Typer av värmepumpar för uppvärmning av hem

Typer av konstruktioner av värmepumpar

Typen av HP betecknas vanligtvis med en fras som anger källmediet och värmebäraren för värmesystemet.

Det finns följande sorter:

TN "luft - luft";
TN "luft - vatten";
TN "jord - vatten";
TN "vatten - vatten".

Det allra första alternativet är ett konventionellt delat system som arbetar i värmeläge. Förångaren är monterad på gatan, och ett block med en kondensor är installerat inuti huset. Den senare blåses av en fläkt, på grund av vilken en varm luftmassa tillförs rummet.

Om ett sådant system är utrustat med en speciell värmeväxlare med grenrör, erhålls en luft-till-vatten värmepump. Den är ansluten till vattenvärmesystemet.

En luft-till-luft eller luft-till-vatten värmepumpsförångare kan placeras inte på gatan, utan i frånluftsventilationskanalen (den måste tvingas). I det här fallet kommer effektiviteten hos HP att ökas flera gånger.

Värmepumpar av typen "vatten - vatten" och "jord - vatten" använder den så kallade externa värmeväxlaren eller, som det också kallas, en kollektor för att utvinna värme.

Schematisk bild av värmepumpen

Detta är ett långt slinga rör, vanligtvis plast, genom vilket ett flytande medium cirkulerar och tvättar förångaren. Båda typerna av HP är samma enhet: i ett fall är uppsamlaren nedsänkt i botten av en ytreservoar och i det andra till marken. Kondensorn till en sådan HP är placerad i en värmeväxlare ansluten till ett vattenvärmesystem.

Att ansluta en HP enligt schemat "vatten - vatten" är mycket mindre mödosamt än "jord - vatten", eftersom det inte finns något behov av jordarbeten. I botten av behållaren läggs röret i form av en spiral. Naturligtvis är endast en sådan vattenkropp lämplig för detta system, som inte fryser till botten på vintern.

Det är dags att studera utländsk erfarenhet i detalj

Nästan alla känner redan till värmepumpar som kan utvinna omgivningsvärme för uppvärmning av byggnader, och om tills nyligen en potentiell kund som regel ställde en förvirrad fråga "hur är detta möjligt?", nu är frågan "hur är det rätt" alltmer hört. gör?".

Det är inte lätt att svara på denna fråga.

På jakt efter ett svar på de många frågor som oundvikligen uppstår när man försöker designa värmesystem med värmepumpar, är det lämpligt att vända sig till erfarenheten från specialister från de länder där värmepumpar på markvärmeväxlare har använts under lång tid.

Ett besök * på den amerikanska utställningen AHR EXPO-2008, som främst genomfördes för att få information om metoderna för tekniska beräkningar av markvärmeväxlare, gav inte direkta resultat i denna riktning, men en bok såldes i ASHRAE-mässan, några av bestämmelserna som låg till grund för denna publikation.

Det bör sägas omedelbart att överföringen av amerikanska metoder till inhemsk jord inte är en lätt uppgift. Amerikaner gör inte saker som de gör i Europa. Bara de mäter tiden i samma enheter som vi. Alla andra måttenheter är rent amerikanska, eller snarare, brittiska. Amerikanerna hade särskilt otur med värmeflödet, som kan mätas både i brittiska termiska enheter per tidsenhet, och i tonvis av kylning, som förmodligen uppfanns i Amerika.

Huvudproblemet var dock inte det tekniska besväret med att räkna om de måttenheter som accepteras i USA, vilket man så småningom kan vänja sig vid, utan frånvaron i den nämnda boken av en tydlig metodisk grund för att konstruera en beräkningsalgoritm. För mycket utrymme ges till rutinmässiga och välkända beräkningsmetoder, medan vissa viktiga bestämmelser förblir helt hemliga.

I synnerhet kan sådana fysiskt relaterade indata för beräkning av vertikala markvärmeväxlare, såsom temperaturen på vätskan som cirkulerar i värmeväxlaren och värmepumpens omvandlingskoefficient, inte ställas in godtyckligt, och innan man fortsätter med beräkningar relaterade till ostadig värme överföring i marken, är det nödvändigt att bestämma beroenden som förbinder dessa alternativ.

