Cum să calculeze și să aleagă o pompă de căldură

surse de căldură. Pompe de căldură.

După cum se știe, pompele de căldură folosesc gratuit și surse de energie regenerabile: căldură cu grad scăzut de aer, sol, ape subterane, ape uzate și apă proceselor de defect, ape deschise congelare. În această energie electrică este consumată, dar raportul dintre energia termică produsă la cantitatea de energie electrică consumată este de aproximativ 3-5.

Mai precis, sursele de căldură scăzut grad poate fi de temperatura exterioară a aerului de -25-45 ° C, retrași din aerul camerei (15-25 ° C) subterană (4-10 ° C) și la sol de apă (mai mult de 10 ° C) , lac și apă de râu (0-10 ° C), suprafața (0-10 ° C) și adâncimea (20 m), sol (10 ° C).

Dacă sursa de căldură este aerul atmosferic de aerisire sau aplică pompe de căldură. lucrează la un „aer la apă“. Pompa de căldură poate fi amplasată în interiorul sau în afara camerei. Aerul este furnizat la bobina de către un ventilator. Când este utilizat ca sursă de căldură este măcinată de apă este alimentat din puț cu o pompă în pompa de căldură care funcționează în conformitate cu „apă-apă“, și fie pompat într-o altă gaură de sondă, sau descărcată în rezervor.

Dacă sursa - rezervor, partea sa inferioară este plasată o buclă de metal sau plastic țeavă de plastic. Prin soluție glicol a conductei, prin care freon căldură transferurile pompă de schimbător de căldură care circulă.

Două variante se obține căldură grad scăzut de la sol :. Montarea conductelor de plastic în adâncimea șanțului de 1,2-1,5 m la o adâncime verticală bine de 20-100 m Uneori, conductele sunt așezate în formă de spirale în 2-4 m tranșee adânci, astfel de schimbătoare de căldură sunt numite „coș“. Acest lucru reduce foarte mult din lungimea totală a șanțului. sol maximă de suprafață de disipare a căldurii este de 50-70 kWh / m2 pe an. Potrivit companiilor străine, durata de viață a tranșee și găuri este mai mult de 100 de ani.

Exemplu de calcul al pompei de căldură.

Condiții inițiale: căldură suprafață cerere cabana 120-240 m2 (în funcție de izolația termică) - 12 kW; Temperatura apei în sistemul de încălzire trebuie să fie de 35 ° C; Temperatura lichidului de răcire a minimă - 0 ° C Pentru încălzirea clădirilor selectate capacitatea pompei de căldură de 14,5 kW (următoarea dimensiune mai mare) cheltuită pentru încălzirea freon 3.22 kW. îndepărtarea căldurii din stratul superficial de sol (argilă uscată) q este de 20 W / m. În conformitate cu formulele prezentate mai sus înainte:

  1. necesar colector de energie termică Qo = 14.5-3.22 = 11,28 kW;
  2. totală lungimea tubului L = Qo / q = 11,28 / 0,020 = 564 m pentru organizarea acestor circuite colectoare necesită 6 100 m .;
  3. stivuire la etapa necesară 0,75 m suprafața de teren A = 600 x 0,75 = 450 m2;
  4. Soluție debit total glicol Vs = 11,28 · 3600 / (1,05 · 3 · 3.7) = 3.484 m3 / h, viteza de curgere a unui circuit este de 0,58 m3 / h.

Pentru aparatul colector preia dimensiunea țevii compoziția 32 (de exemplu, RE32h2). Pierderi de presiune în ea se ridică la 45 Pa / m; o rezistență de circuit - aproximativ 7 kPa; Debitul de lichid de răcire - 0,3 m / s.

Calcularea orizontală galeriei pompei de căldură

Distanța minimă dintre conductele existente să fie 0,7-0,8 m. Lungimea unui șanț este general de la 30 până la 120 m. Agentul de răcire primar se recomandă să se utilizeze o soluție glicol 25 procente. În calculele, trebuie remarcat faptul că căldura la o temperatură de 0 ° C, de 3,7 kJ / (kg · K), densitate - 1,05 g / cm3. Când se utilizează antigel de 1,5 ori pierderea de presiune în conducte decât în ​​cazul în care circulația apei. Pentru a calcula parametrii circuitului primar al instalației pompei de căldură este necesară pentru a determina rata de anti-îngheț:

Vs = Qo · 3600 / (1,05 · 3,7 · .T),

în care .T - diferența de temperatură între tur și retur, care iau adesea K 3 și Qo egal - puterea termică generată de sursa de joasă potențial (sol). Această din urmă valoare este calculată ca diferența dintre puterea totală a pompei de căldură și QWP puterea electrică consumată pe încălzirea Freon P:

Lungimea totală a țevilor colectoare L și suprafața totală L A calculat cu formula:

Aici q - specific (cu 1 m tub) îndepărtarea căldurii; da - distanța dintre țevile (stivuire pas).

Calculul sondei

Atunci când se utilizează adâncimea verticală bine de 20 m la 100 sunt scufundate din plastic sau metal și plastic în formă de U (pentru diametre peste 32 mm) țeavă. De obicei, cele două bucle este inserat într-o gaură, după care este umplut cu mortar de ciment. Medie îndepărtarea căldurii specifice a sondei poate fi luată ca 50 W / m. Puteți naviga, de asemenea, următoarele date privind îndepărtarea căldurii:

  • sedimente uscate - 20 W / m;
  • sol pietros și saturate cu apă roci sedimentare - 50 W / m;
  • rocă de piatră cu conductivitate termică ridicată - 70 W / m;
  • apelor subterane - 80 W / m.

