Hőszivattyú ház fűtésére: működési elv és számítási példák

A hőszivattyúk típusai

A hőszivattyú típusát általában a fűtési rendszer forrását és hőhordozóját jelző mondattal jelöljük.
A következő fajták vannak:

• ТН "levegő - levegő";
• ТН "levegő - víz";
• TN "talaj - víz";
• TH "víz - víz".

A legelső lehetőség egy hagyományos osztott rendszer, amely fűtési módban működik. A párologtatót a szabadban szerelik fel, és a házban kondenzátorral ellátott egységet helyeznek el. Ez utóbbit ventilátor fújja fel, ennek köszönhetően meleg légtömeget juttatnak a helyiségbe.

Ha egy ilyen rendszert speciális fúvókákkal ellátott hőcserélővel látnak el, akkor a HP "levegő-víz" típusú lesz. Vízmelegítő rendszerhez van csatlakoztatva.

A "levegő-levegő" vagy "levegő-víz" típusú HP párologtató nem a szabadban, hanem a kipufogó szellőzőcsatornában helyezhető el (kényszeríteni kell). Ebben az esetben a hőszivattyú hatékonysága többször megnő.

A "víz - víz" és a "talaj - víz" típusú hőszivattyúk az úgynevezett külső hőcserélőt vagy - amint más néven nevezik - a kollektorot használják a hőelvezetéshez.

A hőszivattyú sematikus rajza

Ez egy hosszú hurkú cső, általában műanyag, amelyen keresztül folyékony közeg kering az elpárologtató körül. A hőszivattyúk mindkét típusa ugyanazt az eszközt képviseli: az egyik esetben a kollektor egy felületi tartály aljára, a másodikba pedig a földbe merül. Az ilyen hőszivattyú kondenzátora a melegvíz-fűtési rendszerhez csatlakoztatott hőcserélőben helyezkedik el.

A hőszivattyúk csatlakoztatása a "víz-víz" séma szerint sokkal kevésbé fárasztó, mint a "talaj-víz", mivel nincs szükség földmunkák elvégzésére. A tartály alján a csövet spirál formájában fektetik le. Természetesen ehhez a rendszerhez csak egy tározó alkalmas, amely télen nem fagy le az aljára.

Hogyan működik a hőszivattyú

A modern hőszivattyú nagyon hasonlít a közönséges hűtőszekrényhez.

Mi az a geotermikus szivattyú vagy más szóval hőszivattyú? Ezek olyan eszközök, amelyek képesek átadni a hőt egy forrásból a fogyasztó felé. Vizsgáljuk meg működésének elvét az ötlet első gyakorlati megvalósításának példáján.

A geotermikus szivattyúk működési elve az 50-es években vált ismertté. XIX. Ezeket az elveket csak a múlt század közepén alkalmazták a gyakorlatban.

Egy nap egy Weber nevű kísérletező egy fagyasztóval volt elfoglalva, és véletlenül megérintette a kondenzátor tüzvezetékét. Volt egy ötlete, hogy a hő miért nem megy sehova, és nem segít? Nem gondolkodott sokáig, meghosszabbította a csövet és betette a víztartályba.

A forró víz olyan forró volt, hogy nem tudta hova tenni. Folytatnunk kellett - hogyan melegítette a levegőt ezzel az egyszerű rendszerrel? A megoldás nagyon egyszerű és nem kevésbé zseniális volt.

A melegvizet hőcserélőn keresztül tekerjük fel, majd egy ventilátor meleg levegőt fúj át a házon. Minden ötletes egyszerű! Weber szerény ember volt, és végül kitalálta, hogy lehet hűtőszekrény nélkül. Ki kell húzni a meleget a földből!

Miután rézcsöveket temetett el és freont pumpált (ugyanaz a gáz, mint a hűtőszekrényekben), elkezdett hőenergiát kapni a belekből. Úgy gondoljuk, hogy ebben a példában mindenki megérti a hőszivattyú működését.

Azt is javasoljuk, hogy olvassa el a következő cikket a napfűtés csodájáról: //6.//otoplenie/chudo-pech-.html.

