Inilalarawan ng artikulong ito ang mga opsyon para sa pagpainit ng bahay at supply ng mainit na tubig gamit ang heat pump, solar collector at cavitation heat generator. Ang isang tinatayang paraan para sa pagkalkula ng isang heat pump at heat generator ay ibinigay. Ang tinatayang halaga ng pagpainit ng bahay gamit ang heat pump ay ibinibigay.

Heat pump. Disenyo ng pagpainit ng bahay

Upang maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito, maaari kang tumingin sa isang regular na refrigerator ng sambahayan o air conditioner.

Ang mga modernong heat pump ay ginagamit para sa kanilang trabaho mababang potensyal pinagmumulan ng init: lupa, tubig sa lupa, hangin. Ang parehong pisikal na prinsipyo ay gumagana sa parehong refrigerator at sa heat pump (tinatawag ng mga physicist ang prosesong ito na Carnot cycle). Ang heat pump ay isang aparato na "nagbomba" ng init mula sa kompartimento ng refrigerator at itinapon ito sa radiator. Ang air conditioner ay "nagbomba" ng init mula sa hangin sa silid at itinapon ito sa radiator, ngunit matatagpuan sa labas. Kasabay nito, sa init na "sinipsip" mula sa silid, mas maraming init ang idinagdag, kung saan ang enerhiyang elektrikal na natupok ng de-koryenteng motor ng air conditioner ay na-convert.

Ang bilang na nagpapahayag ng ratio ng thermal energy na nabuo ng isang heat pump (air conditioner o refrigerator) sa elektrikal na enerhiya na kinokonsumo nito ay tinatawag na "heating coefficient" ng mga eksperto sa heat pump. Ang pinakamahusay na heat pump ay may heating coefficient na 3-4. Iyon ay, para sa bawat kilowatt-hour ng kuryente na natupok ng isang de-koryenteng motor, 3-4 kilowatt-hours ng thermal energy ang nabuo. (Ang isang kilowatt-hour ay tumutugma sa 860 kilocalories.) Ang conversion factor na ito (heating coefficient) ay direktang nakasalalay sa temperatura ng pinagmumulan ng init; kung mas mataas ang temperatura ng pinagmulan, mas malaki ang conversion factor.

Kinukuha ng air conditioner ang thermal energy na ito mula sa panlabas na hangin, at ang malalaking heat pump ay "i-pump out" ang karagdagang init na ito, kadalasan mula sa isang reservoir/tubig sa lupa o lupa.

Bagama't ang temperatura ng mga pinagmumulan na ito ay mas mababa kaysa sa temperatura ng hangin sa pinainit na bahay, ang heat pump ay nagpapalit ng mababang temperaturang init na ito mula sa lupa o tubig sa mataas na temperatura kailangan para magpainit ng bahay. Samakatuwid, ang mga heat pump ay tinatawag ding "mga transformer ng init". (tingnan ang proseso ng pagbabago sa ibaba)

Tandaan: Ang mga heat pump ay hindi lamang mainit-init na mga bahay, ngunit pinalamig din ang tubig sa ilog kung saan ang init ay pumped out. At sa ating panahon, kapag ang mga ilog ay sobrang pinainit ng pang-industriya at domestic wastewater, ang paglamig sa ilog ay lubhang kapaki-pakinabang para sa buhay ng mga buhay na organismo at isda sa loob nito. Ang mas mababa ang temperatura ng tubig, mas maraming oxygen na kailangan para sa isda ay maaaring matunaw dito. Sa maligamgam na tubig, ang mga isda ay nasusuffocate, at sa malamig na tubig sila ay napakaligaya. Samakatuwid, ang mga heat pump ay napaka-promising sa pagliligtas kapaligiran mula sa " thermal polusyon".

Ngunit ang pag-install ng isang sistema ng pag-init gamit ang mga heat pump ay masyadong mahal dahil nangangailangan ito ng maraming paghuhukay at mga consumable, tulad ng mga tubo upang lumikha ng isang collector/heat exchanger.

Ito rin ay nagkakahalaga ng pag-alala na sa mga heat pump, tulad ng sa mga regular na refrigerator, ginagamit ang isang compressor na pumipilit sa gumaganang likido - ammonia o freon. Ang mga heat pump ay mas mahusay na gumagana sa freon, ngunit ang freon ay ipinagbabawal na para sa paggamit dahil sa katotohanan na kapag ito ay pumasok sa atmospera, nasusunog ang ozone sa itaas na mga layer nito, na nagpoprotekta sa Earth mula sa ultraviolet rays ng Araw.

Gayunpaman, tila sa akin na ang hinaharap ay kabilang sa mga heat pump. Ngunit wala pang gumagawa ng mga ito nang maramihan. Bakit? Hindi mahirap hulaan.

Kung lumitaw ang isang alternatibong mapagkukunan ng murang enerhiya, kung gayon kung saan ilalagay ang nakuhang gas, langis at karbon, at kung kanino ito ibebenta. At ano ang dapat nating isulat sa multi-bilyong dolyar na pagkalugi mula sa mga pagsabog sa mga minahan at minahan?

Diagram ng eskematiko pagpainit ng iyong tahanan gamit ang heat pump

Prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang heat pump

Ang pinagmumulan ng mababang uri ng init ay maaaring panlabas na hangin na may temperatura na -15 hanggang +15°C, hangin na naubos mula sa silid na may temperaturang 15-25°C, subsoil (4-10°C) at tubig sa lupa (higit pa higit sa 10°C), tubig ng lawa at ilog (0-10°C), ibabaw (0-10°C) at malalim (higit sa 20 m) lupa (10°C). Sa Netherlands, halimbawa, sa lungsod ng Heerlen, ginagamit ang isang minahan na binaha para sa layuning ito. Ang tubig na pumupuno sa lumang minahan sa antas na 700 metro ay may pare-parehong temperatura na 32°C.

Kung ang hangin sa atmospera o bentilasyon ay ginagamit bilang pinagmumulan ng init, ang sistema ng pag-init ay gumagana ayon sa air-water scheme. Ang bomba ay maaaring matatagpuan sa loob o sa labas. Ang hangin ay ibinibigay sa heat exchanger nito gamit ang fan.

Kung ang tubig sa lupa ay ginagamit bilang pinagmumulan ng init, ang sistema ay gumagana ayon sa "water-to-water" scheme. Ang tubig ay ibinibigay mula sa balon gamit ang isang bomba patungo sa heat exchanger ng bomba, at pagkatapos na alisin ang init, ito ay idinidiskarga alinman sa isa pang balon o sa isang reservoir. Maaaring gamitin ang antifreeze o antifreeze bilang intermediate coolant. Kung ang isang katawan ng tubig ay kumikilos bilang isang mapagkukunan ng enerhiya, isang metal-plastic o plastic loop ay inilalagay sa ilalim nito. plastik na tubo. Ang isang solusyon ng glycol (antifreeze) o antifreeze ay umiikot sa pipeline, na naglilipat ng init sa freon sa pamamagitan ng heat exchanger ng heat pump.

Kapag gumagamit ng lupa bilang pinagmumulan ng init, ang sistema ay nagpapatakbo ayon sa scheme ng "tubig-lupa". Mayroong dalawang posibleng mga pagpipilian para sa disenyo ng kolektor - patayo at pahalang.

• Kapag ang kolektor ay matatagpuan nang pahalang, ang mga metal-plastic na tubo ay inilalagay sa trenches na 1.2-1.5 m ang lalim o sa anyo ng mga spiral sa trenches na 2-4 m ang lalim.Ang pamamaraang ito ng pagtula ay maaaring makabuluhang bawasan ang haba ng trenches.

Diagram ng isang heat pump na may pahalang na kolektor na may spiral pipe laying

1 - init pump; 2 - pipeline na inilatag sa lupa; 3 - hindi direktang heating boiler; 4 - "mainit na sahig" na sistema ng pag-init; 5 - supply circuit mainit na tubig.

Gayunpaman, kapag naglalagay sa isang spiral, ang hydrodynamic resistance ay lubhang tumataas, na humahantong sa mga karagdagang gastos para sa pumping ng coolant, at ang paglaban ay tumataas din habang ang haba ng mga tubo ay tumataas.

• Kapag ang kolektor ay matatagpuan patayo, ang mga tubo ay inilalagay sa mga patayong balon sa lalim na 20-100 m.

Vertical probe diagram

Larawan ng probe sa bay

Pag-install ng probe sa isang balon

Pagkalkula ng isang pahalang na kolektor ng heat pump

Pagkalkula ng isang pahalang na kolektor ng heat pump.

q - tiyak na pag-alis ng init (mula sa 1 m running pipe).

• tuyong buhangin - 10 W/m,
• tuyong luad - 20 W/m,
• basang luad - 25 W/m,
• luad na may mataas na nilalaman ng tubig - 35 W/m.

Lumilitaw ang isang pagkakaiba sa temperatura ng coolant sa pagitan ng direkta at pagbabalik na mga loop ng kolektor.

Karaniwan para sa pagkalkula ito ay kinuha katumbas ng 3°C. Ang kawalan ng pamamaraang ito ay hindi ipinapayong magtayo ng mga gusali sa lugar sa itaas ng kolektor upang ang init ng lupa ay mapunan ng solar radiation. Ang pinakamainam na distansya sa pagitan ng mga tubo ay itinuturing na 0.7-0.8 m Sa kasong ito, ang haba ng isang trench ay pinili mula 30 hanggang 120 m.

Halimbawa ng pagkalkula ng heat pump

Magbibigay ako ng tinatayang pagkalkula ng isang heat pump para sa aming eco-house na inilarawan sa artikulo.

Ito ay pinaniniwalaan na upang magpainit ng isang bahay na may taas na kisame na 3 m, kinakailangan na ubusin ang 1 kW. Thermal energy bawat 10 m2 area. Sa isang lugar ng bahay na 10x10m = 100 m2, kinakailangan ang 10 kW ng thermal energy.

Kapag gumagamit ng maiinit na sahig, ang temperatura ng coolant sa system ay dapat na 35°C, at ang pinakamababang temperatura ng coolant ay dapat na 0°C.

Talahanayan 1. Data ng heat pump ng Thermia Villa.

Upang mapainit ang gusali, kailangan mong pumili ng heat pump na may lakas na 15.6 kW (ang pinakamalapit na mas malaking standard na sukat), na kumukonsumo ng 5 kW upang patakbuhin ang compressor. Pinipili namin ang pag-alis ng init mula sa ibabaw na layer ng lupa batay sa uri ng lupa. Para sa (basang luad) q ay 25 W/m.

Kalkulahin natin ang kapangyarihan ng thermal collector:

Qo=Qwp-P, saan

Qo- kapangyarihan ng thermal collector, kW;

Qwp- kapangyarihan ng heat pump, kW;

P- kapangyarihan ng kuryente ng compressor, kW.

Ang kinakailangang thermal power ng kolektor ay:

Qo=15.6-5=10.6 kW;

Ngayon tukuyin natin ang kabuuang haba ng mga tubo:

L=Qo/q, kung saan ang q ay ang tiyak (mula sa 1 m ng tumatakbong tubo) na pag-alis ng init, kW/m.

L=10.6/0.025 = 424 m.

Upang ayusin ang naturang kolektor, kakailanganin mo ng 5 circuit bawat 100 m ang haba. Batay dito, matutukoy namin ang kinakailangang lugar ng site para sa paglalagay ng circuit.

A=Lхda, kung saan ang da ay ang distansya sa pagitan ng mga tubo (laying pitch), m.

Sa isang laying step na 0.75 m, ang kinakailangang lugar ng site ay:

A=500x0.75=375 m2.

Pagkalkula ng patayong kolektor

Kapag pumipili ng isang vertical collector, ang mga balon ay drilled sa lalim ng 20 hanggang 100 m. U-shaped metal-plastic o plastic pipe ay nahuhulog sa kanila. Upang gawin ito, dalawang mga loop ay ipinasok sa isang balon at puno ng semento mortar. Tukoy na pag-alis ng init ng naturang kolektor ay 50 W/m.

Para sa mas tumpak na mga kalkulasyon, gamitin ang sumusunod na data:

• tuyong sedimentary rock - 20 W/m;
• mabato na lupa at tubig-puspos na sedimentary na mga bato - 50 W/m;
• mga bato na may mataas na thermal conductivity - 70 W/m;
• tubig sa lupa - 80 W/m.

Sa lalim na higit sa 15 m, ang temperatura ng lupa ay humigit-kumulang +10°C. Dapat itong isaalang-alang na ang distansya sa pagitan ng mga balon ay dapat na higit sa 5 m Kung may mga daloy sa ilalim ng lupa sa lupa, kung gayon ang mga balon ay dapat na drilled patayo sa daloy.

Halimbawa: L=Qo/q=10.6/0.05=212 m.

Kaya, na may isang tiyak na pag-alis ng init ng isang vertical collector na 50 W / m at isang kinakailangang kapangyarihan ng 10.6 kW, ang haba ng tubo L ay dapat na 212 m.

Upang mag-install ng isang kolektor, kinakailangan upang mag-drill ng tatlong balon na may lalim na 75 m Sa bawat isa sa kanila ay naglalagay kami ng dalawang mga loop ng metal-plastic pipe sa kabuuan - 6 na mga loop na 150 m bawat isa.

Ang pagpapatakbo ng heat pump kapag tumatakbo ayon sa scheme ng "Ground-water".

Ang pipeline ay inilatag sa lupa. Kapag ang isang coolant ay pumped sa pamamagitan nito, ang huli heats hanggang sa temperatura ng lupa. Dagdag pa, ayon sa pamamaraan, ang tubig ay pumapasok sa heat exchanger ng heat pump at inililipat ang lahat ng init sa panloob na circuit ng heat pump.

Ang nagpapalamig sa ilalim ng presyon ay pumped sa panloob na circuit ng heat pump. Ang freon o ang mga kapalit nito ay ginagamit bilang isang nagpapalamig, dahil sinisira ng freon ang ozone layer ng atmospera at ipinagbabawal na gamitin sa mga bagong pag-unlad. Ang nagpapalamig ay may mababang punto ng kumukulo at samakatuwid kapag ang presyon sa evaporator ay bumaba nang husto, ito ay nagbabago mula sa isang likido patungo sa isang gas sa mababang temperatura.

Pagkatapos ng evaporator, ang refrigerant gas ay pumapasok sa compressor at pinipiga ng compressor. Kasabay nito, umiinit ito at tumataas ang presyon nito. Ang mainit na nagpapalamig ay pumapasok sa condenser, kung saan nagaganap ang pagpapalitan ng init sa pagitan nito at ng coolant mula sa ibalik ang pipeline. Ang pagbibigay ng init nito, ang nagpapalamig ay lumalamig at nagiging likidong estado. Ang coolant ay pumapasok sa sistema ng pag-init at, kapag pinalamig muli, inililipat ang init nito sa silid. Kapag dumaan ang nagpapalamig presyon ng pagbabawas ng balbula, bumababa ang presyon nito at bumalik ito sa likidong bahagi. Pagkatapos nito, umuulit ang cycle.

