Varmepumpe til opvarmning af et hus: driftsprincip og beregningseksempler

Typer af varmepumpedesign

Typen af ​​varmepumpe betegnes normalt med en sætning, der angiver kildemediet og varmebæreren for varmesystemet.
Der er følgende sorter:

• ТН "luft - luft";
• ТН "luft - vand"
• TN "jord - vand";
• TH "vand - vand".

Den allerførste mulighed er et konventionelt delt system, der fungerer i opvarmningstilstand. Fordamperen monteres udendørs, og en enhed med en kondensator installeres inde i huset. Sidstnævnte blæses af en ventilator, på grund af hvilken varm luftmasse tilføres rummet.

Hvis et sådant system er udstyret med en speciel varmeveksler med dyser, opnås HP-typen "luft-vand". Den er tilsluttet et vandopvarmningssystem.

HP-fordamperen af ​​typen "luft-til-luft" eller "luft-til-vand" kan placeres ikke udendørs, men i udsugningskanalen (den skal tvinges). I dette tilfælde øges varmepumpens effektivitet flere gange.

Varmepumper af typen "vand til vand" og "jord til vand" bruger en såkaldt ekstern varmeveksler eller, som det også kaldes, en opsamler til at udvinde varme.

Skematisk diagram over varmepumpen

Dette er et rør med lang sløjfe, normalt plast, gennem hvilket et flydende medium cirkulerer rundt om fordamperen. Begge typer varmepumper repræsenterer den samme enhed: i et tilfælde nedsænkes samleren i bunden af ​​et overfladebeholder og i det andet - i jorden. Kondensatoren til en sådan varmepumpe er placeret i en varmeveksler, der er forbundet med varmtvandsopvarmningssystemet.

Tilslutning af varmepumper i henhold til "vand - vand" - ordningen er meget mindre besværlig end "jord - vand", da der ikke er behov for at udføre jordarbejde. I bunden af ​​reservoiret lægges røret i form af en spiral. Selvfølgelig er kun et reservoir egnet til denne ordning, der ikke fryser til bunden om vinteren.

Hvordan fungerer en varmepumpe

En moderne varmepumpe ligner meget et almindeligt køleskab.

Hvad er en geotermisk pumpe eller med andre ord en varmepumpe? Dette er enheder, der kan overføre varme fra en kilde til en forbruger. Lad os overveje princippet om dets drift på eksemplet med den første praktiske implementering af ideen.

Princippet om drift af geotermiske pumper blev kendt i 50'erne. XIX århundrede. Disse principper blev først omsat i midten af ​​det sidste århundrede.

En dag havde en eksperimentator ved navn Weber travlt med en fryser og ved et uheld rørte ved kondensatorens skydelinje. Han havde en idé om, hvorfor varmen ikke går nogen steder og ikke hjælper? Han tænkte ikke længe, ​​forlængede røret og lagde det i vandtanken.

Det varme vand, der kom ud af ham, var så varmt, at han ikke vidste, hvor han skulle lægge det. Vi måtte fortsætte - hvordan opvarmede du luften med dette enkle system? Løsningen var meget enkel og ikke mindre strålende.

Varmt vand opvikles gennem en varmeveksler, og derefter blæser en ventilator varm luft gennem huset. Alt genialt er simpelt! Weber var en ydmyg mand, og til sidst fandt han ud af, hvordan man skulle klare sig uden køleskab. Du er nødt til at trække varmen ud af jorden!

Efter at have begravet kobberrør og pumpet freon (den samme gas som i køleskabe) begyndte han at modtage varmeenergi fra tarmene. Vi tror, ​​at i dette eksempel vil alle forstå, hvordan en varmepumpe fungerer.

Vi anbefaler også, at du læser følgende artikel om solvarmens mirakel: //6.//otoplenie/chudo-pech-.html.

Varmefjernelsesanlæg. (Klik for at forstørre)

• I det væsentlige er et luft-til-klimaanlæg et konventionelt klimaanlæg;
• Luft til vand - tilføj en varmeveksler til klimaanlægget, og vi vil allerede opvarme vandet;
• Grundvand - vi begraver samleren fra rørene ned i jorden og varmer vandet op ved udløbet;
• VVS-rør lægges i åbent eller underjordisk vand og overfører varme til bygningens varmesystem.

(En detaljeret klassificering af varmepumper til opvarmning kan findes i denne artikel).

Det er tid til grundigt at studere udenlandske erfaringer

Næsten alle kender nu til varmepumper, der er i stand til at udvinde varme fra miljøet til opvarmning af bygninger, og hvis ikke så længe siden stillede en potentiel kunde normalt det forvirrede spørgsmål "hvordan er det muligt?", Nu spørgsmålet "hvordan er det korrekt? At gøre ? "

Svaret på dette spørgsmål er ikke let.