Kriteriet för effektiviteten hos en värmepump är omvandlingsfaktorn α, vars värde bestäms av förhållandet mellan dess termiska effekt och kraften hos kompressorns elektriska drivning. Detta värde är en funktion av koktemperaturerna i förångaren t_u och kondens t_k, och i förhållande till värmepumpar "vatten-vatten" kan vi prata om temperaturen på vätskan vid utloppet av förångaren t_2Ioch vid utgången av kondensatorn t₂_K:

? = ?(t_2I,t₂_K). (1)

En analys av katalogegenskaperna för seriella kylmaskiner och vatten-till-vatten värmepumpar gjorde det möjligt att visa denna funktion i form av ett diagram (fig. 1).

Med hjälp av diagrammet är det lätt att bestämma parametrarna för värmepumpen i de allra första stadierna av designen. Det är till exempel uppenbart att om värmesystemet anslutet till värmepumpen är konstruerat för att leverera ett värmemedium med en framledningstemperatur på 50°C, så blir den maximala möjliga omvandlingsfaktorn för värmepumpen cirka 3,5. Samtidigt bör temperaturen på glykolen vid förångarens utlopp inte vara lägre än +3°C, vilket innebär att en dyr markvärmeväxlare kommer att krävas.

Samtidigt, om huset värms upp med golvvärme, kommer en kylvätska med en temperatur på 35°C in i värmesystemet från värmepumpens kondensor. I detta fall kan värmepumpen arbeta mer effektivt, till exempel med en omvandlingsfaktor på 4,3, om temperaturen på den kylda glykolen i förångaren är ca -2°C.

Med hjälp av Excel-kalkylblad kan du uttrycka funktionen (1) som en ekvation:

? = 0,1729 • (41,5 + t_2I – 0,015t_2I • t₂_K – 0,437 • t₂_K (2)

Om det, med den önskade omvandlingsfaktorn och ett givet värde på kylvätsketemperaturen i värmesystemet som drivs av en värmepump, är nödvändigt att bestämma temperaturen på vätskan som kyls i förångaren, kan ekvation (2) representeras som:

(3)

För att välja temperaturen på värmebäraren i värmesystemet för givna värden på värmepumpens omvandlingskoefficient och temperaturen på vätskan vid utloppet av förångaren, kan du använda formeln:

(4)

I formlerna (2)...(4) uttrycks temperaturer i grader Celsius.

Efter att ha fastställt dessa beroenden kan vi nu fortsätta direkt till den amerikanska erfarenheten.

Metodik för beräkning av värmepumpar

Processen att välja och beräkna en värmepump är naturligtvis en tekniskt mycket komplex operation och beror på objektets individuella egenskaper, men ungefär det kan reduceras till följande steg:

Värmeförlusterna genom byggnadens klimatskal (väggar, tak, fönster, dörrar) bestäms. Detta kan göras med hjälp av följande förhållande:

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

tout - utomhustemperatur (°С);

tenn – inre lufttemperatur (°С);

S är den totala arean av alla omslutande strukturer (m2);

n är en koefficient som indikerar miljöns inverkan på objektets egenskaper. För lokaler i direkt kontakt med den yttre miljön genom tak n=1; för objekt med vindsgolv n=0,9; om objektet är beläget ovanför källaren n = 0,75;

β är koefficienten för ytterligare värmeförlust, som beror på typen av byggnad och dess geografiska läge, β kan variera från 0,05 till 0,27;

Rt - termisk resistans, bestäms av följande uttryck:

Rt = 1/a_inre + Σ ( δ_i /λ_i ) + 1/a_{våningssäng}(m2*°С / W), där:

δ_i / λі är den beräknade indikatorn för värmeledningsförmåga hos material som används i konstruktion.