Sa malamig na panahon, ang heat pump ay gumagana bilang isang pampainit, at sa mainit na panahon maaari itong gamitin upang palamig ang silid (sa kasong ito, ang heat pump ay hindi umiinit, ngunit pinapalamig ang coolant - tubig. At ang pinalamig na tubig, sa pagliko, maaaring gamitin upang palamig ang hangin sa silid).

Sa pangkalahatan, ang heat pump ay isang Carnot machine na gumagana nang baligtad. Ang refrigerator ay nagbobomba ng init mula sa pinalamig na volume papunta sa nakapaligid na hangin. Kung maglalagay ka ng refrigerator sa labas, pagkatapos ay sa pamamagitan ng pagkuha ng init mula sa labas ng hangin at paglilipat nito sa loob ng bahay, maaari mong, sa ilang mga lawak, init ang silid sa simpleng paraan na ito.

Gayunpaman, tulad ng ipinapakita ng pagsasanay, ang isang heat pump lamang ay hindi sapat upang matustusan ang isang tahanan ng init at mainit na tubig. Naglakas-loob akong magmungkahi kung ano, sa aking opinyon, ang pinakamainam na pamamaraan ng pag-init at mainit na supply ng tubig para sa bahay.

Iminungkahing pamamaraan para sa pagbibigay sa bahay ng init at mainit na tubig

1 - generator ng init; 2 - solar collector; 3 - hindi direktang heating boiler; 4 - init pump; 5 - pipeline sa lupa; 6 - yunit ng sirkulasyon ng solar system; 7 - heating radiator; 8 - circuit ng supply ng mainit na tubig; 9 - "mainit na sahig" na sistema ng pag-init.

Ang pamamaraang ito ay nagsasangkot ng sabay-sabay na paggamit ng tatlong pinagmumulan ng init. Ang pangunahing papel ay nilalaro ng heat generator (1), ang heat pump (4) at kolektor ng solar(2), na nagsisilbing mga pantulong na elemento at nakakatulong na bawasan ang halaga ng natupok na kuryente, bilang resulta, at nagpapataas ng kahusayan sa pag-init. Ang sabay-sabay na paggamit ng tatlong pinagmumulan ng pag-init ay halos ganap na nag-aalis ng panganib pagyeyelo ng system.

Pagkatapos ng lahat, ang posibilidad ng pagkabigo ng parehong heat generator, ang heat pump, at ang solar collector sa parehong oras ay bale-wala. Ang diagram ay nagpapakita ng dalawang pagpipilian para sa mga silid ng pag-init: mga radiator (7) at "mainit na sahig" (9). Hindi ito nangangahulugan na kailangan mong gamitin ang parehong mga opsyon, ngunit inilalarawan lamang ang posibilidad ng paggamit ng pareho at ang isa.

Prinsipyo ng pagpapatakbo ng heating circuit

Ang heat generator (1) ay nagbibigay ng pinainit na tubig sa boiler (3) at isang circuit na binubuo ng heating radiators (7). Ang boiler ay tumatanggap din ng pinainit na coolant mula sa heat pump (4) at solar collector (2). Ang bahagi ng tubig na pinainit ng heat pump ay ibinibigay din sa input ng heat generator. Ang paghahalo sa "pagbabalik" ng heating circuit, pinatataas nito ang temperatura nito. Nag-aambag ito sa mas mahusay na pag-init ng tubig sa cavitator ng heat generator. Ang pinainit at naipon na tubig sa boiler ay ibinibigay sa "warm floor" system circuit (9) at sa hot water supply circuit (8).

Siyempre, mag-iiba ang bisa ng scheme na ito sa iba't ibang latitude. Pagkatapos ng lahat, ang solar collector ay magiging pinaka-epektibo sa tag-araw at, siyempre, sa maaraw na panahon. Sa aming mga latitude, hindi na kailangang magpainit ng mga tirahan sa tag-araw, kaya ang generator ng init ay maaaring patayin nang buo. At dahil medyo mainit ang ating mga tag-araw at halos hindi natin maisip ang ating buhay na walang aircon, naka-on daw ang heat pump sa cooling mode. Naturally, ang pipeline mula sa heat pump hanggang sa boiler ay haharang. Kaya, ang problema ng mainit na supply ng tubig ay dapat na malutas lamang sa tulong ng isang solar system. At kung hindi makayanan ng solar system ang gawaing ito, gumamit ng heat generator.

Tulad ng nakikita mo, ang pamamaraan ay medyo kumplikado at mahal. Ang mga pangkalahatang tinatayang gastos depende sa napiling scheme ay ipinapakita sa ibaba.

Mga gastos para sa isang patayong kolektor:

• Heat pump 6000 €;
• Trabaho sa pagbabarena 6000 €;
• Mga gastos sa pagpapatakbo (kuryente): humigit-kumulang 400 € bawat taon.

Para sa isang pahalang na kolektor:

• Heat pump 6000 €;
• Trabaho sa pagbabarena 3000 €;
• Mga gastos sa pagpapatakbo (kuryente): mga 450 euro bawat taon.

Kasama sa malalaking gastos ang pagbili ng mga tubo at pagbabayad ng mga manggagawa.

Ang pag-install ng flat-plate solar collector (halimbawa, Vitosol 100-F at 300 l water heater) ay nagkakahalaga ng 3200 €.

Kaya't pumunta tayo mula sa simple hanggang sa kumplikado. Una, magbubuo kami ng isang simpleng circuit ng pagpainit ng bahay batay sa isang heat generator, i-debug ito, at unti-unting magdagdag ng mga bagong elemento dito na magpapahintulot sa amin na mapataas ang kahusayan ng pag-install.

Ipunin natin ang sistema ng pag-init ayon sa sumusunod na diagram:

Scheme ng pagpainit ng bahay gamit ang heat generator

1 - generator ng init; 2 - hindi direktang heating boiler; 3 - "mainit na sahig" na sistema ng pag-init; 4 - circuit ng supply ng mainit na tubig.

Sa huli nakuha namin ang pinakasimpleng scheme sa pag-init ng bahay, ibinahagi ko ang aking mga saloobin upang hikayatin ang mga aktibong tao na bumuo ng mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya. Kung sinuman ang may ideya o tumututol sa mga nakasulat sa itaas, ibahagi natin ang ating mga saloobin, mag-ipon tayo ng kaalaman at karanasan sa bagay na ito, at ililigtas natin ang ating kapaligiran at gawing mas mabuti ang buhay.

Tulad ng nakikita natin dito, ang pangunahing at tanging elemento na nagpapainit sa coolant ay ang heat generator. Kahit na ang circuit ay nagbibigay lamang ng isang pinagmumulan ng pag-init, pinapayagan nito ang posibilidad ng karagdagang pagdaragdag ng mga karagdagang aparato sa pag-init. Upang gawin ito, ipinapalagay na ang isang hindi direktang heating boiler ay ginagamit na may posibilidad na magdagdag o mag-alis ng mga heat exchanger.

Ang paggamit ng mga radiator ng pag-init na magagamit sa diagram na ipinapakita sa figure sa itaas ay hindi nilayon. Tulad ng alam mo, ang sistema ng "mainit na sahig" ay mas epektibong nakayanan ang gawain ng mga silid ng pag-init at nagbibigay-daan sa iyo upang makatipid ng enerhiya.

Pakitandaan: Ang mga presyo ay may bisa para sa 2009.

4.1. Prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang heat pump

Ang paggamit ng mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya na magiliw sa kapaligiran ay maaaring maiwasan ang namumuong krisis sa enerhiya sa Ukraine. Kasabay ng paghahanap at pag-unlad ng mga tradisyunal na mapagkukunan (gas, langis), ang isang promising na direksyon ay ang paggamit ng enerhiya na naipon sa mga reservoir, lupa, geothermal sources, teknolohikal na paglabas (hangin, tubig, wastewater, atbp.). Gayunpaman, ang temperatura ng mga pinagmumulan na ito ay medyo mababa (0–25 °C) at para sa kanilang mabisang paggamit kinakailangan na ilipat ang enerhiyang ito sa mas mataas na antas ng temperatura (50–90 °C). Ang pagbabagong ito ay naisasakatuparan ng mga heat pump (TH), na mahalagang vapor-compression refrigeration machine (Fig. 4.1).

Pinapainit ng low-temperature source (LT) ang evaporator (3), kung saan kumukulo ang refrigerant sa temperatura na –10 °C…+5 °C. Susunod, ang init na inilipat sa nagpapalamig ay inililipat ng klasikal na vapor-compression cycle sa condenser (4), mula sa kung saan ito ibinibigay sa consumer (HTP) sa mas mataas na antas.

Ang mga heat pump ay ginagamit sa iba't ibang industriya industriya, tirahan at pampublikong sektor. Sa kasalukuyan, mahigit 10 milyong heat pump ng iba't ibang kapasidad ang gumagana sa mundo: mula sampu-sampung kilowatts hanggang megawatts. Bawat taon ang TN fleet ay pinupunan ng humigit-kumulang 1 milyong mga yunit. Kaya, sa Stockholm, ang isang heat pump station na may kapasidad na 320 MW, gamit ang tubig sa dagat na may temperatura na +4 ° C sa taglamig, ay nagbibigay ng init sa buong lungsod. Noong 2004, ang kapasidad ng heat pump na naka-install sa Europa ay 4,531 MW, at ang katumbas ng 1.81 bilyong m 3 ng enerhiya ng heat pump ay nabuo sa buong mundo ng mga heat pump natural na gas. Ang mga heat pump na gumagamit ng geothermal at tubig sa lupa ay mahusay sa enerhiya. Sa Estados Unidos, inaprubahan ng pederal na batas ang mga kinakailangan para sa mandatoryong paggamit ng geothermal heat pump (GHP) sa pagtatayo ng mga bagong pampublikong gusali. Sa Sweden, 50% ng lahat ng heating ay ibinibigay ng ground source heat pumps. Sa pamamagitan ng 2020, ayon sa World Energy Committee, ang bahagi ng geothermal heat pump ay magiging 75%. Ang buhay ng serbisyo ng yunit ng gas turbine ay 25-50 taon. Ang mga prospect para sa paggamit ng mga heat pump sa Ukraine ay ipinapakita sa.

Ang mga heat pump ay nahahati ayon sa prinsipyo ng operasyon (compressor, absorption) at ang uri ng heat transfer chain na "source-consumer". Ang mga sumusunod na uri ng heat pump ay nakikilala: air-to-air, air-to-water, water-to-air, water-to-water, ground-to-air, ground-to-water, kung saan ang pinagmulan ng init ay ipinahiwatig muna. Kung ang heat pump lamang ang ginagamit para sa pagpainit, ang sistema ay tinatawag na monovalent. Kung, bilang karagdagan sa heat pump, ang isa pang pinagmumulan ng init ay konektado, na gumagana nang hiwalay o kahanay sa heat pump, ang sistema ay tinatawag na bivalent.

kanin. 4.1. Hydraulic heat pump diagram:

1 - tagapiga; 2 – mababang antas ng pinagmulan ng init (LHS); 3 – heat pump evaporator;

4 – pampalapot ng heat pump; 5 – mamimili ng init mataas na lebel(HTP);

6 – mababang temperatura ng init exchanger; 7 - regulator ng daloy ng nagpapalamig;

8 – mataas na temperatura heat exchanger

Heat pump na may hydraulic piping (mga water pump, heat exchanger, shut-off valves atbp.) ay tinatawag na heat pump unit. Kung ang medium na pinalamig sa evaporator ay kapareho ng medium na pinainit sa condenser (tubig-tubig, hangin-hangin), pagkatapos ay sa pamamagitan ng pagbabago ng mga daloy ng mga media na ito posible na baguhin ang HP mode sa reverse (paglamig sa pag-init at kabaliktaran). Kung ang media ay mga gas, kung gayon ang gayong pagbabago sa rehimen ay tinatawag na isang reversible pneumatic cycle, kung ang mga likido - isang reversible hydraulic cycle (Fig. 4.2).

kanin. 4.3. Air-water heat pump diagram

Ang mga air-to-water heat pump ay malawakang ginagamit sa mga air conditioning system. Ang hangin sa labas ay hinihipan sa pamamagitan ng evaporator, at ang init na inalis mula sa condenser ay nagpapainit sa tubig na ginagamit para sa panloob na pagpainit (Larawan 4.3).

Ang bentahe ng naturang mga sistema ay ang pagkakaroon ng mababang uri ng pinagmumulan ng init (hangin). Gayunpaman, ang temperatura ng hangin ay nag-iiba sa isang malawak na hanay, na umaabot sa mga negatibong halaga. Sa kasong ito, ang kahusayan ng heat pump ay lubhang nabawasan. Kaya, ang pagbabago sa temperatura ng hangin sa labas mula 7 °C hanggang minus 10 °C ay humahantong sa pagbaba sa pagganap ng heat pump ng 1.5-2 beses.

Upang matustusan ang tubig mula sa mga heat pump patungo sa mga pinainit na silid, ang mga heat exchanger ay naka-install sa kanila, na tinatawag na "fan coils" sa panitikan. Ang tubig ay ibinibigay sa mga yunit ng fan coil ng isang hydraulic system - isang pumping station (Larawan 4.4).

kanin. 4.4. Diagram ng pumping station:

P - mga panukat ng presyon; RB - tangke ng pagpapalawak; AB - tangke ng imbakan; RP - switch ng daloy; N – bomba;

BC - balbula ng balanse; F - filter; OK - check balbula; B - balbula; T - thermometer;

PC - balbula ng kaligtasan; TP - freon-liquid heat exchanger; ТХК - tatlong-daan na balbula; KPV - balbula ng muling pagdadagdag ng likido; KPV - balbula ng pampaganda ng hangin; KVV – balbula sa paglabas ng hangin

Upang madagdagan ang katumpakan ng pagpapanatili ng temperatura ng silid at bawasan ang pagkawalang-galaw, ang mga tangke ng imbakan ay naka-install sa hydraulic system. Ang kapasidad ng tangke ng imbakan ay maaaring matukoy ng formula:

nasaan ang kapasidad ng paglamig ng HP, kW;

– dami ng pinalamig na lugar, m 3 ;

– dami ng tubig sa system, l;

Z – bilang ng mga yugto ng kapangyarihan ng HP.

Kung ang V AB ay lumabas na negatibo, kung gayon ang tangke ng imbakan ay hindi naka-install.

