Tipuri de pompe de caldura pentru incalzirea locuintei

Tipuri de modele de pompe de căldură

Tipul de HP este de obicei notat printr-o frază care indică mediul sursă și purtătorul de căldură al sistemului de încălzire.

Există următoarele soiuri:

• TN „aer – aer”;
• TN „aer – apă”;
• TN „sol – apă”;
• TN „apă – apă”.

Prima opțiune este un sistem split convențional care funcționează în modul de încălzire. Evaporatorul se monteaza pe strada, iar in interiorul casei este montat un bloc cu condensator. Acesta din urmă este suflat de un ventilator, datorită căruia o masă de aer cald este furnizată încăperii.

Dacă un astfel de sistem este echipat cu un schimbător de căldură special cu duze, se va obține o pompă de căldură aer-apă. Este conectat la sistemul de incalzire a apei.

Un evaporator HP aer-aer sau aer-apă poate fi amplasat nu pe stradă, ci în conducta de ventilație de evacuare (trebuie forțat). În acest caz, eficiența HP va crește de câteva ori.

Pompele de căldură de tipul „apă – apă” și „sol – apă” utilizează așa-numitul schimbător de căldură extern sau, așa cum se mai numește, un colector pentru extragerea căldurii.

Schema schematică a pompei de căldură

Aceasta este o conductă cu buclă lungă, de obicei din plastic, prin care circulă un mediu lichid, spălând evaporatorul. Ambele tipuri de HP sunt același dispozitiv: într-un caz, colectorul este scufundat pe fundul unui rezervor de suprafață, iar în al doilea, pe pământ. Condensatorul unui astfel de HP este situat într-un schimbător de căldură conectat la un sistem de încălzire a apei.

Conectarea unui HP conform schemei "apă - apă" este mult mai puțin laborioasă decât "sol - apă", deoarece nu este nevoie de lucrări de pământ. În partea de jos a rezervorului, țeava este așezată sub formă de spirală. Desigur, doar un astfel de corp de apă este potrivit pentru această schemă, care nu îngheață până la fund în timpul iernii.

Este timpul să studiezi experiența străină în detaliu

Aproape toată lumea știe deja despre pompele de căldură capabile să extragă căldură ambientală pentru încălzirea clădirilor și, dacă până de curând un potențial client, de regulă, punea o întrebare nedumerită „cum este posibil?”, acum întrebarea „cum este corect” este din ce în ce mai auzit. face?”.

Nu este ușor să răspunzi la această întrebare.

În căutarea unui răspuns la numeroasele întrebări care apar inevitabil atunci când se încearcă proiectarea sistemelor de încălzire cu pompe de căldură, este indicat să apelăm la experiența specialiștilor din acele țări în care pompele de căldură pe schimbătoare de căldură la sol sunt folosite de mult timp.

O vizită * la expoziția americană AHR EXPO-2008, care a fost întreprinsă în principal pentru a obține informații despre metodele de calcul ingineresc ale schimbătoarelor de căldură din sol, nu a adus rezultate directe în această direcție, dar o carte a fost vândută la standul expozițional ASHRAE, unele dintre prevederile cărora au servit drept bază pentru aceste publicaţii.

Trebuie spus imediat că transferul metodelor americane pe solul domestic nu este o sarcină ușoară. Americanii nu fac lucrurile așa cum fac în Europa. Doar ei măsoară timpul în aceleași unități ca și noi. Toate celelalte unități de măsură sunt pur americane sau, mai degrabă, britanice. Americanii au avut mai ales ghinion cu fluxul de căldură, care poate fi măsurat atât în ​​unități termice britanice pe unitatea de timp, cât și în tone de răcire, care probabil au fost inventate în America.

Problema principală nu a fost însă inconvenientul tehnic al recalculării unităților de măsură acceptate în Statele Unite, cu care se poate obișnui în timp, ci absența în cartea menționată a unei baze metodologice clare pentru construirea unui algoritm de calcul. . Metodelor de calcul de rutină și binecunoscute li se acordă prea mult spațiu acolo, în timp ce unele prevederi importante rămân complet nedezvăluite.

