regra, fazia uma pergunta confusa “como isso é possível?”, Agora a pergunta “como é certo” é cada vez mais ouvido. fazer?".
Não é fácil responder a esta pergunta.
Em busca de uma resposta para as inúmeras perguntas que inevitavelmente surgem ao tentar projetar sistemas de aquecimento com bombas de calor, é aconselhável recorrer à experiência de especialistas daqueles países onde as bombas de calor em trocadores de calor no solo são usadas há muito tempo.
Uma visita* à exposição americana AHR EXPO-2008, que foi realizada principalmente para obter informações sobre os métodos de cálculo de engenharia de trocadores de calor terrestres, não trouxe resultados diretos nesse sentido, mas foi vendido um livro no estande da ASHRAE, algumas das suas disposições serviram de base para esta publicação.
Deve-se dizer desde já que a transferência dos métodos americanos para o solo doméstico não é uma tarefa fácil. Os americanos não fazem as coisas como fazem na Europa. Só que eles medem o tempo nas mesmas unidades que nós. Todas as outras unidades de medida são puramente americanas, ou melhor, britânicas. Os americanos foram especialmente azarados com o fluxo de calor, que pode ser medido tanto em unidades térmicas britânicas por unidade de tempo, quanto em toneladas de resfriamento, que provavelmente foram inventadas na América.
O principal problema, porém, não foi o inconveniente técnico de recalcular as unidades de medida aceitas nos Estados Unidos, às quais se pode acostumar ao longo do tempo, mas a ausência no referido livro de uma base metodológica clara para a construção de um algoritmo de cálculo . Os métodos de cálculo rotineiros e bem conhecidos recebem muito espaço, enquanto algumas disposições importantes permanecem completamente não divulgadas.
Em particular, esses dados de entrada fisicamente relacionados para o cálculo de trocadores de calor de solo verticais, como a temperatura do líquido que circula no trocador de calor e o coeficiente de conversão da bomba de calor, não podem ser definidos arbitrariamente e antes de prosseguir com os cálculos relacionados ao calor instável transferência no solo, é necessário determinar as dependências que conectam essas opções.
O critério para a eficiência de uma bomba de calor é o fator de conversão α, cujo valor é determinado pela relação entre sua potência térmica e a potência do acionamento elétrico do compressor. Este valor é uma função das temperaturas de ebulição no evaporador tvocê e condensação tk, e em relação às bombas de calor "água-água" podemos falar sobre a temperatura do líquido na saída do evaporador t2I e na saída do capacitor t2K:
? = ?(t2I,t2K). (1)
Uma análise das características do catálogo das máquinas de refrigeração em série e das bombas de calor água-água permitiu apresentar esta função em forma de diagrama (Fig. 1).
Usando o diagrama, é fácil determinar os parâmetros da bomba de calor nos estágios iniciais do projeto. É óbvio, por exemplo, que se o sistema de aquecimento conectado à bomba de calor for projetado para fornecer um meio de aquecimento com uma temperatura de fluxo de 50°C, então o fator de conversão máximo possível da bomba de calor será de cerca de 3,5. Ao mesmo tempo, a temperatura do glicol na saída do evaporador não deve ser inferior a +3°C, o que significa que será necessário um trocador de calor de terra caro.
Ao mesmo tempo, se a casa for aquecida por piso radiante, um refrigerante com temperatura de 35°C entrará no sistema de aquecimento do condensador da bomba de calor. Neste caso, a bomba de calor pode funcionar de forma mais eficiente, por exemplo, com um fator de conversão de 4,3, se a temperatura do glicol resfriado no evaporador for de cerca de -2°C.
Usando planilhas do Excel, você pode expressar a função (1) como uma equação:
? = 0,1729 • (41,5 + t2I – 0,015t2I • t2K – 0,437 • t2K (2)
Se, com o fator de conversão desejado e um determinado valor da temperatura do líquido refrigerante no sistema de aquecimento alimentado por bomba de calor, for necessário determinar a temperatura do líquido resfriado no evaporador, então a equação (2) pode ser representada como:
(3)
Para selecionar a temperatura do transportador de calor no sistema de aquecimento para determinados valores do coeficiente de conversão da bomba de calor e a temperatura do líquido na saída do evaporador, você pode usar a fórmula:
(4)
Nas fórmulas (2)…(4) as temperaturas são expressas em graus Celsius.