Upang mabayaran ang thermal expansion ng tubig, ang mga expansion tank ay naka-install sa hydraulic system. Ang mga tangke ng pagpapalawak ay naka-install sa suction side ng pump. Ang dami ng tangke ng pagpapalawak ay tinutukoy ng formula:

kung saan ang V syst ay ang volume ng system, l;

k – koepisyent ng volumetric expansion ng likido (tubig 3.7·10 -4, antifreeze (4.0–5.5)·10 -4);

ΔT - pagkakaiba sa temperatura ng likido (kapag gumagana lamang sa cooling mode)

ΔT = t ambient – ​​4 ° С; kapag tumatakbo sa heat pump mode ΔT=60 °C – 4 °C = 56 °C);

P pre – pagtatakda ng safety valve.

Ang presyon sa system (P syst) ay depende sa relatibong posisyon ng pumping station at ang end consumer (fan coil). Kung ang pumping station ay matatagpuan sa ibaba ng end consumer, pagkatapos ay ang presyon (P syst) ay tinutukoy bilang ang maximum na pagkakaiba sa taas (sa bar) plus 0.3 bar. Kung ang istasyon ng pumping ay matatagpuan sa itaas ng lahat ng mga mamimili, kung gayon ang P syst = 1.5 bar.

Ang tangke ng pagpapalawak ay pre-pumped ng hangin sa isang presyon na 0.1–0.3 bar na mas mababa kaysa sa kinakalkula, at pagkatapos ng pag-install ang presyon ay dinadala sa normal.

Ang disenyo ng mga tangke ng pagpapalawak ay ipinapakita sa Fig. 4.5.

kanin. 4.5. Disenyo ng tangke ng pagpapalawak:

1 - posisyon ng lamad bago i-install (pre-pumping sa hangin sa pamamagitan ng 0.1-0.3 bar);

2 - posisyon ng lamad pagkatapos ikonekta ang tangke sa network;

3 - posisyon ng lamad sa panahon ng thermal expansion ng likido.

Ang mga yunit ng pagpapalawak ay ginawa (Larawan 4.6) na nagpapanatili ng presyon sa gilid ng tubig sa malalaking dami ng heating at air conditioning system. Ang unit ay nilagyan ng malayang programmable na processor at maaaring ikonekta sa pamamagitan ng isang interface sa isang central control panel. Lubos nitong pinapasimple ang kontrol sa paggana ng system.

Mga pagtutukoy:

1. Dami, l 200–5,000;
2. Pinakamataas labis na presyon, bar 10.0;
3. Pinakamataas na temperatura, °C 120.

Pinapatay ng flow switch (RP) ang refrigeration machine kung walang daloy ng likido, na pumipigil sa pagyeyelo ng likido sa heat exchanger (HE). Ang isang three-way na balbula ay naghahalo ng dalawang daloy ng likido (A at B), na nagpapanatili ng isang ibinigay na temperatura ng likido. Ang three-way valve ay kinokontrol ng isang microcontroller.

kanin. 4.6. Expansion unit para sa heating at air conditioning system

Disenyo tatlong paraan na balbula ipinapakita sa Fig. 4.7.

Sa lower extreme na posisyon ng shut-off cone, sarado ang passage papunta sa flow B; sa upper position ng cone, sarado ang passage papunta sa flow A. Para ilipat ang shut-off cone sa buong stroke mula sa isang extreme posisyon sa isa, isang control supply boltahe ay ibinibigay sa electric drive sa hanay mula sa 0 hanggang 10 V. Electric motor power supply - 24 V.

kanin. 4.7. Three-way valve para i-regulate ang daloy ng fluid

Ang isang control signal tungkol sa posisyon ng shut-off cone ay ibinibigay mula sa drive output. Ang buong stroke time ng cone ay 100–150 segundo. Posibleng manu-manong ilipat ang kono gamit ang isang hex key.

Ang pagtagas ng likido kapag ang channel ay sarado ay hindi lalampas sa 1% ng throughput. Kung ang three-way valve ay sira at haydroliko na sistema pagkatapos ng three-way valve, ang likido ay magpapalipat-lipat sa check valve (OK).

Upang itakda ang kalkuladong daloy ng likido sa system, ginagamit ang balbula ng pagbabalanse, na isang manu-manong mataas na katumpakan o awtomatikong control valve. Ang balbula ng pagbabalanse ay may mga output para sa pagsukat ng daloy ng likido at presyon. Available ang mga balancing valve na inaayos ng isang commissioning controller. Upang i-configure ang balbula ng pagbabalanse, ang mga kinakalkula na halaga ng daloy at presyon ay ipinasok sa controller ng pagsasaayos, pagkatapos ay awtomatikong itinatakda ng controller ang balbula ng pagbabalanse sa kinakailangang posisyon.

Ang tangke ng pagpapalawak ay konektado sa mga liquid feed valve (LPV) at air feed valves (APV). Kapag nag-i-install ng filter (F), dapat mong bigyang pansin ang direksyon ng daloy ng likido sa pamamagitan ng filter. Ang isang awtomatikong air release valve (VV) ay naka-install sa pinakamataas na punto ng hydraulic circuit. Balbula ng kaligtasan inaayos ayon sa pinakamataas na pinapahintulutang presyon ng pinakamahina na elemento sa network kasama ang 1 bar (7–10 bar).

Kung kinakailangan upang gumana ayon sa isang bivalent circuit, maaari mong ikonekta ang isang electrically heated boiler na kahanay sa HP ayon sa diagram na ipinapakita sa Fig. 4.8.

kanin. 4.8. Diagram ng koneksyon electric boiler sa sistema ng heat pump

4.2.2. Mga heat pump na may pinagmumulan ng init ng tubig

Ang mga heat pump na may pinagmumulan ng init ng tubig (ilog, lawa, dagat) ay gumagamit ng naipon na enerhiya ng Araw. Ang enerhiya na ito ay isang mainam na mapagkukunan para sa mga heat pump dahil ito ay patuloy na ibinibigay, bagama't ito ay hindi gaanong magagamit kaysa sa hangin. Ang temperatura ng tubig sa mga hindi nagyeyelong reservoir ay hindi bumababa sa ibaba 4 °C, at ang artesian na tubig ay may halos pare-parehong temperatura na 10–12 °C. Isinasaalang-alang na kapag kumukuha ng init, ang tubig ay hindi maaaring palamig sa ibaba 0 °C, ang pagkakaiba ng temperatura sa buong heat exchanger ay ilang degrees. Kasabay nito, upang madagdagan ang pagpili ng kinakailangang halaga ng init, kinakailangan upang madagdagan ang pagkonsumo ng tubig. Para sa mga low-power na HP, hindi inirerekumenda na magbomba ng tubig sa lupa mula sa lalim na higit sa 15 m. Kung hindi, kakailanganin ang malalaking gastos para sa mga bomba at ang kanilang operasyon.

kanin. 4.9. Heat pump gamit ang init tubig sa lupa

Ang heat extraction circuit mula sa reservoir ay maaaring bukas o sarado. Sa unang kaso, ang tubig mula sa reservoir ay pumped sa pamamagitan ng isang cooler, cooled at bumalik sa reservoir (Fig. 4.9). Ang ganitong sistema ay nangangailangan ng pagsasala ng tubig na ibinibigay sa mas malamig at pana-panahong paglilinis ng heat exchanger. Bilang isang patakaran, naka-install ang isang intermediate collapsible heat exchanger. Ang paggamit at pagbabalik ng tubig ay dapat isagawa sa direksyon ng daloy ng tubig sa lupa upang maiwasan ang "bypassing" ng tubig. Ang intake line ay dapat may check valve (4), na matatagpuan sa intake point o pagkatapos ng deep-well pump (5). Ang supply ng tubig sa lupa at paagusan sa heat pump ay dapat na protektahan mula sa pagyeyelo at inilatag nang may pagkahilig patungo sa balon.

Ang distansya sa pagitan ng intake (2) at return (1) na mga balon ay dapat na hindi bababa sa 5 m.

Natutukoy ang volumetric flow rate ng tubig mula sa kapasidad ng paglamig ng HP

kung saan ang L ay ang volumetric flow rate ng tubig, m 3 / h

c p – tiyak na kapasidad ng init ng tubig na katumbas ng 1.163 10 -3 kWh/kg K;

– density ng tubig, 1000 kg/m3;

– pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng pag-inom at pagbabalik ng tubig.

saan . (4)

Kung kukuha kami ng Q x = 12 kW (natukoy mula sa pasaporte ng heat pump), a = 4 K, pagkatapos ay m 3 / h.

Ang closed circuit ay inilalagay sa ilalim ng reservoir. Ang tinatayang halaga ng thermal power bawat 1 m ng isang closed circuit pipeline ay mga 30 W. Iyon ay, upang makabuo ng 10 kW ng init, ang circuit ay dapat magkaroon ng haba na 300 m. Upang maiwasan ang paglutang ng circuit, ang isang load na humigit-kumulang 5 kg ay dapat na mai-install bawat 1 linear meter.

4.2.3. Mga heat pump na may mga ground heat exchanger

Gumagamit ang Ground HP ng thermal energy na naipon sa lupa dahil sa pag-init nito ng Araw o iba pang pinagmumulan. Ang init na naipon sa lupa ay binago gamit ang pahalang na inilatag na mga heat exchanger sa lupa (tinatawag ding ground collectors) o gamit ang vertically located heat exchangers (ground probes).

kanin. 4.10. Ground source heat pump

Bilang isang patakaran, ang mga exchanger ng init sa lupa ay gawa sa polyethylene o metal-plastic pipe na may diameter na 25-40 mm.

Sa isang pahalang na disenyo (Larawan 4.10), ang pipeline kung saan ang likido ay umiikot ay ibinaon sa lupa sa lalim sa ibaba ng antas ng pagyeyelo ng lupa (1.2-1.5 m). Ang pinakamababang distansya sa pagitan ng mga tubo ay 0.7–1.0 m. Depende sa diameter ng tubo, maaaring maglagay ng 1.4–2.0 m ng tubo para sa bawat metro kuwadrado ng lugar ng paggamit ng init. Ang haba ng bawat pahalang na sangay ng kolektor ay hindi dapat lumampas sa 100 m, kung hindi, ang pagkawala ng presyon sa tubo at ang kinakailangang kapangyarihan ng bomba ay magiging masyadong mataas.

Ang halaga ng nabagong init, at, dahil dito, ang laki ng kinakailangang ibabaw para sa lokasyon ng isang kolektor ng lupa, ay lubos na nakasalalay sa mga thermophysical na katangian ng lupa at sa klimatiko na kondisyon ng lugar. Ang mga katangian ng thermophysical, tulad ng kapasidad ng init at thermal conductivity, ay nakasalalay sa komposisyon at kondisyon ng lupa. Kaugnay nito, ang mga kadahilanan sa pagtukoy ay ang proporsyon ng tubig, ang nilalaman ng mga sangkap ng mineral (kuwarts, feldspar), pati na rin ang proporsyon at laki ng mga pores na puno ng hangin. Kung mas mataas ang proporsyon ng mga bahagi ng tubig at mineral at mas mababa ang nilalaman ng butas, mas mataas ang mga katangian ng imbakan at thermal conductivity ng lupa.

Ang average na halaga ng tiyak na thermal power ng lupa ay ibinibigay sa Talahanayan 1.

Talahanayan 1. Average na halaga ng tiyak na thermal power ng lupa

Uri ng lupa	Partikular na kapangyarihan ng kolektor ng lupa, W/m 2	Tukoy na kapangyarihan ng probe ng lupa, W/m
tuyo si Sandy	10–15	20
Basang basa si Sandy	15–20	40
Tuyong luwad	20–25	60
Basang basa si Clayey	25–30	80
Aquifer	30–35	80–100

Ang kinakailangang lugar para sa lokasyon ng kolektor ay kinakalkula gamit ang mga formula (5) at (6)

nasaan ang init na output ng heat pump, W;

– pagkonsumo ng kuryente ng transpormer mula sa network, W;

g – tiyak na kapangyarihan ng kolektor ng lupa, W/m2.

Kaya, kung ang kapasidad ng paglamig ng HP ay 10 kW, pagkatapos ay sa mabuhangin na basang lupa (g = 20 W/m2) ang isang lugar ay kinakailangan upang ilagay ang kolektor

Upang ibahin ang anyo ng init mula sa naturang lugar kinakailangan na mag-ipon sa lupa mga tubo ng polyethylene na may diameter na 25 × 2.3 mm at isang haba na 500 × 1.4 = 700 m (1.4 ang tiyak na pagkonsumo ng tubo bawat metro kuwadrado ng lugar). Ang mga tubo ay dapat na ilagay sa magkahiwalay na mga circuit na 100 m bawat isa, ibig sabihin, 7 mga circuit.

Ang lahat ng mga distributor at manifold ay dapat na matatagpuan sa mga naa-access na lokasyon para sa inspeksyon, tulad ng mga hiwalay na distribution shaft sa labas ng bahay o sa isang basement shaft ng bahay. Ang mga kabit ay dapat gawin ng mga materyales na lumalaban sa kaagnasan. Ang lahat ng mga pipeline sa bahay at mga pasukan sa dingding ay dapat na thermally insulated upang matiyak ang diffusion impermeability sa singaw upang maiwasan ang paglitaw ng condensation, dahil mayroong malamig (na may kaugnayan sa temperatura ng basement) na coolant sa mga linya ng supply at pagbabalik.

Gamit ang patayong disenyo ng probe ng lupa, ang isang balon ay na-drill sa lalim na 60-200 m, kung saan ang ilang mga pipeline na hugis-U ay binabaan (Larawan 4.11).

A	b

kanin. 4.11. Heat pump na may ground probe

a – general diagram, b – soil probe diagram

1 - linya ng pagbabalik, 2 - linya ng supply, 3 - loop probe, 4 - proteksiyon na takip

Sa clayey, basa-basa na lupa na may heat pump cooling capacity na 10 kW, ang haba ng probe (well depth) ay dapat

Maipapayo na gumawa ng 2 mga loop na may lalim na libing na 50 m at isang diameter Dy = 32 × 3 mm. Ang kabuuang haba ng mga tubo ay magiging 200 m. Ang balon na may mga tubo ay puno ng bentonite, na mahusay na nagsasagawa ng init. Ang halaga ng coolant ay tinutukoy ng panloob na dami ng mga tubo ng kolektor (probe) at mga tubo ng supply. Ang diameter ng mga supply pipe ay itinuturing na mas malaki kaysa sa collector pipe. Sa aming halimbawa, na may probe pipe D у = 32 × 3 mm at isang supply pipe D у = 40 × 2.3 mm ang haba na 10 m, ang panloob na volume (Talahanayan 2), na isinasaalang-alang ang supply line, ay magiging 2 × 100 × 0.531 +10 × 0.984 = 116 .04 l. Ang heat pump coolant flow rate ay tinutukoy mula sa heat pump data sheet. Kumuha tayo ng 1600 l/h. Pagkatapos ang rate ng daloy sa bawat loop ay magiging 800 l/h.

