Как да се изчисли и да изберете термопомпа

Източници на топлина. Термопомпи.

Както е известно, термопомпи използват свободни и възобновяеми енергийни източници: ниска степен на топлината на въздуха, почвата, подпочвените води, отпадъчни води и вода на процеси за грешки, открити замразяване води. В тази електрическа енергия се консумира, но съотношението на топлинна енергия, произведена в размер на електрическа енергия е около 3-5.

По-точно, топлинните източници нискокачествени може да бъде външна температура на въздуха от -25 до 45 ° С, изтеглени от въздуха в помещението (15-25 ° С) подземна (4-10 ° С) и се смилат (повече от 10 ° С) вода , езеро и речна вода (0-10 ° с), повърхността (0-10 ° с) и дълбочина (20 т) земята (10 ° с).

Ако източникът на топлина е атмосферно обезвъздушител или прилага термопомпи. работи върху "въздух-вода". Термопомпата може да се намира във или извън помещението. Се подава въздух към своя намотка от вентилатор. Когато се използва като източник на топлина се смила вода се доставя от кладенеца с помпа в Термопомпата работи според "вода-вода", и или изпомпва в друг сондажния ствол, или заустват в резервоара.

Ако източникът - резервоар, дъното се поставя една линия на метал-пластмаса или пластмасови тръби. От циркулиращия гликол разтвор на тръбопровода, през който топлина трансфери помпа топлообменник фреон на.

Два варианта получи ниска степен на топлина от пластмасови тръби почвата :. Полагане в дълбочина на изкопа на 1.2-1.5 м вертикална дълбочина и на 20-100 m Понякога тръби са посочени под формата на спирали в 2-4 м дълбоки изкопи, такива топлообменници се наричат "кошница". Това значително намалява общата дължина на изкопа. Максимална повърхност на разсейване на топлината на почвата е 50-70 кВтч / м2 годишно. Според чуждестранни компании, срока на експлоатация на окопите и дупките са повече от 100 години.

Пример за изчисляване на термопомпата.

Първоначални условия: топлина търсене къща площ 120-240 m2 (в зависимост от топлоизолацията) - 12 кВт; температура на водата в отоплителната система трябва да е 35 ° С; Минимална температурата на охлаждащата течност - 0 ° С За отопление на сгради, избрани капацитет термопомпа от 14,5 кВт (следващия по-голям размер), изразходвани за отопление на фреон 3,22 кВт. отвеждане на топлината от повърхностния слой на почвата (суха глина) Q е 20 W / m. В съответствие с формулите, показани по-горе напред:

  1. изисква топлинна енергия колектор Qo = 14,5 - 3,22 = 11.28 кВт;
  2. обща дължина L = тръба Qo / р = 11,28 / 0020 = 564 m за организирането на такива колектор вериги изисква 6 100 m .;
  3. подреждане на стъпка 0.75 m изисква площ А = 600 х 0,75 = 450 m2;
  4. Общият поток гликол разтвор Vs = 11,28 · 3600 / (1.05 · 3 · 3.7) = 3,484 м3 / ч, скоростта на потока на една верига е 0,58 м3 / ч.

За апарат колектор улавя размера на състав тръба 32 (например, RE32h2). Загубите на налягане в него възлизат на 45 Pa / m; съпротивление верига - около 7 кРа; скорост на потока на охлаждащата течност - 0,3 м / сек.

Изчисление на хоризонтален колектор термопомпа

Минималното разстояние между съществуващите тръби да 0.7-0.8 м. Дължината на един изкоп е обикновено 30-120 м. Първичния охладител се препоръчва да се използва 25% разтвор на гликол. При изчисленията, трябва да се отбележи, че топлината му при температура от 0 ° С 3,7 килоджаул / (кг · К), плътност - 1.05 гр / cm3. Когато се използва антифриз 1,5 пъти загубата на налягане в тръбите, отколкото ако циркулация на вода. За да се изчисли параметрите на първичния контур на инсталацията на термопомпата е необходимо да се определи скоростта на антифриза:

Vs = Qo · 3600 / (1,05 · 3,7 · .T),

където .T - температурна разлика между доставка и връщане линии, които често вземат равно К 3 и Qo - топлинна мощност ниско потенциален източник (земя). Последната стойност се изчислява като разлика между общата мощност на термопомпата и QWP електрическа енергия, изразходвано за отопление на фреон P:

Общата дължина на колекторните тръби L и общата площ под него изчислява по формулата:

Тук р - специфични (с 1 m тръба) отвеждане на топлината; га - разстоянието между тръбите (стифиране стъпка).

изчисление на сонда

При използване на вертикална и дълбочина от 20 м до 100 те се потапят U-образна пластмаса или метал и пластмаса (за диаметри над 32 mm) тръба. Обикновено, двете бримки се вкарва в един отвор, след което се запълва с циментов разтвор. средната специфична отстраняване на топлина на сондата може да се приема като 50 W / m. Можете също да отидете на следната данни за отвеждане на топлина:

  • сухи утайки - 20 W / м;
  • скалния почва и вода наситен седиментни скали - 50 W / m;
  • камък скала с висока топлопроводимост - 70 W / m;
  • подпочвените - 80 W / m.