På jagt efter svar på de mange spørgsmål, der uundgåeligt opstår, når man forsøger at designe varmesystemer med varmepumper, anbefales det at henvende sig til erfaringerne fra specialister i de lande, hvor varmepumper på jordvarmevekslere har været brugt i lang tid.

Et besøg * på den amerikanske udstilling AHR EXPO-2008, som hovedsagelig blev foretaget for at få oplysninger om metoderne til tekniske beregninger for jordvarmevekslere, bragte ikke direkte resultater i denne retning, men en bog blev solgt på ASHRAE-udstillingen stand, hvoraf nogle af bestemmelserne tjente som grundlag for denne publikation.

Det skal straks siges, at overførsel af den amerikanske metode til husjord ikke er en let opgave. For amerikanerne er tingene ikke de samme som i Europa. Kun de måler tiden i de samme enheder som vi gør. Alle andre måleenheder er rent amerikanske eller rettere britiske. Amerikanerne var især uheldige med varmestrøm, som kan måles både i britiske termiske enheder pr. Tidsenhed og i tonsvis af køling, som sandsynligvis blev opfundet i Amerika.

Det største problem var imidlertid ikke den tekniske ulempe ved at genberegne de måleenheder, der blev vedtaget i USA, som man kan vænne sig til det over tid, men fraværet i den nævnte bog af et klart metodisk grundlag for at konstruere en beregning algoritme. Der gives for meget plads til rutinemæssige og velkendte beregningsmetoder, mens nogle vigtige hensættelser forbliver helt ukendte.

Især sådanne fysisk relaterede indledende data til beregning af lodrette jordvarmevekslere, såsom temperaturen på væsken, der cirkulerer i varmeveksleren og konverteringsfaktoren for varmepumpen, kan ikke indstilles vilkårligt, og inden man fortsætter med beregninger relateret til ustabil varme overførsel i jorden, er det nødvendigt at bestemme forholdet, der forbinder disse parametre.

Kriteriet for effektiviteten af ​​en varmepumpe er konverteringskoefficienten α, hvis værdi bestemmes af forholdet mellem dens termiske effekt og effekten af ​​kompressorens elektriske drev. Denne værdi er en funktion af kogepunkterne tu i fordamperen og tk for kondens, og i forhold til vand-til-vand-varmepumper kan vi tale om væsketemperaturerne ved udløbet fra fordamperen t2I og ved udløbet fra kondensator t2K:

? =? (t2И, t2K). (en)

Analyse af katalogkarakteristika for serielle kølemaskiner og vand-til-vand-varmepumper gjorde det muligt at vise denne funktion i form af et diagram (fig. 1).

Ved hjælp af diagrammet er det let at bestemme parametrene for varmepumpen i de første indledende faser af designet. Det er f.eks. Indlysende, at hvis varmesystemet, der er tilsluttet varmepumpen, er designet til at forsyne et varmemedium med en fremløbstemperatur på 50 ° C, vil den maksimale mulige konverteringsfaktor for varmepumpen være ca. 3,5. Samtidig bør glykolens temperatur ved fordamperens udløb ikke være lavere end + 3 ° С, hvilket betyder, at der kræves en dyr jordvarmeveksler.

På samme tid, hvis huset opvarmes ved hjælp af et varmt gulv, kommer en varmebærer med en temperatur på 35 ° C ind i varmesystemet fra varmepumpens kondensator. I dette tilfælde vil varmepumpen være i stand til at arbejde mere effektivt, f.eks. Med en konverteringsfaktor på 4,3, hvis temperaturen af ​​den afkølede glykol i fordamperen er ca. –2 ° C.

Ved hjælp af Excel-regneark kan du udtrykke funktion (1) som en ligning:

? = 0,1729 • (41,5 + t2I - 0,015t2I • t2K - 0,437 • t2K (2)

Hvis det ved den ønskede konverteringsfaktor og en given værdi af temperaturen på kølemidlet i varmesystemet drives af en varmepumpe er det nødvendigt at bestemme temperaturen på den væske, der er afkølet i fordamperen, så kan ligning (2) repræsenteres som:

(3)

Du kan vælge temperaturen på kølemidlet i varmesystemet ved de givne værdier for omdannelseskoefficienten for varmepumpen og temperaturen af ​​væsken ved udløbet fra fordamperen ved hjælp af formlen:

(4)

I formler (2) ... (4) udtrykkes temperaturer i grader Celsius.

Efter at have identificeret disse afhængigheder kan vi nu gå direkte til den amerikanske oplevelse.

Luft-til-vand varmepumpe - reelle fakta

Denne type opvarmningsudstyr skaber en masse kontroverser. Brugere er opdelt i to lejre. Nogle mener, at der ikke er opfundet noget bedre til opvarmning af et hus. Andre mener, at den oprindelige investering ikke vil blive tilbagebetalt på grund af de høje omkostninger ved varmepumper (HP) og de barske klimatiske forhold i mange regioner i Den Russiske Føderation. Det er mere rentabelt at lægge penge i en bank og ved hjælp af de modtagne renter at opvarme huset med elektricitet. Som altid er sandheden i midten. Ser vi fremad, lad os sige det, i artiklen vi vil kun tale om luft-til-vand varmepumper... Først en lille teori.