Talahanayan 2. Tukoy na panloob na dami ng mga tubo

Ang pagkawala ng presyon sa mga tubo ay nakasalalay sa diameter ng mga tubo, densidad at rate ng daloy ng coolant at natutukoy ayon sa data ng tagagawa ng tubo. Kaya, para sa mga tubo ng HDPE (high density polyethylene) 32 × 3 mm at isang rate ng daloy na 800 l / h ay 154.78 Pa / m, at para sa mga tubo na may diameter na 40 × 2.3 - 520.61 Pa / m. Kaya't ang kabuuang pagbaba ng presyon sa network ay magiging 36161.1 Pa, na dapat isaalang-alang kapag pumipili ng bomba.

Ang buhay ng serbisyo ng isang kolektor ng lupa ay nakasalalay sa kaasiman ng lupa: sa normal na kaasiman (pH = 5.0) – 50–75 taon, sa mataas na kaasiman (pH >5.0) – 25–30 taon.

4.1. Ang kahusayan ng heat pump

Bilang pangunahing tagapagpahiwatig ng kahusayan ng isang heat pump, ang conversion coefficient o heating coefficient COP (coefficient of performance) ay ginagamit, katumbas ng ratio ng thermal output ng heat pump sa kapangyarihan na natupok ng compressor. Sa cooling mode, ang EER (energy efficiency ratio) ay ginagamit upang suriin ang kahusayan, katumbas ng ratio ng kapasidad ng paglamig ng heat pump sa kapangyarihan na natupok ng compressor.

saan ang enerhiya na ibinibigay ng HTP;

– thermal energy na kinuha mula sa INT;

– natupok na kuryente;

At – mga temperatura ng condensation at kumukulo sa heat pump.

Ang temperatura ay tinutukoy ng condensation pressure ng nagpapalamig sa HP, at ng temperatura ng HP. Kaya, kung kukuha tayo ng = 281.16 K (8 °C) at = 323.16 K (50 °C), ang COP ay magiging katumbas ng 7.7. Kung ang init ay inalis ng tubig, kung gayon ang iba't ibang mga nagpapalamig ay nagpapahintulot sa iyo na makamit ang mga sumusunod na temperatura: R717, R502, R22 - mga +50 °C, R134a - +70 °C, R142 - +100 °C.

Dapat mong tandaan ang pangunahing panuntunan na sumusunod mula sa (4): mas maliit ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng pinagmumulan ng init at heat sink sa heat pump, mas mataas ang koepisyent ng conversion.

Kapag ang mga heat pump ay gumagamit ng init at lamig sa parehong oras (halimbawa, paglamig ng mga refrigerator at pag-init ng mga espasyo sa opisina), pagkatapos

Sa isang equipotential cycle =

Sa mga temperatura sa itaas, ang kabuuang koepisyent ng conversion ay maaaring umabot sa 12.7, na nagpapakilala sa mataas na kahusayan ng enerhiya ng heat pump. Ang mga tunay na SOP ay medyo mas mababa at nasa pagkakasunud-sunod ng 3–5.

Sa absorption heat pump, ang conversion coefficient ay mas mababa kaysa sa compression heat pump dahil sa malaking pagkalugi sa mga elemento ng absorption circuit. Kaya, kapag gumagamit ng tubig sa lupa na may T0 = 281.16 K (8°C) at kapaki-pakinabang na temperatura ng init = 323.16 K (50 °C), ang absorption heat conversion coefficient ay magiging 1.45 lamang. Ang kapaki-pakinabang na temperatura ng init sa pagsipsip ng mga heat pump ay nakasalalay din sa temperatura ng pag-init ng generator. Sa mga temperatura na ipinahiwatig sa itaas, ang pag-init ng generator ay dapat na hindi bababa sa 150 °C.

Sa panahon ng pag-init (Oktubre–Mayo), ang pag-init ng 100 m2 ng living space na may electric boiler ay mangangailangan ng 37,440 kW ng kuryente, at may heat pump – 12,024 kW. Sa isang taripa na 0.24 UAH bawat 1 kW ng kuryente, ang matitipid ay 6100 UAH. (data mula sa Santekhnik LTD at Co LLC).

Ayon sa http://www.aeroprof.by, ang paggamit ng HP ay 1.2–1.5 beses na mas kumikita kaysa sa pinaka mahusay na gas boiler house.

Ang halaga ng isang heat pump ay maaaring tinatayang nasa 750–1500 UAH bawat 1 kW ng nabuong thermal power. Payback period ay 7-14 taon.

4.2. Pagpili ng kagamitan para sa mga heat pump

Ang pagpili ng kagamitan ay nagsisimula sa pagkalkula ng pagkonsumo ng init ng gusali. Sa kasalukuyan, mayroong iba't ibang mga programa para sa pagkalkula ng pagkonsumo ng init sa isang PC, na matatagpuan sa Internet o nakuha mula sa mga supplier ng kagamitan.

Ang isang tinatayang pagkalkula ay maaaring gawin batay sa pinainit na lugar ng gusali at ang dami ng mainit na tubig na natupok. Gayundin, sa kaso ng pana-panahong nakaplanong pagkawala ng kuryente, kinakailangan upang madagdagan ang thermal power ng heat pump. Kung ang oras ng pagkawala ng kuryente ay hindi lalampas sa 2 oras, ang kadahilanan na ito ay maaaring balewalain.

Ang partikular na pagkonsumo ng init ay depende sa uri ng gusali:

• gusali na may mababang pagkonsumo (modernong materyales, pagkakabukod ng dingding, double-glazed windows) - 40 W/m2;
• bagong gusali, magandang thermal insulation - 50 W/m2;
• gusali na may karaniwang thermal insulation - 80 W/m2;
• mga lumang gusali na walang espesyal na pagkakabukod - 120 W/m2.

Ang accounting para sa karagdagang thermal power upang mabayaran ang mga pagkawala ng init sa panahon ng nakaplanong pagkawala ng kuryente ay isinasagawa bilang mga sumusunod.

Tukuyin ang araw-araw (24 na oras) pagkonsumo ng init

kung saan ang kapasidad ng pag-init ng elemento ng pag-init, kW;

– oras na walang kuryente.

Ang pagkalkula ng karagdagang thermal power para sa paghahanda ng mainit na tubig ay batay sa pagkonsumo ng halos 50 litro ng tubig ng isang tao sa temperatura na 45 °C, na tumutugma sa 0.25 kW/tao. Ang isang mas tumpak na pagkalkula ay maaaring isagawa gamit ang data sa Talahanayan 3.

Talahanayan 3. Araw-araw na pagkonsumo ng mainit na tubig

Kategorya	Pagkonsumo ng tubig, l/tao		Partikular na pagkonsumo ng init, Wh/tao	Pagkonsumo ng init para sa mainit na tubig, kW/tao
	bilis. tubig 60°C	bilis. tubig 45°C
Mababang pagkonsumo	10–20	15–30	600–1200	0,08–0,15
Karaniwang pagkonsumo	20–40	30–60	1200–2400	0,15–0,3
Apartment na sumasakop sa isang palapag	32	45	1800	0,225
Single-family residential building	35	50	2000	0,25

Isaalang-alang natin ang isang halimbawa ng paggawa ng heat pump na may nababaligtad na hydraulic cycle, na tumatakbo sa buong taon sa dalawang mode (paglamig o pag-init) depende sa panahon ng taon, gamit ang kagamitan at software mula sa CIAT (France).

Mga paunang kinakailangan:

1. Kapasidad ng pagpainit 510 kW.

2. Pinagmumulan ng mababang temperatura - tubig dagat may temperatura:

mainit na panahon ng taon ≤20 ° С,

malamig na panahon ng taon 7 °C.

3. Mataas na temperatura ng consumer – tubig na may temperatura sa outlet ng heat exchanger na 55 °C.

4. Pinakamababang temperatura sa labas ng hangin – minus 10 °C (Crimea, Ukraine).

Malulutas namin ang problemang ito gamit ang isang heat pump na may nababaligtad na hydraulic cycle, ang diagram kung saan ay ipinapakita sa Fig. 2.

Isinasaalang-alang na negatibo ang temperatura ng hangin sa labas (minus 10 °C) sa heat pump, gumagamit kami ng dual-circuit system. Sa pangunahing circuit gumagamit kami ng ethylene glycol solution na may freezing point sa ibaba -10 °C (20% mixture ng ethylene glycol at tubig).

Alinsunod sa mga paunang kinakailangan, pipiliin namin ang pagkakaiba ng temperatura sa high-temperature circuit na Dtout = 5 °C (50/55 °C). Pagkatapos ang mga temperatura ng coolant sa condenser circuit ay dapat na 55/60 °C, ayon sa pagkakabanggit. Upang makuha ang gayong mga temperatura sa isang heat pump, ipinapayong gumamit ng R134a refrigerant.

Alinsunod sa mga paunang kinakailangan, itinakda namin ang pagkakaiba sa temperatura ng INT sa 7/4 °C, pagkatapos ay sa circuit ng evaporator ang pagkakaiba ng temperatura ay katumbas ng 5/2 °C.

Gamit ang programa ng pagpili ng kagamitan ng CIAT, tutukuyin namin ang uri at mga parameter ng heat pump sa mga mode ng pagpapatakbo ng pagpainit at paglamig. Pinili ng programa ang heat pump na HYDROCIAT 2500B X LW/LWP R134a kasama ang mga parameter na ibinigay sa talahanayan. 4, hitsura na ipinapakita sa Fig. 12.

Talahanayan 4. Mga teknikal na katangian ng water cooling machine HYDROCIAT 2500B X LW/LWP R134a

Parameter	Mode ng pag-init	Cooling mode
Kapasidad ng pangsingaw, kW	326,0	395,9
Coolant	MEG20%	MEG20%
Temperatura ng coolant sa evaporator (input/outlet), °C	5,0/2,0	6,0/2,0
Ang daloy ng coolant sa pamamagitan ng evaporator, m 3 / h	102,8	93,4
Kapasidad ng kapasitor, kW	517,0	553,9
Temperatura ng coolant sa condenser (input/outlet), °C	55/60	45,1/50
Ang daloy ng coolant sa pamamagitan ng condenser, m 3 / h	93,4	102,1
Pagkonsumo ng kuryente, kW	191	158,0

kanin. 4.12. Heat pump HYDROCIAT 2500B X LW/LWP R134a

1. Temperatura ng tubig (outlet-inlet): 55/50 °C.
2. Temperatura ng isang 20% ​​ethylene glycol solution sa pangunahing circuit (output-input): 60/55 °C.
3. Pagkonsumo ng 20% ​​ethylene glycol solution: 93.4 m 3 / h (tingnan ang Talahanayan 1).

Ang programa ng CIAT ay pumipili ng plate heat exchanger PWB 30 11 na may kapasidad na 517 kW (Talahanayan 5).

Talahanayan 5. Mga teknikal na katangian ng heat exchanger PWB 30 11 na may 43 plates (heat pump - consumer) sa heating mode

Pumili kami ng low-temperature seawater-heat pump heat exchanger sa heating mode ayon sa sumusunod na paunang data:

1. Pinagmumulan ng mababang uri ng init (pangunahing circuit): tubig dagat na may temperatura ng pumapasok/alisan ng tubig – 7/4 °C.
2. Ang temperatura ng 20% ​​ethylene glycol solution sa pangunahing circuit ay 5/2 °C.
3. Ang pagkonsumo ng isang 20% ​​ethylene glycol solution ay 102.8 m 3 / h.

Pinipili ng programa ng CIAT ang plate heat exchanger PWB 45 11.

Talahanayan 6. Mga teknikal na katangian ng heat exchanger PWB 45 11 na may 63 plates (sea heat pump)

Magsagawa tayo ng kalkulasyon sa pag-verify ng dating kinakalkula na heat exchanger na PWB 30 11 na may 43 na plato para sa mainit-init na panahon ng taon at tukuyin ang temperatura ng tubig sa outlet/inlet papunta sa consumer.

Ipinakita ng programa ng CIAT na sa tag-araw ang pagganap ng PWB 30 11 heat exchanger ay magiging 437 kW at ang temperatura ng coolant ay magiging (outlet/inlet) 7.5/12 ºС. (Talahanayan 7)

Talahanayan 7. Mga teknikal na katangian ng heat exchanger PWB 30 11 na may 43 plates (heat pump - consumer) sa cooling mode

Kaya, ang napiling HYDROCIAT 2500 XLW/LWP R134a heat pump ay nagbibigay ng:

• sa malamig na panahon, ang kapasidad ng pag-init ay 517 kW na may konsumo ng kuryente na 191 kW;
• sa mainit-init na panahon, ang kapasidad ng paglamig ay 395.9 kW na may konsumo ng kuryente na 158 kW.

Nasa ibaba ang isang schematic diagram ng reversible hydraulic cycle heat pump na kinakalkula sa itaas.

kanin. 4.13. Schematic diagram ng isang heat pump na may reversible hydraulic cycle

Ang hanay ng ilang mga heat pump ng CIAT ay ibinibigay sa talahanayan. 8.

Talahanayan 8. Mga heat pump mula sa CIAT (France)

Uri ng heat pump		Produktibo, kW		Lugar ng aplikasyon
		sa lamig	sa pamamagitan ng init	mga indibidwal na bahay	mga paupahan	mga pampublikong gusali	produksyon
AUREA 2		7…28	9…36	+
DYNACIAT LG/LGP/ILG		35…350	40…370		+	+
HYDROCIAT LW/LWP		275…1140	350…1420		+	+	+

Konklusyon.

1. Ang mga heat pump na gumagamit ng renewable heat sources ay ang pinaka-epektibong kagamitan sa pag-init.
2. Ang mga system na binuo batay sa TN ay maaasahan, ligtas at matibay.
3. Ang paggawa ng init sa pamamagitan ng heat pump ay isang environment friendly na teknolohikal na proseso.
4. Ginagawang posible ng modernong kagamitan sa pagkontrol sa klima (halimbawa, CIAT, France) na lumikha ng HP na may kapasidad na sampu-sampung kW hanggang MW.

Panitikan.

1. W. Maake, G.-Y. Eckert, J.-L. Cochepin. Teksbuk sa teknolohiya ng pagpapalamig: Transl. mula sa Pranses – M.: Moscow University Publishing House, 1998. – 1142 p., may sakit.
2. Ray D., McMichael D. Mga heat pump: Transl. mula sa Ingles – M.: Energoizdat, 1982. – 224 p., may sakit.
3. El Sadeen Hasan. Pagpili ng pinakamainam na parameter para sa init at malamig na sistema ng supply para sa isang gusaling tirahan // Refrigeration equipment, 2003, No. 3, pp. 18–21.
4. Ovcharenko V.A. Ovcharenko A.V. Vikoristannya ng mga heat pump//Holod M+T, 2006, No. 2 p. 34–36.
5. Limang hakbang tungo sa pag-alis ng pagkagumon sa methane//Pag-init ng Supply ng Tubig Ventilation + Air Conditioner, 2006, No. 1, p. 30–41.
6. Bondar E.S., Kalugin P.V. Enerhiya-saving air conditioning system na may malamig na akumulasyon//S.O.K., 2006, No. 3, p. 44–48.
7. Viesmann. Mga sistema ng heat pump. Mga tagubilin sa disenyo.5829 122-2 GUS 2/2000
8. Belova. Mga air conditioning system na may mga chiller at fan coils

Mga uri ng disenyo ng heat pump

Ang uri ng heat pump ay karaniwang tinutukoy ng isang pariralang nagsasaad ng source medium at coolant ng heating system.

