ประเภทของปั๊มความร้อนสำหรับทำความร้อนที่บ้าน

ประเภทของการออกแบบปั๊มความร้อน

ประเภทของ HP มักจะแสดงด้วยวลีที่ระบุสื่อต้นทางและตัวพาความร้อนของระบบทำความร้อน

มีพันธุ์ดังต่อไปนี้:

• TN "อากาศ - อากาศ";
• TN "อากาศ - น้ำ";
• TN "ดิน - น้ำ";
• TN "น้ำ - น้ำ".

ตัวเลือกแรกสุดคือระบบแยกแบบธรรมดาที่ทำงานในโหมดทำความร้อน เครื่องระเหยถูกติดตั้งบนถนนและมีการติดตั้งบล็อกที่มีคอนเดนเซอร์ไว้ภายในบ้าน หลังถูกพัดลมเป่าเนื่องจากมวลอากาศอุ่นถูกส่งไปยังห้อง

หากระบบดังกล่าวติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพิเศษพร้อมหัวฉีด จะได้รับปั๊มความร้อนจากอากาศสู่น้ำ เชื่อมต่อกับระบบทำน้ำร้อน

เครื่องระเหย HP แบบอากาศสู่อากาศหรือแบบอากาศสู่น้ำไม่สามารถวางบนถนนได้ แต่ในท่อระบายอากาศ (ต้องบังคับ) ในกรณีนี้ ประสิทธิภาพของ HP จะเพิ่มขึ้นหลายเท่า

ปั๊มความร้อนของประเภท "น้ำ - น้ำ" และ "ดิน - น้ำ" ใช้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอกที่เรียกว่าตัวแลกเปลี่ยนความร้อนหรือที่เรียกว่าตัวสะสมเพื่อดึงความร้อน

แผนผังของปั๊มความร้อน

นี่คือท่อที่มีวงยาวซึ่งมักจะเป็นพลาสติกซึ่งมีของเหลวไหลเวียนอยู่เพื่อล้างเครื่องระเหย HP ทั้งสองประเภทเป็นอุปกรณ์เดียวกัน: ในกรณีหนึ่ง ตัวสะสมจะถูกจุ่มลงที่ด้านล่างของอ่างเก็บน้ำบนพื้นผิว และในส่วนที่สอง ลงไปที่พื้น คอนเดนเซอร์ของ HP ดังกล่าวอยู่ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่เชื่อมต่อกับระบบทำน้ำร้อน

การเชื่อมต่อ HP ตามโครงการ "น้ำ - น้ำ" นั้นลำบากน้อยกว่า "ดิน - น้ำ" เนื่องจากไม่มีความจำเป็นสำหรับการขุดดิน ที่ด้านล่างของอ่างเก็บน้ำวางท่อเป็นเกลียว แน่นอนว่ามีเพียงแหล่งน้ำเท่านั้นที่เหมาะสำหรับโครงการนี้ซึ่งไม่แข็งตัวถึงด้านล่างในฤดูหนาว

ถึงเวลาศึกษาประสบการณ์ต่างประเทศอย่างละเอียดแล้ว

เกือบทุกคนรู้อยู่แล้วเกี่ยวกับปั๊มความร้อนที่สามารถดึงความร้อนรอบข้างเพื่อให้ความร้อนในอาคารได้และหากจนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ผู้มีโอกาสเป็นลูกค้าถามคำถามที่สับสนว่า "เป็นไปได้อย่างไร" ตอนนี้คำถาม "ถูกต้องอย่างไร" คือ ได้ยินมากขึ้น ทำอย่างไร?".

มันไม่ง่ายเลยที่จะตอบคำถามนี้

ในการค้นหาคำตอบสำหรับคำถามมากมายที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เมื่อพยายามออกแบบระบบทำความร้อนด้วยปั๊มความร้อน ขอแนะนำให้หันไปหาประสบการณ์ของผู้เชี่ยวชาญจากประเทศเหล่านั้นที่มีการใช้ปั๊มความร้อนบนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภาคพื้นดินมาเป็นเวลานาน

การเยี่ยมชม * ไปที่นิทรรศการอเมริกัน AHR EXPO-2008 ซึ่งดำเนินการส่วนใหญ่เพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการคำนวณทางวิศวกรรมของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภาคพื้นดินไม่ได้ให้ผลลัพธ์โดยตรงในทิศทางนี้ แต่มีการขายหนังสือที่บูธนิทรรศการ ASHRAE บทบัญญัติบางประการที่ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับสิ่งพิมพ์นี้

ควรกล่าวทันทีว่าการถ่ายโอนวิธีการแบบอเมริกันไปยังดินในประเทศไม่ใช่เรื่องง่าย ชาวอเมริกันไม่ทำสิ่งต่าง ๆ แบบที่พวกเขาทำในยุโรป มีเพียงพวกเขาเท่านั้นที่วัดเวลาในหน่วยเดียวกับที่เราทำ หน่วยวัดอื่น ๆ ทั้งหมดเป็นหน่วยวัดแบบอเมริกันล้วนหรือแบบอังกฤษ ชาวอเมริกันโชคไม่ดีเป็นพิเศษกับกระแสความร้อน ซึ่งสามารถวัดได้ทั้งในหน่วยความร้อนอังกฤษต่อหน่วยเวลา และปริมาณความเย็นจำนวนมาก ซึ่งน่าจะถูกประดิษฐ์ขึ้นในอเมริกา