En varmepumpe er en "maskine", der tager varme fra en lavkilde og overfører den til huset.

Varmekilder til varmepumpen:

• luft;
• vand;
• jord.

Skematisk diagram over varmepumpen.
Et vigtigt punkt: Varmepumpen producerer ikke varme. Den pumper varme fra det eksterne miljø til forbrugeren, men der kræves elektricitet for at varmepumpen skal fungere.... Varmepumpens effektivitet udtrykkes i forholdet mellem den pumpede varmeenergi og den forbrugte fra det elektriske netværk. Denne mængde kaldes COP (performance coefficient). Hvis de tekniske egenskaber ved varmepumpen angiver, at COP = 3, betyder det, at varmepumpen pumper tre gange mere varme, end den "tager" elektricitet.

Det ser ud til, at dette er løsningen på alle problemer - relativt set, når vi har brugt 1 kW elektricitet på en time, modtager vi i løbet af denne tid 3 kilowatt-timer varme til varmesystemet. Faktisk siden vi taler om luftkildevarmepumper med en ekstern enhed installeret uden for huset, vil transformationsforholdet for opvarmningssæsonen variere afhængigt af temperaturen udenfor. I svær frost (-25 - -30 ° C og derunder) falder luftkanalens COP til enhed.

Dette forhindrer landsbyboere i at installere luft-til-vand varmepumper - udstyr, hvor den overpumpede varme bruges til at varme varmeoverføringsvæsken. Folk tror, ​​at for vores forhold - ikke de sydlige regioner i landet - er geotermiske varmepumper med en jordvarmeveksler begravet i jorden - et system af rør, der er anbragt vandret eller lodret - bedst.

Er det sandt?

kmvtgnFORUMHOUSE Moderator Assistent

Jeg støder ofte på en myte om, at en luft-til-vand-varmepumpe er ineffektiv i koldt vejr, men en geotermisk varmepumpe er netop det. Sammenlign udstyrets varmetransformationsforhold om foråret. Det geotermiske kredsløb er udtømt efter vinteren. Det er godt, hvis temperaturen der er omkring 0 grader. Men luften er allerede opvarmet nok. Behovet for varme aftager, men forsvinder ikke om sommeren, fordi varmt vandforsyning er nødvendig året rundt.Geotermiske varmepumper er fremragende til regioner med barske vintre og lange opvarmningsperioder. For det sydlige føderale distrikt og Moskva-regionen viser luft-til-vand-varmepumpen en gennemsnitlig årlig COP, der kan sammenlignes med en geotermisk.

Temperaturerne -20 - -25 ° C og lavere i Moskva-regionen er ikke ofte og varer kun et par dage. I gennemsnit er vinteren i Moskva-regionen kendetegnet ved -7 - -12 ° C og hyppige optøninger med temperaturer, der stiger til -3 - 0 grader. Derfor fungerer luften HP for det meste af fyringssæsonen med en COP tæt på tre enheder.

Metode til beregning af varmepumper

Selvfølgelig er processen med at vælge og beregne en varmepumpe en teknisk meget kompliceret operation og afhænger af objektets individuelle karakteristika, men den kan groft reduceres til følgende trin:

Varmetab gennem bygningskonvolutten (vægge, lofter, vinduer, døre) bestemmes. Dette kan gøres ved at anvende følgende forhold:

Qok = S * (tvn - tnar) * (1 + Σ β) * n / Rt (W) hvor

tnar - udetemperatur (° С);

tvn - intern lufttemperatur (° С);

S er det samlede areal for alle omsluttende strukturer (m2);

n - koefficient, der angiver miljøets indflydelse på objektets egenskaber. For værelser i direkte kontakt med det udvendige miljø gennem lofterne n = 1; for genstande med loftsgulve n = 0,9; hvis objektet er placeret over kælderen n = 0,75;

β er koefficienten for yderligere varmetab, som afhænger af typen af ​​struktur og dens geografiske placering β kan variere fra 0,05 til 0,27;

RT - termisk modstand bestemmes af følgende udtryk:

Rt = 1 / αint + Σ (δі / λі) + 1 / αout (m2 * ° С / W), hvor:

δі / λі er en beregnet indikator for varmeledningsevne for materialer, der anvendes i konstruktionen.

αout er koefficienten for termisk spredning af de ydre overflader af de indesluttende strukturer (W / m2 * оС);

αin - koefficienten for termisk absorption af de indvendige overflader af de omgivende strukturer (W / m2 * оС);

- Det samlede varmetab af strukturen beregnes ved hjælp af formlen:

Qt.pot = Qok + Qi - Qbp, hvor:

Qi - energiforbrug til opvarmning af luft, der kommer ind i rummet gennem naturlige lækager;

Qbp ​​- frigivelse af varme på grund af funktionen af ​​husholdningsapparater og menneskelige aktiviteter.