Mayroong mga sumusunod na varieties:

• TN "air-to-air";
• HP "hangin - tubig";
• TN "lupa - tubig";
• TN "tubig - tubig".

Ang pinakaunang opsyon ay isang conventional split system na tumatakbo sa heating mode. Ang evaporator ay naka-mount sa labas, at isang unit na may condenser ay naka-install sa loob ng bahay. Ang huli ay hinipan ng isang tagahanga, dahil kung saan ang mainit na masa ng hangin ay ibinibigay sa silid.

Kung ang naturang sistema ay nilagyan ng isang espesyal na heat exchanger na may mga tubo, ang resulta ay isang air-water heat exchanger. Ito ay konektado sa isang sistema ng pagpainit ng tubig.

Ang isang HP evaporator ng uri ng "air-to-air" o "air-to-water" ay hindi maaaring ilagay sa kalye, ngunit sa isang duct maubos na bentilasyon(dapat pilitin). Sa kasong ito, ang kahusayan ng HP ay tataas nang maraming beses.

Ang mga heat pump ng mga uri ng "water-to-water" at "ground-to-water" ay gumagamit ng tinatawag na external heat exchanger o, kung tawagin din, isang collector, upang kunin ang init.

Schematic diagram ng pagpapatakbo ng isang heat pump

Ito ay isang mahabang looped pipe, kadalasang plastik, kung saan ang isang likido ay umiikot, na naghuhugas ng evaporator. Ang parehong uri ng HP ay kumakatawan sa parehong aparato: sa isang kaso, ang kolektor ay nahuhulog sa ilalim ng isang reservoir sa ibabaw, at sa pangalawa - sa lupa. Ang condenser ng naturang heat pump ay matatagpuan sa isang heat exchanger na konektado sa water heating system.

Ang pagkonekta ng isang VT ayon sa scheme ng "tubig-tubig" ay hindi gaanong labor-intensive kaysa sa "tubig-lupa", dahil hindi na kailangan ang trabaho sa paghuhukay. Ang tubo ay inilalagay sa isang spiral sa ilalim ng reservoir. Siyempre, ang isang reservoir lamang na hindi nag-freeze sa ilalim sa taglamig ay angkop para sa pamamaraang ito.

Dumating na ang oras upang lubos na pag-aralan ang karanasan sa dayuhan

Halos lahat ay alam na ngayon ang tungkol sa mga heat pump na may kakayahang kumuha ng init mula sa kapaligiran upang magpainit ng mga gusali, at kung hanggang kamakailan lamang ang isang potensyal na customer, bilang panuntunan, ay nagtanong ng naguguluhan na tanong na "paano ito posible?", Ngayon ang tanong na "paano ito tama ” ay lalong naririnig do?".

Hindi madaling sagutin ang tanong na ito.

Sa paghahanap ng isang sagot sa maraming mga katanungan na hindi maaaring hindi lumabas kapag sinusubukang magdisenyo ng mga sistema ng pag-init na may mga heat pump, ipinapayong bumaling sa karanasan ng mga espesyalista mula sa mga bansang iyon kung saan ang mga heat pump sa mga heat exchanger sa lupa ay ginamit nang mahabang panahon.

Ang pagbisita* sa American exhibition na AHR EXPO 2008, na pangunahing isinagawa upang makakuha ng impormasyon tungkol sa mga pamamaraan ng pagkalkula ng engineering ng mga ground heat exchanger, ay hindi nagdala ng direktang resulta sa direksyong ito, ngunit isang libro ang ibinebenta sa ASHRAE exhibition stand, ang ilan sa ang mga probisyon nito ay nagsilbing batayan para sa mga publikasyong ito.

Dapat sabihin kaagad na ang paglipat ng mga pamamaraan ng Amerikano sa domestic na lupa ay hindi isang madaling gawain. Para sa mga Amerikano, ang lahat ay hindi katulad ng sa Europa. Sila lang ang sumusukat ng oras sa parehong mga yunit tulad ng ginagawa namin. Ang lahat ng iba pang mga yunit ng pagsukat ay purong Amerikano, o sa halip ay British. Ang mga Amerikano ay lalong hindi pinalad sa daloy ng init, na maaaring masukat sa parehong mga British thermal unit bawat yunit ng oras at sa tonelada ng paglamig, na malamang na naimbento sa Amerika.

Ang pangunahing problema, gayunpaman, ay hindi ang teknikal na abala ng muling pagkalkula ng mga yunit ng pagsukat na pinagtibay sa Estados Unidos, kung saan masanay ang isa sa paglipas ng panahon, ngunit ang kawalan sa nabanggit na libro ng isang malinaw na batayan ng pamamaraan para sa pagbuo ng isang algorithm ng pagkalkula. . Masyadong maraming espasyo ang nakalaan sa nakagawian at kilalang mga pamamaraan ng pagkalkula, habang ang ilang mahahalagang probisyon ay nananatiling ganap na hindi isiniwalat.

Sa partikular, ang ganitong pisikal na nauugnay na paunang data para sa pagkalkula ng mga vertical ground heat exchanger, tulad ng temperatura ng likidong umiikot sa heat exchanger at ang conversion coefficient ng heat pump, ay hindi maaaring itakda nang basta-basta, at bago magpatuloy sa mga kalkulasyon na nauugnay sa hindi matatag na init. exchange sa lupa, ito ay kinakailangan upang matukoy ang dependencies sa pagkonekta sa mga parameter na ito.

Ang criterion para sa kahusayan ng isang heat pump ay ang conversion coefficient?, ang halaga nito ay tinutukoy ng ratio ng thermal power nito sa kapangyarihan ng electric drive ng compressor. Ang halagang ito ay isang function ng temperatura ng kumukulo sa evaporator t u at condensation temperature t k, at kaugnay ng water-to-water heat pump, maaari nating pag-usapan ang mga likidong temperatura sa labasan ng evaporator t 2I at sa labasan ng ang condenser t 2 K:

? = ?(t 2I,t 2 K). (1)

Ang pagtatasa ng mga katangian ng catalog ng mga serial refrigeration machine at water-to-water heat pump ay naging posible upang ipakita ang function na ito sa anyo ng isang diagram (Fig. 1).

Gamit ang diagram, madaling matukoy ang mga parameter ng heat pump sa pinakamaraming mga paunang yugto disenyo. Maliwanag, halimbawa, na kung ang sistema ng pag-init na konektado sa heat pump ay idinisenyo upang magbigay ng coolant na may supply na temperatura na 50°C, kung gayon ang maximum na posibleng conversion coefficient ng heat pump ay magiging mga 3.5. Sa kasong ito, ang temperatura ng glycol sa labasan ng evaporator ay hindi dapat mas mababa sa +3°C, na nangangahulugan na ang isang mamahaling ground heat exchanger ay kinakailangan.

Kasabay nito, kung ang bahay ay pinainit gamit ang underfloor heating, ang coolant na may temperatura na 35°C ay dadaloy mula sa heat pump condenser papunta sa heating system. Sa kasong ito, ang heat pump ay maaaring gumana nang mas mahusay, halimbawa sa isang conversion factor na 4.3, kung ang temperatura ng glycol na pinalamig sa evaporator ay nasa paligid ng -2°C.

Gamit ang mga spreadsheet ng Excel, maaari mong ipahayag ang function (1) bilang isang equation:

0.1729 (41.5 + t 2I – 0.015t 2I t 2 K – 0.437 t 2 K (2)

Kung, sa nais na koepisyent ng conversion at isang naibigay na halaga ng temperatura ng coolant sa isang sistema ng pag-init na pinapagana ng isang heat pump, kinakailangan upang matukoy ang temperatura ng likidong pinalamig sa evaporator, kung gayon ang equation (2) ay maaaring ipakita bilang:

Maaari mong piliin ang temperatura ng coolant sa sistema ng pag-init sa mga ibinigay na halaga ng koepisyent ng conversion ng heat pump at ang temperatura ng likido sa labasan ng evaporator gamit ang formula:

Sa mga formula (2)…(4) ang mga temperatura ay ipinahayag sa mga degree Celsius.

Nang matukoy ang mga dependency na ito, maaari na tayong direktang lumipat sa karanasan sa Amerika.

Paraan ng pagkalkula para sa mga heat pump

Siyempre, ang proseso ng pagpili at pagkalkula ng heat pump ay isang napaka-technically kumplikadong operasyon at depende sa indibidwal na katangian bagay, ngunit halos maaari itong bawasan sa mga sumusunod na yugto:

Ang pagkawala ng init sa pamamagitan ng sobre ng gusali (mga dingding, kisame, bintana, pinto) ay tinutukoy. Magagawa ito sa pamamagitan ng paglalapat ng sumusunod na relasyon:

Qok = S*(tin – tout)* (1 + Σ β) *n / Rt(W)kung saan

tout – temperatura sa labas ng hangin (°C);

lata - panloob na temperatura ng hangin (°C);

S - kabuuang lugar ng lahat ng nakapaloob na mga istraktura (m2);

n - koepisyent na nagpapahiwatig ng impluwensya ng kapaligiran sa mga katangian ng bagay. Para sa mga silid na direktang nakikipag-ugnayan sa panlabas na kapaligiran sa pamamagitan ng mga kisame n=1; para sa mga bagay na may sahig na attic n=0.9; kung ang bagay ay matatagpuan sa itaas ng basement n = 0.75;

β – koepisyent ng karagdagang pagkawala ng init, na depende sa uri ng istraktura at lokasyong heograpikal nito β ay maaaring mag-iba mula 0.05 hanggang 0.27;

Rt – thermal resistance, na tinutukoy ng sumusunod na expression:

Rt = 1/ α panloob + Σ (δ i / λ i) + 1/ α panlabas (m2*°C / W), kung saan:

δ і / λі – kinakalkula na tagapagpahiwatig ng thermal conductivity ng mga materyales na ginamit sa konstruksiyon.

α nar - koepisyent ng thermal dissipation ng mga panlabas na ibabaw ng nakapaloob na mga istraktura (W / m2 * оС);

α panloob - koepisyent ng thermal absorption ng mga panloob na ibabaw ng nakapaloob na mga istraktura (W / m2 * оС);

— Ang kabuuang pagkawala ng init ng istraktura ay kinakalkula gamit ang formula:

Qt.pot = Qok + Qi – Qbp, kung saan:

Ang Qi ay ang pagkonsumo ng enerhiya para sa pagpainit ng hangin na pumapasok sa silid sa pamamagitan ng natural na pagtagas;

Qbp ​​- pagbuo ng init dahil sa paggana ng mga gamit sa bahay at mga aktibidad ng tao.

2. Batay sa data na nakuha, ang taunang pagkonsumo ng thermal energy ay kinakalkula para sa bawat indibidwal na bagay:

Qyear = 24*0.63*Qt. pawis.*((d*(tin - tout.av.)/ (tin - tout.))(kW/hour kada taon.) kung saan:

tout - temperatura sa labas ng hangin;

tout.av – arithmetic mean value ng temperatura sa labas ng hangin para sa buong panahon ng pag-init;

d - bilang ng mga araw ng panahon ng pag-init.

Qgv = V * 17 (kW/oras bawat taon) kung saan:

V – dami ng araw-araw na pag-init ng tubig hanggang 50 °C.

Pagkatapos ang kabuuang pagkonsumo ng thermal energy ay matutukoy ng formula:

Q = Qgv + Qyear (kW/oras bawat taon.)

Isinasaalang-alang ang data na nakuha, ang pagpili ng pinaka-angkop na heat pump para sa pagpainit at supply ng mainit na tubig ay hindi magiging mahirap. Bukod dito, ang kinakalkula na kapangyarihan ay matutukoy bilang: Qтн=1.1*Q, kung saan:

Qтн=1.1*Q, kung saan:

1.1 - kadahilanan ng pagwawasto na nagpapahiwatig ng posibilidad ng pagtaas ng pagkarga sa heat pump sa panahon ng mga kritikal na temperatura.

Pagkatapos kalkulahin ang mga heat pump, maaari mong piliin ang pinaka-angkop na heat pump na maaaring magbigay ng kinakailangang mga parameter ng microclimate sa mga silid na may anumang mga teknikal na katangian. At binigyan ng posibilidad na isama ang sistemang ito sa isang mainit na sistema ng pagkontrol sa klima sa sahig, mapapansin ng isa hindi lamang ang pag-andar nito, kundi pati na rin ang mataas na aesthetic na halaga nito.

Kung nagustuhan mo ang materyal, magpapasalamat ako kung inirerekomenda mo ito sa mga kaibigan o mag-iwan ng kapaki-pakinabang na komento.

Mga Uri ng Heat Pump

Ang mga heat pump ay nahahati sa tatlong pangunahing uri batay sa pinagmumulan ng mababang uri ng enerhiya:

• Hangin.
• Priming.
• Tubig - ang pinagmulan ay maaaring tubig sa lupa at mga anyong tubig sa ibabaw.

Para sa mga sistema ng pagpainit ng tubig, na mas karaniwan, ang mga sumusunod na uri ng mga heat pump ay ginagamit:

"Tubig-hangin" - uri ng hangin isang heat pump na nagpapainit sa gusali sa pamamagitan ng paglabas ng hangin mula sa labas sa pamamagitan ng panlabas na yunit. Gumagana ito sa prinsipyo ng isang air conditioner, sa kabaligtaran lamang, na ginagawang init ang enerhiya ng hangin. Ang nasabing heat pump ay hindi nangangailangan ng malaking gastos sa pag-install, hindi na kailangang maglaan ng isang plot ng lupa para dito at, lalo na, upang mag-drill ng isang balon. Gayunpaman, ang kahusayan sa pagpapatakbo sa mababang temperatura (-25ºС) ay nababawasan at nangangailangan ng karagdagang mapagkukunan ng thermal energy.

Ang aparatong "tubig-lupa" ay isang geothermal na aparato at kumukuha ng init mula sa lupa gamit ang isang kolektor na inilagay sa lalim na mas mababa sa pagyeyelo ng lupa. Mayroon ding pag-asa sa lugar ng site at sa landscape kung ang kolektor ay matatagpuan nang pahalang. Para sa isang patayong lokasyon, kakailanganin mong mag-drill ng isang balon.