อย่างไรก็ตาม ปัญหาหลักไม่ใช่ความไม่สะดวกทางเทคนิคในการคำนวณหน่วยการวัดใหม่ซึ่งเป็นที่ยอมรับในสหรัฐอเมริกา ซึ่งในที่สุดเราก็คุ้นเคยได้ แต่การไม่มีหนังสือดังกล่าวมีพื้นฐานวิธีการที่ชัดเจนสำหรับการสร้างอัลกอริธึมการคำนวณ วิธีการคำนวณแบบประจำและวิธีการคำนวณที่เป็นที่รู้จักกันดีนั้นให้พื้นที่มากเกินไป ในขณะที่บทบัญญัติที่สำคัญบางอย่างยังไม่เปิดเผยอย่างสมบูรณ์

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้อมูลอินพุตที่เกี่ยวข้องทางกายภาพดังกล่าวสำหรับการคำนวณเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนบนพื้นดินในแนวตั้ง เช่น อุณหภูมิของของเหลวที่หมุนเวียนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและค่าสัมประสิทธิ์การแปลงปั๊มความร้อน ไม่สามารถตั้งค่าได้ตามอำเภอใจ และก่อนดำเนินการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับความร้อนที่ไม่คงที่ โอนในพื้นดิน จำเป็นต้องกำหนดการอ้างอิงที่เชื่อมต่อตัวเลือกเหล่านี้

เกณฑ์ประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนคือปัจจัยการแปลง α ซึ่งค่าที่กำหนดโดยอัตราส่วนของพลังงานความร้อนต่อกำลังของไดรฟ์ไฟฟ้าของคอมเพรสเซอร์ ค่านี้เป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิเดือดในเครื่องระเหย t_ยู และการควบแน่น t_kและในความสัมพันธ์กับปั๊มความร้อน "น้ำ - น้ำ" เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับอุณหภูมิของของเหลวที่ทางออกของเครื่องระเหย t_2I และที่เอาต์พุตของตัวเก็บประจุ t_2K:

? = ?(t_2I,t_2K).         (1)

การวิเคราะห์คุณสมบัติแคตตาล็อกของเครื่องทำความเย็นแบบอนุกรมและปั๊มความร้อนแบบน้ำต่อน้ำทำให้สามารถแสดงฟังก์ชันนี้ในรูปแบบของแผนภาพได้ (รูปที่ 1)

การใช้แผนภาพทำให้ง่ายต่อการกำหนดพารามิเตอร์ของปั๊มความร้อนในขั้นตอนเริ่มต้นของการออกแบบ ตัวอย่างเช่น เห็นได้ชัดว่าหากระบบทำความร้อนที่เชื่อมต่อกับปั๊มความร้อนได้รับการออกแบบมาเพื่อจ่ายตัวกลางให้ความร้อนที่มีอุณหภูมิการไหลที่ 50°C ปัจจัยการแปลงสูงสุดที่เป็นไปได้ของปั๊มความร้อนจะอยู่ที่ประมาณ 3.5 ในเวลาเดียวกัน อุณหภูมิของไกลคอลที่ทางออกของเครื่องระเหยไม่ควรต่ำกว่า +3°C ซึ่งหมายความว่าจะต้องใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากพื้นดินที่มีราคาแพง

ในเวลาเดียวกัน หากโรงเรือนได้รับความร้อนจากการทำความร้อนใต้พื้น สารหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิ 35°C จะเข้าสู่ระบบทำความร้อนจากคอนเดนเซอร์ของปั๊มความร้อน ในกรณีนี้ ปั๊มความร้อนสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ด้วยปัจจัยการแปลงที่ 4.3 หากอุณหภูมิของไกลคอลที่หล่อเย็นในเครื่องระเหยคือประมาณ -2°C

เมื่อใช้สเปรดชีต Excel คุณสามารถแสดงฟังก์ชัน (1) เป็นสมการได้:

? = 0.1729 • (41.5 + t_2I – 0.015t_2I • t_2K – 0.437 • t_2K      (2)

หากด้วยปัจจัยการแปลงที่ต้องการและค่าที่กำหนดของอุณหภูมิน้ำหล่อเย็นในระบบทำความร้อนที่ขับเคลื่อนโดยปั๊มความร้อน จำเป็นต้องกำหนดอุณหภูมิของของเหลวที่ระบายความร้อนด้วยเครื่องระเหย สมการ (2) สามารถแสดงได้ดังนี้:

         (3)

ในการเลือกอุณหภูมิของตัวพาความร้อนในระบบทำความร้อนสำหรับค่าที่กำหนดของสัมประสิทธิ์การแปลงปั๊มความร้อนและอุณหภูมิของของเหลวที่ทางออกของเครื่องระเหย คุณสามารถใช้สูตร:

    (4)

ในสูตร (2)…(4) อุณหภูมิจะแสดงเป็นองศาเซลเซียส

เมื่อพิจารณาถึงการพึ่งพาเหล่านี้แล้ว เราสามารถดำเนินการโดยตรงต่อประสบการณ์แบบอเมริกัน

วิธีการคำนวณปั๊มความร้อน

แน่นอน กระบวนการในการเลือกและคำนวณปั๊มความร้อนเป็นการดำเนินการที่ซับซ้อนในทางเทคนิคอย่างมาก และขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของวัตถุ แต่สามารถลดลงได้โดยประมาณเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:

การสูญเสียความร้อนผ่านเปลือกอาคาร (ผนัง, เพดาน, หน้าต่าง, ประตู) สามารถทำได้โดยใช้อัตราส่วนต่อไปนี้:

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

tout - อุณหภูมิอากาศภายนอก (° C);

ดีบุก – อุณหภูมิอากาศภายใน (° C);

S คือพื้นที่ทั้งหมดของโครงสร้างที่ปิดล้อมทั้งหมด (m2);

n คือสัมประสิทธิ์ที่บ่งชี้อิทธิพลของสิ่งแวดล้อมที่มีต่อลักษณะของวัตถุ สำหรับสถานที่ที่สัมผัสโดยตรงกับสภาพแวดล้อมภายนอกผ่านเพดาน n=1; สำหรับวัตถุที่มีพื้นห้องใต้หลังคา n=0.9; ถ้าวัตถุอยู่เหนือชั้นใต้ดิน n = 0.75;

β คือสัมประสิทธิ์การสูญเสียความร้อนเพิ่มเติมซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของอาคารและที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ β สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 0.05 ถึง 0.27

Rt - ความต้านทานความร้อนถูกกำหนดโดยนิพจน์ต่อไปนี้:

Rt = 1/ α_{ภายใน} + Σ ( δ_ผม /λ_ผม ) + 1/α_{เตียงสองชั้น} (m2*°С / W) โดยที่:

δ_ผม / λіเป็นตัวบ่งชี้ที่คำนวณได้ของการนำความร้อนของวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้าง

α_{เตียงสองชั้น}- ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายความร้อนของพื้นผิวด้านนอกของโครงสร้างปิด (W / m2 * ° C)

α_{ภายใน}- ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับความร้อนของพื้นผิวภายในของโครงสร้างที่ปิดล้อม (W / m2 * ° C)

- การสูญเสียความร้อนทั้งหมดของโครงสร้างคำนวณตามสูตร:

Qt.pot \u003d Qok + Qi - Qbp โดยที่:

Qi - ค่าพลังงานสำหรับการทำความร้อนของอากาศที่เข้าสู่ห้องผ่านการรั่วไหลตามธรรมชาติ

Qbp ​​​​ - การปล่อยความร้อนเนื่องจากการทำงานของเครื่องใช้ในครัวเรือนและกิจกรรมของมนุษย์

2. จากข้อมูลที่ได้รับ การคำนวณการใช้พลังงานความร้อนต่อปีสำหรับแต่ละวัตถุ:

ปี = 24*0.63*Qt sweat.*(( d*( tin — tout.av.)/ ( tin — tout.)) (kWh ต่อปี) โดยที่:

tvn - อุณหภูมิอากาศที่แนะนำภายในห้อง

tout - อุณหภูมิอากาศภายนอก

tout.average - ค่าเฉลี่ยเลขคณิตของอุณหภูมิอากาศภายนอกสำหรับฤดูร้อนทั้งหมด

d คือจำนวนวันที่ให้ความร้อน

3. สำหรับการวิเคราะห์ที่สมบูรณ์ จำเป็นต้องคำนวณระดับพลังงานความร้อนที่จำเป็นสำหรับการให้ความร้อนกับน้ำ:

Qhv \u003d V * 17 (kW / h ต่อปี) โดยที่:

V คือปริมาตรของความร้อนในแต่ละวันของน้ำสูงถึง 50 °C

จากนั้นการใช้พลังงานความร้อนทั้งหมดจะถูกกำหนดโดยสูตร:

Q \u003d Qgw + Qyear (kW / h ต่อปี)

เมื่อพิจารณาจากข้อมูลที่ได้รับแล้ว การเลือกปั๊มความร้อนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการทำความร้อนและการจ่ายน้ำร้อนไม่ใช่เรื่องยาก ยิ่งกว่านั้นกำลังที่คำนวณได้ถูกกำหนดเป็น Qtn=1.1*Q โดยที่:

Qtn=1.1*Q โดยที่:

1.1 - ปัจจัยการแก้ไขที่บ่งบอกถึงความเป็นไปได้ในการเพิ่มภาระบนปั๊มความร้อนระหว่างการเกิดอุณหภูมิวิกฤต

เมื่อคำนวณปั๊มความร้อนแล้ว คุณสามารถเลือกปั๊มความร้อนที่เหมาะสมที่สุดซึ่งสามารถให้พารามิเตอร์ปากน้ำที่จำเป็นในห้องที่มีคุณสมบัติทางเทคนิคใดก็ได้ และด้วยความเป็นไปได้ในการรวมระบบนี้เข้ากับเครื่องปรับอากาศแบบตั้งพื้นที่มีระบบทำความร้อน ไม่เพียงแต่จะสังเกตได้จากฟังก์ชันการทำงานเท่านั้น แต่ยังให้คุณค่าด้านสุนทรียภาพสูงอีกด้วย

อ่านเพิ่มเติม:

วิธีคำนวณจำนวนและความลึกของหลุมสำหรับ HP อย่างถูกต้องสามารถดูได้ในวิดีโอต่อไปนี้:

หากคุณชอบเนื้อหา ฉันจะขอบคุณถ้าคุณแนะนำให้เพื่อนหรือแสดงความคิดเห็นที่เป็นประโยชน์

ประเภทของปั๊มความร้อน

ปั๊มความร้อนแบ่งออกเป็นสามประเภทหลักตามแหล่งที่มาของพลังงานคุณภาพต่ำ:

• อากาศ.
• รองพื้น.
• น้ำ - แหล่งที่มาสามารถเป็นน้ำใต้ดินและแหล่งน้ำบนผิวน้ำ

สำหรับระบบทำน้ำร้อนซึ่งใช้กันทั่วไปจะใช้ปั๊มความร้อนประเภทต่อไปนี้:

"อากาศสู่น้ำ" - ปั๊มความร้อนแบบลมที่ให้ความร้อนแก่อาคารโดยการดึงอากาศจากภายนอกผ่านหน่วยภายนอก มันทำงานบนหลักการของเครื่องปรับอากาศในทางกลับกันเท่านั้นโดยเปลี่ยนพลังงานของอากาศเป็นความร้อน ปั๊มความร้อนดังกล่าวไม่ต้องการค่าติดตั้งจำนวนมาก ไม่จำเป็นต้องจัดสรรที่ดินสำหรับมันและยิ่งไปกว่านั้น เจาะบ่อน้ำ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ (-25ºС) ลดลงและจำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานความร้อนเพิ่มเติม

อุปกรณ์ "น้ำบาดาล" หมายถึงความร้อนใต้พิภพและก่อให้เกิดความร้อนจากพื้นดินโดยใช้ตัวสะสมที่วางไว้ที่ระดับความลึกต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของดิน นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับพื้นที่ของไซต์และภูมิทัศน์หากตัวสะสมอยู่ในแนวนอน สำหรับการจัดเรียงในแนวตั้งจะต้องเจาะบ่อน้ำ

ติดตั้ง "น้ำ-น้ำ" ในบริเวณที่มีอ่างเก็บน้ำหรือน้ำบาดาลอยู่ใกล้ๆ ในกรณีแรกนักสะสมจะถูกวางไว้ที่ด้านล่างของอ่างเก็บน้ำในส่วนที่สองมีการเจาะบ่อน้ำหรือหลาย ๆ ถ้าพื้นที่ของไซต์อนุญาต บางครั้งความลึกของน้ำใต้ดินสูงเกินไป ดังนั้นค่าใช้จ่ายในการติดตั้งปั๊มความร้อนดังกล่าวจึงสูงมาก

ปั๊มความร้อนแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสีย หากอาคารอยู่ห่างจากแหล่งน้ำหรือน้ำใต้ดินลึกเกินไป น้ำต่อน้ำจะไม่ทำงาน"อากาศ-น้ำ" จะมีความเกี่ยวข้องเฉพาะในภูมิภาคที่ค่อนข้างอบอุ่นซึ่งอุณหภูมิของอากาศในช่วงฤดูหนาวไม่ต่ำกว่า -25º C

วิธีการคำนวณกำลังของปั๊มความร้อน

นอกจากการพิจารณาแหล่งพลังงานที่เหมาะสมแล้ว ยังจำเป็นต้องคำนวณกำลังของปั๊มความร้อนที่จำเป็นสำหรับการให้ความร้อนอีกด้วย ขึ้นอยู่กับปริมาณการสูญเสียความร้อนของอาคาร ลองคำนวณกำลังของปั๊มความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่บ้านโดยใช้ตัวอย่างเฉพาะ

ในการทำเช่นนี้ เราใช้สูตร Q=k*V*∆T โดยที่

• Q คือการสูญเสียความร้อน (kcal/ชั่วโมง) 1 kWh = 860 kcal/h;
• V คือปริมาตรของบ้านในหน่วย m3 (เราคูณพื้นที่ด้วยความสูงของเพดาน)
• ∆Т คืออัตราส่วนของอุณหภูมิต่ำสุดภายนอกและภายในสถานที่ในช่วงเวลาที่หนาวที่สุดของปี °C จากtºภายในเราลบอันภายนอก
• k คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนทั่วไปของอาคาร สำหรับอาคารก่ออิฐที่มีอิฐสองชั้น k=1; สำหรับอาคารที่มีฉนวนหุ้มอย่างดี k=0.6

ดังนั้นการคำนวณกำลังของปั๊มความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่บ้านอิฐ 100 ตร.ม. และเพดานสูง 2.5 ม. โดยมีความแตกต่างใน ttº จาก -30º ภายนอก ถึง +20º ภายใน จะเป็นดังนี้:

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

12500/860= 14.53 กิโลวัตต์ นั่นคือสำหรับบ้านอิฐมาตรฐานที่มีพื้นที่ 100 ตร.ม. คุณจะต้องใช้อุปกรณ์ขนาด 14 กิโลวัตต์

ผู้บริโภคยอมรับการเลือกประเภทและกำลังของปั๊มความร้อนตามเงื่อนไขหลายประการ:

• ลักษณะทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่ (ความใกล้เคียงของแหล่งน้ำ, การปรากฏตัวของน้ำใต้ดิน, พื้นที่ว่างสำหรับนักสะสม);
• ลักษณะภูมิอากาศ (อุณหภูมิ);
• ประเภทและปริมาตรภายในห้อง
• โอกาสทางการเงิน

เมื่อพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ ข้างต้น คุณจะสามารถเลือกอุปกรณ์ได้ดีที่สุด สำหรับการเลือกปั๊มความร้อนที่มีประสิทธิภาพและถูกต้องมากขึ้น เป็นการดีกว่าที่จะติดต่อผู้เชี่ยวชาญ พวกเขาจะสามารถทำการคำนวณโดยละเอียดเพิ่มเติมและให้ความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจในการติดตั้งอุปกรณ์

ปั๊มความร้อนถูกใช้ในตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศในครัวเรือนและในโรงงานอุตสาหกรรมมาเป็นเวลานานและประสบความสำเร็จอย่างมาก

วันนี้อุปกรณ์เหล่านี้เริ่มถูกนำมาใช้เพื่อทำหน้าที่ในลักษณะตรงกันข้าม - ทำให้บ้านร้อนในช่วงฤดูหนาว