În special, astfel de date de intrare legate fizic pentru calculul schimbătoarelor de căldură verticale, cum ar fi temperatura lichidului care circulă în schimbătorul de căldură și coeficientul de conversie al pompei de căldură, nu pot fi setate în mod arbitrar și înainte de a continua cu calculele legate de căldura instabilă. transfer în sol, este necesar să se determine dependențele care leagă aceste opțiuni.

Criteriul pentru eficiența unei pompe de căldură este factorul de conversie α, a cărui valoare este determinată de raportul dintre puterea sa termică și puterea motorului electric al compresorului. Această valoare este o funcție a temperaturilor de fierbere din evaporator t_u și condensare t_k, iar în legătură cu pompele de căldură „apă-apă” se poate vorbi despre temperatura lichidului la ieșirea din evaporator t_2I iar la ieșirea condensatorului t_2K:

? = ?(t_2I,t_2K).         (1)

O analiză a caracteristicilor de catalog ale mașinilor frigorifice în serie și pompelor de căldură apă-apă a făcut posibilă afișarea acestei funcții sub forma unei diagrame (Fig. 1).

Folosind diagrama, este ușor să determinați parametrii pompei de căldură în stadiile inițiale de proiectare. Este evident, de exemplu, că dacă sistemul de încălzire conectat la pompa de căldură este proiectat să furnizeze un mediu de încălzire cu o temperatură pe tur de 50°C, atunci factorul de conversie maxim posibil al pompei de căldură va fi de aproximativ 3,5. În același timp, temperatura glicolului la ieșirea din evaporator nu trebuie să fie mai mică de +3°C, ceea ce înseamnă că va fi necesar un schimbător de căldură scump.

Totodată, dacă casa este încălzită prin încălzire prin pardoseală, un lichid de răcire cu o temperatură de 35°C va intra în sistemul de încălzire de la condensatorul pompei de căldură. În acest caz, pompa de căldură poate funcționa mai eficient, de exemplu, cu un factor de conversie de 4,3, dacă temperatura glicolului răcit din evaporator este de aproximativ -2°C.

Folosind foile de calcul Excel, puteți exprima funcția (1) ca o ecuație:

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

Dacă, cu factorul de conversie dorit și o valoare dată a temperaturii lichidului de răcire în sistemul de încălzire alimentat de o pompă de căldură, este necesară determinarea temperaturii lichidului răcit în evaporator, atunci ecuația (2) poate fi reprezentată ca:

         (3)

Pentru a selecta temperatura purtătorului de căldură în sistemul de încălzire pentru valorile date ale coeficientului de conversie a pompei de căldură și temperatura lichidului la ieșirea din evaporator, puteți utiliza formula:

    (4)

În formulele (2)…(4) temperaturile sunt exprimate în grade Celsius.

După ce am determinat aceste dependențe, acum putem trece direct la experiența americană.

Metodologia de calcul a pompelor de căldură

Desigur, procesul de selectare și calculare a unei pompe de căldură este o operație foarte complexă din punct de vedere tehnic și depinde de caracteristicile individuale ale obiectului, dar aproximativ poate fi redus la următorii pași:

Se determină pierderile de căldură prin anvelopa clădirii (pereți, tavane, ferestre, uși). Acest lucru se poate face folosind următorul raport:

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

tout - temperatura aerului exterior (°С);

staniu – temperatura interioară a aerului (°С);

S este aria totală a tuturor structurilor de împrejmuire (m2);

n este un coeficient care indică influența mediului asupra caracteristicilor obiectului. Pentru spații aflate în contact direct cu mediul exterior prin tavane n=1; pentru obiecte cu etaje de mansardă n=0,9; dacă obiectul este situat deasupra subsolului n = 0,75;

β este coeficientul de pierdere suplimentară de căldură, care depinde de tipul clădirii și de locația sa geografică; β poate varia de la 0,05 la 0,27;

Rt - rezistența termică, este determinată de următoarea expresie:

Rt = 1/α_intern + Σ ( δ_i /λ_i ) + 1/α_pat (m2*°С / W), unde:

δ_i / λі este indicatorul calculat al conductivității termice a materialelor utilizate în construcții.