α_{våningssäng}- koefficient för termisk spridning av de yttre ytorna av omslutande strukturer (W / m2 * ° C);

α_inre- koefficient för termisk absorption av de inre ytorna av omslutande strukturer (W / m2 * ° C);

- Strukturens totala värmeförlust beräknas enligt formeln:

Qt.pot \u003d Qok + Qi - Qbp, där:

Qi - energikostnader för uppvärmning av luften som kommer in i rummet genom naturliga läckor;

Qbp - värmeavgivning på grund av funktionen hos hushållsapparater och mänskliga aktiviteter.

2. Baserat på erhållna data beräknas den årliga förbrukningen av termisk energi för varje enskilt objekt:

Qår = 24*0,63*Qt. svett.*(( d*( tenn — tout.av.)/ ( tenn — tout.)) (kWh per år) där:

tvn - rekommenderad lufttemperatur i rummet;

tout - utomhustemperatur;

tout.average - det aritmetiska medelvärdet av utomhuslufttemperaturen för hela uppvärmningssäsongen;

d är antalet dagar av uppvärmningsperioden.

3. För en fullständig analys kommer det också att vara nödvändigt att beräkna nivån av termisk effekt som krävs för att värma vattnet:

Qhv \u003d V * 17 (kW / h per år.) där:

V är volymen för daglig uppvärmning av vatten upp till 50 °C.

Sedan bestäms den totala förbrukningen av termisk energi av formeln:

Q \u003d Qgw + Qår (kW/h per år.)

Med hänsyn till de erhållna uppgifterna kommer det inte att vara svårt att välja den mest lämpliga värmepumpen för uppvärmning och varmvattenförsörjning. Dessutom bestäms den beräknade effekten som. Qtn=1,1*Q, där:

Qtn=1,1*Q, där:

1.1 - korrektionsfaktor som indikerar möjligheten att öka belastningen på värmepumpen under förekomsten av kritiska temperaturer.

Efter att ha utfört beräkningen av värmepumpar kan du välja den mest lämpliga värmepumpen som kan ge de erforderliga mikroklimatparametrarna i rum med alla tekniska egenskaper. Och med tanke på möjligheten att integrera detta system med en uppvärmd golvluftkonditioneringsenhet, kan det noteras inte bara dess funktionalitet utan också dess höga estetiska värde.

Läs mer:

Hur man korrekt beräknar antalet och djupet av brunnar för HP kan hittas i följande video:

Om du gillade materialet kommer jag att vara tacksam om du rekommenderar det till vänner eller lämnar en användbar kommentar.

Typer av värmepumpar

Värmepumpar är indelade i tre huvudtyper beroende på källan till låggradig energi:

Luft.
Grundning.
Vatten - Källan kan vara grundvatten och vattenförekomster på ytan.

För vattenvärmesystem, som är vanligare, används följande typer av värmepumpar:

Typer av värmepumpar för uppvärmning av hem "Luft-till-vatten" - en luftvärmepump som värmer byggnaden genom att dra luft utifrån genom en extern enhet. Det fungerar enligt principen om en luftkonditionering, men omvänt, omvandlar luftens energi till värme. En sådan värmepump kräver inte stora installationskostnader, den behöver inte tilldela en bit mark för den och dessutom borra en brunn. Effektiviteten för driften vid låga temperaturer (-25ºС) minskar dock och en extra källa för termisk energi krävs.

"Grundvatten"-anordningen hänvisar till geotermisk värme och producerar värme från marken med hjälp av en kollektor som läggs till ett djup under fryspunkten i jorden. Det finns också ett beroende av platsens yta och landskapet, om samlaren är placerad horisontellt. För ett vertikalt arrangemang måste en brunn borras.

Typer av värmepumpar för uppvärmning av hem "Vatten-vatten" installeras där det finns en reservoar eller grundvatten i närheten. I det första fallet läggs uppsamlaren på botten av reservoaren, i det andra borras en brunn eller flera, om platsområdet tillåter. Ibland är grundvattnets djup för stort, så kostnaden för att installera en sådan värmepump kan bli mycket hög.