เรามาดูกันว่าปั๊มความร้อนใช้สำหรับทำความร้อนในบ้านส่วนตัวอย่างไรและสิ่งที่คุณต้องรู้เพื่อคำนวณส่วนประกอบทั้งหมดอย่างถูกต้อง

ตัวอย่างการคำนวณปั๊มความร้อน

เราจะเลือกปั๊มความร้อนสำหรับระบบทำความร้อนของบ้านชั้นเดียวที่มีพื้นที่รวม 70 ตร.ม. ม. ด้วยความสูงเพดานมาตรฐาน (2.5 ม.) สถาปัตยกรรมที่มีเหตุผลและฉนวนกันความร้อนของโครงสร้างล้อมรอบที่ตรงตามข้อกำหนดของรหัสอาคารสมัยใหม่ เพื่อให้ความร้อนแก่พื้นที่ 1 ตร.ม. เมตรของวัตถุดังกล่าว ตามมาตรฐานที่ยอมรับโดยทั่วไป คุณต้องใช้ความร้อน 100 W ดังนั้นเพื่อให้ความร้อนทั้งบ้านคุณจะต้อง:

Q \u003d 70 x 100 \u003d 7000 W \u003d 7 kW ของพลังงานความร้อน

เราเลือกปั๊มความร้อนยี่ห้อ "TeploDaram" (รุ่น L-024-WLC) ให้กำลังความร้อน W = 7.7 kW คอมเพรสเซอร์ของยูนิตใช้ไฟฟ้า N = 2.5 กิโลวัตต์

การคำนวณสะสม

ดินในพื้นที่ที่กำหนดสำหรับการก่อสร้างตัวสะสมเป็นดินเหนียว ระดับน้ำใต้ดินอยู่ในระดับสูง (เราใช้ค่าความร้อน p = 35 W/m)

พลังสะสมถูกกำหนดโดยสูตร:

Qk \u003d W - N \u003d 7.7 - 2.5 \u003d 5.2 kW

L = 5200 / 35 = 148.5 ม. (โดยประมาณ)

จากข้อเท็จจริงที่ว่าการวางวงจรที่ยาวกว่า 100 ม. นั้นไม่สมเหตุสมผลเนื่องจากความต้านทานไฮดรอลิกสูงเกินไป เราถือว่าสิ่งต่อไปนี้: ตัวรวบรวมปั๊มความร้อนจะประกอบด้วยสองวงจร - ยาว 100 ม. และ 50 ม.

พื้นที่ของไซต์ที่จะต้องอยู่ภายใต้ตัวรวบรวมนั้นถูกกำหนดโดยสูตร:

S = ยาว x ก,

โดยที่ A คือขั้นตอนระหว่างส่วนที่อยู่ติดกันของรูปร่าง เรายอมรับ: A = 0.8 ม.

จากนั้น S = 150 x 0.8 = 120 ตร.ม. เมตร

การคืนทุนของปั๊มความร้อน

เมื่อพูดถึงระยะเวลาที่บุคคลจะสามารถคืนเงินที่ลงทุนในบางสิ่งบางอย่างได้หมายความว่าการลงทุนนั้นทำกำไรได้มากเพียงใด ในด้านการให้ความร้อน ทุกอย่างค่อนข้างยาก เนื่องจากเราให้ความสะดวกสบายและความอบอุ่นแก่ตัวเอง และระบบทั้งหมดมีราคาแพง แต่ในกรณีนี้ คุณสามารถมองหาตัวเลือกที่จะคืนเงินที่ใช้ไปโดยลดค่าใช้จ่ายเมื่อใช้งาน และเมื่อคุณเริ่มมองหาวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสม คุณจะเปรียบเทียบทุกอย่าง: หม้อต้มก๊าซ ปั๊มความร้อน หรือหม้อต้มน้ำไฟฟ้า เราจะวิเคราะห์ว่าระบบใดจะจ่ายได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากกว่ากัน

แนวคิดของการคืนทุนในกรณีนี้ การแนะนำปั๊มความร้อนเพื่อปรับปรุงระบบจ่ายความร้อนที่มีอยู่ให้ทันสมัยสามารถอธิบายได้ดังนี้:

มีระบบเดียวคือ - หม้อต้มก๊าซส่วนบุคคลซึ่งให้ความร้อนและน้ำร้อนอิสระ มีเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วนให้ความเย็นถึงห้องเดียว ติดตั้งระบบแยก 3 ระบบในห้องต่างๆ

และมีเทคโนโลยีขั้นสูงที่ประหยัดกว่า - ปั๊มความร้อนที่จะให้ความร้อน / เย็นบ้านและน้ำร้อนในปริมาณที่เหมาะสมสำหรับบ้านหรืออพาร์ตเมนต์ จำเป็นต้องกำหนดว่าต้นทุนรวมของอุปกรณ์และต้นทุนเริ่มต้นเปลี่ยนแปลงไปเท่าใด ตลอดจนประเมินว่าค่าใช้จ่ายประจำปีของการใช้งานอุปกรณ์ที่เลือกลดลงเท่าใด และเพื่อกำหนดว่าอุปกรณ์ที่มีราคาแพงกว่าจะจ่ายได้กี่ปีพร้อมกับเงินออมที่ได้นั้น ตามหลักการแล้วจะมีการเปรียบเทียบโซลูชันการออกแบบที่เสนอหลายรายการและเลือกวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุด

เราจะคำนวณและค้นหาระยะเวลาคืนทุนของปั๊มความร้อนในยูเครน

พิจารณาตัวอย่างเฉพาะ

• บ้าน 2 ชั้น ฉนวนอย่างดี เนื้อที่รวม 150 ตร.ว.
• ระบบกระจายความร้อน / ความร้อน: วงจร 1 - ระบบทำความร้อนใต้พื้น, วงจร 2 - หม้อน้ำ (หรือชุดคอยล์พัดลม)
• มีการติดตั้งหม้อต้มก๊าซเพื่อให้ความร้อนและการจ่ายน้ำร้อน (DHW) เช่น 24kW สองวงจร
• ระบบปรับอากาศแบบแยกส่วนสำหรับ 3 ห้องของบ้าน

ค่าทำความร้อนและค่าน้ำร้อนรายปี

แม็กซ์ HP ความร้อนสำหรับการทำความร้อน, kW	19993,59
แม็กซ์ การใช้พลังงาน HP เมื่อทำงานเพื่อให้ความร้อน kW	7283,18

แม็กซ์ ความจุความร้อนของ HP สำหรับการจ่ายน้ำร้อน kW	2133,46
แม็กซ์ การใช้พลังงาน HP เมื่อทำงานกับการจ่ายน้ำร้อน kW	866,12

1. ค่าใช้จ่ายโดยประมาณของห้องหม้อไอน้ำที่มีหม้อต้มก๊าซขนาด 24 กิโลวัตต์ (หม้อไอน้ำ ท่อ สายไฟ ถัง เมตร การติดตั้ง) อยู่ที่ประมาณ 1,000 ยูโร ระบบปรับอากาศ (ระบบแยกหนึ่งระบบ) สำหรับบ้านหลังนี้จะมีราคาประมาณ 800 ยูโร โดยรวมแล้วด้วยการจัดห้องหม้อไอน้ำ, งานออกแบบ, การเชื่อมต่อกับเครือข่ายท่อส่งก๊าซและงานติดตั้ง - 6100 ยูโร

1. ค่าใช้จ่ายโดยประมาณของปั๊มความร้อน Mycond พร้อมระบบคอยล์พัดลมเพิ่มเติม งานติดตั้งและการเชื่อมต่อไฟฟ้าอยู่ที่ 6650 ยูโร

1. การเติบโตของการลงทุนคือ: K2-K1 = 6650 - 6100 = 550 ยูโร (หรือประมาณ 16500 UAH)
2. การลดต้นทุนการดำเนินงานคือ: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH
3. ระยะเวลาคืนทุน Tokup = 16500 / 19608 = 0.84 ปี!

ง่ายต่อการใช้ปั๊มความร้อน

ปั๊มความร้อนเป็นอุปกรณ์อเนกประสงค์ อเนกประสงค์ และประหยัดพลังงานที่สุดสำหรับการทำความร้อนในบ้าน อพาร์ตเมนต์ สำนักงาน หรืออาคารพาณิชย์

ระบบควบคุมอัจฉริยะที่มีการตั้งโปรแกรมรายสัปดาห์หรือรายวัน การสลับการตั้งค่าตามฤดูกาลโดยอัตโนมัติ การรักษาอุณหภูมิในบ้าน โหมดประหยัด การควบคุมหม้อต้มรอง หม้อต้ม ปั๊มหมุนเวียน การควบคุมอุณหภูมิในสองวงจรทำความร้อน เป็นระบบที่ล้ำหน้าและล้ำหน้าที่สุด . อินเวอร์เตอร์ควบคุมการทำงานของคอมเพรสเซอร์ พัดลม ปั๊ม ช่วยให้ประหยัดพลังงานสูงสุด

การทำงานของปั๊มความร้อนระหว่างการทำงานของน้ำบาดาล

การวางตัวสะสมบนพื้นสามารถทำได้สามวิธี

ตัวเลือกแนวนอน

ท่อวางในร่องลึก "งู" จนถึงระดับความลึกเกินความลึกของการแช่แข็งของดิน (โดยเฉลี่ย - ตั้งแต่ 1 ถึง 1.5 ม.)

นักสะสมดังกล่าวจะต้องใช้ที่ดินที่มีพื้นที่เพียงพอ แต่เจ้าของบ้านคนใดก็สามารถสร้างได้ - ไม่จำเป็นต้องมีทักษะอื่นนอกจากความสามารถในการทำงานกับพลั่ว

อย่างไรก็ตาม ควรคำนึงว่าการสร้างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยมือเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างลำบาก

ตัวเลือกแนวตั้ง

ท่อสะสมในรูปแบบของลูปที่มีรูปร่างเป็นตัวอักษร "U" ถูกแช่ในบ่อที่มีความลึก 20 ถึง 100 ม. หากจำเป็นสามารถสร้างบ่อน้ำได้หลายบ่อ หลังจากวางท่อแล้ว บ่อจะเติมปูนซีเมนต์

ข้อดีของตัวสะสมแนวตั้งคือต้องการพื้นที่ขนาดเล็กมากสำหรับการก่อสร้าง อย่างไรก็ตาม ไม่มีทางที่จะเจาะบ่อน้ำที่มีความลึกมากกว่า 20 เมตรด้วยตัวเอง คุณจะต้องจ้างทีมเจาะ

ตัวแปรรวม

ตัวสะสมนี้ถือได้ว่าเป็นรูปแบบของแนวนอน แต่จะต้องใช้พื้นที่น้อยกว่ามากในการสร้าง

หลุมกลมถูกขุดบนไซต์ที่มีความลึก 2 เมตร

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนวางเป็นเกลียวเพื่อให้วงจรเหมือนสปริงที่ติดตั้งในแนวตั้ง