α_pat- coeficientul de disipare termică a suprafețelor exterioare ale structurilor de închidere (W / m2 * ° C);

α_intern- coeficientul de absorbție termică a suprafețelor interioare ale structurilor de închidere (W / m2 * ° C);

- Pierderea totală de căldură a structurii se calculează după formula:

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

Qi - costuri energetice pentru încălzirea aerului care intră în încăpere prin scurgeri naturale;

Qbp ​​​​- degajare de căldură datorită funcționării aparatelor de uz casnic și activităților umane.

2. Pe baza datelor obținute, se calculează consumul anual de energie termică pentru fiecare obiect individual:

Qan = 24*0,63*Qt. sudoare.*(( d*( tin — tout.av.)/ ( tin — tout.)) (kWh pe an) unde:

tvn - temperatura aerului recomandata in interiorul incaperii;

tout - temperatura aerului exterior;

tout.average - media aritmetică a temperaturii aerului exterior pentru întreg sezonul de încălzire;

d este numărul de zile ale perioadei de încălzire.

3. Pentru o analiză completă, va fi, de asemenea, necesar să se calculeze nivelul de putere termică necesar pentru încălzirea apei:

Qhv \u003d V * 17 (kW / h pe an.) Unde:

V este volumul de încălzire zilnică a apei până la 50 °C.

Apoi, consumul total de energie termică este determinat de formula:

Q \u003d Qgw + Qan (kW / h pe an.)

Ținând cont de datele obținute, nu va fi dificil să alegeți cea mai potrivită pompă de căldură pentru încălzire și alimentare cu apă caldă. Mai mult, puterea calculată este determinată ca. Qtn=1,1*Q, unde:

Qtn=1,1*Q, unde:

1.1 - factor de corecție care indică posibilitatea creșterii sarcinii pompei de căldură în timpul apariției temperaturilor critice.

După efectuarea calculului pompelor de căldură, puteți alege cea mai potrivită pompă de căldură care poate oferi parametrii de microclimat necesari în încăperi cu orice caracteristici tehnice. Și având în vedere posibilitatea integrării acestui sistem cu o unitate de aer condiționat în pardoseală încălzită, se remarcă nu doar funcționalitatea acestuia, ci și valoarea sa estetică ridicată.

Citeste mai mult:

Cum se calculează corect numărul și adâncimea puțurilor pentru HP poate fi găsit în următorul videoclip:

Dacă v-a plăcut materialul, vă voi fi recunoscător dacă îl recomandați prietenilor sau lăsați un comentariu util.

Tipuri de pompe de căldură

Pompele de căldură sunt împărțite în trei tipuri principale în funcție de sursa de energie de calitate scăzută:

• Aer.
• Amorsare.
• Apa - Sursa poate fi apa subterana si corpurile de apa de la suprafata.

Pentru sistemele de încălzire a apei, care sunt mai frecvente, se folosesc următoarele tipuri de pompe de căldură:

„Aer-apă” - o pompă de căldură de tip aer care încălzește clădirea prin aspirarea aerului din exterior printr-o unitate exterioară. Funcționează pe principiul unui aparat de aer condiționat, doar invers, transformând energia aerului în căldură. O astfel de pompă de căldură nu necesită costuri mari de instalare, nu trebuie să aloce o bucată de teren pentru aceasta și, în plus, să foreze un puț. Cu toate acestea, eficiența funcționării la temperaturi scăzute (-25ºС) scade și este necesară o sursă suplimentară de energie termică.

Dispozitivul „apelor subterane” se referă la geotermal și produce căldură din sol folosind un colector așezat la o adâncime sub înghețul solului. Există, de asemenea, o dependență de zona sitului și de peisaj, dacă colectorul este amplasat orizontal. Pentru o aranjare verticală, va trebui să se foreze un puț.

„Apă-apă” este instalată acolo unde există un rezervor sau apă subterană în apropiere. În primul caz, colectorul este așezat pe fundul rezervorului, în al doilea, se forează un puț sau mai multe, dacă zona șantierului permite. Uneori, adâncimea apei subterane este prea mare, astfel încât costul instalării unei astfel de pompe de căldură poate fi foarte mare.

Fiecare tip de pompă de căldură are avantajele și dezavantajele sale, dacă clădirea este departe de un corp de apă sau apa subterană este prea adâncă, atunci apa-apă nu va funcționa.„Aer-apă” va fi relevant doar în regiunile relativ calde, unde temperatura aerului în sezonul rece nu scade sub -25 ° C.