Temperatura solului la o adâncime mai mare de 15 m este constantă și se ridică la aproximativ 10 ° C Distanța dintre găuri trebuie să fie mai mare de 5 m. În prezența curenților subsurface, puțuri trebuie amplasate pe o linie perpendiculară pe fluxul.

Selectarea diametrelor conductelor se realizează pe baza pierderii de presiune pentru debitul lichidului de răcire a dorit. Calculul Debitul poate fi efectuat pentru t = 5 ° C

Exemplu de calcul. Date de intrare - la fel ca și în colectorul orizontal de calcul de mai sus. Când sonda specifică de îndepărtare a căldurii de 50 W / m și au necesitat o capacitate 11.28 kW sonda lungimea L trebuie să se ridică la 225 m.

. Pentru colector dispozitiv trei sonde trebuie forate la o adâncime de 75 m, în locul fiecăreia dintre cele două bucle ale dimensiunii țevii multistrat 25 (RE25h2.0); - 6 circuite de 150 m.

Debitul total de lichid de răcire la .T = 5 ° C va fi 2,1 m3 / h; curge printr-o singură cale - 0,35 m3 / h. Contururile vor avea următoarele caracteristici hidraulice: pierderea de presiune în conducta - 96 Pa / m (apă de încălzire - 25 procente glicol); impedanța circuitului - 14,4 kPa; viteza de curgere - 0,3 m / s.

Selectarea echipamentului

Deoarece temperatura lichidului de răcire poate varia (-5-20 ° C) în unitatea circuit primar pompă de căldură necesită un vas de expansiune.

De asemenea, vă recomandăm ca rezervorul de stocare de retur: compresorul pompei de căldură funcționează în modul „on-off“. începe prea frecvente pot duce la uzura accelerată a părților sale. Rezervorul este, de asemenea, util ca un magazin de energie - pe pană de curent. volumul său minim este primit de la rata de 10-20 litri la 1 kW de pompă de căldură.

Când a doua sursă de energie (electrică, gaze, lichide sau cazan cu combustibil solid) este conectat la circuitul prin supapa de amestecare, servomotorul care este controlată de pompa de căldură sau sistemul total de automatizare.

In cazul unor posibile pene de curent nevoie pentru a crește capacitatea pompei de căldură instalată pe coeficientul calculat prin formula: f = 24 / (24 - t oprit) atunci când acestea nu t - durata unei întreruperi de curent.

În cazul unei posibile căderi de tensiune, timp de 4 ore, acest coeficient este egal cu 1,2.

Puterea pompei de căldură poate fi ales pe baza unui monovalent sau bivalent funcționarea acestuia. În primul caz, se presupune că pompa de căldură este utilizat ca singurul generator de energie termică.

În condiții regiunile sudice pentru o evaluare în selectarea unei pompe de căldură care funcționează într-un mod bivalent poate fi ghidat prin raportul 70/30: 70% din necesarul de căldură sunt acoperite de pompa de căldură, iar restul de 30 - un boiler electric sau alte surse de căldură. În regiunile sudice pot fi ghidate de raportul de putere al pompei de căldură și de generatorul de căldură suplimentare, utilizate în mod obișnuit în Europa de Vest: 50-50.

Pentru cabana 200 m2 pentru 4 persoane, cu pierderi de căldură de 70 W / m2 (în funcție de -28 ° C, temperatura aerului exterior) din necesarul de căldură va fi de 14 kW. La aceasta trebuie adăugat valoarea de 700 W pentru prepararea apei calde menajere. Ca urmare, puterea necesară a pompei de căldură va fi de 14,7 kW.

Dacă este posibil, eșecul de putere temporară este necesară pentru a crește acest număr cu factorul corespunzător. Să presupunem călătoria pe zi - 4 ore, atunci puterea pompei de căldură să fie de 17,6 kW (factor de multiplicare - 1.2). În cazul mono-mod, puteți selecta tipul de pompă de căldură „freatica“ capacitate de 17,1 kW consumă 5,5 kW de energie electrică.

Pentru un sistem bivalent cu un încălzitor electric suplimentar și o temperatură de -10 ° C setpoint cu necesitatea de a produce apă caldă și un factor de siguranță, puterea pompei de căldură să fie 11,4 W, în timp ce un boiler electric - 6,2 kW (total - 17,6) . Consumul sistem electric capacitate maxima de 9,7 kW.

Costul aproximativ de energie electrică consumată pe sezon, când pompa de căldură în modul mono este de 200 de dolari, iar un bivalent - 400. Costul energiei, prin utilizarea numai cantitatea corespunzătoare a cazanului: electricitate - 1600, motorina - 1000, și de gaze - 350 (la prețuri scăzute de gaze) existente în România. În prezent, condițiile noastre de eficiență a pompei de căldură este al doilea numai la gaz, iar costurile de exploatare, durabilitate, siguranță și performanță de mediu superioare tuturor celorlalte generatoare de căldură.

Rețineți că instalarea pompelor de căldură, în primul rând necesită să acorde o atenție la izolarea clădirilor și instalarea de ferestre duble, cu conductivitate termică scăzută.