Tendo determinado essas dependências, podemos agora proceder diretamente à experiência americana.
Metodologia de cálculo de bombas de calor
Obviamente, o processo de seleção e cálculo de uma bomba de calor é uma operação tecnicamente muito complexa e depende das características individuais do objeto, mas aproximadamente pode ser reduzida às seguintes etapas:
As perdas de calor através da envolvente do edifício (paredes, tectos, janelas, portas) são determinadas. Isso pode ser feito usando a seguinte proporção:
Qok \u003d S * ( tin - tout) * (1 + Σ β ) * n / Rt (W) onde
tout - temperatura do ar exterior (°С);
estanho – temperatura interna do ar (°С);
S é a área total de todas as estruturas envolventes (m2);
n é um coeficiente que indica a influência do ambiente nas características do objeto. Para instalações em contato direto com o meio externo através de tetos n=1; para objetos com sótão n=0,9; se o objeto estiver localizado acima do porão n = 0,75;
β é o coeficiente de perda adicional de calor, que depende do tipo de edifício e sua localização geográfica; β pode variar de 0,05 a 0,27;
Rt - resistência térmica, é determinada pela seguinte expressão:
Rt = 1/αinterno + Σ ( δeu /λeu ) + 1/αbeliche (m2*°С / W), onde:
δeu / λі é o indicador calculado da condutividade térmica dos materiais utilizados na construção.
αbeliche- coeficiente de dissipação térmica das superfícies externas das estruturas envolventes (W / m2 * ° C);
αinterno- coeficiente de absorção térmica das superfícies internas das estruturas envolventes (W / m2 * ° C);
- A perda total de calor da estrutura é calculada de acordo com a fórmula:
Qt.pot \u003d Qok + Qi - Qbp, onde:
Qi - custos de energia para aquecimento do ar que entra na sala por meio de vazamentos naturais;
Qbp - liberação de calor devido ao funcionamento de eletrodomésticos e atividades humanas.
2. Com base nos dados obtidos, o consumo anual de energia térmica é calculado para cada objeto individual:
Qano = 24*0,63*Qt. suor.*(( d*( estanho — tout.av.)/ ( estanho — tout.)) (kWh por ano) onde:
tvn - temperatura do ar recomendada no interior da sala;
tout - temperatura do ar exterior;
tout.average - a média aritmética da temperatura do ar exterior para toda a estação de aquecimento;
d é o número de dias do período de aquecimento.
3. Para uma análise completa, também será necessário calcular o nível de energia térmica necessária para aquecer a água:
Qhv \u003d V * 17 (kW / h por ano.) Onde:
V é o volume de aquecimento diário de água até 50 °C.
Então o consumo total de energia térmica é determinado pela fórmula:
Q \u003d Qgw + Qano (kW / h por ano.)
Tendo em conta os dados obtidos, não será difícil escolher a bomba de calor mais adequada para aquecimento e abastecimento de água quente. Além disso, a potência calculada é determinada como. Qtn=1,1*Q, onde:
Qtn=1,1*Q, onde:
1.1 - fator de correção que indica a possibilidade de aumentar a carga na bomba de calor durante a ocorrência de temperaturas críticas.
Tendo realizado o cálculo das bombas de calor, você pode escolher a bomba de calor mais adequada que pode fornecer os parâmetros microclimáticos necessários em salas com quaisquer características técnicas. E dada a possibilidade de integrar este sistema com uma unidade de ar condicionado de piso aquecido, nota-se não só a sua funcionalidade, mas também o seu elevado valor estético.
Consulte Mais informação:
Como calcular corretamente o número e a profundidade dos poços para HP pode ser encontrado no vídeo a seguir:
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Tipos de bombas de calor
As bombas de calor são divididas em três tipos principais de acordo com a fonte de energia de baixo grau:
- Ar.
- Preparação.
- Água - A fonte pode ser águas subterrâneas e corpos d'água na superfície.
Para sistemas de aquecimento de água, que são mais comuns, são utilizados os seguintes tipos de bombas de calor:
"Ar-água" - uma bomba de calor do tipo ar que aquece o edifício retirando o ar do exterior através de uma unidade externa. Funciona com o princípio de um ar condicionado, só que ao contrário, convertendo a energia do ar em calor. Essa bomba de calor não requer grandes custos de instalação, não precisa alocar um pedaço de terra e, além disso, perfurar um poço. No entanto, a eficiência da operação em baixas temperaturas (-25ºС) diminui e é necessária uma fonte adicional de energia térmica.