Metoda de calcul a puterii unei pompe de caldura

Pe lângă determinarea sursei optime de energie, va fi necesar să se calculeze puterea pompei de căldură necesară pentru încălzire. Depinde de cantitatea de pierdere de căldură a clădirii. Să calculăm puterea unei pompe de căldură pentru încălzirea unei case folosind un exemplu specific.

Pentru a face acest lucru, folosim formula Q=k*V*∆T, unde

• Q este pierderea de căldură (kcal/oră). 1 kWh = 860 kcal/h;
• V este volumul casei în m3 (înmulțim suprafața cu înălțimea tavanelor);
• ∆T este raportul dintre temperaturile minime din exterior și din interiorul incintei în perioada cea mai rece a anului, °С. Din tºul intern scadem pe cel extern;
• k este coeficientul generalizat de transfer termic al clădirii. Pentru o clădire din cărămidă cu două straturi de zidărie k=1; pentru o clădire bine izolată k=0,6.

Astfel, calculul puterii unei pompe de căldură pentru încălzirea unei case de cărămidă de 100 mp și înălțimea tavanului de 2,5 m, cu o diferență de ttº de la -30º la exterior la +20º în interior, va fi următorul:

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

12500/860= 14,53 kW. Adică, pentru o casă standard din cărămidă cu o suprafață de 100 m2, veți avea nevoie de un dispozitiv de 14 kilowați.

Consumatorul acceptă alegerea tipului și puterii pompei de căldură pe baza unui număr de condiții:

• caracteristicile geografice ale zonei (proximitatea corpurilor de apă, prezența apei subterane, o zonă liberă pentru un colector);
• caracteristici climatice (temperatura);
• tipul și volumul interior al camerei;
• oportunități financiare.

Având în vedere toate aspectele de mai sus, veți putea face cea mai bună alegere a echipamentului. Pentru o selecție mai eficientă și corectă a unei pompe de căldură, este mai bine să contactați specialiști, aceștia vor putea face calcule mai detaliate și vor oferi fezabilitatea economică a instalării echipamentului.

De multă vreme și cu mare succes, pompele de căldură au fost folosite în frigiderele și aparatele de aer condiționat de uz casnic și industrial.

Astăzi, aceste dispozitive au început să fie folosite pentru a îndeplini funcția naturii opuse - încălzirea locuinței în timpul sezonului rece.

Să vedem cum se folosesc pompele de căldură pentru încălzirea caselor private și ce trebuie să știți pentru a calcula corect toate componentele acesteia.

Exemplu de calcul al pompei de căldură

Vom selecta o pompă de căldură pentru sistemul de încălzire al unei case cu un etaj, cu o suprafață totală de 70 mp. m cu o înălțime standard a tavanului (2,5 m), arhitectură rațională și izolație termică a structurilor de închidere care îndeplinesc cerințele codurilor moderne de construcție. Pentru încălzirea primului mp. m de un astfel de obiect, conform standardelor general acceptate, trebuie să cheltuiți 100 W de căldură. Astfel, pentru încălzirea întregii case veți avea nevoie de:

Q \u003d 70 x 100 \u003d 7000 W \u003d 7 kW de energie termică.

Alegem o pompă de căldură marca „TeploDarom” (model L-024-WLC) cu o putere termică de W = 7,7 kW. Compresorul unității consumă N = 2,5 kW de energie electrică.

Calcul colector

Solul din zona alocată construcției colectorului este argilos, nivelul apei subterane este ridicat (luăm puterea calorică p = 35 W/m).

Puterea colectorului este determinată de formula:

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

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

Pe baza faptului că așezarea unui circuit mai lung de 100 m este irațională din cauza rezistenței hidraulice excesiv de ridicate, presupunem următoarele: colectorul pompei de căldură va fi format din două circuite - 100 m și 50 m lungime.

Zona sitului care va trebui luată sub colector este determinată de formula:

S = L x A,

Unde A este pasul dintre secțiunile adiacente ale conturului. Acceptăm: A = 0,8 m.

Atunci S = 150 x 0,8 = 120 sq. m.