Varje typ av värmepump har sina fördelar och nackdelar, om byggnaden ligger långt ifrån en vattenförekomst eller grundvattnet är för djupt så fungerar inte vatten-till-vatten."Luftvatten" kommer endast att vara relevant i relativt varma regioner, där lufttemperaturen under den kalla årstiden inte faller under -25º C.

Metod för att beräkna effekten av en värmepump

Förutom att bestämma den optimala energikällan kommer det att vara nödvändigt att beräkna effekten av värmepumpen som krävs för uppvärmning. Det beror på mängden värmeförlust i byggnaden. Låt oss beräkna effekten av en värmepump för att värma ett hus med hjälp av ett specifikt exempel.

För att göra detta använder vi formeln Q=k*V*∆T, där

Q är värmeförlust (kcal/timme). 1 kWh = 860 kcal/h;
V är husets volym i m3 (vi multiplicerar arean med höjden på taken);
∆T är förhållandet mellan de lägsta temperaturerna utanför och inne i lokalerna under årets kallaste period, °С. Från den inre tº subtraherar vi den yttre;
k är byggnadens generaliserade värmeöverföringskoefficient. För en tegelbyggnad med två lager murverk k=1; för en välisolerad byggnad k=0,6.

Således kommer beräkningen av effekten av en värmepump för uppvärmning av ett tegelhus på 100 kvm och en takhöjd på 2,5 m, med en skillnad i ttº från -30º utanför till +20º inuti, att vara som följer:

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

12500/860= 14,53 kW. Det vill säga, för ett vanligt tegelhus med en yta på 100 m2 behöver du en 14-kilowatt-enhet.

Konsumenten accepterar valet av värmepumpens typ och effekt baserat på ett antal villkor:

geografiska särdrag för området (närhet till vattenförekomster, närvaron av grundvatten, ett fritt område för en samlare);
klimategenskaper (temperatur);
typ och inre volym av rummet;
ekonomiska möjligheter.

Med tanke på alla ovanstående aspekter kommer du att kunna göra det bästa valet av utrustning. För ett mer effektivt och korrekt val av en värmepump är det bättre att kontakta specialister, de kommer att kunna göra mer detaljerade beräkningar och ge den ekonomiska möjligheten att installera utrustningen.

Under lång tid och mycket framgångsrikt har värmepumpar använts i hushålls- och industrikylskåp och luftkonditioneringsapparater.

Idag började dessa enheter användas för att utföra funktionen av den motsatta naturen - uppvärmning av hemmet under den kalla årstiden.

Låt oss se hur värmepumpar används för att värma privata hus och vad du behöver veta för att korrekt beräkna alla dess komponenter.

Värmepumpsberäkningsexempel

Vi kommer att välja en värmepump för värmesystemet i ett envåningshus med en total yta på 70 kvm. m med en standard takhöjd (2,5 m), rationell arkitektur och värmeisolering av omslutande strukturer som uppfyller kraven i moderna byggregler. För uppvärmning av 1:a kvm. m av ett sådant föremål, enligt allmänt accepterade standarder, måste spendera 100 W värme. Så för att värma upp hela huset behöver du:

Q \u003d 70 x 100 \u003d 7000 W \u003d 7 kW termisk energi.

Vi väljer ett värmepumpsmärke "TeploDarom" (modell L-024-WLC) med en värmeeffekt på W = 7,7 kW. Enhetens kompressor förbrukar N = 2,5 kW el.

Samlarberäkning

Jorden i det område som avsatts för konstruktionen av kollektorn är lerig, grundvattennivån är hög (vi tar värmevärdet p = 35 W/m).

Samlarkraften bestäms av formeln:

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

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

Baserat på det faktum att det är irrationellt att lägga en krets längre än 100 m på grund av för högt hydrauliskt motstånd, antar vi följande: värmepumpskollektorn kommer att bestå av två kretsar - 100 m och 50 m långa.

Området på platsen som måste tas under samlaren bestäms av formeln:

S = L x A,

Där A är steget mellan intilliggande sektioner av konturen. Vi accepterar: A = 0,8 m.

Då S = 150 x 0,8 = 120 kvm. m.

