Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСИЯ

федерален държавен бюджет образователна институциявисше професионално образование

Държавен икономически университет в Санкт Петербург

Институт по автотранспортно обслужване, битова и битова техника

Катедра "Машини и съоръжения за битови и жилищно-комунални цели"

КУРСОВА РАБОТА

по темата: Изчисляване на термопомпи

дисциплина: "Домашни машини и уреди"

Работата е изпълнена от: Мелник А.О.

Работата е проверена от: Лепеш Г.В.

Санкт Петербург - 2014 г

1. Източници на топлина. Геотермални термопомпи

2. Принципът на работа на термопомпата

3. Пет предимства на термопомпите пред традиционните видове отопление

4. Ефективност на термопомпеното приложение

5. Сравнение на текущите разходи за отопление на населението към август 2008 г

6. Капиталови разходи

7. Някои справочни данни

8. Примери за пресмятане

1. Източници на топлина. Геотермални термопомпи

Както знаете, геотермалните термопомпи използват безплатни и възобновяеми енергийни източници: нискокачествена топлина на въздуха, почвата, под земята, отпадъци и отпадъчни води технологични процеси, открити незамръзващи резервоари. За това се изразходва електричество, но съотношението на количеството получена топлинна енергия към количеството консумирана електрическа енергия е около 3-7.

По-точно, източници на топлина с нисък потенциал могат да бъдат външният въздух с температура от -15 до +15 ° C, отработеният въздух (15-25 ° C), почвата (4-10 ° C) и земята (повече от 10 ° В) вода, езерна и речна вода (0-10 °С), повърхностна (0-10 °С) и дълбока (повече от 20 m) почва (10 °С).

Ако като източник на топлина е избран атмосферен или вентилационен въздух, се използват термопомпи, работещи по схемата "въздух-вода". Помпата може да бъде разположена на закрито или на открито. Въздухът се подава към топлообменника му с помощта на вентилатор.

Когато подпочвените води се използват като източник на топлина, те се изпомпват от кладенец чрез помпа в топлообменник на помпа вода-вода и се изпомпват в друг кладенец или се изпускат в резервоар.

2. Как работи термопомпата

Термопомпата, чийто принцип на работа се основава на цикъла на Карно, по същество е топлинен двигател, който, за разлика от традиционния процес на горене, ви позволява да осигурявате топлина на обект, използвайки топлина заобикаляща средаили обратна (отпадна) топлина на технологичните процеси. Важен фактор е изключително ниската консумация на енергия на термопомпата за нейната работа - изразходвайки 1 kW електроенергия, термопомпата е в състояние да генерира 4 kW топлина. За някои видове термопомпи тази цифра може да е по-висока. С други думи, принципът на работа на термопомпата се основава на преноса на топлинна енергия от източник с нисък потенциал (вода, въздух, земя) към консуматор (топлоносител) поради изразходването на енергия за преобразуване на работната течност. Схематично термопомпата може да бъде представена от четири основни елемента: изпарител, компресор, кондензатор и предпазен клапан. Още два кръга са свързани с работния кръг на самата термопомпа: първичният (външен), в който циркулира работната среда (вода, антифриз или въздух), отнемайки топлината на околната среда (земя, въздух, вода), а вторичната – вода в системите за отопление и БГВ.водоснабдяване.

Принципът на работа на термопомпите се основава на способността на работната течност, която е течност, която може да кипи и да се изпарява дори при минусови температури (например фреон). Температурата на източника на енергия с нисък потенциал, възприемана от изпарителя, е по-висока от точката на кипене на фреона при съответното налягане. В резултат на пренос на топлина фреонът кипи и преминава в газообразно състояние. Парите на фреона влизат в компресора, в който се компресират. В същото време налягането и температурата му се повишават. След това горещият и компресиран фреон се изпраща в кондензатора, охлаждан от охлаждащата течност. На охладените повърхности на кондензатора фреоновата пара се кондензира, превръщайки се в течно състояние и топлината му се прехвърля към охлаждащата течност, която по-късно се използва в системите за отопление и топла вода. Течният фреон се насочва към предпазния клапан, преминавайки през който намалява налягането и температурата и се връща отново в изпарителя. След това цикълът е завършен и ще се повтаря автоматично, докато компресорът работи.

3. Петпредимствата на термопомпите пред традиционните видове отопление

Рентабилност - висок коефициент на мощност - 1 kW електроенергия се използва за производство на 4 kW топлинна енергия, т.е. три от получените киловата ще струват безплатно на потребителя - това е топлина, взета от околната среда от помпата. На практика това означава годишни спестявания на оперативни разходи.

Универсалност - с помощта на термопомпа можете да решите не само проблема с отоплението, но и с охлаждането.

Независимост от наличието на източник на топлина.

Изключителна издръжливост - единственият елемент, подложен на механично износване, е компресорът

Пожарна и екологична безопасност - генерирането на топлина не е придружено от процеса на горене.

Топлинни източници за термопомпи

В системите за топлоснабдяване на обекти с всякакво функционално предназначение естествените, непрекъснато възобновяеми ресурси на Земята могат да се използват като източници на нискокачествена топлинна енергия:

атмосферен въздух

Повърхностни водни тела и подземни води

Почва под дълбочина на замръзване.

Като изкуствени, техногенни източници на топлина с нисък потенциал могат да бъдат:

Изпускателен вентилационен въздух

Канализационна система

Промишлени зауствания на технологични води

Разновидности на термопомпи

Типът на термопомпата се определя от вида на източника на топлина, който използва като основен. Спомнете си, че основният източник на топлина може да бъде както естествен, естествен произход(почва, вода, въздух) и промишлени (вентилиран въздух, технологични и пречистени отпадъчни води).

Термопомпи въздух-вода

Околният атмосферен въздух е особено привлекателен за използване като източник на топлина, достъпен е навсякъде и неограничено. Въздушните термопомпи не изискват нито хоризонтални колектори, нито вертикални сонди. Компактното външно тяло ефективно премахва топлината от въздуха и се вписва безпроблемно във всеки интериор. Термопомпите въздух-вода могат да работят през цялата годинаи зимата и лятото. Но при температури под -15C отоплителната система трябва да бъде допълнена с второ отоплително устройство, като котел на газ или твърдо гориво. Предимство - намалени инвестиционни разходи в сравнение с други видове термопомпи поради липсата на спомагателни земни работи, прост дизайн за използване както за отопление, така и за охлаждане. Недостатъкът е температурната граница на първичния източник на топлина. Коефициент на мощност - 1,5-2.

Термопомпи тип "вода-вода"

Подземните води са добър акумулатор на слънчева топлинна енергия. Дори в зимен периоддни поддържат постоянна положителна температура (например за Северозападния регион тази цифра е на ниво от + 5 + 7 ° С). Според нас обаче най-добри перспективи за приложение имат термопомпите, работещи с топлината на отпадъчни и технологични води. Непрекъснатият поток на водата, нейното високо температурно ниво гарантира постоянно висок коефициент на мощност. За промишлените предприятия инвестицията в топлопреносна инсталация веднага, от момента на стартиране, ще осигури спестяване на разходи за отопление и ще намали зависимостта от топлофикационни мрежи. В този случай топлината, изхвърлена в канализацията, всъщност е източник на допълнителен доход, който не би бил възможен без използването на термопомпа. Предимството е стабилността. Недостатък - стабилната работа изисква постоянен поток вода със задоволително качество. Коефициент на мощност - 4-6.

Термопомпи земя-вода

Топлинната енергия на Слънцето се получава от земята директно под формата на радиация или косвено под формата на топлина, получена от дъжд или от въздуха. Акумулираната в земята топлина се отвежда или от вертикални земни сонди, или от хоризонтално положени земни колектори. Помпите от този тип се наричат ​​още геотермални термопомпи. Предимството е стабилността на работа и най-високото топлоотдаване сред всички видове термопомпи. Недостатъкът е сравнително високата цена на сондажа в случай на геотермална термопомпа и голяма площ за поставяне на хоризонтални наземни колектори (при нужда от топлина от около 10 kW и суха глинеста почва площта на колектора трябва да бъде най-малко 450 m2) . Фактор на мощността 3-5.

отопление с геотермална термопомпа

4 . Ефективност на приложението на термопомпата

Може да се реже общо потреблениегаз повече от два пъти или при наличие на алтернативни източници на електроенергия да се откаже напълно, тогава за конкретни обекти в момента много зависи от тарифната политика на държавата, местоположението, топлоизолационните свойства на обекта и др.

5 . Сравнение на текущите разходи за отопление на населението към август 2008 г

Тарифи: 1000 куб.м газ -- 300 USD

1 kWh Електричество -- 0.1 USD

За конвенционален чугунен подов котел с ефективност = 0,82 от 1000 куб.м. газ получаваме:

1000 * 9,1 kWh м. куб. * 0,82 = 7462 kWh топлина

За най-съвременен кондензационен котел с КПД = 1,05 - 9555 kWh. топлина.