Rambursarea unei pompe de căldură

Când vine vorba de cât timp o persoană va putea returna banii investiți în ceva, înseamnă cât de profitabilă a fost investiția în sine. În domeniul încălzirii totul este destul de dificil, întrucât ne asigurăm confort și căldură, iar toate sistemele sunt scumpe, dar în acest caz, puteți căuta o variantă care să returneze banii cheltuiți prin reducerea costurilor la utilizare. Iar atunci când începi să cauți o soluție potrivită, compari totul: un cazan pe gaz, o pompă de căldură sau un cazan electric. Vom analiza ce sistem va plăti mai rapid și mai eficient.

Conceptul de rambursare, în acest caz, introducerea unei pompe de căldură pentru modernizarea sistemului de alimentare cu căldură existent, dacă este simplu, poate fi explicat după cum urmează:

Există un singur sistem - un cazan individual pe gaz, care asigură încălzire independentă și apă caldă. Există un aparat de aer condiționat cu sistem split care oferă frig unei camere. Am instalat 3 sisteme split în camere diferite.

Și există o tehnologie avansată mai economică - o pompă de căldură care va încălzi/răci casele și va încălzi apa în cantitățile potrivite pentru o casă sau un apartament. Este necesar să se determine cât de mult s-a modificat costul total al echipamentelor și costurile inițiale, precum și să se evalueze cât de mult au scăzut costurile anuale de operare a tipurilor de echipamente selectate. Și pentru a determina câți ani echipamente mai scumpe vor plăti cu economiile rezultate. În mod ideal, sunt comparate mai multe soluții de proiectare propuse și este selectată cea mai rentabilă.

Vom calcula și vom afla care este perioada de amortizare a unei pompe de căldură în Ucraina

Luați în considerare un exemplu concret

• Casa pe 2 etaje, bine izolata, in suprafata totala de 150 mp.
• Sistem de distribuție a căldurii/încălzirii: circuit 1 - încălzire în pardoseală, circuit 2 - calorifere (sau ventiloconvector).
• Este instalat un cazan pe gaz pentru încălzire și alimentare cu apă caldă (ACM), de exemplu, 24kW, dublu circuit.
• Sistem de aer conditionat split pentru 3 camere ale casei.

Costuri anuale de încălzire și încălzire a apei

Max. putere termică HP pentru încălzire, kW	19993,59
Max. putere consumată CP când se lucrează pentru încălzire, kW	7283,18

Max. capacitate de incalzire de CP pentru alimentarea cu apa calda, kW	2133,46
Max. putere consumată CP când se lucrează la alimentare cu apă caldă, kW	866,12

1. Costul aproximativ al unei cazane cu o centrala pe gaz de 24 kW (cazan, conducte, cablaj, rezervor, contor, instalatie) este de aproximativ 1000 Euro. Un sistem de aer condiționat (un sistem split) pentru o astfel de casă va costa aproximativ 800 de euro. In total, cu amenajarea cazanului, lucrari de proiectare, racordare la reteaua de gaze si lucrari de montaj - 6100 euro.

1. Costul aproximativ al unei pompe de caldura Mycond cu sistem de ventiloconvector suplimentar, lucrari de instalare si bransament electric este de 6650 euro.

1. Creșterea investițiilor de capital este: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 euro (sau aproximativ 16500 UAH)
2. Reducerea costurilor de operare este: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Perioada de rambursare Tokup. = 16500 / 19608 = 0,84 ani!

Ușurință în utilizare a pompei de căldură

Pompele de căldură sunt cele mai versatile, multifuncționale și eficiente echipamente energetice pentru încălzirea unei case, apartamente, birouri sau unități comerciale.

Un sistem inteligent de control cu ​​programare săptămânală sau zilnică, comutare automată a setărilor sezoniere, menținerea temperaturii în case, moduri economice, controlul unui cazan slave, boiler, pompe de circulație, controlul temperaturii în două circuite de încălzire, este cel mai avansat și avansat. . Controlul inverter al functionarii compresorului, ventilatorului, pompelor, permite economii maxime in consumul de energie.

Funcționarea pompei de căldură în timpul funcționării apei subterane

Așezarea colectorului în pământ se poate face în trei moduri.

Opțiune orizontală

Țevile sunt așezate în șanțuri „șarpe” la o adâncime care depășește adâncimea înghețului solului (în medie - de la 1 la 1,5 m).