Ang "tubig-tubig" ay inilalagay kung saan mayroong isang lawa o tubig sa lupa sa malapit. Sa unang kaso, ang kolektor ay inilatag sa ilalim ng reservoir, sa pangalawa, ang isang balon o ilan ay drilled, kung pinapayagan ang lugar ng site. Minsan ang lalim ng tubig sa lupa ay masyadong malaki, kaya ang halaga ng pag-install ng naturang heat pump ay maaaring napakataas.

Ang bawat uri ng heat pump ay may sariling mga pakinabang at disadvantages; kung ang gusali ay matatagpuan malayo sa isang katawan ng tubig o ang tubig sa lupa ay masyadong malalim, kung gayon ang "tubig-sa-tubig" ay hindi gagana. Ang "air-water" ay magiging may kaugnayan lamang sa medyo mainit-init na mga rehiyon, kung saan ang temperatura ng hangin sa malamig na panahon ay hindi bumaba sa ibaba -25º C.

Paraan para sa pagkalkula ng kapangyarihan ng heat pump

Bilang karagdagan sa pagtukoy ng pinakamainam na mapagkukunan ng enerhiya, kakailanganin mong kalkulahin ang kapangyarihan ng heat pump na kinakailangan para sa pagpainit. Depende ito sa dami ng pagkawala ng init mula sa gusali. Kalkulahin natin ang kapangyarihan ng isang heat pump para sa pagpainit ng bahay gamit ang isang partikular na halimbawa.

Upang gawin ito, ginagamit namin ang formula Q=k*V*∆T, kung saan

• Ang Q ay pagkawala ng init (kcal/oras). 1 kW/h = 860 kcal/h;
• Ang V ay ang dami ng bahay sa m3 (ang lugar ay pinarami ng taas ng mga kisame);
• ∆T – ang ratio ng pinakamababang temperatura sa labas at loob ng silid sa panahon ng pinakamalamig na panahon ng taon, °C. Mula sa panloob na tº ay ibawas natin ang panlabas;
• k ay ang pangkalahatang koepisyent ng paglipat ng init ng gusali. Para sa isang brick building na may pagmamason sa dalawang layer k=1; para sa isang well-insulated na gusali k=0.6.

Kaya, ang pagkalkula ng kapangyarihan ng heat pump para sa pagpainit ng isang brick house na 100 sq.m at taas ng kisame na 2.5 m, na may pagkakaiba sa ttº mula -30º sa labas hanggang sa +20º sa loob, ay ang mga sumusunod:

Q = (100x2.5) x (20- (-30)) x 1 = 12500 kcal/oras

12500/860= 14.53 kW. Iyon ay, para sa isang karaniwang bahay na ladrilyo na may lawak na 100 m, kakailanganin mo ng isang 14-kilowatt na aparato.

Ginagawa ng mamimili ang pagpili ng uri at kapangyarihan ng heat pump batay sa ilang mga kundisyon:

• mga tampok na heograpiya ng lugar (kalapitan ng mga reservoir, pagkakaroon ng tubig sa lupa, libreng lupa para sa isang kolektor);
• mga tampok ng klima (temperatura);
• uri at panloob na dami ng silid;
• mga pagkakataon sa pananalapi.

Isinasaalang-alang ang lahat ng mga aspeto sa itaas, maaari mong gawin ang pinakamainam na pagpili ng kagamitan. Para sa isang mas mahusay at tamang pagpili ng isang heat pump, mas mahusay na makipag-ugnay sa mga espesyalista, magagawa nilang gumawa ng mas detalyadong mga kalkulasyon at magbigay ng kakayahang pang-ekonomiya ng pag-install ng kagamitan.

Ang mga heat pump ay ginamit sa mahabang panahon at napakatagumpay sa mga domestic at industriyal na refrigerator at air conditioner.

Ngayon, ang mga aparatong ito ay nagsimulang gamitin upang maisagawa ang kabaligtaran na pag-andar - pagpainit ng bahay sa panahon ng malamig na panahon.

Tingnan natin kung paano ginagamit ang mga heat pump upang magpainit ng mga pribadong bahay at kung ano ang kailangan mong malaman upang makalkula nang tama ang lahat ng mga bahagi nito.

Halimbawa ng pagkalkula ng heat pump

Pumili kami ng isang elemento ng pag-init para sa sistema ng pag-init ng isang isang palapag na bahay na may kabuuang lugar na 70 metro kuwadrado. m na may karaniwang taas ng kisame (2.5 m), makatuwirang arkitektura at thermal insulation ng mga nakapaloob na istruktura na nakakatugon sa mga kinakailangan ng modernong mga code ng gusali. Para sa pagpainit ng 1st sq. m ng naturang bagay, ayon sa karaniwang tinatanggap na mga pamantayan, kinakailangan na gumastos ng 100 W ng init. Kaya, upang mapainit ang buong bahay kakailanganin mo:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW ng thermal energy.

Pumili kami ng heat pump ng TeploDarom brand (modelo L-024-WLC) na may thermal power W = 7.7 kW. Ang compressor ng unit ay kumokonsumo ng N = 2.5 kW ng kuryente.

Pagkalkula ng reservoir

Ang lupa sa lugar na inilaan para sa pagtatayo ng kolektor ay clayey, ang antas ng tubig sa lupa ay mataas (ipinapalagay namin ang calorific value p = 35 W / m).

Ang kapangyarihan ng kolektor ay tinutukoy ng formula:

Qk = W – N = 7.7 – 2.5 = 5.2 kW.

L = 5200 / 35 = 148.5 m (tinatayang).

Batay sa katotohanan na ang pagtula ng isang tabas na higit sa 100 m ang haba ay hindi makatwiran dahil sa labis na mataas. haydroliko na pagtutol, ipinapalagay namin ang sumusunod: ang kolektor ng heat pump ay bubuuin ng dalawang circuit - 100 m ang haba at 50 m ang haba.

Ang lugar ng site na kailangang ilaan para sa kolektor ay matutukoy gamit ang formula:

Kung saan ang A ay ang hakbang sa pagitan ng mga katabing seksyon ng tabas. Tinatanggap namin: A = 0.8 m.

Pagkatapos S = 150 x 0.8 = 120 sq. m.

Payback ng isang heat pump

Pagdating sa kung gaano katagal bago maibalik ng isang tao ang kanyang pera na ipinuhunan sa isang bagay, ang ibig naming sabihin ay kung gaano kalaki ang puhunan mismo. Sa sektor ng pag-init, ang lahat ay medyo mahirap, dahil binibigyan namin ang ating sarili ng ginhawa at init, at lahat ng mga sistema ay mahal, ngunit sa kasong ito, maaari kang maghanap ng isang opsyon na magbabalik ng pera na ginugol sa pamamagitan ng pagbawas ng mga gastos sa panahon ng paggamit. At kapag nagsimula kang maghanap ng angkop na solusyon, inihambing mo ang lahat: isang gas boiler, isang heat pump o isang electric boiler. Susuriin namin kung aling sistema ang magbabayad nang mas mabilis at mas mahusay.

Ang konsepto ng payback, sa kasong ito, ang pagpapakilala ng isang heat pump upang gawing makabago ang umiiral na sistema ng supply ng init, sa madaling salita, ay maaaring ipaliwanag tulad ng sumusunod:

Mayroong isang sistema - isang indibidwal na gas boiler, na nagbibigay sistema ng pag-init at DHW. Mayroong split-system air conditioner na nagbibigay ng malamig na hangin sa isang silid. 3 split system na naka-install sa iba't ibang kwarto.

At mayroong isang mas matipid na advanced na teknolohiya - isang heat pump, na magpapainit / magpapalamig ng mga bahay at magpainit ng tubig sa tamang dami para sa isang bahay o apartment. Ito ay kinakailangan upang matukoy kung magkano ang kabuuang halaga ng kagamitan at mga paunang gastos ay nagbago, at din upang tantiyahin kung magkano ang taunang gastos ng pagpapatakbo ng mga napiling uri ng kagamitan ay nabawasan. At tukuyin kung gaano karaming taon ang aabutin para sa mas mamahaling kagamitan upang mabayaran ang sarili nito gamit ang mga resultang ipon. Sa isip, ang ilang mga iminungkahing solusyon sa disenyo ay inihambing at ang pinaka-epektibong gastos ay pinili.

Magsasagawa kami ng mga kalkulasyon at alamin kung ano ang payback period para sa isang heat pump sa Ukraine

Tingnan natin ang isang partikular na halimbawa

• Ang bahay ay may 2 palapag, ay mahusay na insulated, na may kabuuang lugar na 150 sq.
• Heat distribution/heating system: circuit 1 – heated floor, circuit 2 – radiators (o fan coils).
• Ang isang gas boiler para sa pagpainit at supply ng mainit na tubig (DHW) ay na-install, halimbawa 24 kW, double-circuit.
• Split air conditioning system para sa 3 silid ng bahay.

Taunang gastos sa pagpainit at pagpainit ng tubig

1. Ang tinatayang halaga ng isang boiler room na may 24 kW gas boiler (boiler, piping, wiring, tank, meter, installation) ay humigit-kumulang 1000 Euros. Ang isang air conditioning system (isang split system) para sa naturang bahay ay nagkakahalaga ng mga 800 euro. Sa kabuuan, kabilang ang pag-install ng boiler room, disenyo ng trabaho, koneksyon sa network ng pipeline ng gas at pag-install ng trabaho - 6,100 euro.

1. Ang tinatayang halaga ng isang Mycond heat pump na may karagdagang fan coil system, trabaho sa pag-install at koneksyon sa electrical network ay 6,650 euros.

1. Ang paglago ng mga pamumuhunan sa kapital ay: K2-K1 = 6650 – 6100 = 550 euros (o mga 16500 UAH)
2. Ang pagbawas sa mga gastos sa pagpapatakbo ay: C1-C2 = 27252 – 7644 = 19608 UAH.
3. Payback period Tokup. = 16500 / 19608 = 0.84 taon!

Dali ng paggamit ng heat pump

Ang mga heat pump ay ang pinaka-versatile, multifunctional at energy-efficient na kagamitan para sa pagpainit ng bahay, apartment, opisina o komersyal na pasilidad.

Intelligent na sistema ng kontrol na may lingguhan o pang-araw-araw na programming, awtomatikong paglipat ng mga pana-panahong setting, pagpapanatili ng temperatura sa bahay, mga matipid na mode, kontrol ng isang slave boiler, boiler, mga bomba ng sirkulasyon, temperatura control sa dalawang heating circuits, ay ang pinaka-advance at advanced. Ang kontrol ng inverter ng compressor, fan, at mga bomba ay nagbibigay-daan para sa maximum na pagtitipid ng enerhiya.

Ang pagpapatakbo ng heat pump kapag nagtatrabaho ayon sa scheme ng tubig sa lupa

Maaaring mai-install ang kolektor sa lupa sa tatlong paraan.

Pahalang na opsyon

Ang mga tubo ay inilalagay sa mga trenches sa isang pattern ng "ahas" sa isang lalim na lumampas sa lalim ng pagyeyelo ng lupa (sa karaniwan, mula 1 hanggang 1.5 m).

Ang nasabing kolektor ay mangangailangan ng isang medyo malaking plot ng lupa, ngunit ang sinumang may-ari ng bahay ay maaaring magtayo nito - walang mga kasanayan maliban sa kakayahang magtrabaho gamit ang isang pala ang kinakailangan.

Gayunpaman, dapat itong isaalang-alang na ang paggawa ng isang heat exchanger nang manu-mano ay isang medyo labor-intensive na proseso.

Vertical na opsyon

Ang mga tubo ng kolektor sa anyo ng mga loop na hugis tulad ng letrang "U" ay inilulubog sa mga balon na may lalim na 20 hanggang 100 m. Kung kinakailangan, maraming mga naturang balon ang maaaring itayo. Pagkatapos i-install ang mga tubo, ang mga balon ay puno ng semento mortar.

Ang bentahe ng isang patayong kolektor ay ang pagtatayo nito ay nangangailangan ng napakaliit na lugar. Gayunpaman, walang paraan upang mag-drill ng mga balon na higit sa 20 m ang lalim nang mag-isa - kakailanganin mong umarkila ng isang pangkat ng mga driller.

Pinagsamang opsyon

Ang kolektor na ito ay maaaring ituring na isang uri ng pahalang, ngunit ang pagtatayo nito ay mangangailangan ng mas kaunting espasyo.

Ang isang bilog na balon na may lalim na 2 m ay hinukay sa site.

Ang mga tubo ng heat exchanger ay inilalagay sa isang spiral, upang ang circuit ay mukhang isang patayong naka-install na spring.

Sa pagkumpleto ng trabaho sa pag-install, ang balon ay na-backfill. Tulad ng sa kaso ng isang pahalang na heat exchanger, ang lahat ng kinakailangang trabaho ay maaaring gawin sa iyong sariling mga kamay.

Ang kolektor ay puno ng antifreeze - antifreeze o ethylene glycol solution. Upang matiyak ang sirkulasyon nito, isang espesyal na bomba ang ipinasok sa circuit. Ang pagkakaroon ng pagsipsip ng init ng lupa, ang antifreeze ay pumapasok sa evaporator, kung saan nangyayari ang pagpapalitan ng init sa pagitan nito at ng nagpapalamig.

Dapat itong isaalang-alang na ang walang limitasyong pagkuha ng init mula sa lupa, lalo na kapag ang kolektor ay matatagpuan patayo, ay maaaring humantong sa hindi kanais-nais na mga kahihinatnan para sa heolohiya at ekolohiya ng site. Samakatuwid, sa tag-araw, lubos na kanais-nais na patakbuhin ang mga HP ng uri ng "tubig-lupa" sa reverse mode - air conditioning.

Ang isang sistema ng pagpainit ng gas ay may maraming mga pakinabang at isa sa mga pangunahing ay ang mababang halaga ng gas. Ang heating diagram para sa isang pribadong bahay na may gas boiler ay magsasabi sa iyo kung paano ayusin ang pagpainit ng iyong bahay gamit ang gas. Isaalang-alang natin ang disenyo ng sistema ng pag-init at mga kinakailangan sa pagpapalit.

Basahin ang tungkol sa mga tampok ng pagpili ng mga solar panel para sa pagpainit ng iyong tahanan sa paksang ito.

Pagkalkula ng isang pahalang na kolektor ng heat pump

Ang kahusayan ng isang pahalang na kolektor ay nakasalalay sa temperatura ng daluyan kung saan ito nahuhulog, ang thermal conductivity nito, at ang lugar ng pakikipag-ugnay sa ibabaw ng tubo. Ang paraan ng pagkalkula ay medyo kumplikado, kaya sa karamihan ng mga kaso ay ginagamit ang average na data.

Ito ay pinaniniwalaan na ang bawat metro ng heat exchanger ay nagbibigay sa HP ng sumusunod na thermal power:

• 10 W – kapag ibinaon sa tuyong mabuhangin o mabatong lupa;
• 20 W - sa tuyong luwad na lupa;
• 25 W - sa basa na luad na lupa;
• 35 W – sa napakabasang luwad na lupa.