2. Baseret på de opnåede data beregnes det årlige forbrug af varmeenergi for hvert enkelt objekt:

Qyear = 24 * 0,63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / time pr. år.) hvor:

tвн - anbefalet indendørs lufttemperatur

tnar - udetemperatur

tout.av - den aritmetiske middelværdi af den udvendige lufttemperatur for hele fyringssæsonen;

d er antallet af dage i opvarmningsperioden.

3. For en komplet analyse skal du også beregne niveauet for termisk effekt, der kræves for at opvarme vandet:

Qgv = V * 17 (kW / time pr. År.) Hvor:

V er volumenet af den daglige opvarmning af vand op til 50 ° С.

Derefter bestemmes det samlede forbrug af varmeenergi ved hjælp af formlen:

Q = Qgv + Qyear (kW / time pr. År.)

Under hensyntagen til de opnåede data vil det ikke være svært at vælge den mest egnede varmepumpe til opvarmning og varmt vandforsyning. Desuden bestemmes den beregnede effekt som. Qtn = 1.1 * Q, hvor:

Qtn = 1.1 * Q, hvor:

1.1 er en korrektionsfaktor, der indikerer muligheden for at øge belastningen på varmepumpen i perioden med kritiske temperaturer.

Efter beregning af varmepumper kan du vælge den bedst egnede varmepumpe, der er i stand til at levere de krævede mikroklimatparametre i rum med tekniske egenskaber. Og givet muligheden for at integrere dette system med en klimaanlæg, kan et varmt gulv bemærkes ikke kun for dets funktionalitet, men også for sine høje æstetiske omkostninger.

Beregning af varmepumpens effekt

Hvordan beregnes en pumpes varmeeffekt? Når du vælger en pumpe til et varmesystem, skal du være opmærksom på det driftssted, hvorfra driften starter. Det installeres på samme sted.

Strømningshastighed og vandtryk vil være indikatorer, der karakteriserer pumpens position. For at måle vandgennemstrømningen anvendes en værdi som kubikmeter vand i timen (pumpehastighed i varmesystemet), og hovedet måles i meter. Sådanne indikatorer afhænger stort set af hvilke egenskaber pumpen har.

Ved beregning af en pumpe til opvarmning er det bedst at vælge en mulighed, hvor kraften fra dens startpunkt er lig med den strøm, der forbruges af selve varmesystemet.

Dette mønster kan kun spores på et specielt diagram. Denne procedure hjælper med at bestemme, om en bestemt pumpe er egnet til dit varmesystem med hensyn til dens strømindikatorer.

Nedenfor er en formel, der hjælper dig med at finde ud af kraften i cirkulationspumpen til opvarmning:

P2 (kW) = (p * Q * H) / 367 * effektivitet

Р er niveauet for vandtæthed;

Q er niveauet for vandforbrug;

Н - vandtryksniveau.

Således beregnes pumpeeffekten til opvarmning.

Varmepumpetyper

Varmepumper er opdelt i tre hovedtyper alt efter kilden til lavkvalitets energi:

• Luft.
• Priming.
• Vand - Kilden kan være grundvand og overfladevandområder.

Til vandopvarmningssystemer, som er mere almindelige, anvendes følgende typer varmepumper:

Luft-til-vand er en lufttype varmepumpe, der opvarmer en bygning ved at trække luft ind udefra gennem en ekstern enhed. Det fungerer ud fra princippet om et klimaanlæg, kun omvendt og omdanner luftenergi til varme. En sådan varmepumpe kræver ikke store installationsomkostninger, det er ikke nødvendigt at afsætte en grund til den og desuden at bore en brønd. Effektiviteten ved drift ved lave temperaturer (-25 ° C) falder imidlertid, og der kræves en yderligere kilde til termisk energi.

Enheden "grundvand" refererer til geotermisk varme og producerer varme fra jorden ved hjælp af en opsamler lagt i en dybde under frysningen af ​​jorden. Der er også en afhængighed af områdets område og landskabet, hvis samleren er placeret vandret. For lodret placering skal du bore en brønd.

"Vand til vand" installeres, hvor der er en vandmasse eller grundvand i nærheden. I det første tilfælde lægges reservoiret på bunden af ​​reservoiret, i det andet bores en brønd eller flere, hvis området på stedet tillader det. Nogle gange er grundvandets dybde for dyb, så omkostningerne ved installation af en sådan varmepumpe kan være meget høje.

Hver type varmepumpe har sine egne fordele og ulemper, hvis bygningen er langt fra reservoiret, eller grundvandet er for dybt, så fungerer "vand til vand" ikke. "Luftvand" vil kun være relevant i relativt varme regioner, hvor lufttemperaturen i den kolde årstid ikke falder til under -25 ° C.