Un astfel de colecționar va necesita un teren cu o suprafață suficient de mare, dar orice proprietar de casă îl poate construi - nu va fi nevoie de alte abilități decât capacitatea de a lucra cu o lopată.

Trebuie, totuși, luat în considerare faptul că construcția manuală a unui schimbător de căldură este un proces destul de laborios.

Opțiune verticală

Conductele colectoare sub formă de bucle, având forma literei „U”, sunt scufundate în puțuri cu o adâncime de 20 până la 100 m. Dacă este necesar, se pot construi mai multe astfel de puțuri. După instalarea țevilor, puțurile sunt umplute cu mortar de ciment.

Avantajul unui colector vertical este că este nevoie de o suprafață foarte mică pentru construcția acestuia. Cu toate acestea, nu există nicio modalitate de a foraj puțuri cu o adâncime mai mare de 20 m pe cont propriu - va trebui să angajați o echipă de foratori.

Varianta combinata

Acest colector poate fi considerat o variație a celui orizontal, dar va necesita mult mai puțin spațiu pentru a construi.

Pe șantier este săpată o fântână rotundă cu o adâncime de 2 m.

Țevile schimbătorului de căldură sunt așezate în spirală, astfel încât circuitul să fie ca un arc montat vertical.

La terminarea lucrărilor de instalare, fântâna adoarme. Ca și în cazul unui schimbător de căldură orizontal, toată cantitatea de muncă necesară poate fi efectuată manual.

Colectorul este umplut cu soluție de antigel - antigel sau etilenglicol. Pentru a-i asigura circulația, o pompă specială se prăbușește în circuit. După ce a absorbit căldura solului, antigelul intră în evaporator, unde are loc schimbul de căldură între acesta și agent frigorific.

Trebuie avut în vedere faptul că extracția nelimitată de căldură din sol, în special atunci când colectorul este amplasat vertical, poate duce la consecințe nedorite pentru geologia și ecologia sitului. Prin urmare, vara, este foarte de dorit să se opereze HP de tipul „sol - apă” în modul invers - aer condiționat.

Sistemul de incalzire pe gaz are o multime de avantaje iar unul dintre principalele este costul scazut al gazului. Cum să echipați încălzirea casei cu gaz, veți fi solicitat de schema de încălzire a unei case private cu un cazan pe gaz. Luați în considerare designul sistemului de încălzire și cerințele pentru înlocuire.

Citiți despre caracteristicile alegerii panourilor solare pentru încălzirea locuinței în acest subiect.

Calculul colectorului orizontal al unei pompe de căldură

Eficiența unui colector orizontal depinde de temperatura mediului în care este scufundat, de conductibilitatea sa termică, precum și de zona de contact cu suprafața conductei. Metoda de calcul este destul de complicată, prin urmare, în majoritatea cazurilor, sunt utilizate date medii.

Se crede că fiecare metru al schimbătorului de căldură oferă CP următoarea putere termică:

• 10 W - atunci când este îngropat în sol uscat nisipos sau stâncos;
• 20 W - în sol argilos uscat;
• 25 W - în sol argilos umed;
• 35 W - în sol argilos foarte umed.

Astfel, pentru a calcula lungimea colectorului (L), puterea termică necesară (Q) trebuie împărțită la puterea calorică a solului (p):

L=Q/p.

Valorile date pot fi considerate valabile numai dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

• Terenul de deasupra colectorului nu este construit, umbrit sau plantat cu copaci sau tufișuri.
• Distanța dintre turele adiacente ale spiralei sau secțiunile „șarpelui” este de cel puțin 0,7 m.

Cum funcționează pompele de căldură

În orice HP există un mediu de lucru numit agent frigorific. De obicei, freonul acționează în această calitate, mai rar - amoniacul. Dispozitivul în sine este format din doar trei componente:

Evaporatorul și condensatorul sunt două rezervoare care arată ca niște tuburi lungi curbate - bobine. Condensatorul este conectat la un capăt la ieșirea compresorului, iar evaporatorul la intrare. Capetele bobinelor sunt unite și o supapă de reducere a presiunii este instalată la joncțiunea dintre ele. Evaporatorul este în contact - direct sau indirect - cu mediul sursă, în timp ce condensatorul este în contact cu sistemul de încălzire sau ACM.