Återbetalning av en värmepump

När det kommer till hur länge en person kommer att kunna returnera sina pengar investerade i något, betyder det hur lönsam investeringen i sig var. Inom uppvärmningsområdet är allt ganska svårt, eftersom vi förser oss med komfort och värme, och alla system är dyra, men i det här fallet kan du leta efter ett alternativ som skulle returnera pengarna som spenderas genom att minska kostnaderna vid användning. Och när du börjar leta efter en lämplig lösning jämför du allt: en gaspanna, en värmepump eller en elpanna. Vi kommer att analysera vilket system som kommer att löna sig snabbare och mer effektivt.

Konceptet med återbetalning, i det här fallet, introduktionen av en värmepump för att modernisera det befintliga värmeförsörjningssystemet, om enkelt, kan förklaras enligt följande:

Det finns ett system - en individuell gaspanna, som ger oberoende uppvärmning och varmvatten. Det finns en luftkonditionering med delat system som ger kyla till ett rum. Installerade 3 delade system i olika rum.

Och det finns en mer ekonomisk avancerad teknik - en värmepump som ska värma/kyla hus och värma vatten i rätt mängd för ett hus eller lägenhet. Det är nödvändigt att fastställa hur mycket den totala kostnaden för utrustning och initiala kostnader har förändrats, samt att bedöma hur mycket de årliga kostnaderna för att driva de valda typerna av utrustning har minskat. Och att avgöra hur många år dyrare utrustning kommer att löna sig med de resulterande besparingarna. Helst jämförs flera föreslagna designlösningar och den mest kostnadseffektiva väljs.

Vi kommer att utföra beräkningen och ta reda på vad som är återbetalningstiden för en värmepump i Ukraina

Tänk på ett specifikt exempel

Hus i 2 våningar, välisolerat, med en total yta på 150 kvm.
Värme-/värmedistributionssystem: krets 1 - golvvärme, krets 2 - radiatorer (eller fläktkonvektorer).
En gaspanna för uppvärmning och varmvattenförsörjning (DHW), till exempel 24kW, dubbelkrets, är installerad.
Luftkonditioneringssystem från delade system för 3 rum i huset.

Årliga kostnader för uppvärmning och vattenuppvärmning

Max. värmeeffekt HP för uppvärmning, kW	19993,59
Max. strömförbrukning HP vid arbete för uppvärmning, kW	7283,18

Max. värmekapacitet på HP för varmvattenförsörjning, kW	2133,46
Max. strömförbrukning HP vid arbete på varmvattenförsörjning, kW	866,12

Den ungefärliga kostnaden för ett pannrum med en 24 kW gaspanna (panna, rörledningar, ledningar, tank, mätare, installation) är cirka 1000 Euro. Ett luftkonditioneringssystem (ett delat system) för ett sådant hus kommer att kosta cirka 800 euro. Totalt, med arrangemanget av pannrummet, designarbete, anslutning till gasledningsnätet och installationsarbete - 6100 euro.

Ungefärlig kostnad för en Mycond värmepump med extra fläktkonvektorsystem, installationsarbete och elanslutning är 6650 euro.

Tillväxten av kapitalinvesteringar är: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 euro (eller cirka 16500 UAH)
Minskningen av driftskostnaderna är: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
Återbetalningstid Tokup. = 16500 / 19608 = 0,84 år!

Lätt att använda värmepumpen

Värmepumpar är den mest mångsidiga, multifunktionella och energieffektiva utrustningen för att värma ett hus, lägenhet, kontor eller kommersiell anläggning.

Ett intelligent styrsystem med vecko- eller daglig programmering, automatisk växling av säsongsinställningar, bibehållande av temperaturen i husen, ekonomiska lägen, styrning av en slavpanna, panna, cirkulationspumpar, temperaturreglering i två värmekretsar, är den mest avancerade och avancerade . Inverterstyrning av driften av kompressorn, fläkten, pumparna, möjliggör maximala besparingar i energiförbrukningen.

Värmepumpsdrift under grundvattendrift

Att lägga uppsamlaren i marken kan göras på tre sätt.