Hőeltávolító rendszerek. (Kattints a kinagyításhoz)

• Lényegében a levegő-légkondicionáló hagyományos klímaberendezés;
• Levegő-víz - adjon hőcserélőt a légkondicionálóhoz, és máris felmelegítjük a vizet;
• Talajvíz - a kollektort a csövekből a földbe temetjük, és a vizet a kimenetnél melegítjük;
• A vízvezetékeket nyílt vagy felszín alatti vizekben vezetik, és a hőt az épület fűtőrendszerébe továbbítják.

(A fűtésre szolgáló hőszivattyúk részletes osztályozása ebben a cikkben található).

Itt az ideje, hogy alaposan tanulmányozzuk a külföldi tapasztalatokat

Szinte mindenki ismeri azokat a hőszivattyúkat, amelyek képesek hőt kinyerni a környezetből az épületek fűtésére, és ha nem is olyan régen egy potenciális vásárló feltette a zavarodott kérdést: „Hogyan lehetséges ez?”, Most a „hogyan helyes? ?

A válasz erre a kérdésre nem könnyű.

A hőszivattyúval ellátott fűtési rendszerek tervezésénél elkerülhetetlenül felmerülő számos kérdés megválaszolása érdekében tanácsos azokban az országokban dolgozó szakemberek tapasztalatára hivatkozni, ahol a földi hőcserélőkön már régóta alkalmaznak hőszivattyúkat.

Az AHR EXPO-2008 amerikai kiállítás látogatása *, amelyet főként a földi hőcserélők mérnöki számításának módszereiről szóló információk megszerzése céljából hajtottak végre, nem hozott közvetlen eredményeket ebbe az irányba, de az ASHRAE kiállításon könyvet adtak el egyes rendelkezései jelentették ennek a publikációnak az alapját.

Rögtön el kell mondani, hogy az amerikai módszertan átvitele a hazai talajra nem könnyű feladat. Az amerikaiak számára a dolgok nem ugyanazok, mint Európában. Csak ők mérik az időt ugyanazokban az egységekben, mint mi. Az összes többi mértékegység tisztán amerikai, vagy inkább brit. Az amerikaiaknak különösen nem volt szerencséjük a hőáramlással, amelyet mind a brit hőegységekben mérhetünk időegységben, mind a tonna hűtésben, amelyeket valószínűleg Amerikában találtak ki.

A fő probléma azonban nem az Egyesült Államokban elfogadott mértékegységek újraszámításának technikai kellemetlensége volt, amelyhez idővel hozzá lehet szokni, hanem az, hogy az említett könyvben nincs egyértelmű módszertani alap a számítás elkészítéséhez. algoritmus. Túl sok helyet kapnak a rutinszerű és jól ismert számítási módszerek, míg néhány fontos rendelkezés teljesen nyilvánosságra nem kerül.

Különösen a függőleges földi hőcserélők kiszámításához ilyen fizikailag kapcsolódó kezdeti adatokat, például a hőcserélőben keringő folyadék hőmérsékletét és a hőszivattyú konverziós tényezőjét nem lehet önkényesen beállítani, és mielőtt az ingatag hővel kapcsolatos számításokat folytatnánk a talajba történő átvitel, meg kell határozni az ezeket a paramétereket összekötő összefüggéseket.

A hőszivattyú hatékonyságának kritériuma az α konverziós együttható, amelynek értékét a hőteljesítmény és a kompresszor elektromos hajtásának teljesítményének aránya határozza meg. Ez az érték a párologtató tu forráspontjainak és a kondenzáció tk függvénye, és a víz-víz hőszivattyúkra vonatkoztatva beszélhetünk a folyadék hőmérsékletéről a t2I párologtató kimeneténél és a kondenzátor t2K:

? =? (t2И, t2K). (egy)

A soros hűtőgépek és a víz-víz hőszivattyúk katalógusjellemzőinek elemzése lehetővé tette ennek a funkciónak a megjelenítését diagram formájában (1. ábra).

A diagram segítségével könnyen meghatározhatók a hőszivattyú paraméterei a tervezés legelején. Nyilvánvaló például, hogy ha a hőszivattyúhoz kapcsolt fűtési rendszert 50 ° C előremenő hőmérsékletű fűtőközeg ellátására tervezték, akkor a hőszivattyú maximális lehetséges konverziós tényezője körülbelül 3,5 lesz. Ugyanakkor a glikol hőmérséklete az elpárologtató kimeneténél nem lehet alacsonyabb, mint + 3 ° С, ami azt jelenti, hogy drága földi hőcserélőre lesz szükség.