За да получите същото количество топлина с помощта на средно ефективна универсална термопомпа, в първия случай:

7462 / 4,5 = 1658 kWh електроенергията струва $166.

във втория:

9555 / 4,5 = 2123 kWh, на стойност $212

Намаляване на разходите в сравнение с цената на газа ($300), съответно:

(300 - 166) / 300 -- 45%

(300 - 212) / 300 -- 29%

САЩ (Върмонт)

1000 куб.м - 350 долара

1 kWh електричество - 0,12 $

Спестявания 27--43%.

Беларус

1000 куб.м -- 141 600 рубли. = 66 долара

1 kWh електричество - 74,7 рубли. = $0,0349

Това е, ако използваме диференцираните във времето тарифи, одобрени през 2007 г. в много страни, т.е. изключване на НР в периоди на максимално натоварване на електроенергийната система от 8.00 до 11.00 и от 19.00 до 22.00 часа, което е реалистично с използването на топлинни акумулатори. Икономия в сравнение с конвенционален газов котел - само до 12%. Но това е днес. Ситуацията, когато газта се продава на 200-230 долара, не може да продължи дълго. Вероятно нещо подобно ще бъде въведено и в Молдова.

6 . Капиталови разходи

Цената на самата термопомпа е много по-висока от цената на газов котел, което обаче няма да промени значително общата оценка за ново строителство на прилична вила. Цените са практически съпоставими, ако трябва да се изгради 200-300 м газопровод. Ако не се строи временна къща от шперплат, а постоянна сграда за деца и внуци, би било грозно да им оставим в наследство зависимостта от налягането в газовата тръба. Нещо, но винаги ще има ток в страната. Но с газовите проблеми може да възникнат в близко бъдеще. Известният монополист Газпром, който има дългове от десетки милиарди долари, бързо повишава цените на газа не само за най-близките си съюзници, но и за вътрешните руски потребители. Просто няма какво да се изследват и разработват нови находища, да се закърпват тръбопроводи, построени още в СССР. Особено когато основният му доход от износа на газ за Европа през Украйна тихо отплува в неизвестна посока чрез швейцарските основатели на експортната компания UkrGazenergo и на никого в Молдова не му пука. Нямаме други доставчици и не се очаква да имаме.

7 . Някои справочни данни

Справочни данни.

1. Прогноза за цената на природния газ:

2. Приблизителна зависимост на необходимата топлинна мощност на HP от площта на къща с добри топлоизолационни свойства:

Във всеки конкретен случайсе прави индивидуална калкулация за топлинните загуби на сградата. За да се намалят капиталовите разходи, HP често се използва в двувалентен режим. Успоредно с него се монтира допълнителен пиков нагревател или по време на реконструкцията на всякакъв вид гориво, който се пуска в експлоатация в най-студените дни, които нямаме толкова много. По данни на Хидрометеорологичния център средната температура в Молодов за януари е 4,8°C, за периода декември - февруари - 4,0°C. В самото студена годиназа цялата история на наблюденията (2006 г.) възлиза на - 8,6 ... - 5,7 ° C в същите периоди.

С тази връзка HP може или да се изключи, ако стане неефективен (например "въздух-вода" при високи отрицателни външни температури), или да работи

Ако източникът е резервоар, на дъното му се полага контур от металопластична или пластмасова тръба. По тръбопровода циркулира гликолов разтвор (антифриз), който пренася топлината към фреона през топлообменника на термопомпата.

Има два варианта за получаване на нискокачествена топлина от почвата: полагане на металопластични тръби в изкопи с дълбочина 1,2-1,5 м или във вертикални кладенци с дълбочина 20-100 м. Понякога тръбите се полагат под формата на спирали в изкопи 2-4 дълбочина м. Това значително намалява общата дължина на окопите. Максималният топлопренос на повърхността на почвата е 50-70 kWh/m2 годишно. Според чуждестранни компании експлоатационният живот на изкопите и кладенците е повече от 100 години.

Изчисляване на хоризонтален колектор на термопомпа

Отвеждането на топлина от всеки метър тръба зависи от много параметри: дълбочина на полагане, наличие на подземни води, качество на почвата и др. Условно може да се счита, че за хоризонталните колектори е 20 W / m. По-точно: сух пясък - 10, суха глина - 20, мокра глина - 25, глина с високо съдържание на вода - 35 W/m. Разликата в температурата на охлаждащата течност в директните и връщащите линии на контура при изчисленията обикновено се приема за 3 °C. На мястото над колектора не трябва да се издигат сгради, така че топлината на земята да се попълва поради слънчевата радиация.

Минималното разстояние между положените тръби трябва да бъде 0,7-0,8 м. Дължината на един изкоп обикновено е от 30 до 120 м. Препоръчително е да използвате 25% разтвор на гликол като охлаждаща течност на първи контур. При изчисленията трябва да се вземе предвид, че неговият топлинен капацитет при температура от 0 ° C е 3,7 kJ / (kg K), плътност - 1,05 g / cm3. При използване на антифриз загубата на налягане в тръбите е 1,5 пъти по-голяма, отколкото при циркулация на вода. За изчисляване на параметрите на първи контур на термопомпена инсталация ще е необходимо да се определи консумацията на антифриз:

Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 .t),

където t е температурната разлика между захранващата и връщащата линия, която често се приема за 3 K, а Qo е топлинната мощност, получена от източник с нисък потенциал (почва). Последната стойност се изчислява като разликата между общата мощност на термопомпата Qwp и електрическата мощност, изразходвана за нагряване на фреона P:

Qo = Qwp - P, kW.

Общата дължина на колекторните тръби L и общата площ на площта под нея A се изчисляват по формулите:

Тук q - специфично (от 1 m тръба) отделяне на топлина; da - разстояние между тръбите (стъпка на полагане).

Пример за изчисление на термопомпа

Първоначални условия: топлинна нужда на вила с площ от 120-240 m2 (в зависимост от топлоизолацията) - 12 kW; температурата на водата в отоплителната система трябва да бъде 35 ° C; минималната температура на топлоносителя е 0 °С. За отопление на сградата е избрана термопомпа с мощност 14,5 kW (най-близкия по-голям типоразмер), която консумира 3,22 kW за отопление с фреон. Отвеждането на топлина от повърхностния слой на почвата (суха глина) q е 20 W/m. В съответствие с формулите, показани по-горе, изчисляваме:

1) необходимата топлинна мощност на колектора Qo = 14,5 - 3,22 = 11,28 kW;

2) общата дължина на тръбите L = Qo / q = 11,28 / 0,020 = 564 м. За да се организира такъв колектор, ще са необходими 6 вериги с дължина 100 м;

3) със стъпка на полагане от 0,75 m, необходимата площ на обекта A \u003d 600 × 0,75 \u003d 450 m2;

4) общата консумация на гликоловия разтвор Vs = 11,28 3600/ (1,05 3,7 3) = 3,51 m3/h, дебитът на верига е 0,58 m3/h.

За колекторното устройство избираме тръба от полиетилен с висока плътност (HDPE) с размер 32. Загубата на налягане в нея ще бъде 45 Pa / m; съпротивлението на една верига е приблизително 7 kPa; дебит на охлаждащата течност - 0,3 m/s.

Изчисление на сондата

Когато се използват вертикални кладенци с дълбочина от 20 до 100 m, в тях се потапят U-образни металопластични или пластмасови (с диаметър над 32 mm) тръби. По правило два бримки се вкарват в една ямка, след което се излива с циментова замазка. Средно специфичното топлоотвеждане на такава сонда може да се приеме равно на 50 W/m. Можете също да се съсредоточите върху следните данни за отвеждане на топлината:

сухи седиментни скали - 20 W/m;

скалиста почва и водонаситени седиментни скали - 50 W / m;

скали с висока топлопроводимост - 70 W/m;

Подпочвените води- 80 W/m.

Температурата на почвата на дълбочина над 15 m е постоянна и е приблизително +10 °C. Разстоянието между кладенците трябва да бъде повече от 5 м. При наличие на подземни течения кладенците трябва да бъдат разположени на линия, перпендикулярна на потока.

Изборът на диаметри на тръбите се извършва въз основа на загубите на налягане за необходимия дебит на охлаждащата течност. Изчисляването на дебита на течността може да се извърши за .t = 5 °C.

Пример за изчисление. Първоначалните данни са същите като при горното изчисление на хоризонталния колектор. При специфично топлоотдаване на сондата от 50 W/m и необходима мощност от 11,28 kW, дължината на сондата L трябва да бъде 225 m.

За да се изгради колектор, е необходимо да се пробият три кладенци с дълбочина 75 м. Във всеки от тях поставяме две бримки от металопластична тръба с размер 26Ch3; общо - 6 контура по 150м.