เมื่องานติดตั้งเสร็จสิ้น บ่อน้ำก็จะหลับไป ในกรณีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแนวนอน งานที่จำเป็นทั้งหมดสามารถทำได้ด้วยมือ

ตัวสะสมเต็มไปด้วยสารป้องกันการแข็งตัว - สารป้องกันการแข็งตัวหรือสารละลายเอทิลีนไกลคอล เพื่อให้แน่ใจว่ามีการหมุนเวียนปั๊มพิเศษจะชนเข้ากับวงจร เมื่อดูดซับความร้อนของดินแล้วสารป้องกันการแข็งตัวจะเข้าสู่เครื่องระเหยซึ่งมีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างสารทำความเย็นกับสารทำความเย็น

ควรคำนึงว่าการดึงความร้อนจากพื้นดินอย่างไม่จำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัวสะสมอยู่ในแนวตั้ง สามารถนำไปสู่ผลที่ไม่พึงประสงค์ต่อธรณีวิทยาและนิเวศวิทยาของไซต์ ดังนั้นในฤดูร้อนจึงเป็นที่พึงปรารถนาอย่างยิ่งที่จะใช้งาน HP ของประเภท "ดิน - น้ำ" ในโหมดย้อนกลับ - เครื่องปรับอากาศ

ระบบทำความร้อนด้วยแก๊สมีข้อดีหลายประการ และหนึ่งในนั้นคือระบบแก๊สที่มีต้นทุนต่ำ วิธีการจัดให้มีเครื่องทำความร้อนด้วยแก๊สในบ้านคุณจะได้รับแจ้งจากโครงการทำความร้อนสำหรับบ้านส่วนตัวพร้อมหม้อต้มก๊าซ พิจารณาการออกแบบระบบทำความร้อนและข้อกำหนดในการเปลี่ยน

อ่านเกี่ยวกับคุณสมบัติของการเลือกแผงโซลาร์เซลล์สำหรับทำความร้อนในบ้านในหัวข้อนี้

การคำนวณตัวสะสมแนวนอนของปั๊มความร้อน

ประสิทธิภาพของตัวสะสมแนวนอนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวกลางที่แช่ การนำความร้อน ตลอดจนพื้นที่ที่สัมผัสกับพื้นผิวท่อ วิธีการคำนวณค่อนข้างซับซ้อน ดังนั้น ในกรณีส่วนใหญ่จะใช้ข้อมูลเฉลี่ย

เป็นที่เชื่อกันว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละเมตรให้ HP ด้วยความร้อนที่ส่งออกต่อไปนี้:

• 10 W - เมื่อฝังในดินทรายหรือหินแห้ง
• 20 W - ในดินเหนียวแห้ง
• 25 W - ในดินเหนียวเปียก
• 35 W - ในดินเหนียวชื้นมาก

ดังนั้น ในการคำนวณความยาวของตัวสะสม (L) พลังงานความร้อนที่ต้องการ (Q) ควรหารด้วยค่าความร้อนของดิน (p):

L=Q/หน้า

ค่าที่กำหนดจะถือว่าใช้ได้ก็ต่อเมื่อตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

• ที่ดินที่อยู่เหนือนักสะสมไม่ได้สร้างขึ้น ให้ร่มเงา หรือปลูกต้นไม้หรือพุ่มไม้
• ระยะห่างระหว่างการหมุนวนที่อยู่ติดกันของเกลียวหรือส่วนของ "งู" อย่างน้อย 0.7 ม.

ปั๊มความร้อนทำงานอย่างไร

ใน HP ใด ๆ มีสื่อการทำงานที่เรียกว่าสารทำความเย็น Freon มักจะทำหน้าที่นี้ น้อยกว่า - แอมโมเนีย ตัวอุปกรณ์เองประกอบด้วยสามองค์ประกอบเท่านั้น:

เครื่องระเหยและคอนเดนเซอร์เป็นอ่างเก็บน้ำสองแห่งที่มีลักษณะเป็นท่อโค้งยาว - ขดลวด คอนเดนเซอร์เชื่อมต่อที่ปลายด้านหนึ่งของเต้ารับคอมเพรสเซอร์ และเครื่องระเหยกับทางเข้า ปลายของขดลวดเชื่อมต่อกันและติดตั้งวาล์วลดแรงดันที่ทางแยกระหว่างกัน เครื่องระเหยสัมผัสกับสื่อต้นทางโดยตรงหรือโดยอ้อม ในขณะที่คอนเดนเซอร์สัมผัสกับระบบทำความร้อนหรือระบบ DHW

ปั๊มความร้อนทำงานอย่างไร

การทำงานของ HP ขึ้นอยู่กับการพึ่งพาอาศัยกันของปริมาตร ความดัน และอุณหภูมิของแก๊ส นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นภายในผลรวม:

1. แอมโมเนีย ฟรีออน หรือสารทำความเย็นอื่นๆ ที่เคลื่อนที่ผ่านเครื่องระเหย ทำให้ร้อนขึ้นจากสื่อต้นทาง เช่น อุณหภูมิ +5 องศา
2. หลังจากผ่านเครื่องระเหย ก๊าซจะไปถึงคอมเพรสเซอร์ซึ่งจะสูบเข้าไปในคอนเดนเซอร์
3. สารทำความเย็นที่ปั๊มโดยคอมเพรสเซอร์จะเก็บไว้ในคอนเดนเซอร์โดยวาล์วลดแรงดัน ดังนั้นแรงดันจึงสูงกว่าในเครื่องระเหย ดังที่คุณทราบ เมื่อความดันเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของก๊าซจะเพิ่มขึ้นนี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นกับสารทำความเย็นอย่างแท้จริง - มันร้อนได้ถึง 60 - 70 องศา เนื่องจากคอนเดนเซอร์ถูกล้างด้วยสารหล่อเย็นที่หมุนเวียนอยู่ในระบบทำความร้อน คอนเดนเซอร์จึงถูกทำให้ร้อนด้วย
4. ผ่านวาล์วลดแรงดัน สารทำความเย็นจะถูกปล่อยออกเป็นส่วนเล็กๆ เข้าไปในเครื่องระเหย โดยที่แรงดันจะลดลงอีกครั้ง ก๊าซขยายตัวและเย็นตัวลง และเนื่องจากส่วนหนึ่งของพลังงานภายในสูญเสียไปอันเป็นผลมาจากการถ่ายเทความร้อนในระยะก่อนหน้า อุณหภูมิของมันจึงลดลงต่ำกว่าระดับเริ่มต้น +5 หลังจากคอยล์เย็นจะร้อนขึ้นอีกครั้ง จากนั้นคอมเพรสเซอร์จะปั๊มเข้าไปในคอนเดนเซอร์ และอื่นๆ เป็นวงกลม ในทางวิทยาศาสตร์ กระบวนการนี้เรียกว่าวงจรการ์โนต์

แต่ HP ยังคงทำกำไรได้มาก: สำหรับแต่ละกิโลวัตต์ต่อชั่วโมงของไฟฟ้าที่ใช้ไป สามารถรับความร้อนได้ตั้งแต่ 3 ถึง 5 กิโลวัตต์ชั่วโมง

อิทธิพลของข้อมูลเบื้องต้นต่อผลการคำนวณ

ให้เราใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สร้างขึ้นในระหว่างการคำนวณเพื่อติดตามอิทธิพลของข้อมูลเริ่มต้นต่างๆ ที่มีต่อผลลัพธ์สุดท้ายของการคำนวณ ควรสังเกตว่าการคำนวณที่ทำใน Excel ช่วยให้การวิเคราะห์ดังกล่าวดำเนินการได้อย่างรวดเร็ว

ในการเริ่มต้น เรามาดูกันว่าค่าการนำความร้อนมีผลต่อขนาดของฟลักซ์ความร้อนไปยัง WGT จากดินอย่างไร

ตัวอย่างการคำนวณของเราดำเนินการกับดินที่มีค่าการนำความร้อน ? \u003d 2.076 W / (K • m) และฟลักซ์ความร้อนจำเพาะคือ q_yd = 41.4 ว. ในรูป 3 แสดงฟังก์ชัน q_yd = ?(?) โดยเงื่อนไขการคำนวณอื่นๆ ไม่เปลี่ยนแปลง

 

เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อใช้ VGT ในฤดูร้อนในโหมดการกำจัดความร้อนออกจากเครื่องทำความเย็นของระบบปรับอากาศ ประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากพื้นดินที่ทำงานในฤดูหนาวพร้อมกับปั๊มความร้อนจะเพิ่มขึ้น เส้นโค้งในรูป รูปที่ 4 แสดงลักษณะของการพึ่งพาฟลักซ์ความร้อนจำเพาะจากพื้นดินไปยัง VGT ในฤดูหนาวตามอัตราส่วนของความต้องการความเย็นประจำปีของอาคารต่อความต้องการความร้อนประจำปีเพื่อให้ความร้อน

ในทางปฏิบัติของยุโรป ในการสร้างปั๊มความร้อนจากแหล่งกราวด์ มักใช้ VGT ที่มีท่อโพลีเอทิลีนรูปตัวยูสองท่อติดตั้งอยู่ในหลุมเดียว แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ทำให้สามารถประเมินประสิทธิภาพของโซลูชันทางเทคนิคดังกล่าวได้ (รูปที่ 5) ค่าของฟลักซ์ความร้อนจำเพาะในคอลัมน์ด้านซ้ายและด้านขวาของแผนภาพคำนวณจากค่าของเส้นผ่านศูนย์กลางที่เท่ากันของ VGT ซึ่งสอดคล้องกับการออกแบบตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีหลอด U หนึ่งและสองท่อ

ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นดินและไกลคอลที่ทำให้เย็นลงในเครื่องระเหยของปั๊มความร้อนนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการถ่ายเทความร้อนในพื้นดิน ในรูป 6 แสดงการพึ่งพาฟลักซ์ความร้อนจำเพาะกับความแตกต่างของอุณหภูมินี้

โดยเฉพาะอย่างยิ่งควรสังเกตว่า รูปที่ 3…6 ไม่แสดงค่าสัมบูรณ์ของฟลักซ์ความร้อนจำเพาะจากดินไปยัง VGT แต่ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงในค่าเหล่านี้จากอาร์กิวเมนต์หนึ่งในขณะที่อีกหลายอย่าง อาร์กิวเมนต์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง หรือมากกว่า ตามที่กำหนดหรือให้ไว้ในตัวอย่างการคำนวณของเรา ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะนำแผนภาพที่แสดงในตัวเลขเหล่านี้มาคำนวณความยาวของ VGT ในโครงการเฉพาะ

 

ขอแนะนำให้กำหนดความยาวของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนบนพื้นดินในแนวตั้งโดยใช้สูตร (6)