O dispositivo "água subterrânea" refere-se a geotérmica e produz calor do solo usando um coletor colocado a uma profundidade abaixo do congelamento do solo. Há também uma dependência da área do local e da paisagem, caso o coletor esteja localizado na horizontal. Para um arranjo vertical, um poço precisará ser perfurado.
"Água-água" é instalada onde há um reservatório ou água subterrânea nas proximidades. No primeiro caso, o coletor é colocado no fundo do reservatório, no segundo, um poço é perfurado ou vários, se a área do local permitir. Às vezes, a profundidade da água subterrânea é muito grande, então o custo de instalação dessa bomba de calor pode ser muito alto.
Cada tipo de bomba de calor tem suas vantagens e desvantagens, se o prédio estiver longe de um corpo de água ou a água subterrânea for muito profunda, a água para a água não funcionará."Ar-água" será relevante apenas em regiões relativamente quentes, onde a temperatura do ar durante a estação fria não cai abaixo de -25º C.
Método para calcular a potência de uma bomba de calor
Além de determinar a fonte de energia ideal, será necessário calcular a potência da bomba de calor necessária para o aquecimento. Depende da quantidade de perda de calor do edifício. Vamos calcular a potência de uma bomba de calor para aquecer uma casa usando um exemplo específico.
Para fazer isso, usamos a fórmula Q=k*V*∆T, onde
- Q é a perda de calor (kcal/hora). 1 kWh = 860 kcal/h;
- V é o volume da casa em m3 (multiplicamos a área pela altura dos tetos);
- ∆T é a razão entre as temperaturas mínimas no exterior e no interior das instalações no período mais frio do ano, °С. Do tº interno subtraímos o externo;
- k é o coeficiente generalizado de transferência de calor do edifício. Para um edifício de tijolos com duas camadas de alvenaria k=1; para um edifício bem isolado k=0,6.
Assim, o cálculo da potência de uma bomba de calor para aquecimento de uma casa de alvenaria de 100 m2 e pé direito de 2,5 m, com diferença de ttº de -30º no exterior para +20º no interior, será o seguinte:
Q \u003d (100x2,5) x (20- (-30)) x 1 \u003d 12.500 kcal / hora
12500/860= 14,53 kW. Ou seja, para uma casa de alvenaria padrão com área de 100 m2, você precisará de um dispositivo de 14 quilowatts.
O consumidor aceita a escolha do tipo e potência da bomba de calor com base em várias condições:
- características geográficas da área (proximidade de corpos d'água, presença de águas subterrâneas, área livre para coletor);
- características climáticas (temperatura);
- tipo e volume interno da sala;
- oportunidades financeiras.
Considerando todos os aspectos acima, você poderá fazer a melhor escolha do equipamento. Para uma seleção mais eficiente e correta de uma bomba de calor, é melhor entrar em contato com especialistas, eles poderão fazer cálculos mais detalhados e fornecer a viabilidade econômica de instalação do equipamento.
Por muito tempo e com muito sucesso, as bombas de calor têm sido usadas em refrigeradores e condicionadores de ar domésticos e industriais.
Hoje, esses dispositivos começaram a ser usados para desempenhar a função de natureza oposta - aquecer a casa durante a estação fria.
Vamos ver como as bombas de calor são usadas para aquecer casas particulares e o que você precisa saber para calcular corretamente todos os seus componentes.
Exemplo de cálculo de bomba de calor
Vamos selecionar uma bomba de calor para o sistema de aquecimento de uma casa térrea com uma área total de 70 m². m com pé direito padrão (2,5 m), arquitetura racional e isolamento térmico das estruturas de fechamento que atendem aos requisitos dos códigos de construção modernos. Para aquecimento do 1º m2. m de tal objeto, de acordo com os padrões geralmente aceitos, você deve gastar 100 W de calor. Assim, para aquecer toda a casa, você precisará de:
Q \u003d 70 x 100 \u003d 7000 W \u003d 7 kW de energia térmica.
Escolhemos uma marca de bomba de calor "TeploDarom" (modelo L-024-WLC) com uma potência de calor de W = 7,7 kW. O compressor da unidade consome N = 2,5 kW de eletricidade.