Общият разход на охлаждаща течност при t = 5 °С ще бъде 2,1 m3/h; поток през една верига - 0,35 m3 / h. Веригите ще имат следните хидравлични характеристики: загуба на налягане в тръбата - 96 Pa / m (топлоносител - 25% разтвор на гликол); съпротивление на контура - 14,4 kPa; скорост на потока - 0,3 m/s.

Избор на оборудване

Тъй като температурата на антифриза може да варира (от -5 до +20 °C), е необходим разширителен съд в първи контур на термопомпения агрегат.

Препоръчително е също така да инсталирате резервоар за съхранение на връщащата линия: компресорът на термопомпата работи в режим включване/изключване. Твърде честите стартирания могат да доведат до ускорено износване на частите му. Резервоарът е полезен и като акумулатор на енергия - в случай на прекъсване на захранването. Минималният му обем се приема в размер на 10-20 литра на 1 kW мощност на термопомпата.

При използване на втори източник на енергия (електрически, газов котел, котел на течно или твърдо гориво), той се свързва към веригата чрез смесителен вентил, чието задвижване се управлява от термопомпа или обща система за автоматизация.

При евентуални прекъсвания на електрозахранването е необходимо да се увеличи мощността на инсталираната термопомпа с коефициент, изчислен по формулата: f = 24/(24 - toff), където toff е продължителността на прекъсването на електрозахранването.

При евентуално прекъсване на захранването за 4 часа този коефициент ще бъде равен на 1,2.

Мощността на термопомпата може да бъде избрана въз основа на моновалентен или бивалентен режим на нейната работа. В първия случай се предполага, че термопомпата се използва като единствен генератор на топлинна енергия.

Трябва да се има предвид, че дори и у нас продължителността на периодите с ниска температура на въздуха е малка част от отоплителния сезон. Например за централната част на Молдова времето, когато температурата падне под -10 °C, е само 900 часа (38 дни), докато продължителността на самия сезон е 5112 часа, а средната януарска температура е около -10 °C. Следователно, най-целесъобразно е работата на термопомпата в двувалентен режим, който предвижда включването на допълнителен топлогенератор в периоди, когато температурата на въздуха падне под определена: -5 ° C - в южните райони на Молдова , -10 ° C - в централните. Това дава възможност да се намали цената на термопомпата и най-вече на инсталацията на първи контур (полагане на изкопи, сондажни кладенци и др.), която значително се увеличава с увеличаване на капацитета на инсталацията.

В условията на Молдова, за приблизителна оценка, при избора на термопомпа, работеща в двувалентен режим, можете да се съсредоточите върху съотношението 70/30: 70% от потреблението на топлина се покрива от термопомпата, а останалите 30% % от електрически бойлер или друг генератор на топлина. В южните райони можете да се ръководите от съотношението на мощността на термопомпата и допълнителния топлинен генератор, често използван в Западна Европа: 50 на 50.

За вила с площ от 200 m2 за 4 души с топлинна загуба от 70 W / m2 (изчислена при температура на външния въздух -28 ° C), необходимостта от топлина ще бъде 14 kW. Към тази стойност добавете 700 W за битова гореща вода. В резултат на това необходимата мощност на термопомпата ще бъде 14,7 kW.

Ако има възможност за временно прекъсване на захранването, трябва да увеличите това число със съответния коефициент. Да приемем, че дневното време за изключване е 4 часа, тогава мощността на термопомпата трябва да бъде 17,6 kW (множител - 1,2). В случай на моновалентен режим можете да изберете термопомпа земя-вода ALTAL GWHP19 с мощност 19 kW, консумираща 5,3 kW електроенергия или по-нова термопомпа с по-висок коефициент на преобразуване с мултикомпресорна система GWHP16C (Copeland компресори, контролер Carel, подобрени топлообменници от ново поколение, система за резервиране, плавен старт и др.).

В случай на използване на двувалентна система с допълнителен електрически нагревател и зададена температура от -10 °C, като се вземе предвид необходимостта от топла вода и коефициента на безопасност, мощността на термопомпата трябва да бъде 11,4 W, а ел. котел - 6,2 kW (общо - 17, 6). Пиковата електрическа мощност, консумирана от системата, ще бъде 9,7 kW.

Имайте предвид, че при инсталиране на термопомпи, на първо място, трябва да се погрижите за изолацията на сградата и инсталирането на прозорци с двоен стъклопакет с ниска топлопроводимост.

8. Първиченриза изчисление

И така, след като научихме достатъчно информация, за да изберем термопомпа, остава да изчислим минималната топлинна мощност, необходима за нашата конкретна стая.

Много зависи:

Какви източници на топлина могат да се използват (канализация, изпускателна система, кладенец ....)?

Дебитът и дълбочината на водното огледало на кладенеца, ако има такова на обекта?

Имотът на първа линия ли е?

Каква е геологията на почвата на мястото (което означава: пясък, глина, торф ...)?

Нива на поява на подземни води, подземни води на обекта?

Какви са топлинните загуби у дома?

Изчисляване на необходимата топлинна мощност

Приети обозначения.

V - Обемът на отопляемото помещение (ширина, дължина, височина) - Mі

T - Разлика между външната температура на въздуха и желаната вътрешна температура - °С

K - Коефициент на разсейване (зависи от вида на конструкцията и изолацията на помещението)

K = 3,0 - 4,0 - Опростена дървена конструкция или гофрирана ламарина. Без топлоизолация.

K = 2,0 - 2,9 - Опростена строителна конструкция, единична тухлена зидария, опростена конструкция на прозорци и покриви. Малка топлоизолация.

К = 1.0 - 1.9 - Стандартно строителство, двойна тухла, малко прозорци, стандартен покрив. Средна топлоизолация.

K = 0.6 - 0.9 - Подобрена конструкция, двойна изолация на тухлени стени, малко стъклопакети, дебела подова настилка, висококачествен изолационен покривен материал. Висока топлоизолация.

Пример за изчисляване на топлинната мощност

V = ширина 4m, дължина 12m, височина 3m = Обем на отопляемото помещение = 144 m³. (V=144)

T = Външна температура -5° C, + желана вътрешна температура +18° C, = разлика между вътрешна и външна температура 23° C. (T = 23)

K - Този коефициент зависи от вида на конструкцията и изолацията на помещението (виж по-горе)

Необходима топлинна мощност

Сега можете да започнете да избирате модел термопомпа

Забележка. Единиците за измерване на мощност (производителност), използвани в климатичните технологии, са свързани помежду си чрез отношенията:

Таблица на необходимата топлинна мощност за различни помещения

Топлинна мощност kW	Пространство в нова сграда	Обемът на помещението в старата сграда	Квадратна оранжерия от термоизолирано стъкло и двойно фолио	Парникова площ от обикновено стъкло с фолио
ТЕМПЕРАТУРНА РАЗЛИКА 30°C
	1050 - 1300 м
	1350 - 1600 м
	2100 - 2500 м	1400 - 1650 м
	2600 - 3300 м	1700 - 2200 м
	3400 - 4100 м	2300 - 2700 м
	4200 - 5000 м	2800 - 3300 м
	5000 - 6500 м	3400 - 4400 м

заключения

1) Недостатъци: Универсалност - с помощта на термопомпа можете да решите не само проблема с отоплението, но и с охлаждането.

2) Независимост от наличието на източник на топлина.

3) Изключителна издръжливост - единственият елемент, подложен на механично износване, е компресорът

4) Пожарна и екологична безопасност - генерирането на топлина не е придружено от горивен процес.

5) Нисък период на изплащане. Приблизително 3-5 години.

6) Енергията е основният източник на топлина. Най-важното е, че няма да свърши скоро.

недостатъци:

1) Висока първоначална цена.

Хоствано на Allbest.ru

Подобни документи

Принципът на работа на битови и битови термопомпи. Устройство и принципи на работа на парокомпресионни помпи. Методика за изчисляване на топлообменници на абсорбционни хладилни машини. Изчисляване на термопомпи в схемата на сушилно-хладилния агрегат.

дисертация, добавена на 28.07.2015 г


Помпите са хидравлични машини, предназначени за преместване на течности. Принципът на работа на помпите. Центробежни помпи. Обемни помпи. Монтаж на вертикални помпи. Тестване на помпата. Използването на помпи с различни конструкции. Лопаткови помпи.

резюме, добавено на 15.09.2008 г


Разходи за отопление и топлоснабдяване, избор между централизирано и автономно отопление. Актуални данни за потреблението на електроенергия за отопление от термохидродинамични помпи. Принципът на действие и предимствата на хидродинамичната помпа.

статия, добавена на 26.11.2009 г


Проект за топлоснабдяване на промишлена сграда в Мурманск. Определяне на топлинни потоци; изчисляване на потреблението на топлоснабдяване и мрежова вода. Хидравлично изчисляване на топлинни мрежи, избор на помпи. Топлинно изчисляване на тръбопроводи; техническо оборудване на котелното помещение.