Kaya, upang kalkulahin ang haba ng kolektor (L), ang kinakailangang thermal power (Q) ay dapat na hatiin sa calorific value ng lupa (p):

• Ang lugar ng lupa sa itaas ng alkantarilya ay hindi binuo, lilim o nakatanim ng mga puno o palumpong.
• Ang distansya sa pagitan ng mga katabing pagliko ng spiral o mga seksyon ng "ahas" ay hindi bababa sa 0.7 m.

Prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga heat pump

Ang anumang HP ay naglalaman ng isang gumaganang medium na tinatawag na nagpapalamig. Karaniwan ang freon ay kumikilos sa kapasidad na ito, mas madalas ang ammonia. Ang aparato mismo ay binubuo lamang ng tatlong bahagi:

Ang evaporator at condenser ay dalawang reservoir na mukhang mahabang curved tubes - coils. Ang condenser ay konektado sa isang dulo sa outlet pipe ng compressor, at ang evaporator ay konektado sa inlet pipe. Ang mga dulo ng mga coils ay pinagsama at ang isang presyon ng pagbabawas ng balbula ay naka-install sa kantong sa pagitan ng mga ito. Ang evaporator ay nakikipag-ugnayan - direkta o hindi direkta - sa pinagmulang daluyan, at ang condenser ay nakikipag-ugnayan sa sistema ng pag-init o mainit na tubig.

Prinsipyo ng pagtatrabaho ng isang heat pump

Ang pagpapatakbo ng HP ay batay sa pagkakaugnay ng dami ng gas, presyon at temperatura. Narito ang nangyayari sa loob ng unit:

1. Ang ammonia, freon o iba pang nagpapalamig, na gumagalaw sa pamamagitan ng pangsingaw, ay pinainit mula sa pinagmulang daluyan, halimbawa, sa temperatura na +5 degrees.
2. Matapos dumaan sa evaporator, ang gas ay umabot sa compressor, na nagbomba nito sa condenser.
3. Ang nagpapalamig na pumped ng compressor ay hawak sa condenser sa pamamagitan ng isang pressure reducing valve, kaya ang pressure nito dito ay mas mataas kaysa sa evaporator. Tulad ng nalalaman, sa pagtaas ng presyon ang temperatura ng anumang pagtaas ng gas. Ito ay eksakto kung ano ang nangyayari sa nagpapalamig - ito ay umiinit hanggang 60 - 70 degrees. Dahil ang condenser ay hugasan ng coolant na nagpapalipat-lipat sa sistema ng pag-init, ang huli ay umiinit din.
4. Sa pamamagitan ng pressure reducing valve, ang nagpapalamig ay ibinubuhos sa maliliit na bahagi sa evaporator, kung saan bumababa muli ang presyon nito. Ang gas ay lumalawak at lumalamig, at dahil ang bahagi ng panloob na enerhiya ay nawala nito bilang resulta ng pagpapalitan ng init sa nakaraang yugto, ang temperatura nito ay bumaba sa ibaba ng orihinal na +5 degrees. Kasunod ng evaporator, ito ay pinainit muli, pagkatapos ay pumped sa condenser ng compressor - at iba pa sa isang bilog. Sa agham, ang prosesong ito ay tinatawag na Carnot cycle.

Ngunit ang HP ay nananatiling lubhang kumikita: sa bawat kWh ng kuryenteng ginagastos, maaari kang makakuha ng mula 3 hanggang 5 kWh ng init.

Impluwensya ng paunang data sa resulta ng pagkalkula

Gamitin natin ngayon ang mathematical model na ginawa sa panahon ng mga kalkulasyon upang masubaybayan ang impluwensya ng iba't ibang paunang data sa huling resulta ng pagkalkula. Tandaan natin na ang mga kalkulasyon na isinagawa sa Excel ay nagpapahintulot sa naturang pagsusuri na maisagawa nang napakabilis.

Una, tingnan natin kung paano naaapektuhan ng thermal conductivity nito ang magnitude ng daloy ng init sa VGT mula sa lupa.

Tulad ng nalalaman, ang mga heat pump ay gumagamit ng libre at nababagong mapagkukunan ng enerhiya: mababang potensyal na init mula sa hangin, lupa, ilalim ng lupa, basura at basurang tubig mula sa mga teknolohikal na proseso, at bukas, hindi nagyeyelong mga reservoir. Ang elektrisidad ay ginugol dito, ngunit ang ratio ng dami ng thermal energy na natanggap sa dami ng elektrikal na enerhiya na natupok ay mga 3-7. Mas tiyak, ang mga pinagmumulan ng mababang uri ng init ay maaaring panlabas na hangin na may temperatura mula -15 hanggang +15°C, hangin na inalis mula sa lugar (15-25°C), subsoil (4-10°C) at tubig sa lupa (higit sa 10°C), tubig ng lawa at ilog (0-10°C), ibabaw (0-10°C) at malalim (higit sa 20 m) lupa (10°C).

Kung ang hangin sa atmospera o bentilasyon ay pinili bilang pinagmumulan ng init, ang mga heat pump na gumagana ayon sa air-water scheme ay ginagamit. Ang bomba ay maaaring matatagpuan sa loob o sa labas. Ang hangin ay ibinibigay sa heat exchanger nito gamit ang fan.

Kapag ang tubig sa lupa ay ginagamit bilang pinagmumulan ng init, ito ay ibinibigay mula sa isang balon gamit ang isang pump papunta sa heat exchanger ng isang pump na gumagana ayon sa "water-to-water" scheme, at ito ay ibinubomba sa isa pang balon o dini-discharge sa isang reservoir .
Kung ang pinagmulan ay isang reservoir, ang isang loop ng metal-plastic o plastic pipe ay inilalagay sa ilalim nito. Ang isang glycol solution (antifreeze) ay umiikot sa pipeline, na naglilipat ng init sa freon sa pamamagitan ng heat exchanger ng heat pump.

Mayroong dalawang mga pagpipilian para sa pagkuha ng mababang antas ng init mula sa lupa: paglalagay ng mga metal-plastic na tubo sa mga trench na 1.2-1.5 m ang lalim o sa mga vertical na balon na 20-100 m ang lalim. Minsan ang mga tubo ay inilalagay sa anyo ng mga spiral sa trenches 2-4 m malalim. Ito ay makabuluhang binabawasan ang kabuuang haba ng mga trenches. Ang maximum na paglipat ng init ng ibabaw ng lupa ay 50-70 kWh/m2 bawat taon. Ayon sa mga dayuhang kumpanya, ang buhay ng serbisyo ng trenches at balon ay higit sa 100 taon.

Pagkalkula ng isang pahalang na kolektor ng heat pump

Ang pag-alis ng init mula sa bawat metro ng tubo ay nakasalalay sa maraming mga parameter: lalim ng pagtula, pagkakaroon ng tubig sa lupa, kalidad ng lupa, atbp. Bilang isang magaspang na gabay, maaari itong ipagpalagay na para sa mga pahalang na kolektor ito ay 20 W/m. Mas tiyak: dry sand - 10, dry clay - 20, wet clay - 25, clay na may mataas na nilalaman ng tubig - 35 W/m. Ang pagkakaiba sa temperatura ng coolant sa forward at return lines ng loop sa mga kalkulasyon ay karaniwang kinukuha na 3 °C. Walang mga gusali ang dapat na itayo sa lugar sa itaas ng kolektor upang ang init ng lupa ay mapunan ng solar radiation.

Ang pinakamababang distansya sa pagitan ng mga inilatag na tubo ay dapat na 0.7-0.8 m. Ang haba ng isang trench ay karaniwang mula 30 hanggang 120 m. Inirerekomenda na gumamit ng 25% glycol solution bilang pangunahing coolant. Sa mga kalkulasyon, dapat itong isaalang-alang na ang kapasidad ng init nito sa temperatura na 0 °C ay 3.7 kJ/(kg.K), ang density ay 1.05 g/cm 3. Kapag gumagamit ng antifreeze, ang pagkawala ng presyon sa mga tubo ay 1.5 beses na mas malaki kaysa kapag nagpapalipat-lipat ng tubig. Upang kalkulahin ang mga parameter ng pangunahing circuit ng pag-install ng heat pump, kakailanganin mong matukoy ang pagkonsumo ng antifreeze:

Vs = Qo.3600 / (1.05.3.7..t),

Kung saan ang t ay ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mga linya ng supply at pagbabalik, na kadalasang itinuturing na 3 K, at ang Qo ay ang thermal power na natanggap mula sa isang mababang potensyal na pinagmulan (lupa). Ang huling halaga ay kinakalkula bilang pagkakaiba sa pagitan ng kabuuang kapangyarihan ng heat pump na Qwp at ng kuryenteng ginugol sa pagpainit ng freon P:

Qo = Qwp - P, kW.

Ang kabuuang haba ng mga tubo ng kolektor L at ang kabuuang lugar ng lugar A para dito ay kinakalkula gamit ang mga formula:

Narito ang q ay ang tiyak (mula sa 1 m ng tubo) pag-alis ng init; da - distansya sa pagitan ng mga tubo (laying pitch).

Halimbawa ng Pagkalkula ng Heat Pump

Mga paunang kondisyon: pangangailangan ng init ng isang cottage na may isang lugar na 120-240 m2 (depende sa thermal insulation) - 12 kW; ang temperatura ng tubig sa sistema ng pag-init ay dapat na 35 °C; pinakamababang temperatura ng coolant - 0 °C. Upang mapainit ang gusali, napili ang isang heat pump na WPS 140 l (Buderus) na may lakas na 14.5 kW (ang pinakamalapit na mas malaking karaniwang sukat), na kumonsumo ng 3.22 kW ng freon sa init. Ang pag-alis ng init mula sa ibabaw na layer ng lupa (dry clay) q ay katumbas ng 20 W/m. Alinsunod sa mga formula na ipinakita sa itaas, kinakalkula namin:

1. kinakailangang kolektor thermal power Qo = 14.5 - 3.22 = 11.28 kW;
2. kabuuang haba ng tubo L = Qo/q = 11.28/0.020 = 564 m. Upang maisaayos ang naturang kolektor, kakailanganin ang 6 na circuit na 100 m ang haba;
3. na may laying step na 0.75 m, ang kinakailangang lugar ng site ay A = 600 H 0.75 = 450 m 2;
4. kabuuang rate ng daloy ng glycol solution Vs = 11.28.3600/ (1.05.3.7.3) = 3.51 m 3 / h, ang daloy ng rate sa bawat circuit ay 0.58 m 3 / h.

Upang maitayo ang kolektor, pumili kami ng isang metal-plastic pipe ng karaniwang sukat na 32 × 3 (halimbawa, Henco). Ang pagkawala ng presyon sa loob nito ay magiging 45 Pa/m; paglaban ng isang circuit ay humigit-kumulang 7 kPa; bilis ng daloy ng coolant - 0.3 m / s.

Pagkalkula ng probe

Kapag gumagamit ng mga vertical na balon na may lalim na 20 hanggang 100 m, ang hugis-U na metal-plastic o plastik (na may diameter na higit sa 32 mm) ay nahuhulog sa kanila. Bilang isang patakaran, ang dalawang mga loop ay ipinasok sa isang balon, pagkatapos nito ay puno ng semento mortar. Sa karaniwan, ang tiyak na pag-alis ng init ng naturang probe ay maaaring kunin na katumbas ng 50 W/m. Maaari ka ring tumuon sa sumusunod na data sa pag-aalis ng init:

• tuyong sedimentary rock - 20 W/m;
• mabato na lupa at tubig-puspos na sedimentary na mga bato - 50 W/m;
• mga bato na may mataas na thermal conductivity - 70 W/m;
• tubig sa lupa - 80 W/m.

Ang temperatura ng lupa sa lalim na higit sa 15 m ay pare-pareho at humigit-kumulang +10 °C. Ang distansya sa pagitan ng mga balon ay dapat na higit sa 5 m. Sa pagkakaroon ng mga daloy sa ilalim ng lupa, ang mga balon ay dapat na matatagpuan sa isang linya na patayo sa daloy.

Ang pagpili ng mga diameter ng pipe ay isinasagawa batay sa mga pagkawala ng presyon para sa kinakailangang daloy ng coolant. Ang pagkalkula ng daloy ng likido ay maaaring isagawa para sa t = 5 °C.

Halimbawa ng pagkalkula: Ang paunang data ay pareho sa pagkalkula sa itaas ng isang pahalang na kolektor. Sa isang probe specific heat removal na 50 W/m at kinakailangang power na 11.28 kW, ang probe length L ay dapat na 225 m.

Upang mag-install ng isang kolektor, kinakailangan upang mag-drill ng tatlong balon na may lalim na 75 m. Sa bawat isa sa kanila ay naglalagay kami ng dalawang mga loop ng metal-plastic pipe ng karaniwang sukat na 26 × 3; sa kabuuan - 6 na mga circuit na 150 m bawat isa.

Ang kabuuang rate ng daloy ng coolant sa t = 5 °C ay magiging 2.1 m3/h; ang rate ng daloy sa isang circuit ay 0.35 m3/h. Ang mga circuit ay magkakaroon ng mga sumusunod na haydroliko na katangian: pagkawala ng presyon sa tubo - 96 Pa/m (coolant - 25% glycol solution); circuit resistance - 14.4 kPa; bilis ng daloy - 0.3 m/s.

Pagpili ng kagamitan

Dahil ang temperatura ng antifreeze ay maaaring mag-iba (mula -5 hanggang +20 °C), ang tangke ng pagpapalawak ay kinakailangan sa pangunahing circuit ng pag-install ng heat pump.

Inirerekomenda din na mag-install ng tangke ng imbakan sa linya ng pagbabalik: ang heat pump compressor ay gumagana sa mode na "on-off". Ang masyadong madalas na pagsisimula ay maaaring humantong sa pinabilis na pagkasira ng mga bahagi nito. Ang tangke ay kapaki-pakinabang din bilang isang aparato sa pag-iimbak ng enerhiya kung sakaling mawalan ng kuryente. Ang pinakamababang dami nito ay kinukuha sa rate na 10-20 liters bawat 1 kW ng heat pump power.

Kapag gumagamit ng pangalawang mapagkukunan ng enerhiya (electric, gas, liquid o solid fuel boiler), ito ay konektado sa circuit sa pamamagitan ng balbula ng paghahalo, ang drive nito ay kinokontrol ng isang heat pump o karaniwang sistema automation.

Sa kaganapan ng mga posibleng pagkawala ng kuryente, kinakailangang dagdagan ang kapangyarihan ng naka-install na heat pump sa pamamagitan ng salik na kinakalkula ng formula: f = 24/(24 - t off), kung saan ang t off ay ang tagal ng pagkaputol ng power supply. .