Varmepumpe. Husvarme design

I et varmesystem i et hus spiller en varmepumpe (HP) den samme rolle som en kedel, det vil sige, det er en varmegenerator.
Den eneste forskel er, at kedlen forbrænder brændstof, mens HP "pumper" ud termisk energi fra kilder, der ved første øjekast slet ikke er rige på den.

Jord- og flodvand med en temperatur på 5-7 grader eller endda kølig vinterluft, hvis temperatur generelt var under nul.

Sådanne kilder kaldes lavpotentiale, og selvom de ikke på nogen måde er forbundet med varmebegrebet, formår TH at "presse" en imponerende mængde livgivende energi ud af dem. Hertil kommer den varme, der genereres af den elektriske motor i HP-kompressoren: her, i modsætning til et køleskab og klimaanlæg, går det ikke til spilde.

Resten af ​​varmesystemet, der er baseret på HP, adskiller sig ikke fra det sædvanlige: der anvendes en varmebærer - vand eller luft, der opvarmes, strømmer gennem en varmeveksler og derefter bærer varme gennem huset. Cirkulationen leveres af en pumpe (til vandopvarmning) eller en ventilator (til luft). Ligesom en traditionel varmegenerator kan HP forbindes samtidigt til varmtvandskredsløbet (DHW) med eller uden en lagertank (kedel).

Vidste du, at du næsten kan opvarme dit hjem gratis? Geotermisk opvarmning: driftsprincip, fordele og ulemper ved teknologi, læs omhyggeligt.

Læs om, hvordan man uafhængigt installerer en gaskedel med to kredsløb til opvarmning af et privat hus.

I Rusland opstod dampopvarmning tidligere end vandopvarmning, men nu bruges et sådant system sjældent. Her https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/montazh-sistem-otopleniya/parovoe-otoplenie-v-chastnom-dome-sxema.html finder du en oversigt over de vigtigste typer kedler og metoder til dampopvarmning.

Metode til beregning af en varmepumpes effekt

Ud over at bestemme den optimale energikilde vil det være nødvendigt at beregne effekten af ​​den varmepumpe, der kræves til opvarmning. Det afhænger af mængden af ​​varmetab i bygningen. Lad os beregne effekten af ​​en varmepumpe til opvarmning af et hus ved hjælp af et specifikt eksempel.

Til dette bruger vi formlen Q = k * V * ∆T, hvor

• Q er varmetab (kcal / time). 1 kWh = 860 kcal / h;
• V er husets volumen i m3 (arealet ganges med loftshøjden);
• ∆Т er forholdet mellem minimumstemperaturer uden for og inden i lokalerne i årets koldeste periode, ° С. Træk ydersiden fra det indre tº;
• k er bygningens generelle varmeoverføringskoefficient. For en murstensbygning med mur i to lag k = 1; for en velisoleret bygning k = 0,6.

Beregningen af ​​varmepumpens effekt til opvarmning af et murstenshus på 100 kvadratmeter og en lofthøjde på 2,5 m med en ttº-forskel fra -30º udvendigt til + 20º indeni vil således være som følger:

Q = (100x2,5) x (20- (-30)) x 1 = 12500 kcal / time

12500/860 = 14,53 kW. Det vil sige, for et standard murstenhus med et areal på 100 m er der brug for en 14 kilowatt enhed.

Forbrugeren accepterer valget af varmepumpens type og effekt baseret på en række forhold:

• områdets geografiske træk (nærhed til vandområder, tilstedeværelsen af ​​grundvand, et frit område for en opsamler)
• klimaets egenskaber (temperatur);
• rummets type og interne volumen
• økonomiske muligheder.

I betragtning af alle ovenstående aspekter vil du være i stand til at foretage det bedste valg af udstyr. For et mere effektivt og korrekt valg af en varmepumpe er det bedre at kontakte specialister, de vil være i stand til at foretage mere detaljerede beregninger og give den økonomiske gennemførlighed ved installation af udstyret.

I lang tid og meget vellykket er varmepumper brugt i husholdnings- og industrielle køleskabe og klimaanlæg.

I dag er disse enheder begyndt at blive brugt til at udføre en funktion af den modsatte natur - opvarmning af en bolig i koldt vejr.

Lad os se på, hvordan varmepumper bruges til opvarmning af private huse, og hvad du har brug for at vide for korrekt beregning af alle komponenterne.

Formel til optælling

Varmetabstier i huset

Varmepumpen er i stand til fuldt ud at klare rumopvarmning.

For at vælge den enhed, der passer dig, skal du beregne dens krævede effekt.

Først og fremmest skal du forstå varmebalancen i bygningen. Til disse beregninger kan du bruge tjenester fra specialister, en online regnemaskine eller dig selv ved hjælp af en simpel formel:

R = (k x V x T) / 860hvor:

R - rumforbrug i rummet (kW / time) k er bygningens gennemsnitlige varmetabskoefficient: for eksempel lig med 1 - en perfekt isoleret bygning og 4 - en kaserne lavet af planker; V er det samlede volumen af ​​hele det opvarmede rum i kubikmeter; T er den maksimale temperaturforskel mellem bygningens udvendige og indvendige. 860 er den nødvendige værdi for at konvertere den resulterende kcal til kW.