Horisontellt alternativ

Rör läggs i diken "orm" till ett djup som överstiger djupet av jordfrysning (i genomsnitt - från 1 till 1,5 m).

En sådan samlare kommer att kräva en tomt med ett tillräckligt stort område, men alla husägare kan bygga det - inga andra färdigheter än förmågan att arbeta med en spade behövs.

Det bör dock beaktas att konstruktionen av en värmeväxlare för hand är en ganska mödosam process.

Vertikalt alternativ

Samlarrör i form av slingor, med formen av bokstaven "U", är nedsänkta i brunnar med ett djup av 20 till 100 m. Vid behov kan flera sådana brunnar byggas. Efter att rören har installerats fylls brunnarna med cementbruk.

Fördelen med en vertikal uppsamlare är att en mycket liten yta behövs för dess konstruktion. Det finns dock inget sätt att borra brunnar med ett djup på mer än 20 m på egen hand - du måste anlita ett team av borrare.

Kombinerad variant

Denna samlare kan betraktas som en variant av den horisontella, men den kommer att kräva mycket mindre utrymme att bygga.

En rund brunn grävs på platsen med ett djup av 2 m.

Värmeväxlarrören läggs i en spiral, så att kretsen är som en vertikalt monterad fjäder.

Efter avslutat installationsarbete somnar brunnen. Som i fallet med en horisontell värmeväxlare kan allt nödvändigt arbete utföras för hand.

Uppsamlaren är fylld med frostskyddsmedel - frostskyddsmedel eller etylenglykollösning. För att säkerställa dess cirkulation kraschar en speciell pump in i kretsen. Efter att ha absorberat jordens värme kommer frostskyddsmedlet in i förångaren, där värmeväxling sker mellan den och köldmediet.

Det bör beaktas att den obegränsade utvinningen av värme från marken, särskilt när kollektorn är placerad vertikalt, kan leda till oönskade konsekvenser för platsens geologi och ekologi. Därför är det på sommaren mycket önskvärt att driva HP av typen "jord - vatten" i omvänt läge - luftkonditionering.

Gasvärmesystemet har många fördelar och en av de viktigaste är den låga kostnaden för gas. Hur man utrustar ett hem med gasuppvärmning, du kommer att uppmanas av ett uppvärmningssystem för ett privat hus med en gaspanna. Överväg utformningen av värmesystemet och kraven för utbyte.

Läs om funktionerna för att välja solpaneler för uppvärmning av hem i det här ämnet.

Beräkning av en värmepumps horisontella kollektor

Effektiviteten hos en horisontell kollektor beror på temperaturen på mediet som den är nedsänkt i, dess värmeledningsförmåga, såväl som kontaktytan med rörytan. Beräkningsmetoden är ganska komplicerad, därför används i de flesta fall genomsnittliga data.

Man tror att varje meter av värmeväxlaren förser HP med följande värmeeffekt:

10 W - när begravd i torr sandig eller stenig jord;
20 W - i torr lerjord;
25 W - i våt lerjord;
35 W - i mycket fuktig lerjord.

För att beräkna längden på uppsamlaren (L), bör den erforderliga värmeeffekten (Q) delas med jordens värmevärde (p):

L = Q/p.

De angivna värdena kan endast anses giltiga om följande villkor är uppfyllda:

Marken ovanför samlaren är inte bebyggd, skuggad eller planterad med träd eller buskar.
Avståndet mellan intilliggande varv av spiralen eller sektioner av "ormen" är minst 0,7 m.

Principen för drift av värmepumpar

I alla HP finns det ett arbetsmedium som kallas köldmedium. Freon verkar vanligtvis i denna egenskap, mindre ofta - ammoniak. Själva enheten består av endast tre komponenter:

Förångaren och kondensorn är två reservoarer som ser ut som långa böjda rör - spolar. Kondensorn ansluts i ena änden till kompressorns utlopp och förångaren till inloppet. Spolarnas ändar är sammanfogade och en tryckreduceringsventil är installerad i korsningen mellan dem. Förångaren är i kontakt - direkt eller indirekt - med källmediet, medan kondensorn är i kontakt med värme- eller varmvattensystemet.