курсова работа, добавена на 11/06/2012


Определение за най най-добрият вариантенергоспестяващ тип отопление на жилищни и търговски помещения на частния сектор по примера на Република Саха (Якутия). Анализ на възможностите за използване на термопомпи за отопление при даден климат.

презентация, добавена на 22.03.2017 г


Определяне на топлинните натоварвания и разхода на гориво на производствената и отоплителна котелна централа; изчисляване на топлинната схема. Правила за избор на котли, топлообменници, резервоари, тръбопроводи, помпи и комини. Икономически показателиефективност на монтажа.

курсова работа, добавена на 30.01.2014 г


Класификация на центробежни помпи, скорост на флуида в работното колело. Изчисляване на центробежна помпа: избор на диаметър на тръбопровода, определяне на загубите на налягане в смукателните и нагнетателните линии, полезна мощност и мощност, консумирана от двигателя.

курсова работа, добавена на 24.11.2009 г


Описание на работния процес на обемните помпи, техните видове и характеристики, устройство и принцип на действие, предимства и недостатъци. Конструктивни характеристики и обхват на помпи с различни конструкции. Мерки за безопасност при експлоатацията им.

резюме, добавено на 05/11/2011


Назначаване на потопяеми центробежни електрически помпи, анализ на конструкцията и монтажа. Същността на местните и чуждестранните потопяеми центробежни помпи. Анализ на помпи ODI и Centrilift. Електрически центробежни помпи ETsNA 5 - 45 "Anaconda", изчисляване на мощността.

курсова работа, добавена на 30.04.2012 г


Класификация на помпите според принципа на действие. Устройството и принципът на работа на бутални помпи (бутало, бутало, диафрагма, винт, зъбно колело). Електрически задвижвана бутална помпа, изчисляване на работния обем на лопаткова помпа.

Топлинната мощност на термопомпа въздух-вода (HP), в противен случай количеството възобновяема топлина, извлечена от околната среда, е право пропорционална на външната температура. Колкото по-студен е въздухът, толкова по-скъпо е извличането на топлина от него. Коефициентът на преобразуване COP варира в зависимост от температурите външна среда: Колкото по-ниска е външната температура, толкова повече енергия консумира въздушната термопомпа.

Определянето на мощността и избора на термопомпа е доста сложен въпрос. Обикновено производителите на термопомпи предоставят реални цифри и работни диаграми, както и специален софтуер за изчисляване и избор на оборудване. Тук въвеждате данни за конкретен обект, разположен в определен температурен регион.

Термопомпа: топлинна мощност за отопление и битова гореща вода

Нека анализираме от какви фактори зависи мощността на HP и съответно цената на единиците HP, както и ефективността на неговата работа.

Радиатори или подово отопление

Термопомпената отоплителна система обикновено се изпълнява на базата на радиаторно разпределение и/или система с топли подове, стени или с вентилаторна конвекторна система. В същото време температурата на нагряване на охлаждащата течност се различава от 35-45 ° C - за подово отопление, до 65-75 ° C и повече - за радиаторната система, което влияе върху мощността на HP. Колкото по-ниска е температурата на охлаждащата течност в отоплителната система, толкова по-ниска е консумацията на енергия, толкова по-ниска е топлинната мощност, толкова по-евтино е оборудването. За модернизация на отоплителни системи с радиатори при подмяна на скъпи газови котли могат да се монтират високотемпературни въздушни термопомпи с нагряване на топлоносителя до 80 °C. Например термопомпи Hitachi YUTAKI S 80. Дори ако охлаждащата течност се нагрява до 65 градуса и повече, такава система е няколко пъти по-икономична от газов котел.

Схема на изпълнение: само ТН, ТН + резервен котел

TN. Ако работи само термопомпата, тя трябва напълно да реши проблемите с топлоснабдяването и загряването на водата, като в пиковите моменти включва вградения електрически нагревател.

НР + котел. Ако преди това е монтиран котел на газ или пелети, той може да поеме част от пиковите натоварвания и да намали общата консумация на енергия на термопомпата.

Има различни схеми на работа на ТН, избрани индивидуално за всеки обект: моноенергиен (само на ток), моновалентен (ТН + нагревателен елемент) или бивалентен (ТН + котел). Оптимална температура, икономически изгодна за преминаване към резервен източник на топлина, се нарича "точка на двувалентност". За Киев и региона е -7 °C.

Топлоизолация на сградата

Когато избирате термопомпа за отопление на къща, трябва да знаете, че една по-изолирана къща ще изисква няколко пъти по-малко топлина от сграда без термична модернизация. Стойностите на топлинните загуби (специфични топлинни натоварвания) за различни видове сгради са дадени в таблицата.

От това се вижда, че за да компенсирате топлинните загуби на стая от 100 m2 в добре изолирана къща, ще ви трябва:

Q H \u003d 50 W / m2 x 100 m2 \u003d 5000 W или 5 kW топлинна мощност.

Прогнозните стойности на топлинните загуби са дадени въз основа на изчислените минимална температура, например за района на Киев е -22 °C.

Съответно за лошо изолирана къща получаваме:

Q H \u003d 200 W / m2 x 100 m2 \u003d 20 000 W или 20 kW топлинна мощност.

Такава разлика: 5 kW и 20 kW налага да се предприемат стъпки за извършване на топлинна модернизация (изолация) на сградата и след това да се избере термопомпа, която е по-достъпна и икономична от гледна точка на разходите.

Термопомпи за отопление и подгряване на вода (БГВ)

При избора на термопомпа за частна къща обикновено се взема предвид работата на термопомпа за отопление на вода за кухня, баня или душ. В същото време се взема предвид ежедневното разпределение на товарите. Те използват топла вода по-често вечер или сутрин, а през зимата към тези натоварвания се присъединява и работата на HP за отопление. Обикновено за термопомпените системи задачите за захранване с топла вода са по-приоритетни, а след това отоплението, изчислението се основава на общите топлинни натоварвания: за отопление и топла вода.

За да се определи топлинната мощност на HP за отопление на вода за битови нужди, те използват стандартни данни за потреблението на вода с определена температура и общата консумация на топлина въз основа на броя на хората, живеещи в къщата.

За един човек, нека вземем скорост от 50 литра вода с температура 45 ° C, което съответства на норма на потребление от 0,25 kW топлинна мощност.

Получаваме, че за семейство от четирима души, живеещи в частна къща от 100 m2, е необходима топлинна мощност:

Q W \u003d 0,25 kW / човек * 4 души. = 1,0 kW

Сега е възможно да се извърши средно изчисление на топлинната мощност, като се вземат предвид общите натоварвания за нагряване на охлаждащата течност за отоплителната система и отопление на вода за битови нужди.

Общата топлинна мощност за отопление и топла вода за добре изолирана къща:

Q SUM \u003d Q H + Q W \u003d 5 kW + 1 kW \u003d 6 kW.

Обща топлинна мощност за отоплителната система и топла вода за къща с лоша изолация:

Q SUM \u003d Q H + Q W \u003d 20 kW + 1 kW \u003d 21 kW.

А за условията на „точката на двувалентност“, когато навън е -7 ° C и е необходимо да се поддържа +20 ° C вътре в къщата от 100 m2, ще се изисква, като се вземе предвид температурната разлика:

Q cal.. = 6 * (20-(-7))/(20-(-22)) = 6 * 27 / 42 = 3,86 kW топлина от термопомпата.

И във втория пример за сграда без топлоизолация е необходимо:

Q кал.. = 21 * (20-(-7))/(20-(-22)) = 21 * 27 / 42 = 13,5 kW топлина от термопомпата.

Въз основа на тези данни, като се вземе предвид температурата на „точката на двувалентност“ и с резерв на мощност, от моделната гама се избира близка по-голяма стойност на топлинната мощност на термопомпата.

Какъв е резервът на мощност?

• Колебания в температурата на входящата вода. Всеки знае, че чешмяната вода е много по-студена през зимата и температурната разлика между водата, която влиза / излиза от НР, е по-голяма през зимата.
• Необходимостта от загряване на водата до желаната температура в резервоара за съхранение, ако не се използва от него дълго време.
• Повишен разход на топла вода и загряването й до по-висока температура през зимата.

По предложените от производителя таблици, на базата на температурата на изходящата вода и температурата на външния въздух се избира комплектът на вътрешното и съответното външно тяло на термопомпата според мощността. Пример е лист с технически данни за високоефективни термопомпи въздух-вода Hitachi Yutaki серия S. За изчислените данни е подходящ модел с отоплителна мощност около 5,0 kW.

Какво определя цената на една термопомпа?

Колкото по-мощна е термопомпата, толкова по-висока е нейната цена.
Как да намалим разходите за термопомпа?

• Правилно и професионално извършване на изчисления и избор на оборудване.
• Изолирайте сградата.
• Минимизирайте загубите на топлина през прозорците и вентилацията.
• Инсталирайте нискотемпературно подово отопление или вентилаторни конвектори или смесена система (радиатори + подово отопление, вентилаторни конвектори + подово отопление).
• Приложете двувалентна схема HP + котел, за да намалите натоварването на HP.
• Участвайте в програмата IQ energy и спестете до 35% от разходите за оборудване и монтаж.