I tilfælde af en vand-til-vand geotermisk varmepumpe er det også nødvendigt at beregne den nødvendige længde af kredsløbet, der vil være i reservoiret. Beregningen er endnu enklere her.

Det vides, at 1 meter samler giver ca. 30 watt. Med andre ord kræver 1 kW pumpeeffekt 22 meter rør. Når vi kender den krævede pumpeeffekt, kan vi nemt beregne, hvor mange rør vi har brug for til at skabe et kredsløb.

Eksempel på beregning af varmepumpe

Vi vælger en varmepumpe til varmesystemet i et etagers hus med et samlet areal på 70 kvm. m med en standard lofthøjde (2,5 m), rationel arkitektur og varmeisolering af de omgivende strukturer, der opfylder kravene i moderne bygningskoder. Til opvarmning af 1. kvartal. m af et sådant objekt er det i henhold til almindeligt accepterede standarder nødvendigt at bruge 100 W varme. Således skal du opvarme hele huset:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW termisk energi.

Vi vælger en varmepumpe af mærket "TeploDarom" (model L-024-WLC) med en termisk effekt på W = 7,7 kW. Enhedens kompressor bruger N = 2,5 kW elektricitet.

Reservoirberegning

Jorden på det sted, der er tildelt til konstruktionen af ​​samleren, er leragtig, grundvandets niveau er højt (vi tager brændværdien p = 35 W / m).

Samlereffekten bestemmes af formlen:

Qk = W - N = 7,7 - 2,5 = 5,2 kW.

L = 5200/35 = 148,5 m (ca.).

Baseret på det faktum, at det er irrationelt at lægge et kredsløb med en længde på mere end 100 m på grund af en for høj hydraulisk modstand, accepterer vi følgende: varmepumpens manifold vil bestå af to kredsløb - 100 m og 50 m lange.

Området på webstedet, der skal tildeles samleren, bestemmes af formlen:

S = L x A,

Hvor A er trinnet mellem tilstødende sektioner af konturen. Vi accepterer: A = 0,8 m.

Derefter er S = 150 x 0,8 = 120 kvm. m.

Tilbagebetaling af varmepumpe

Når det kommer til, hvor lang tid det tager en person at returnere sine penge investeret i noget, betyder det, hvor rentabel selve investeringen var. Inden for opvarmning er alt ret vanskeligt, da vi giver os komfort og varme, og alle systemer er dyre, men i dette tilfælde kan du se efter en sådan mulighed, der returnerer de brugte penge ved at reducere omkostningerne under brug. Og når du begynder at lede efter en passende løsning, sammenligner du alt: en gaskedel, en varmepumpe eller en elektrisk kedel. Vi analyserer, hvilket system der vil betale sig hurtigere og mere effektivt.

Begrebet tilbagebetaling, i dette tilfælde introduktionen af ​​en varmepumpe til modernisering af det eksisterende varmeforsyningssystem, for at sige det enkelt, kan forklares som følger:

Der er et system - en individuel gaskedel, der giver autonom opvarmning og varmt vandforsyning. Der er et split-system klimaanlæg, der giver et værelse med kulde. Installeret 3 split-systemer i forskellige rum.

Og der er en mere økonomisk avanceret teknologi - en varmepumpe, der vil varme / afkøle huse og varme vand i de rigtige mængder til et hus eller lejlighed. Det er nødvendigt at bestemme, hvor meget de samlede omkostninger til udstyr og startomkostninger er ændret, og også at estimere, hvor meget de årlige driftsomkostninger for de valgte udstyrstyper er faldet. Og for at bestemme, hvor mange år, med de deraf følgende besparelser, vil dyrere udstyr betale sig. Ideelt set sammenlignes flere foreslåede designløsninger, og den mest omkostningseffektive løsning vælges.

Vi udfører beregningen og vyyaski, hvad er tilbagebetalingsperioden for en varmepumpe i Ukraine

Lad os overveje et specifikt eksempel

• Huset er på 2 etager, godt isoleret, med et samlet areal på 150 kvm. M.
• Varme- / varmefordelingssystem: kredsløb 1 - gulvvarme, kredsløb 2 - radiatorer (eller ventilatorspolenheder).
• En gaskedel blev installeret til opvarmning og varmt vandforsyning (varmt vand), for eksempel 24 kW, dobbelt kredsløb.
• Klimaanlæg fra split-systemer til 3 værelser i huset.