Hur en värmepump fungerar

Driften av HP är baserad på det ömsesidiga beroendet av gasens volym, tryck och temperatur. Här är vad som händer i aggregatet:

Ammoniak, freon eller annat köldmedium, som rör sig genom förångaren, värms upp från källmediet, till exempel till en temperatur på +5 grader.
Efter att ha passerat förångaren når gasen kompressorn som pumpar in den i kondensorn.
Köldmediet som pumpas av kompressorn hålls i kondensorn av en tryckreduceringsventil, så dess tryck är högre här än i förångaren. Som du vet, med ökande tryck, ökar temperaturen på någon gas.Det är precis vad som händer med köldmediet - det värms upp till 60 - 70 grader. Eftersom kondensorn tvättas av kylvätskan som cirkulerar i värmesystemet, värms även detta upp.
Genom tryckreduceringsventilen släpps köldmediet ut i små portioner till förångaren, där dess tryck sjunker igen. Gasen expanderar och kyls, och eftersom en del av den interna energin gick förlorad av den som ett resultat av värmeöverföring i föregående steg, sjunker dess temperatur under de initiala +5 graderna. Efter förångaren värms den upp igen, sedan pumpas den in i kondensorn av kompressorn - och så vidare i en cirkel. Vetenskapligt kallas denna process för Carnot-cykeln.

Men HP är fortfarande mycket lönsamt: för varje kWh el som spenderas är det möjligt att få från 3 till 5 kWh värme.

Inverkan av initiala data på beräkningsresultatet

Låt oss nu använda den matematiska modellen som byggts under beräkningarna för att spåra inverkan av olika initiala data på det slutliga resultatet av beräkningen. Det bör noteras att de beräkningar som utförs på Excel gör att en sådan analys kan utföras mycket snabbt.

Till att börja med, låt oss se hur dess värmeledningsförmåga påverkar storleken på värmeflödet till WGT från jorden.

Vårt räkneexempel utfördes för jord med värmeledningsförmåga ? \u003d 2,076 W / (K • m), och det specifika värmeflödet var q_y_d = 41,4 W. På fig. 3 visar funktionen q_y_d = ?(?) med övriga beräkningsvillkor oförändrade.

Det är känt att när VGT används på sommaren i läget för att ta bort värme från kylmaskinerna i luftkonditioneringssystemet, ökar effektiviteten hos markvärmeväxlare som arbetar på vintern tillsammans med en värmepump. Kurvan i fig. Figur 4 visar karaktären av beroendet av det specifika värmeflödet från marken till VGT vintertid på förhållandet mellan byggnadens årliga behov av kyla och dess årliga behov av värme för uppvärmning.

I europeisk praxis, vid konstruktion av bergvärmepumpar, används vanligtvis VGT med två U-formade polyetenrör installerade i en brunn. Den matematiska modellen gör det möjligt att utvärdera effektiviteten av en sådan teknisk lösning (Fig. 5). Värdena för det specifika värmeflödet i de vänstra och högra kolumnerna i diagrammet beräknas för värdena för den ekvivalenta diametern på VGT, motsvarande designen av värmeväxlaren med ett och två U-rör.

Temperaturskillnaden mellan marken och glykolen som kyls i värmepumpens förångare är avgörande för intensifieringen av värmeöverföringen i marken. På fig. 6 visar beroendet av det specifika värmeflödet av denna temperaturskillnad.

Det bör särskilt noteras att figurerna 3...6 inte visar de absoluta värdena för det specifika värmeflödet från marken till VGT, utan arten av förändringen i dessa värden från ett av argumenten, medan många andra argument förblir oförändrade, eller snarare, som de definierades eller gavs i vårt räkneexempel. Därför är det omöjligt att vägledas av diagrammen som visas i dessa figurer för att beräkna längden på VGT i specifika projekt.

Det rekommenderas att bestämma längden på vertikala markvärmeväxlare med hjälp av formel (6).