По-точният избор на термопомпа, за да се избегнат ненужни разходи или загуби, е най-добре да се остави на професионалистите.

За да изберете правилната термопомпа, чиито цени и монтажни услуги биха били разумни и оправдани, свържете се с компетентните опитни специалисти на АКЛИМА. Имаме богат опит в внедряването на модерни термопомпени системи и предлагаме висококачествени услуги за инсталиране и поддръжка на такова оборудване в цяла Украйна.

Много собственици на частни къщи решават да създават в дома си автономна системаотопление. При извършване на работата по създаването му те трябва да се сблъскат с редица трудности. Още в самото начало те са принудени да решат кой енергиен носител да използва в системата.

Ако в близост до обекта минава главен газопровод, тогава в този случай изборът е очевиден. За да вкарате газ в къщата, достатъчно е да подадете документи за газификация и след известно време специалистите ще свържат дома с природен газ. Въпреки това, в нашата страна, въпреки високите темпове на газификация на региони и области, много хора нямат възможност да доставят газ в домовете си. частна къща. Така че трябва да използват газ от бутилки.

Какво да направите в такава ситуация? Използването на конвенционална печка на дърва и въглища за отопление е трудна задача. И ако инсталирате оборудване, захранвано от електрическа енергия, ще бъде доста скъпо, въпреки че в този случай студеният въздух ще тече по-малко. въпреки това има нови решениякоито наскоро са навлезли на пазара. Инсталирането на оборудване, което използва алтернативни източници на енергия по време на работа, е възможност за осигуряване на топлина в дома с минимални разходи. При този вариант на отопление топлината се получава от земята, водата и въздуха.

Той дава възможност за извличане на топлина от земята, водата и въздуха.

Едно от новите решения, които се предлагат на пазара е отоплителна система, която предвижда термопомпа като основен работен елемент. Не е необходимо да купувате това оборудване, ако решите да го използвате като част от вашата отоплителна система. Напълно възможно е да направите такава помпа със собствените си ръце. Основното нещо е да имате желание.

Отоплителната система, базирана на термопомпа, включва в допълнение към това оборудване устройства за приемане и разпределение на топлина. Ако говорим за състава на вътрешната верига на такова помпено оборудване, тогава избираме следните компоненти:

Имайте предвид, че основните принципи на работа на това оборудване са разработени преди два века и известен като цикъл на Карно. Термопомпата работи по следния начин:

• Като топлоносител се използва антифриз, който се подава към колектора. Фризерът може да бъде:
  • вода, разредена с алкохол;
  • саламура;
  • смес от гликол.
  • Тези вещества имат способността да абсорбират Термална енергияи го транспортирайте до помпата.
• След като влезе в изпарителя, топлината се насочва към хладилния агент. Това вещество има ниска точка на кипене. Под въздействието на топлинна енергия хладилният агент кипи. Резултатът е пара.
• Работещият компресор повишава налягането на парите, което води до повишаване на температурата на въздуха.
• Предаването на топлина от вода към отоплителната система се осъществява чрез друг елемент - кондензатор. Хладилният агент, за да изтръгне допълнителна топлина, се охлажда отново, превръща се в течност и след това отива в колектора.
• След това този процес се повтаря в същия цикъл.

Ако се говори с прости думи, тогава термопомпата е оборудване, което работи почти на същия принцип като хладилник, само че наобратно. Ако вземем конвенционален хладилник, тогава в него хладилният агент, движещ се по веригата, получава топлина от съхраняваната храна. В края на цикъла той го довежда до задната стена. Същата топлина се използва и при термопомпата, само че се използва за загряване на охлаждащата течност, благодарение на което осигурено е въздушно отопление.

Отоплителната система, базирана на термопомпа, разбира се, консумира електрическа енергия. Но отбелязваме, че неговото количество, необходимо за работа, е неизмеримо по-малко, отколкото за конвенционален електрически бойлер. Така че, изразходвайки 1 kW електрическа енергия, котел, който загрява вода, произвежда 5 kW топлинна енергия.

Разходите, които възникват при закупуването на това оборудване и при инсталирането на термопомпа, са доста високи. Те са повече от разходите за инсталиране на отоплителен котел, захранван с електричество. Тук всеки, който мисли да създаде своя собствена автономна отоплителна система в къщата, може да има въпрос: Изгодно ли е да се организира такава система?По този повод можем да кажем следното: ако системата е инсталирана в къща с площ от 100 квадратни метра, тогава допълнителните разходи, направени за инсталиране на оборудване, ще се изплатят в рамките на 2 години. Освен това собственикът на жилището ще спести само от отопление.

Отоплителната система, базирана на термопомпа, има едно важно предимство: тя може не само да отоплява помещението, но и да охлажда въздуха, тоест може да работи като климатик. Ето защо, през лятото, за да се отървете от ненужната топлина в помещенията на къщата, можете да включите специален режим на работа на термопомпата.

Как да изчислим оборудването?

При изчисляване на мощността на термопомпата, на първо място, е необходимо да се съсредоточите върху нивото на топлинни загуби във вашия дом. Естествено, преди да организирате такава отоплителна система в жилище, е необходимо извършват изолационни работикъщи. Необходимо е да се изолират не само стените и пода, но и покривът и прозорците.

Оптимално е, ако се постави такава отоплителна система все още на етап проектиране на сградата. Това ще създаде отоплителна система, която осигурява максимално ефективно отопление на помещенията на сградата през зимата.

Практическият опит го показва най-добрият вариант отоплителна системана базата на термопомпа - водно топъл под. При монтажа е необходимо да се вземе предвид вида на настилката. Керамични плочкие идеалният материал за подови настилки. Но килимите, ламинатът и паркетът имат ниска топлопроводимост, поради което при използване на такава система температурата на водата трябва да бъде над 8 градуса.

Как да направите термопомпа със собствените си ръце?

Цената на термопомпата е доста висока, дори ако не вземете предвид заплащането на услугите на специалист, който ще я инсталира. Не всеки има достатъчно финансови средстванезабавно да плати за инсталирането на такова оборудване. В тази връзка мнозина започват да се чудят дали е възможно да направите термопомпа със собствените си ръце от импровизирани материали? Това е напълно възможно. Освен това, когато работите, можете да използвате не нови, а използвани резервни части.

Така че, ако решите да създадете термопомпа със собствените си ръце, тогава преди да започнете работа, трябва:

• проверете състоянието на окабеляването във вашия дом;
• уверете се, че електромерът работи и проверете дали мощността на това устройство е най-малко 40 ампера.

На първо място е необходимо купете си компресор. Можете да го закупите в специализирани фирми или като се свържете с сервиз за ремонт на хладилници. Там можете да закупите компресор за климатик. Той е доста подходящ за създаване на термопомпа. След това трябва да се фиксира към стената с помощта на скоби L-300.

Сега можете да продължите към следващата стъпка - производството на кондензатора. За да направите това, трябва да намерите резервоар от неръждаема стомана за вода до 120 литра. Той се нарязва наполовина и вътре в него се монтира намотка. Можете да го направите със собствените си ръце, като използвате медна тръба от хладилника за това. Или можете да го създадете от медна тръба с малък диаметър.

За да не изпитвате проблеми с производството на бобината, трябва да вземете обикновен газов цилиндър и увийте го с медна жица. По време на тази работа е необходимо да се обърне внимание на разстоянието между завоите, което трябва да бъде същото. За да може тръбата да се фиксира в тази позиция, трябва да използвате перфориран алуминиев ъгъл, който се използва за защита на ъглите на шпакловката. Използвайки завои, тръбите трябва да бъдат разположени така, че завоите на жицата да са срещу дупките в ъгъла. Това ще осигури същата стъпка на завоите и освен това дизайнът ще бъде достатъчно здрав.

Когато бобината е монтирана, двете половини на подготвения резервоар се свързват чрез заваряване. В този случай трябва да се внимава да се заваряват резбовите връзки.

За да създадете изпарител, можете да използвате пластмасови контейнери за вода с общ обем от 60 - 80 литра. В него е монтирана намотка от тръба с диаметър ¾ инча. За доставяне и източване на вода могат да се използват обикновени водопроводни тръби.

На стената с подходящ размер L-скоба изпарителя е фиксиран.

Когато цялата работа приключи, остава само да поканите хладилен специалист. Той ще сглоби системата, ще завари медни тръби и ще помпа фреон.

Направи си сам монтаж на термопомпа

Сега, когато основната част от системата е готова, остава да я свържете към устройствата за приемане и разпределение на топлина. Тази работа може да се извърши независимо. В това няма нищо трудно. Процесът на инсталиране на устройство за всмукване на топлина може да бъде различен и до голяма степен зависи от вида на помпата, която ще се използва като част от отоплителната система.