Årlige omkostninger til opvarmning og vandopvarmning

Maks. varmekapacitet til varmepumpe til opvarmning, kW	19993,59
Maks.strømforbrug af varmepumpe ved drift til opvarmning, kW	7283,18

Maks. varmekapacitet til varmepumpe til varmt vandforsyning, kW	2133,46
Maks. strømforbrug af varmepumpe under drift på varmt vandforsyning, kW	866,12

1. De omtrentlige omkostninger ved et fyrrum med en 24 kW gaskedel (kedel, rør, ledninger, tank, måler, installation) er ca. 1000 Euro. Et klimaanlæg (et delt system) til et sådant hus koster ca. 800 euro. I alt med arrangementet af kedelhuset, designarbejde, forbindelse til gasledningsnetværket og installationsarbejde - 6100 euro.

1. De omtrentlige omkostninger ved Mycond-varmepumpen med ekstra ventilatorspolesystem, installationsarbejde og tilslutning til lysnettet er 6.650 euro.

1. Investeringsvækst er: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 euro (eller ca. 16500 UAH)
2. Reduktion af driftsomkostninger er: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Tilbagebetalingsperiode Tocup. = 16500/19608 = 0,84 år!

Brugervenlighed af varmepumpen

Varmepumper er det mest alsidige, multifunktionelle og energieffektive udstyr til opvarmning af et hjem, en lejlighed, et kontor eller et kommercielt anlæg.

Et intelligent styresystem med ugentlig eller daglig programmering, automatisk skift af sæsonindstillinger, opretholdelse af temperaturen i huset, økonomitilstand, styring af en slavekedel, kedel, cirkulationspumper, temperaturregulering i to varmekredse, er den mest avancerede og avancerede. Inverterstyring af driften af ​​kompressor, ventilator, pumper muliggør maksimal energibesparelse.

Generel beregning og nuancer

Sammenlægning af elforbruget til opvarmning og varmt vandforsyning får vi de samlede omkostninger ved drift af varmepumpen. Men der er to nuancer tilbage, nemlig:

• Producenter af varmepumper overvurderer ofte dataene. For eksempel tager de ikke hensyn til omkostningerne ved at køre en pumpe, der pumper vand gennem varmesystemet. Nogle gange er COP-plottet ikke sandt.
• Når der ikke bruges varmt vand, er det i opbevaringstanken og køler gradvist ned. Varmepumpen opretholder sin temperatur, som også bruger strøm.

Varmepumpedrift, når man arbejder i henhold til grundvandskemaet

Samleren kan begraves på tre måder.

Vandret indstilling

Rør lægges i skyttegrave som en slange til en dybde, der overstiger dybden af ​​jordfrysning (i gennemsnit - fra 1 til 1,5 m).
En sådan samler vil kræve en grund i et tilstrækkeligt stort område, men enhver boligejer kan bygge det - der er ikke behov for andre færdigheder end evnen til at arbejde med en skovl.

Det skal dog tages i betragtning, at konstruktionen af ​​en varmeveksler i hånden er en ret besværlig proces.

Lodret mulighed

Reservoirrørene i form af sløjfer med formen som bogstavet "U" nedsænkes i brønde med en dybde på 20 til 100 m. Om nødvendigt kan flere sådanne brønde bygges. Efter installation af rørene hældes brøndene med cementmørtel.

Fordelen ved en lodret opsamler er, at der er behov for et meget lille område til dens konstruktion. Der er dog ingen måde at bore brønde mere end 20 m dybt alene - du bliver nødt til at ansætte et hold borere.

Kombineret mulighed

Denne samler kan betragtes som en slags vandret, men der kræves meget mindre plads til dens konstruktion.
Der graves en rund brønd på stedet med en dybde på 2 m.

Varmevekslerrørene er lagt i en spiral, så kredsløbet er som en lodret installeret fjeder.

Efter afslutningen af ​​installationsarbejdet fyldes brønden op. Som i tilfældet med en vandret varmeveksler kan alt det nødvendige arbejde udføres manuelt.

Samleren er fyldt med frostvæske - frostvæske eller ethylenglycolopløsning. For at sikre dens cirkulation skæres en speciel pumpe ind i kredsløbet.Efter at have absorberet jordens varme, går frostvæsken til fordamperen, hvor varmeudvekslingen finder sted mellem den og kølemidlet.

Det skal huskes, at ubegrænset varmeudvinding fra jorden, især når samleren er placeret lodret, kan føre til uønskede konsekvenser for stedets geologi og økologi. Derfor er det i sommerperioden meget ønskeligt at betjene varmepumpen af ​​typen "jord-vand" i omvendt tilstand - klimaanlæg.

Gasopvarmningssystemet har mange fordele, og en af ​​de vigtigste er de lave omkostninger ved gas. Sådan udstyres opvarmning af hjemmet med gas, bliver du bedt om af opvarmningsskemaet i et privat hus med en gaskedel. Overvej kravene til varmesystemets design og udskiftning.

Læs om funktionerne i valg af solpaneler til opvarmning i hjemmet i dette emne.

Effektivitet og COP

Det viser tydeligt, at ¾ af den energi, vi får fra gratis kilder. (Klik for at forstørre)

Lad os først definere med termer:

• Effektivitet - effektivitetskoefficient, dvs. hvor meget nyttig energi der opnås i procent af den energi, der bruges på driften af ​​systemet
• COP - præstationskoefficient.