Ugyanakkor, ha a házat meleg padlóval fűtik, akkor a hőszivattyú kondenzátorából 35 ° C hőmérsékletű hőhordozó kerül a fűtési rendszerbe. Ebben az esetben a hőszivattyú hatékonyabban tud működni, például 4,3 konverziós tényezővel, ha az elpárologtatóban lehűtött glikol hőmérséklete körülbelül –2 ° C.

Az Excel táblázatok segítségével kifejezheti az (1) függvényt egyenletként:

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

Ha a kívánt konverziós tényezőnél és a hőszivattyúval működő fűtési rendszer hűtőfolyadékának adott értékénél meg kell határozni a párologtatóban lehűtött folyadék hőmérsékletét, akkor a (2) egyenlet ábrázolható mint:

(3)

A fűtőrendszer hűtőfolyadékának hőmérsékletét a hőszivattyú konverziós együtthatójának és a párologtató kimeneténél lévő folyadék hőmérsékletének megadott értékei alapján választhatja ki a következő képlet segítségével:

(4)

A (2) ... (4) képletekben a hőmérsékleteket Celsius-fokban fejezik ki.

Miután meghatároztuk ezeket a függőségeket, most közvetlenül az amerikai tapasztalatokhoz juthatunk.

Levegő-víz hőszivattyú - valós tények

Az ilyen típusú fűtőberendezések sok vitát okoznak. A felhasználókat két táborra osztják. Egyesek úgy vélik, hogy a ház fűtésére nem találtak ki ennél jobbat. Mások úgy vélik, hogy a hőszivattyúk magas költségei és az Orosz Föderáció számos régiójában a zord éghajlati viszonyok miatt a kezdeti beruházást nem térítik meg. Jövedelmezőbb pénzt betenni egy bankba, és a kapott kamatra felmelegíteni a házat villamos energiával. Mint mindig, az igazság is középen van. Előretekintve mondjuk ezt, cikkben csak a levegő-víz hőszivattyúkról fogunk beszélni... Először is, egy kis elmélet.

A hőszivattyú olyan „gép”, amely alacsony minőségű forrásból veszi át a hőt, és továbbítja azt a házba.

A hőszivattyú hőforrásai:

• levegő;
• víz;
• föld.

A hőszivattyú sematikus rajza.
Fontos szempont: A hőszivattyú nem termel hőt. Hőt juttat a külső környezetből a fogyasztóba, de a hőszivattyú működéséhez áram szükséges... A hőszivattyú hatékonyságát a szivattyúzott hőenergia és az elektromos hálózatból felhasznált energia arányában fejezzük ki. Ezt a mennyiséget nevezzük teljesítmény-együtthatónak (COP). Ha a hőszivattyú műszaki jellemzői szerint a COP = 3, akkor ez azt jelenti, hogy a hőszivattyú háromszor több hőt pumpál, mint amennyit "elvesz" az áram.

Úgy tűnik, hogy ez - a megoldás minden problémára - viszonylag szólva, ha egy óra alatt 1 kW villamos energiát költöttünk el, ez idő alatt 3 kilowattóra hőmennyiséget kapunk a fűtési rendszerhez. Valójában azóta a házon kívül telepített külső egységgel rendelkező levegő hőszivattyúkról beszélünk, az átalakítási arány a fűtési szezonban a kinti hőmérséklet függvényében változik. Súlyos fagyok esetén (-25 - -30 ° C és ennél alacsonyabb hőmérsékleten) a légcsatorna COP egységére csökken.

Ez megakadályozza a falusiakat abban, hogy levegő-víz hőszivattyúkat szereljenek fel - olyan berendezéseket, amelyekben a visszavezetett hőt a hőátadó folyadék melegítésére használják. Az emberek úgy vélik, hogy a mi körülményeinkhez - nem az ország déli régióihoz - a földhőcserélővel ellátott földhő-szivattyúk a földbe vannak temetve - vízszintesen vagy függőlegesen lefektetett csőrendszer -.