Вертикална помпа за подземни води

Тук също ще са необходими определени разходи, тъй като при инсталирането на такава помпа е просто невъзможно да се направи без използването на сондажна машина. Цялата работа започва със създаването на кладенец, чиято дълбочина трябва да бъде 50-150 метра. След това геотермалната сонда се спуска, след което се свързва към помпата.

Хоризонтална помпа за подземни води

Когато се монтира такава помпа, е необходимо да се използва колектор, образуван от тръбна система. Тя трябва да бъде разположена под нивото на замръзване на почвата. Точността и дълбочината на поставяне на колектора до голяма степен зависят от климатичната зона. Първо се отстранява слой почва. След това се полагат тръбите, след което се засипват с пръст.

Можете да използвате и друг начин - индивидуално полагане на тръбиза вода в предварително изкопан изкоп. След като решите да го използвате, първо трябва да изкопаете окопи, в които дълбочината трябва да е под нивото на замръзване.

Заключение

Ако ви е скъпо да използвате електрически котел за отопление на дома си, тогава можете да изберете отоплителна система, базирана на термопомпа. За да спестите пари, можете сами да направите термопомпа. Дизайнът му е прост. Просто трябва да отделите малко от времето си, за да извършите тази работа и да закупите необходимите части и компоненти. След като го направите, ще получите отоплителна система, която ще ви позволи да създадете топла атмосфера с минимални разходи.

Всеки собственик на частна къща се стреми да сведе до минимум разходите за отопление на дома. В това отношение термопомпите са значително по-изгодни от другите варианти за отопление, те осигуряват 2,5-4,5 kW топлина на киловат консумирана електроенергия. задна странамедали: за да получите евтина енергия, ще трябва да инвестирате много пари в оборудване, най-скромната отоплителна инсталация с мощност от 10 kW ще струва 3500 USD. д. (начална цена).

Единственият начин да намалите разходите 2-3 пъти е да направите термопомпа със собствените си ръце (съкратено TN). Помислете за няколко реални работни опции, събрани и тествани от ентусиазирани занаятчии на практика. Тъй като производството на сложен агрегат изисква основни познания за хладилни машини, нека започнем с теорията.

Характеристики и принцип на действие на HP

Как се различава термопомпата от другите инсталации за отопление на частни къщи:

• за разлика от котлите и нагревателите, устройството не произвежда топлина самостоятелно, а като климатик я премества вътре в сградата;
• HP се нарича помпа, защото "изпомпва" енергия от източници на нискокачествена топлина - околния въздух, вода или почва;
• уредът се захранва изключително от електроенергия, консумирана от компресора, вентилаторите, циркулационните помпи и таблото за управление;
• работата на уреда се основава на цикъла на Карно, използван във всички хладилни машини, като климатици и сплит системи.

В режим на отопление традиционната сплит система обикновено работи при температури над минус 5 градуса, при силна сланаефективността рязко пада

справка. Топлина се съдържа във всяко вещество, чиято температура е над абсолютната нула (минус 273 градуса). Съвременни технологиипозволяват да отнемат определената енергия от въздух с температура до -30 °C, земя и вода - до +2 °C.

Топлообменният цикъл на Карно включва работния флуид - газ фреон, кипящ при минусови температури. Редувайки се изпарявайки и кондензирайки в два топлообменника, хладилният агент абсорбира енергията от околната среда и я пренася вътре в сградата. Като цяло принципът на работа на термопомпата повтаря този, включен в отоплението:

1. Намирайки се в течна фаза, фреонът се движи през тръбите на топлообменника на външния изпарител, както е показано на диаграмата. Получавайки топлината на въздуха или водата през металните стени, хладилният агент се нагрява, кипи и се изпарява.
2. След това газът влиза в компресора, който повишава налягането до изчислената стойност. Неговата задача е да повиши точката на кипене на веществото, така че фреонът да кондензира при по-висока температура.
3. Преминавайки през вътрешния топлообменник-кондензатор, газът отново се превръща в течност и отдава натрупаната енергия директно на топлоносителя (водата) или въздуха в помещението.
4. На последния етап течният фреон навлиза в сепаратора на приемната влага, след което в дроселиращото устройство. Налягането на веществото отново пада, фреонът е готов да премине през втори цикъл.

Схемата на работа на термопомпа е подобна на принципа на работа на сплит система

Забележка. Конвенционалните сплит системи и фабричните термопомпи имат обща черта– възможност за пренос на енергия в двете посоки и функциониране в 2 режима – отопление/охлаждане. Превключването се осъществява с помощта на четирипътен реверсивен вентил, който променя посоката на газовия поток по веригата.

В битовите климатици се използват и HP Различни видоветермостатични фитинги, които намаляват налягането на хладилния агент преди изпарителя. В битовите сплит системи обикновено капилярно устройство играе ролята на регулатор, в помпите е монтиран скъп термостатичен разширителен вентил (TRV).

Имайте предвид, че горният цикъл се среща във всички видове термопомпи. Разликата е в методите за подаване/отвеждане на топлина, които ще изброим по-долу.

Видове дроселни фитинги: капилярна тръба (снимка вляво) и термостатичен разширителен вентил (TRV)

Разновидности на инсталациите

Според общоприетата класификация HP се разделят на видове според източника на получена енергия и вида на охлаждащата течност, към която се прехвърля:

справка. Разновидностите на термопомпи са изброени в реда на увеличаване на цената на оборудването заедно с инсталацията. Най-евтини са въздушните инсталации, скъпи са геотермалните.

Основният параметър, който характеризира термопомпата за отопление на къща, е коефициентът на ефективност COP, равен на съотношението между получената и консумираната енергия. Например, сравнително евтините въздухонагреватели не могат да се похвалят с висок COP - 2,5 ... 3,5. Обясняваме: изразходвайки 1 kW електроенергия, инсталацията доставя 2,5-3,5 kW топлина на жилището.

Методи за извличане на топлина от водоизточници: от езеро (вляво) и чрез кладенци (вдясно)

Водните и почвените системи са по-ефективни, техният реален коефициент е в диапазона 3…4,5. Производителността е променлива стойност, която зависи от много фактори: дизайн на топлообменната верига, дълбочина на потапяне, температура и воден поток.

Важен момент. Термопомпите за гореща вода не могат да загреят охлаждащата течност до 60-90 °C без допълнителни кръгове. Нормалната температура на водата от HP е 35 ... 40 градуса, котлите ясно печелят тук. Оттук и препоръката на производителите: свържете оборудването към нискотемпературно отопление - вода.

Кой TN е по-добре да се събере

Ние формулираме проблема: трябва да изградите домашна термопомпа с най-ниска цена. От това следват редица логични заключения:

1. Инсталацията ще трябва да използва минимум скъпи части, така че няма да е възможно да се постигне висока стойност на COP. По отношение на производителността, нашето устройство ще загуби от фабричните модели.
2. Съответно е безсмислено да се прави HP с чист въздух, по-лесно е да се използва в режим на отопление.
3. За да получите реални ползи, трябва да направите термопомпа въздух-вода, вода-вода или да изградите геотермална инсталация. В първия случай можете да постигнете COP от около 2-2,2, в останалите - да достигнете индикатор от 3-3,5.
4. Няма да е възможно да се направи без кръгове за подово отопление. Охлаждащата течност, загрята до 30-35 градуса, е несъвместима с радиаторна мрежа, освен в южните райони.

Полагане на външния контур на НР към резервоара

Коментирайте. Производителите твърдят: инверторната сплит система работи при температура на улицата минус 15-30 ° C. В действителност ефективността на отоплението е значително намалена. Според собствениците на жилища в мразовити дни вътрешното тяло доставя едва топъл въздушен поток.

За внедряване на водната версия на HP са необходими определени условия (по избор):

• резервоар на 25-50 м от жилището, на по-голямо разстояние потреблението на електроенергия ще се увеличи драстично поради мощна циркулационна помпа;
• кладенец или кладенец с достатъчно количество (дебит) вода и място за оттичане (яма, втори кладенец, улей, канализация);
• сглобяема канализация (ако ви е позволено да се блъснете в нея).

Дебитът на подземните води е лесен за изчисляване. В процеса на отнемане на топлина, домашно приготвен HP ще понижи температурата им с 4-5 ° C, оттук обемът на потока се определя чрез топлинния капацитет на водата. За да получите 1 kW топлина (вземаме делта от температурите на водата от 5 градуса), трябва да карате около 170 литра през термопомпа за един час.

Отоплението на къща с площ от 100 m² ще изисква мощност от 10 kW и консумация на вода от 1,7 тона на час - впечатляващ обем. Такава термоводна помпа е подходяща за малка селска къща от 30-40 m², за предпочитане изолирана.