Cum funcționează o pompă de căldură

Funcționarea HP se bazează pe interdependența volumului, presiunii și temperaturii gazului. Iată ce se întâmplă în interiorul agregatului:

1. Amoniacul, freonul sau alt agent frigorific, care se deplasează prin evaporator, se încălzește din mediul sursă, de exemplu, la o temperatură de +5 grade.
2. După ce trece prin evaporator, gazul ajunge la compresor, care îl pompează în condensator.
3. Agentul frigorific pompat de compresor este reținut în condensator printr-o supapă de reducere a presiunii, astfel încât presiunea acestuia este aici mai mare decât în ​​evaporator. După cum știți, odată cu creșterea presiunii, temperatura oricărui gaz crește.Este exact ceea ce se întâmplă cu agentul frigorific - se încălzește până la 60 - 70 de grade. Deoarece condensatorul este spălat de lichidul de răcire care circulă în sistemul de încălzire, acesta din urmă este și încălzit.
4. Prin supapa de reducere a presiunii, agentul frigorific este evacuat în porțiuni mici în evaporator, unde presiunea acestuia scade din nou. Gazul se dilată și se răcește și, deoarece o parte din energia internă a fost pierdută de acesta ca urmare a transferului de căldură în etapa anterioară, temperatura sa scade sub +5 grade inițiale. În urma evaporatorului, acesta se încălzește din nou, apoi este pompat în condensator de către compresor - și așa mai departe într-un cerc. Din punct de vedere științific, acest proces se numește ciclul Carnot.

Dar HP rămâne încă foarte profitabil: pentru fiecare kWh de energie electrică cheltuită, este posibil să se obțină de la 3 la 5 kWh de căldură.

Influența datelor inițiale asupra rezultatului calculului

Să folosim acum modelul matematic construit în cursul calculelor pentru a urmări influența diferitelor date inițiale asupra rezultatului final al calculului. De remarcat faptul că calculele efectuate pe Excel permit efectuarea foarte rapidă a unei astfel de analize.

Pentru început, să vedem cum conductivitatea sa termică afectează valoarea fluxului de căldură către WGT de la sol.

Exemplul nostru de calcul a fost efectuat pentru sol cu ​​conductivitate termică ? \u003d 2,076 W / (K • m), iar fluxul de căldură specific a fost q_yd = 41,4 W. Pe fig. 3 arată funcția q_yd = ?(?) cu alte condiții de calcul neschimbate.

 

Se știe că atunci când VGT este utilizat vara în modul de îndepărtare a căldurii de la mașinile frigorifice ale sistemului de aer condiționat, eficiența schimbătoarelor de căldură la sol care funcționează iarna împreună cu o pompă de căldură crește. Curba din fig. Figura 4 arată natura dependenței fluxului de căldură specific de la sol la VGT în timpul iernii de raportul dintre necesarul anual de frig al clădirii și necesarul anual de căldură pentru încălzire.

În practica europeană, în construcția pompelor de căldură cu sursă de sol, se folosesc de obicei VGT-uri cu două țevi de polietilenă în formă de U instalate într-o singură sondă. Modelul matematic permite evaluarea eficacității unei astfel de soluții tehnice (Fig. 5). Valorile fluxului de căldură specific din coloanele din stânga și din dreapta ale diagramei sunt calculate pentru valorile diametrului echivalent al VGT, corespunzătoare proiectării schimbătorului de căldură cu unul și două tuburi U.

Diferența de temperatură dintre sol și glicolul răcit în evaporatorul pompei de căldură este decisivă pentru intensificarea transferului de căldură în sol. Pe fig. 6 arată dependența fluxului de căldură specific de această diferență de temperatură.

Trebuie remarcat în special că figurile 3…6 nu afișează valorile absolute ale fluxului de căldură specific de la sol la VGT, ci natura modificării acestor valori dintr-unul dintre argumente, în timp ce multe altele argumentele rămân neschimbate, sau mai bine zis, așa cum au fost definite sau date în exemplul nostru de calcul. Prin urmare, este imposibil să vă ghidați după diagramele prezentate în aceste figuri pentru a calcula lungimea VGT în proiecte specifice.

 

Se recomandă determinarea lungimii schimbătoarelor de căldură la sol verticale folosind formula (6).