Cálculo do coletor
O solo na área destinada à construção do coletor é argiloso, o nível do lençol freático é alto (tomamos o poder calorífico p = 35 W/m).
A potência do coletor é determinada pela fórmula:
Qk \u003d W - N \u003d 7,7 - 2,5 \u003d 5,2 kW.
L = 5200 / 35 = 148,5 m (aprox.).
Com base no fato de que a colocação de um circuito maior que 100 m é irracional devido à resistência hidráulica excessivamente alta, assumimos o seguinte: o coletor da bomba de calor será composto por dois circuitos - 100 me 50 m de comprimento.
A área do local que precisará ser tomada sob o coletor é determinada pela fórmula:
S = L x A,
Onde A é o degrau entre seções adjacentes do contorno. Aceitamos: A = 0,8 m.
Então S = 150 x 0,8 = 120 sq. m.
Retorno de uma bomba de calor
Quando se trata de quanto tempo uma pessoa poderá devolver seu dinheiro investido em algo, isso significa quão lucrativo foi o investimento em si. No campo do aquecimento, tudo é bastante difícil, pois nos fornecemos conforto e aconchego, e todos os sistemas são caros, mas, neste caso, você pode procurar uma opção que devolva o dinheiro gasto reduzindo custos ao usar. E quando você começa a procurar uma solução adequada, você compara tudo: uma caldeira a gás, uma bomba de calor ou uma caldeira elétrica. Analisaremos qual sistema será mais rápido e eficiente.
O conceito de retorno, neste caso, a introdução de uma bomba de calor para modernizar o sistema de fornecimento de calor existente, se de forma simples, pode ser explicado da seguinte forma:
Existe um sistema - uma caldeira a gás individual, que fornece aquecimento e água quente independentes. Há um ar condicionado split que fornece frio para um quarto. Instalou 3 sistemas split em salas diferentes.
E há uma tecnologia avançada mais econômica - uma bomba de calor que aquece / resfria as casas e aquece a água nas quantidades certas para uma casa ou apartamento. É necessário determinar o quanto o custo total do equipamento e os custos iniciais mudaram, bem como avaliar o quanto os custos anuais de operação dos tipos de equipamentos selecionados diminuíram. E para determinar quantos anos o equipamento mais caro será compensado com a economia resultante. Idealmente, várias soluções de projeto propostas são comparadas e a mais econômica é selecionada.
Vamos calcular e descobrir qual é o período de retorno de uma bomba de calor na Ucrânia
Considere um exemplo específico
- Moradia de 2 pisos, bem isolada, com área total de 150 m2.
- Sistema de distribuição de calor/aquecimento: circuito 1 - piso radiante, circuito 2 - radiadores (ou ventiloconvectores).
- Está instalada uma caldeira a gás para aquecimento e abastecimento de água quente (DHW), por exemplo, 24kW, circuito duplo.
- Sistema de ar condicionado split para 3 cômodos da casa.
Custos anuais de aquecimento e aquecimento de água
| Máx. potência de calor HP para aquecimento, kW | 19993,59 |
| Máx. consumo de energia HP ao trabalhar para aquecimento, kW | 7283,18 |
| Máx. capacidade de aquecimento de HP para abastecimento de água quente, kW | 2133,46 |
| Máx. consumo de energia HP ao trabalhar no fornecimento de água quente, kW | 866,12 |
- O custo aproximado de uma sala de caldeira com uma caldeira a gás de 24 kW (caldeira, tubagem, cablagem, depósito, contador, instalação) é de cerca de 1000 Euros. Um sistema de ar condicionado (um sistema split) para tal casa custará cerca de 800 euros. No total, com o arranjo da sala das caldeiras, trabalhos de design, conexão à rede de gasodutos e trabalhos de instalação - 6100 euros.
- O custo aproximado de uma bomba de calor Mycond com sistema ventiloconvector adicional, trabalho de instalação e ligação elétrica é de 6650 euros.
- O crescimento dos investimentos de capital é: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 euros (ou cerca de 16500 UAH)
- A redução nos custos operacionais é: C1-C2 = 27.252 - 7.644 = 19.608 UAH.
- Período de retorno Tokup. = 16500 / 19608 = 0,84 anos!