Методи за извличане на топлина чрез геотермални термопомпи

Сглобяване геотермална системапо-истински, въпреки че процесът е доста трудоемък. Вариантът за хоризонтално полагане на тръбата върху площ на дълбочина 1,5 м веднага се отхвърля - ще трябва да изгребвате цялата площ или да платите пари за услугите на земекопна техника. Методът за пробиване на кладенци е много по-лесен и по-евтин за изпълнение, като на практика не нарушава ландшафта.

Най-простата термопомпа от прозоречен климатик

Както можете да предположите, за производството на термопомпа вода-въздух е необходим охладител за прозорци в работно състояние. Много е желателно да закупите модел, оборудван с реверсивна клапа и способен да работи за отопление, в противен случай ще трябва да ремонтирате фреоновата верига.

съвет. Когато купувате употребяван климатик, обърнете внимание на табелката, която се показва спецификациидомакински уред. Параметърът, който ви интересува е (посочен в киловати или британски топлинни единици - BTU).

Отоплителната мощност на уреда е по-голяма от хладилната и е равна на сумата от два параметъра - производителността плюс топлината, генерирана от компресора

С малко късмет дори не е нужно да пускате фреон и да запоявате отново тръбите. Как да превърнете климатик в термопомпа:

Препоръка. Ако топлообменникът не може да бъде поставен в резервоара, без да се счупят фреоновите линии, опитайте се да евакуирате газа и да отрежете тръбите на правилните места (далече от изпарителя). След сглобяването на водния топлообменник веригата ще трябва да бъде запоена и напълнена с фреон. Количеството хладилен агент също е посочено на етикета.

Сега остава да стартирате домашно HP и да регулирате водния поток, като постигнете максимална ефективност. Моля, обърнете внимание: импровизираният нагревател използва напълно фабричен "пълнеж", просто сте преместили радиатора от въздуха към течността. Как работи системата на живо, вижте във видеото на майстора:

Изработка на геотермална инсталация

Ако предишната опция ви позволява да постигнете приблизително двойни спестявания, тогава дори домашно направената земна верига ще даде COP в района на 3 (три киловата топлина на 1 kW консумирана електроенергия). Вярно е, че финансовите и трудовите разходи също ще се увеличат значително.

Въпреки че в интернет са публикувани много примери за сглобяване на такива устройства, няма универсална инструкция с чертежи. Ще предложим работеща версия, сглобена и тествана от истински домашен майстор, въпреки че много неща ще трябва да бъдат обмислени и завършени сами - трудно е да се събере цялата информация за термопомпите в една публикация.

Изчисляване на земната верига и топлообменниците на помпата

Следвайки нашите собствени препоръки, ние пристъпваме към изчисленията на геотермална помпа с вертикални U-образни сонди, поставени в кладенци. Необходимо е да се установи общата дължина на външния контур, а след това - дълбочината и броя на вертикалните шахти.

Първоначални данни за примера: трябва да отоплявате частна изолирана къща с площ от 80 m² и височина на тавана 2,8 m, разположена в средната лента. няма да произвеждаме за отопление, ще определим необходимостта от топлина по площ, като вземем предвид топлоизолация - 7 kW.

По желание можете да оборудвате хоризонтален колектор, но тогава ще трябва да разпределите голяма площ за изкопни работи

Важно уточнение. Инженерните изчисления на термопомпи са доста сложни и изискват висока квалификация на изпълнителя, цели книги са посветени на тази тема. Статията предоставя опростени изчисления, взети от практическия опит на строители и занаятчии - любители на домашно приготвени продукти.

Интензивността на топлообмена между земята и незамръзващата течност, циркулираща по контура, зависи от вида на почвата:

• 1 текущ метър от вертикална сонда, потопена в подпочвените води, ще получи около 80 W топлина;
• в каменисти почви отделянето на топлина ще бъде около 70 W / m;
• глинестите почви, наситени с влага, ще отделят около 50 W на 1 m колектор;
• сухи скали - 20 W / m.

справка. Вертикалната сонда се състои от 2 бримки от тръби, спуснати до дъното на кладенеца и напълнени с бетон.

Пример за изчисляване на дължината на тръба.За да извлечете необходимите 7 kW топлинна енергия от суровата глинеста скала, трябва да разделите 7000 W на 50 W / m, получаваме обща дълбочина на сондата от 140 м. Сега тръбопроводът се разпределя върху кладенци с дълбочина 20 м, които вие можете да пробивате със собствените си ръце. Общо 7 сондажа на 2 топлообменни контура, общата дължина на тръбата е 7 x 20 x 4 = 560 m.

Следващата стъпка е да се изчисли топлообменната площ на изпарителя и кондензатора. Различни интернет ресурси и форуми предлагат някои формули за изчисление, в повечето случаи те са неправилни. Няма да си позволим да препоръчваме такива методи и да ви заблуждаваме, но ще предложим някои хитри варианти:

1. Свържете се с всеки известен производител на пластинчати топлообменници, като Alfa Laval, Kaori, Anvitek и т.н. Можете да отидете на официалния сайт на марката.
2. Попълнете формуляра за избор на топлообменник или се обадете на мениджъра и поръчайте избора на уреда, като посочите параметрите на средата (антифриз, фреон) - температура на входа и изхода, топлинно натоварване.
3. Специалистът на фирмата ще направи необходимите изчисления и оферта подходящ моделтоплообменник. Сред неговите характеристики ще откриете основната – обменната повърхност.

Плочите са много ефективни, но скъпи (200-500 евро). По-евтино е да се сглоби кожухотръбен топлообменник от медна тръба с външен диаметър 9,5 или 12,7 mm. Умножете цифрата, издадена от производителя, с коефициент на безопасност 1,1 и разделете на обиколката на тръбата, вземете кадрите.

Пластинчатият топлообменник от неръждаема стомана е идеален вариант за изпарител, той е ефективен и заема малко място. Проблемът е високата цена на продукта

Пример.Топлообменната площ на предложеното устройство е 0,9 m². Избирайки медна тръба ½ "с диаметър 12,7 mm, изчисляваме обиколката в метри: 12,7 x 3,14 / 1000 ≈ 0,04 m. Определете общия метър: 0,9 x 1,1 / 0,04 ≈ 25 m.

Оборудване и материали

Бъдещата термопомпа се предлага да бъде изградена на базата на външно тяло от сплит система с подходящ капацитет (посочен на табелата). Защо е по-добре да използвате употребяван климатик:

• устройството вече е оборудвано с всички компоненти - компресор, дросел, приемник и стартов електрожен;
• в тялото на хладилната машина могат да се поставят домашни топлообменници;
• има удобни сервизни портове за зареждане с фреон.

Забележка. Потребителите, запознати с темата, избират отделно оборудване - компресор, разширителен вентил, контролер и т.н. Ако имате опит и знания, такъв подход е добре дошъл.

Не е препоръчително да сглобявате термопомпа на базата на стар хладилник - мощността на устройството е твърде ниска. В най-добрия случай ще бъде възможно да се „изстиска“ до 1 kW топлина, което е достатъчно за отопление на една малка стая.

В допълнение към външния "разделен" блок ще ви трябват следните материали:

• HDPE тръба Ø20 мм - към земната верига;
• полиетиленови фитинги за монтаж на колектори и свързване към топлообменници;
• циркулационни помпи - 2 бр.;
• манометри, термометри;
• висококачествен воден маркуч или HDPE тръба с диаметър 25-32 мм за корпуса на изпарителя и кондензатора;
• медна тръба Ø9,5-12,7 mm с дебелина на стената минимум 1 mm;
• изолация на тръбопроводи и фреонови линии;
• комплект за уплътняване на нагревателни кабели, положени във водоснабдителната система (необходим за уплътняване на краищата на медни тръби).

Комплект втулки за запечатан вход на медна тръба

Като външна охлаждаща течност се използва физиологичен разтвор на вода или антифриз за отопление - етиленгликол. Ще ви е необходим и запас от фреон, чиято марка е посочена на табелката на сплит системата.

Монтаж на топлообменника

Преди да започнете монтажните работи, външният модул трябва да бъде разглобен - отстранете всички капаци, отстранете вентилатора и голям обикновен радиатор. Деактивирайте соленоида, който управлява реверсивния клапан, ако не планирате да използвате помпата като охлаждаща течност. Сензорите за температура и налягане трябва да се запазят.

Ред на сглобяване на главния модул HP:

1. Изработете кондензатора и изпарителя, като поставите медна тръба в очакваната дължина на маркуча. В краищата монтирайте тройници за свързване на земята и отоплителните кръгове, запечатайте изпъкналите медни тръби със специален комплект нагревателни кабели.
   
2. Използвайки парче пластмасова тръба Ø150-250 mm като сърцевина, навийте домашно направени двутръбни вериги и насочете краищата в правилната посока, както е направено във видеоклипа по-долу.
3. Поставете и фиксирайте двата кожухотръбни топлообменника на мястото на стандартния радиатор, запоете медните тръби към съответните клеми. "Горещ" топлообменник-кондензатор е най-добре да се свърже към сервизните портове.
   