Температурата на почвата на дълбочина над 15 m е постоянна и възлиза на около 10 ° С Разстоянието между отворите трябва да бъде по-голяма от 5 м. В присъствието на подземни токове, кладенци трябва да са разположени по линия, перпендикулярна на потока.

Избор на диаметъра на тръбата се извършва въз основа на загубата на налягане за желаната скорост на потока на охлаждащата течност. Изчисляване на дебит може да се извърши за т = 5 ° С

Пример за изчисление. Входни данни - същата като тази в по-горе изчисление хоризонтален колектор. Когато специфична топлина отстраняване сонда 50 W / M и изисква капацитет 11.28 кВт сонда дължина L трябва да възлиза на 225 m.

. За колектор устройство три ямки да бъдат пробити на дълбочина от 75 m на мястото на всяка от двете бримки на размера на многослойна тръба 25 (RE25h2.0); - 6 вериги на 150 m.

Общият поток на охлаждащата течност в .T = 5 ° С ще бъде 2,1 м3 / ч; протече през един път - 0,35 м3 / ч. Очертава ще имат следните хидравлични характеристики: загуба на налягане в тръбата - 96 Pa / m (отопление вода - 25% гликол); верига импеданс - 14,4 кРа; скорост на потока - 0,3 м / сек.

Избор на оборудване

Тъй като температурата на охлаждащата течност може да варира (от -5 до 20 ° С) в единицата за първи контур термопомпа изисква разширителен съд.

Препоръчваме също резервоара за съхранение на линия за връщане: компресора на термопомпата работи в режим "включване-изключване". Твърде често започва могат да доведат до ускорено износване на частите му. Резервоарът е полезен и като енергиен магазин - на прекъсването на захранването. Нейният минимален обем се получава от скоростта на 10-20 литра на 1 киловатчас топлина помпа.

Когато вторият източник на захранване (електрически, газови, течни или твърдо гориво) е свързан към веригата чрез смесване клапан, задвижващият механизъм, който се контролира от термопомпата или общата система за автоматизация на.

В случай на възможни тока трябва да се увеличи капацитета на топлинната помпа, инсталиран на коефициента изчислява по формулата: F = 24 / (24 - T изключен), където никой т - продължителност на прекъсване на захранването.

В случай на възможно отпадане на захранването за 4 часа, този коефициент е равен на 1,2.

Силата на термопомпата може да бъде избран въз основа на едновалентна или двувалентна неговото действие. В първия случай се приема, че термопомпата се използва като единствен топлинен генератор на енергия.

В южните райони на условия за оценка при избора на термопомпата работи в двувалентна режим може да се ръководи от съотношението 70/30: 70% от изискването за топлина са обхванати от термопомпата, а останалите 30 - електрически бойлер или друг източник на топлина. В южните райони може да се ръководи от съотношението на силите на термопомпата и допълнителна топлина генератора, обикновено се използва в Западна Европа: 50 до 50.

За къща 200 m2 в продължение на 4 хора с топлинни загуби от 70 W / m2 (на базата на -28 ° С температура на външния въздух) на потреблението на топлинна енергия ще бъде 14 кВт. Към това трябва да се добави стойност от 700 W до получаване на санитарна топла вода. В резултат на това необходимата мощност на термопомпата ще бъде 14,7 кВт.

Ако е възможно, временно спиране на тока е необходимо да се увеличи този брой по съответния коефициент. Да приемем ежедневния път - на 4 часа, след което силата на термопомпата да бъде 17,6 кВт (мултипликационен коефициент - 1.2). В случая на моно-режим можете да изберете вида на термопомпа "подземни води" капацитет от 17,1 кВт консумира 5.5 кВт на електрическа енергия.

За двувалентен система с допълнителен електрически нагревател и температура от -10 ° С контролната точка на необходимостта от производство на топла вода и коефициент на безопасност, мощността на топлинната помпа се 11,4 W, докато електрически котел - 6.2 кВт (общо - 17.6) , Потреблението върхов капацитет електрическа система на 9,7 кВт.

Приблизителна цена на електрическа енергия за един сезон, когато термопомпата в режим на моно е 200 долара, а двувалентна - 400. цената на енергията с помощта само на съответната сума на котела: електроенергия - около 1600, дизелово гориво - 1000, и газ - 350 (най- ниски цени на природния газ), които съществуват в България. В момента, нашите условия за ефективност на термопомпата е на второ място на газ, както и за оперативните разходи, трайност, безопасността и на екологичните показатели превъзхожда всички други топлинни генератори.

Имайте предвид, че инсталирането на термопомпи на първо място изисква да се обърне внимание на изолацията на сгради и монтаж на прозорци с двоен стъклопакет с ниска топлопроводимост.