Facilidade de uso da bomba de calor
As bombas de calor são os equipamentos mais versáteis, multifuncionais e energeticamente eficientes para o aquecimento de uma casa, apartamento, escritório ou instalação comercial.
Um sistema de controle inteligente com programação semanal ou diária, comutação automática das configurações sazonais, manutenção da temperatura nas casas, modos econômicos, controle de uma caldeira escrava, caldeira, bombas de circulação, controle de temperatura em dois circuitos de aquecimento, é o mais avançado e avançado . O controle do inversor do funcionamento do compressor, ventilador, bombas, permite a máxima economia no consumo de energia.
Funcionamento da bomba de calor durante o funcionamento da água subterrânea
A colocação do coletor no solo pode ser feita de três maneiras.
Opção horizontal
Os tubos são colocados em trincheiras "serpente" a uma profundidade superior à profundidade de congelamento do solo (em média - de 1 a 1,5 m).
Esse coletor exigirá um terreno de área suficientemente grande, mas qualquer proprietário pode construí-lo - não serão necessárias outras habilidades além da capacidade de trabalhar com uma pá.
No entanto, deve-se levar em consideração que a construção manual de um trocador de calor é um processo bastante trabalhoso.
Opção vertical
Tubos coletores em forma de loops, com a forma da letra "U", são imersos em poços com profundidade de 20 a 100 m. Se necessário, vários desses poços podem ser construídos. Após a instalação dos tubos, os poços são preenchidos com argamassa de cimento.
A vantagem de um coletor vertical é que é necessária uma área muito pequena para sua construção. No entanto, não há como perfurar poços com profundidade superior a 20 m por conta própria - você terá que contratar uma equipe de perfuradores.
Variante combinada
Esse coletor pode ser considerado uma variação do horizontal, mas exigirá muito menos espaço para ser construído.
Um poço redondo é cavado no local com uma profundidade de 2 m.
Os tubos do trocador de calor são dispostos em espiral, de modo que o circuito é como uma mola montada verticalmente.
Após a conclusão do trabalho de instalação, o poço adormece. Como no caso de um trocador de calor horizontal, todo o trabalho necessário pode ser feito manualmente.
O coletor é preenchido com solução anticongelante - anticongelante ou etilenoglicol. Para garantir sua circulação, uma bomba especial colide com o circuito. Tendo absorvido o calor do solo, o anticongelante entra no evaporador, onde ocorre a troca de calor entre ele e o refrigerante.
Deve-se levar em consideração que a extração ilimitada de calor do solo, especialmente quando o coletor está localizado na vertical, pode levar a consequências indesejáveis para a geologia e ecologia do local. Portanto, no verão, é altamente desejável operar o HP do tipo "solo - água" no modo reverso - ar condicionado.
O sistema de aquecimento a gás tem muitas vantagens e uma das principais é o baixo custo do gás. Como equipar o aquecimento doméstico com gás, você será solicitado pelo esquema de aquecimento de uma casa particular com caldeira a gás. Considere o design do sistema de aquecimento e os requisitos para substituição.
Leia sobre os recursos de escolha de painéis solares para aquecimento doméstico neste tópico.
Cálculo do coletor horizontal de uma bomba de calor
A eficiência de um coletor horizontal depende da temperatura do meio em que está imerso, de sua condutividade térmica, bem como da área de contato com a superfície do tubo. O método de cálculo é bastante complicado, portanto, na maioria dos casos, são usados dados médios.
Acredita-se que cada metro do trocador de calor forneça ao HP a seguinte saída de calor:
- 10 W - quando enterrado em solo arenoso ou rochoso seco;
- 20 W - em solo argiloso seco;
- 25 W - em solo argiloso úmido;
- 35 W - em solo argiloso muito úmido.
Assim, para calcular o comprimento do coletor (L), a potência térmica necessária (Q) deve ser dividida pelo poder calorífico do solo (p):
L=Q/p.
Os valores indicados só podem ser considerados válidos se estiverem reunidas as seguintes condições:
- A terra acima do coletor não é construída, sombreada ou plantada com árvores ou arbustos.
- A distância entre as voltas adjacentes da espiral ou seções da "cobra" é de pelo menos 0,7 m.