Sa kaganapan ng isang posibleng pagkawala ng kuryente sa loob ng 4 na oras, ang coefficient na ito ay magiging katumbas ng 1.2.

Ang kapangyarihan ng heat pump ay maaaring mapili batay sa monovalent o bivalent mode ng operasyon nito. Sa unang kaso, ipinapalagay na ang heat pump ay ginagamit bilang ang tanging generator ng thermal energy.

Dapat itong isaalang-alang: kahit na sa ating bansa, ang tagal ng mga panahon na may mababang temperatura ng hangin ay isang maliit na bahagi ng panahon ng pag-init. Halimbawa, para sa Central region ng Russia, ang oras kung kailan ang temperatura ay bumaba sa ibaba -10 °C ay 900 oras lamang (38 araw), habang ang tagal ng panahon mismo ay 5112 oras, at ang average na temperatura sa Enero ay humigit-kumulang - 10 °C. Samakatuwid, ang pinakaangkop ay ang patakbuhin ang heat pump sa bivalent mode, na kinabibilangan ng pag-on ng karagdagang heat generator sa mga panahong bumababa ang temperatura ng hangin sa ibaba ng isang tiyak na antas: -5 °C sa katimugang rehiyon ng Russia, -10 °C sa mga gitnang rehiyon. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na bawasan ang gastos ng heat pump at, lalo na, ang pag-install ng pangunahing circuit (paglalagay ng mga trench, mga balon sa pagbabarena, atbp.), Na tumataas nang malaki sa pagtaas ng kapangyarihan ng pag-install.

Sa mga kondisyon ng Central region ng Russia, para sa isang magaspang na pagtatantya kapag pumipili ng isang heat pump na tumatakbo sa bivalent mode, maaari kang tumuon sa 70/30 ratio: 70% ng pangangailangan ng init ay sakop ng heat pump, at ang natitirang 30% sa pamamagitan ng electric boiler o iba pang heat generator. Sa katimugang mga rehiyon, maaari kang magabayan ng power ratio ng heat pump at karagdagang heat generator, na kadalasang ginagamit sa Kanlurang Europa: 50 hanggang 50.

Para sa isang cottage na may lawak na 200 m2 para sa 4 na tao na may pagkawala ng init na 70 W/m2 (kinakalkula sa -28 °C sa labas ng temperatura ng hangin), ang kinakailangan sa init ay magiging 14 kW. Sa halagang ito ay dapat idagdag ang 700 W para sa paghahanda ng sanitary hot water. Bilang resulta, ang kinakailangang kapangyarihan ng heat pump ay magiging 14.7 kW.

Kung may posibilidad ng pansamantalang pagkawala ng kuryente, kailangan mong dagdagan ang numerong ito ayon sa naaangkop na kadahilanan. Sabihin nating ang araw-araw na oras ng pag-shutdown ay 4 na oras, pagkatapos ay ang kapangyarihan ng heat pump ay dapat na 17.6 kW (pagtaas ng kadahilanan - 1.2). Sa kaso ng monovalent mode, maaari kang pumili ng ground-water heat pump Logafix WPS 160 L (Buderus) na may lakas na 17.1 kW, na kumokonsumo ng 5.5 kW ng kuryente.

Para sa isang bivalent system na may karagdagang electric heater at isang temperatura ng pag-install na -10 ° C, na isinasaalang-alang ang pangangailangan na makakuha ng mainit na tubig at ang kadahilanan ng kaligtasan, ang kapangyarihan ng heat pump ay dapat na 11.4 W, at ang electric boiler - 6.2 kW (kabuuan - 17.6 ). Ang pinakamataas na kuryenteng natupok ng system ay 9.7 kW.

Paano makalkula ang mga gastos sa pag-init para sa isang bahay ng bansa?

Ang mga kalkulasyon ay ginawa batay sa mga sumusunod na parameter:

Ang unang parameter ay ang mga gastos sa pagpapatakbo. Upang matukoy ang mga gastos na ito, ito ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang sa halaga ng gasolina na gagamitin upang makabuo ng init. Kasama rin sa item na ito ang mga gastos sa pagpapanatili. Ang pinaka kumikita sa mga tuntunin ng parameter na ito ay ang pag-init, ang carrier ng enerhiya na kung saan ay ang ibinibigay na pangunahing gas. Ang susunod na pinaka-epektibo ay ang HEAT PUMP.

Ang pangalawang parameter ay ang halaga ng pagbili ng kagamitan at pag-install nito. Ang pinaka kumikita at matipid na opsyon sa yugto ng pagkuha at pag-install ay ang pagbili ng electric boiler. Naghihintay ang pinakamataas na gastos kung magpasya kang bumili ng mga boiler kung saan ang mga carrier ng enerhiya ay liquefied gas sa mga tangke ng gas o diesel fuel. Dito, masyadong, ang isang HEAT PUMP ay pinakamainam.

Ang ikatlong parameter ay dapat isaalang-alang na kaginhawahan kapag gumagamit ng kagamitan sa pag-init. Mga boiler ng solid fuel sa kasong ito, maaari silang mapansin bilang ang pinaka-hinihingi ng pansin. Nangangailangan sila ng iyong presensya at karagdagang pagkarga ng gasolina, habang ang mga de-kuryente at ang mga pinapagana ng pangunahing suplay ng gas ay gumagana nang hiwalay. Dahil ang gas at mga electric boiler ang pinaka komportableng gamitin kapag nagpapainit ng mga bahay sa bansa. At dito may advantage ang HEAT PUMP. Ang kontrol sa klima ay ang pinaka komportableng katangian ng mga heat pump.

Ngayon, ang sumusunod na sitwasyon ng presyo ay binuo sa rehiyon ng Moscow... Ang pagkonekta ng gas sa mga pribadong bahay ay nagkakahalaga ng halos 600 libong rubles. Kinakailangan din gawaing disenyo at ang kaukulang mga pag-apruba, na kung minsan ay tumatagal ng maraming taon at nagkakahalaga din ng pera. Idagdag dito ang halaga ng kagamitan at ang medyo maikling panahon ng pagsusuot nito (kaya naman ang mga kumpanya ng gas ay nag-aalok ng mas malakas mga gas boiler upang ang pagkasira at pagkasunog ng boiler ay mas matagal). Ang pag-init gamit ang mga heat pump ay maihahambing na sa presyo sa itaas, ngunit hindi nangangailangan ng anumang mga pag-apruba. Ang heat pump ay isang pangkaraniwang electric household appliance na kumukonsumo ng 4 na beses na mas kaunting kuryente kaysa sa isang conventional electric boiler at isa ring climate control device, ibig sabihin, isang air conditioner. Ang buhay ng motor ng mga modernong heat pump, at lalo na ang mga de-kalidad (premium na klase), ay nagpapahintulot sa kanila na gumana nang higit sa 20 taon.

Nagbibigay kami ng mga halimbawa ng pagkalkula ng mga heat pump para sa iba't ibang uri at laki ng bahay.

Una, kailangan mong matukoy ang pagkawala ng init ng iyong gusali, depende sa rehiyon ng lokasyon nito. Magbasa pa sa "Buong balita"

Una sa lahat, kailangan mong magpasya sa kapangyarihan ng heat pump o boiler, dahil ito ay isa sa mga mapagpasyang teknikal na katangian. Napili ito batay sa dami ng pagkawala ng init ng gusali. Ang pagkalkula ng balanse ng init ng isang bahay, na isinasaalang-alang ang mga tampok ng disenyo nito, ay dapat isagawa ng isang espesyalista, gayunpaman, para sa isang magaspang na pagtatantya ng parameter na ito, kung ang pagtatayo ng bahay ay dinisenyo na isinasaalang-alang ang mga pamantayan ng gusali, maaari mong gamitin ang sumusunod na formula:
Q = k V ΔT
1 kW/h = 860 kcal/h
saan
Q - pagkawala ng init, (kcal/h)
Ang V ay ang dami ng silid (haba × lapad × taas), m3;
ΔT - maximum na pagkakaiba sa pagitan ng temperatura ng hangin sa labas at sa loob ng silid sa taglamig, °C;
k ay ang pangkalahatang koepisyent ng paglipat ng init ng gusali;
k = 3…4 - gusaling gawa sa mga tabla;
k = 2…3 - mga brick wall sa isang layer;
k min-max = 1…2 - karaniwang pagmamason (brick sa dalawang layer);

k = 0.6...1 - well-insulated na gusali;

Isang halimbawa ng pagkalkula ng kapangyarihan ng isang gas boiler para sa iyong tahanan:

Para sa isang gusali na may volume V = 10m × 10m × 3m = 300m3;

Ang pagkawala ng init ng isang brick building (k max= 2) ay magiging:
Q = 2 ×300 × 50 = 30000 kcal/oras = 30000 / 860 = 35 kW
Ito ang magiging kinakailangang minimum na lakas ng boiler, na kinakalkula hanggang sa maximum...

Kadalasan ay 1.5 beses na pinipili ang power reserve, gayunpaman, ang mga salik gaya ng patuloy na pagpapatakbo ng bentilasyon ng silid, bukas na mga bintana at mga pintuan, malaking parisukat glazing, atbp. Kung plano mong gumamit ng double-circuit boiler (pagpainit ng silid at pagbibigay ng mainit na tubig), kung gayon ang kapangyarihan nito ay dapat na dagdagan ng 10 - 40%. Ang additive ay depende sa dami ng daloy ng mainit na tubig.

Isang halimbawa ng pagkalkula ng kapangyarihan ng isang heat pump para sa iyong tahanan:

Sa ΔT = (Tvn - Tnar) = 20 - (-30) = 50°C;
Ang pagkawala ng init ng isang brick building (k min= 1) ay magiging:
Q = 1 ×300 × 50 = 15000 kcal/oras = 30000 / 860 = 17 kW
Ito ang magiging kinakailangang minimum na lakas ng boiler, na kinakalkula sa pinakamaliit, dahil walang burnout sa heat pump at ang mapagkukunan ay nakasalalay sa buhay ng motor nito at pagbibisikleta sa araw... Upang bawasan ang bilang ng mga on/off cycle ng heat pump, ginagamit ang mga tangke ng heat accumulator.

Kaya: Kailangan mong umikot ang heat pump ng 3-5 beses kada oras.
mga. 17 kW/hour -3 cycle

Kakailanganin mo ng buffer tank - 3 cycle - 30 l/kW; 5 stroke - 20 l/kW.

17 kW*30l=500l na kapasidad ng imbakan!!! Ang mga kalkulasyon ay tinatayang, narito ang isang malaking baterya ay mabuti, ngunit sa pagsasanay ay gumagamit sila ng 200 litro.

Ngayon kalkulahin natin ang halaga ng isang heat pump at ang pag-install nito para sa iyong tahanan:

Ang dami ng gusali ay pareho V = 10m × 10m × 3m = 300 m3;
Kinakalkula namin ang tinatayang kapangyarihan na maging -17 kW. Ang iba't ibang mga tagagawa ay may iba't ibang mga linya ng kuryente, kaya pumili ng isang heat pump batay sa kalidad at gastos kasama ng aming mga consultant. Halimbawa, ang Waterkotte ay may 18 kW heat pump, ngunit maaari ka ring mag-install ng 15 kW heat pump, dahil kung walang sapat na kapangyarihan, mayroong 6 kW na peak na mas malapit sa bawat heat pump. Ang peak reheating ay nangyayari nang medyo mabilis at samakatuwid ay hindi na kailangang mag-overpay para sa isang heat pump. Samakatuwid, maaari kang pumili ng 15 kW, dahil sa maikling termino 15+6=21 kW ay mas mataas kaysa sa iyong mga pangangailangan sa init.

Huminto tayo sa 18 kW. Suriin ang halaga ng heat pump sa mga consultant, dahil ngayon ang mga kondisyon ng paghahatid ay "para sabihin nang mahinahon" na hindi mahuhulaan. Samakatuwid, ang bersyon ng pabrika ay ipinakita sa site.

Kung ikaw ay nasa timog na mga rehiyon, kung gayon ang pagkawala ng init ng iyong tahanan batay sa mga kalkulasyon sa itaas ay magiging mas kaunti, dahil ΔT = (Tvn - Tnar) = 20 - (-10) = 30°C. o kahit na ΔT = (Tvn - Tnar) = 20 - (-0) = 20°C. Maaari kang pumili ng heat pump na may mas mababang kapangyarihan at gayundin sa air-to-water operating principle. Ang aming mga air source heat pump ay gumagana nang mahusay hanggang sa -25 degrees at samakatuwid ay hindi nangangailangan ng gawaing pagbabarena.

Sa gitnang Russia at Siberia, ang mga geothermal heat pump na tumatakbo sa prinsipyong "tubig-sa-tubig" ay mas epektibo.

Iba-iba ang halaga ng pagbabarena para sa isang geothermal field depende sa rehiyon. Sa rehiyon ng Moscow, ang pagkalkula ng gastos ay ang mga sumusunod:

Kinukuha namin ang kapangyarihan ng aming heat pump -18 kW. Ang paggamit ng kuryente ng naturang geothermal heat pump ay humigit-kumulang 18/4 = 4.5 kW/hour mula sa isang outlet. Ang Waterkotte ay may mas kaunti pa (ang katangiang ito ay tinatawag na COP. Ang mga waterkotte heat pump ay may COP na 5 o higit pa). Ayon sa batas ng pag-iingat ng kapangyarihan, ang elektrikal na kapangyarihan ay inililipat sa system, na-convert sa thermal power. Nakukuha namin ang nawawalang kapangyarihan mula sa isang geothermal source, iyon ay, mula sa mga probes na kailangang i-drill. 18-4.5 = 13.5 kW mula sa Earth halimbawa (dahil ang pinagmulan sa kasong ito ay maaaring isang pahalang na kolektor, isang lawa, atbp.).

Ang paglipat ng init ng mga lupa sa iba't ibang lugar, kahit na sa rehiyon ng Moscow, ay iba. Sa karaniwan, mula 30 hanggang 60 W bawat 1 m.p., depende sa kahalumigmigan ng lupa.

13.5 kW o 13500 W na hinati sa paglipat ng init. sa karaniwan ito ay 50W kaya 13500/50=270 metro. Ang gawaing pagbabarena ay nagkakahalaga ng average na 1200 rubles/m.p. Nakakakuha kami ng 270*1200=324000 rubles. turnkey na may entry sa heating station.

Ang halaga ng isang heat pump ng klase ng ekonomiya ay 6-7 libong dolyar. mga. 180-200 libong rubles

Gastos TOTAL 324 thousand + 180 thousand = 504 thousand rubles

Idagdag ang halaga ng pag-install at ang halaga ng isang nagtitipon ng init at makakakuha ka ng kaunti pa sa 600 libong rubles, na maihahambing sa halaga ng pagbibigay ng pangunahing gas. Q.E.D.