4. Инсталирайте фабрични сензори, които измерват температурата на хладилния агент. Изолирайте оголените части на тръбите и самите топлообменници.
5. Инсталирайте термометри и манометри на водопроводите.

съвет. Ако планирате да инсталирате основния модул на открито, трябва да вземете мерки за предотвратяване на замръзване на маслото в компресора. Закупете и монтирайте зимен комплект за електрическо отопление на масления картер.

В тематичните форуми има друг начин да направите изпарител - медна тръба се навива в спирала, след което се поставя в затворен контейнер (резервоар или варел). Вариантът е съвсем разумен в големи количестваобороти, когато изчисленият топлообменник просто не се побира в корпуса на климатика.

Устройство за заземяване

На този етап се извършват прости, но отнемащи време земни работи и поставяне на сонди в кладенци. Последното може да се направи ръчно или да се покани пробивна машина. Разстоянието между съседните кладенци е най-малко 5 м. Допълнителна процедура на работа:

1. Изкопайте плитък изкоп между дупките за полагане на захранващите тръби.
2. Спуснете 2 бримки от полиетиленови тръби във всяка дупка и запълнете ямите с бетон.
3. Доведете линиите до точката на свързване и монтирайте общия колектор с помощта на HDPE фитинги.
4. Изолирайте тръбопроводите, положени в земята, и ги покрийте с пръст.

Отляво на снимката - спускане на сондата в пластмасовата тръба на корпуса, отдясно - полагане на очна линия в изкопа

Важен момент. Преди бетониране и засипване не забравяйте да проверите херметичността на веригата. Например, свържете въздушен компресор към колектора, херметизирайте 3-4 бара и оставете за няколко часа.

Когато свързвате магистралите, се ръководете от диаграмата по-долу. Клонове с кранове ще са необходими при пълнене на системата със саламура или етиленгликол. Прекарайте двете главни тръби от колектора към термопомпата и ги свържете към топлообменника на “студения” изпарител.

В най-високите точки на двата водни кръга трябва да се монтират вентилационни отвори; те не са показани конвенционално на диаграмата

Не забравяйте да инсталирате помпения агрегат, отговорен за циркулацията на течността, посоката на потока е към фреона в изпарителя. Средите, преминаващи през кондензатора и изпарителя, трябва да се движат една към друга. Как правилно да запълните линиите на "студената" страна, вижте видеоклипа:

По същия начин кондензаторът е свързан към системата за подово отопление на къщата. Не е необходимо да се монтира смесителен блок с трипътен вентил поради ниската температура на потока. Ако е необходимо да комбинирате HP с други източници на топлина (слънчеви колектори, котли), използвайте няколко изхода.

Пълнене и стартиране на системата

След монтажа и свързването на устройството към мрежата започва важен етап - зареждане на системата с хладилен агент. Тук ви очаква клопка: не знаете колко фреон трябва да се зареди, тъй като обемът на главната верига е нараснал значително поради инсталирането на домашен кондензатор с изпарител.

Проблемът се решава чрез метода на зареждане с гориво според налягането и температурата на прегряване на фреона, измерени на входа на компресора (там фреонът се подава в газообразно състояние). подробни инструкциипри попълване методът за измерване на температурата е посочен в.

Втората част от представеното видео разказва как да напълните системата с фреон марка R22 според налягането и температурата на прегряването на хладилния агент:

След зареждане с гориво включете и двете циркулационни помпина първа скорост и стартирайте компресора да работи. Контролирайте температурата на солевия разтвор и вътрешната охлаждаща течност с помощта на термометри. По време на фазата на загряване тръбопроводите на хладилния агент може да замръзнат и след това скрежът трябва да се стопи.

Заключение

Създаването и работата на геотермална термопомпа със собствените си ръце е много трудно. Със сигурност ще са необходими многократни подобрения, корекции на грешки, ощипвания. По правило повечето неизправности в домашните НР възникват поради неправилно сглобяване или пълнене на основната топлообменна верига. Ако устройството незабавно се повреди (автоматиката за безопасност работи) или охлаждащата течност не се нагрява, струва си да се обадите на хладилния техник - той ще диагностицира и ще посочи допуснатите грешки.

Търсенето на алтернативни източници, които осигуряват енергия за много области на човешката дейност, стана напоследъкдействителна задача. Хората са склонни да използват по-активно енергията на слънцето, вятъра и водните източници, за да намалят разходите за решаване на проблемите, свързани с топлоснабдяването на сградите. В същото време въпросът за екологията е не малко важен, тъй като намаляването на вредните емисии, които замърсяват атмосферата, е по-важно от всякога.

За създаване на благоприятни и комфортни условия за живот в жилищния сектор в последните годинизапочна да използва вятърни турбини, слънчеви колектори, икономични топлогенератори едновременно с прилагането на мерки, които спомагат за повишаване на топлоизолацията на топлоснабдителното съоръжение.

Според специалистите, работещи в тази област, използването на геотермални източници на топлинна енергия - специални помпи - се счита за ефективна и икономична мярка. Основното им устройство ви позволява да извличате топлина от околната среда, да я трансформирате и да я преместите до мястото на приложение (по-подробно: "").

Източниците на енергия за термопомпите са вода, въздух, почва, а процесът на генериране на топлина възниква поради използването на физични свойстванякои вещества, наречени хладилни агенти. Те могат да кипят дори при ниски температури.

Коефициентът на работа на термопомпите, поради техните характеристики, достига 3-5 единици. Това означава, че когато устройството консумира 100 W електрическа енергия по време на работа, потребителите получават приблизително 0,5 kW отоплителна мощност.

Изчислителна процедура за термопомпи

Решението относно избора и изчисляването на термопомпи, както е на снимката, представлява известна трудност.

Резултатът от изчислението зависи главно от индивидуалните характеристики на отопляемата сграда и се състои от няколко етапа:

1. На първо място, те определят топлинните загуби, които възникват през обвивката на сградата (те включват прозорци, врати, стени, тавани). За да направите това, използвайте следната формула:
   
   Qoc \u003d Sx (калай - tout) x (1 + Σ β) x n / Rt (W), къдетоS - сумата от площите на всички ограждащи конструкции (m²);
   tvn - температура на въздуха в сградата (°С);
   tout - температура на външния въздух (°C);
   
   n е коефициент, отразяващ влиянието на околното пространство върху характеристиките на конструкцията. Ако помещението е в пряк контакт с външната среда чрез пода, тогава този показател е 1. Когато обектът има тавански етажи, n е 0,9. Ако обектът се намира над сутерена, коефициентът е 0,75 (повече подробности: "").
   β е коефициентът на допълнителни топлинни загуби в зависимост от вида на сградата и нейното географско местоположение. Този показател, когато се изчислява термопомпата, е в диапазона от 0,05 до 0,27;Rt е показател за термично съпротивление, което се определя по следната формула:Rt \u003d 1 / α отвътре + Σ (δі / λі) + 1 / α отвън (m²x ° С / W), където:α int - коефициент, характеризиращ топлинната абсорбция на вътрешните повърхности на оградните конструкции (W / m²x ° С);
   δі / λі - е изчислен показател за топлопроводимостта на материалите, използвани в строителството;
   α nar - стойността на топлинното разсейване на външните повърхности на оградните конструкции (W / m²x ° С);
2. След това, за да направите изчислението на термопомпи, приложете формулата за определянеобщи топлинни загуби на сградата:
   
   Qt.pot \u003d Qok + Qi - Qbp, където:
   
   Qi - разходите за отопление на въздуха, който влиза през естествени свободни места;
   Qbp ​​​​е отделянето на топлина в резултат на работата на домакински уреди и човешка дейност.
3. На този етап се изчислява потребената топлинна енергия за всеки от обектите през годината:Qгодина = 24x0,63xQt. пот.х((dх (tin - tout)/ (tin - tout)) kWh), където:
   tout.avg - средноаритметичната стойност на температурите, които се записват на външния въздух през целия отоплителен период;
   d е броят на дните в отоплителния сезон.
4. След това трябва да определите топлинната мощност, необходима за загряване на водата през годината, за която се използва изразът:
   
   Qhv \u003d V x17 (kW / час за календарна година), където
   V x17 - дневен обем на загряване на вода до 50 ° С.
5. Общата консумация на топлинна енергия се определя по формулата:
   
   Q \u003d Qgw + Qгодина (kW / h за една година)

Ползите от използването на термопомпа вижте във видеото:

След приключване на изчислението на термопомпата, като се вземат предвид получените данни, те започват да избират това устройство за осигуряване на топлоснабдяване и топла вода. В този случай изчислената мощност се определя въз основа на израза:
Qtn \u003d 1.1xQ, където:

1.1 е корекционен коефициент, тъй като когато настъпят критични температури, натоварванията на термопомпата могат да се увеличат.

Когато се направят необходимите изчисления, лесно може да се избере подходяща за дадено помещение термопомпа, която да осигури комфортен микроклимат в него за хората в помещението.