Como funcionam as bombas de calor
Em qualquer HP existe um meio de trabalho chamado refrigerante. Normalmente, o freon atua nessa capacidade, com menos frequência - amônia. O próprio dispositivo consiste em apenas três componentes:
O evaporador e o condensador são dois reservatórios que parecem longos tubos curvos - serpentinas. O condensador é conectado em uma extremidade à saída do compressor e o evaporador à entrada. As extremidades das bobinas são unidas e uma válvula redutora de pressão é instalada na junção entre elas. O evaporador está em contato - direta ou indiretamente - com o meio de origem, enquanto o condensador está em contato com o sistema de aquecimento ou DHW.
Como funciona uma bomba de calor
O funcionamento do HP é baseado na interdependência do volume, pressão e temperatura do gás. Aqui está o que acontece dentro do agregado:
- Amônia, freon ou outro refrigerante, movendo-se através do evaporador, aquece do meio de origem, por exemplo, a uma temperatura de +5 graus.
- Após passar pelo evaporador, o gás chega ao compressor, que o bombeia para o condensador.
- O refrigerante bombeado pelo compressor é retido no condensador por uma válvula redutora de pressão, de modo que sua pressão aqui é maior do que no evaporador. Como você sabe, com o aumento da pressão, a temperatura de qualquer gás aumenta.Isso é exatamente o que acontece com o refrigerante - ele aquece até 60 - 70 graus. Como o condensador é lavado pelo refrigerante que circula no sistema de aquecimento, este também é aquecido.
- Através da válvula redutora de pressão, o refrigerante é descarregado em pequenas porções no evaporador, onde sua pressão cai novamente. O gás se expande e esfria e, como parte da energia interna foi perdida por ele como resultado da transferência de calor no estágio anterior, sua temperatura cai abaixo dos +5 graus iniciais. Após o evaporador, ele aquece novamente, depois é bombeado para o condensador pelo compressor - e assim por diante em círculo. Cientificamente, esse processo é chamado de ciclo de Carnot.
Mas a HP continua a ser muito rentável: por cada kWh de eletricidade gasto, é possível obter de 3 a 5 kWh de calor.
Influência dos dados iniciais no resultado do cálculo
Vamos agora usar o modelo matemático construído no decorrer dos cálculos para traçar a influência de vários dados iniciais no resultado final do cálculo. Deve-se notar que os cálculos realizados no Excel permitem que essa análise seja realizada com muita rapidez.
Para começar, vamos ver como sua condutividade térmica afeta o valor do fluxo de calor para o WGT do solo.
Nosso exemplo de cálculo foi realizado para solo com condutividade térmica ? \u003d 2,076 W / (K • m), e o fluxo de calor específico foi qyd = 41,4 W. Na fig. 3 mostra a função qyd = ?(?) com outras condições de cálculo inalteradas.
Sabe-se que quando o VGT é usado no verão no modo de remoção de calor das máquinas de refrigeração do sistema de ar condicionado, a eficiência dos trocadores de calor de solo operando no inverno juntamente com uma bomba de calor aumenta. A curva na fig. A Figura 4 mostra a natureza da dependência do fluxo de calor específico do solo para o VGT no inverno da relação entre a necessidade anual de frio do edifício e sua necessidade anual de calor para aquecimento.
Na prática europeia, na construção de bombas de calor geotérmicas, geralmente são usados VGTs com dois tubos de polietileno em forma de U instalados em um poço. O modelo matemático permite avaliar a eficácia de tal solução técnica (Fig. 5). Os valores do fluxo de calor específico nas colunas esquerda e direita do diagrama são calculados para os valores do diâmetro equivalente do VGT, correspondentes ao projeto do trocador de calor com um e dois tubos em U.
A diferença de temperatura entre o solo e o glicol resfriado no evaporador da bomba de calor é decisiva para a intensificação da transferência de calor no solo. Na fig. 6 mostra a dependência do fluxo de calor específico nesta diferença de temperatura.
Deve-se notar especialmente que as Figuras 3…6 não exibem os valores absolutos do fluxo de calor específico do solo para o VGT, mas a natureza da mudança nesses valores de um dos argumentos, enquanto muitos outros argumentos permanecem inalterados, ou melhor, como foram definidos ou dados em nosso exemplo de cálculo. Portanto, é impossível se guiar pelos diagramas mostrados nestas figuras para calcular o comprimento do VGT em projetos específicos.
Recomenda-se determinar o comprimento dos trocadores de calor de solo verticais usando a fórmula (6).