Sådan laver du en pillekedel med dine egne hænder, læs denne artikel:

En indikator såsom effektivitet bruges ofte til reklameformål: "Vores pumpes effektivitet er 500%!" Det ser ud til, at de siger sandheden - for 1 kW forbrugt energi (til fuld drift af alle systemer og enheder) producerede de 5 kW termisk energi.

Husk dog, at effektiviteten ikke kan være højere end 100% (denne indikator beregnes for lukkede systemer), så det ville være mere logisk at bruge COP-indikatoren (bruges til beregning af åbne systemer), som viser konverteringsfaktoren for brugt energi til nyttig energi.

Normalt måles COP i tal fra 1 til 7. Jo højere tal, jo mere effektiv er varmepumpen. I eksemplet ovenfor (ved 500% effektivitet) er COP 5.

Beregning af den vandrette varmepumpesamler

Effektiviteten af ​​en vandret opsamler afhænger af temperaturen på det medium, den er nedsænket i, dens varmeledningsevne og kontaktområdet med røroverfladen. Beregningsmetoden er ret kompliceret, derfor bruges i de fleste tilfælde gennemsnitlige data.

Det antages, at hver meter af varmeveksleren giver HP følgende varmeydelse:

• 10 W - når den er begravet i tør sand eller stenet jord;
• 20 W - i tør lerjord;
• 25 W - i våd lerjord;
• 35 W - i meget fugtig lerjord.

For at beregne længden af ​​samleren (L) skal den krævede termiske effekt (Q) divideres med jordens brændværdi (p):

L = Q / p.

De angivne værdier kan kun betragtes som gyldige, hvis følgende betingelser er opfyldt:

• Tomten over samleren er ikke bebygget, ikke skyggefuld eller beplantet med træer eller buske.
• Afstanden mellem tilstødende vendinger af spiralen eller sektionerne af "slangen" er mindst 0,7 m.

Sådan fungerer varmepumper

Enhver varmepumpe har et arbejdende medium kaldet kølemiddel. Normalt handler freon i denne egenskab, mindre ofte ammoniak. Selve enheden består kun af tre komponenter:

Fordamperen og kondensatoren er to tanke, der ligner lange buede rør - spoler. Kondensatoren er forbundet i den ene ende til kompressorudløbet og fordamperen til indløbet. Enderne af spolerne er forbundet, og en trykreduktionsventil installeres i forbindelsen mellem dem. Fordamperen er i kontakt - direkte eller indirekte - med kildemediet, og kondensatoren er i kontakt med varme- eller varmtvandssystemet.

Sådan fungerer varmepumpen

HP-operationen er baseret på den indbyrdes afhængighed af gasvolumen, tryk og temperatur. Her er hvad der sker inde i enheden:

1. Ammoniak, freon eller andet kølemiddel, der bevæger sig langs fordamperen, opvarmes for eksempel fra kildemediet til en temperatur på +5 grader.
2. Efter at have passeret gennem fordamperen når gassen kompressoren, som pumper den til kondensatoren.
3. Det kølemiddel, der udledes af kompressoren, holdes i kondensatoren af ​​en trykreducerende ventil, så dens tryk er højere her end i fordamperen. Som du ved, stiger temperaturen på enhver gas med stigende tryk. Dette er præcis, hvad der sker med kølemidlet - det opvarmes til 60 - 70 grader. Da kondensatoren vaskes af kølemidlet, der cirkulerer i varmesystemet, opvarmes sidstnævnte også.
4. Kølemidlet udledes i små portioner gennem den trykreducerende ventil til fordamperen, hvor dens tryk falder igen. Gassen udvider sig og køler ned, og da en del af den indre energi gik tabt af den som et resultat af varmeveksling i det foregående trin, falder dens temperatur under de indledende +5 grader. Efter fordamperen opvarmes den igen, derefter pumpes den ind i kondensatoren af ​​kompressoren - og så videre i en cirkel. Videnskabeligt kaldes denne proces Carnot-cyklussen.

Men varmepumpen er stadig meget rentabel: for hver brugt kW * t elektricitet er det muligt at få fra 3 til 5 kW * h varme.

Valg af eksternt miljø

Varmepumpen kræver en ekstern varmekilde for at fungere. Det kan være enten udeluft eller vand fra et reservoir eller en brønd. Følgende kan således anvendes:

• udelufttemperatur fra –3 til +15 ° С
• luft fra udsugningsventilationssystemet udledt fra rummet (fra +15 til +25 ° C)
• undergrund (+ 4 ... + 10 ° C) og grundvand (ca. + 10 ° C)
• sø- og flodvand (+ 5 ... + 10 ° С)
• jordoverfladelag af jorden (under frysedybden; + 3 ... + 9 ° С)
• dybt lag af jorden (dybere end 6 m; +8 ° С).