Igaz ez?

kmvtgnFORUMHOUSE Moderátor asszisztens

Gyakran találkozom egy mítosszal, miszerint a levegő-víz hőszivattyú hideg időben hatástalan, de a geotermikus hőszivattyú éppen ilyen. Hasonlítsa össze a berendezések hőtranszformációs arányát tavasszal. A geotermikus áramkör tél után kimerült. Akkor jó, ha ott körülbelül 0 fokos a hőmérséklet. De a levegő már elég felmelegedett. A hőigény csökken, de nyáron nem tűnik el, mert meleg vízellátásra egész évben szükség van.A geotermikus hőszivattyúk kiválóan alkalmasak zord télű és hosszú fűtési időtartamú régiókban. A déli szövetségi körzet és a moszkvai régió esetében a levegő-víz hőszivattyú átlagos éves COP-értéket mutat, amely összehasonlítható a geotermikuséval.

A moszkvai régióban -20 - -25 ° C és ennél alacsonyabb hőmérséklet nem gyakran fordul elő, és csak néhány napig tart. Átlagosan a moszkvai régióban a telet -7 - -12 ° C és a gyakori olvadások jellemzik -3 - 0 fokig. Ezért a fűtési szezon nagy részében a HP levegő három egység közelében lévő COP-vel fog működni.

Módszer a hőszivattyúk kiszámítására

Természetesen a hőszivattyú kiválasztásának és kiszámításának folyamata technikailag nagyon bonyolult művelet és az objektum egyedi jellemzőitől függ, de nagyjából a következő szakaszokra csökkenthető:

Meghatározzák az épület burkolatának (falak, mennyezetek, ablakok, ajtók) hőveszteségét. Ez a következő arány alkalmazásával tehető meg:

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

tnar - a külső levegő hőmérséklete (° С);

tvn - belső levegő hőmérséklete (° С);

S az összes elzáró szerkezet teljes területe (m2);

n - együttható, amely jelzi a környezet hatását az objektum jellemzőire. A külső környezettel a mennyezeten keresztül közvetlenül érintkező helyiségeknél n = 1; tetőtéri padlójú tárgyak esetében n = 0,9; ha az objektum az alagsor felett helyezkedik el, n = 0,75;

β a további hőveszteség együtthatója, amely a szerkezet típusától és földrajzi elhelyezkedésétől függ, β 0,05 és 0,27 között változhat;

RT - hőellenállást a következő kifejezés határozza meg:

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

A δі / λі az építőiparban használt anyagok hővezető képességének számított mutatója.

αout a körülzáró szerkezetek külső felületeinek hőelvezetési együtthatója (W / m2 * оС);

αin - a körülzáró szerkezetek belső felületeinek hőabszorpciós együtthatója (W / m2 * оС);

- A szerkezet teljes hőveszteségét a következő képlettel számolják:

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

Qi - energiafogyasztás a helyiségbe beáramló levegő melegítésére természetes szivárgások révén;

Qbp ​​- a háztartási gépek és az emberi tevékenységek miatti hőfelszabadulás.

2. A kapott adatok alapján kiszámítják az egyes tárgyak éves hőenergia-felhasználását:

Év = 24 * 0,63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / óra évente.) ahol:

tвн - ajánlott beltéri levegő hőmérséklet;

tnar - a külső levegő hőmérséklete;

tout.av - a külső levegő hőmérsékletének számtani középértéke a teljes fűtési szezonban;

d a fűtési periódus napjainak száma.

3. A teljes elemzéshez ki kell számolnia a víz fűtéséhez szükséges hőteljesítmény szintjét is:

Qgv = V * 17 (kW / óra / év). Ahol:

V a víz napi melegítésének térfogata 50 ° C-ig.

Ekkor a teljes hőenergia-felhasználást a következő képlet határozza meg:

Q = Qgv + Qév (kW / óra / év)

A kapott adatok figyelembevételével nem lesz nehéz kiválasztani a fűtéshez és a meleg vízellátáshoz legmegfelelőbb hőszivattyút. Ezenkívül a számított teljesítményt a Qtn = 1,1 * Q, ahol:

Qtn = 1,1 * Q, ahol:

Az 1.1 olyan korrekciós tényező, amely jelzi a hőszivattyú terhelésének növelésének lehetőségét a kritikus hőmérsékletek idején.

A hőszivattyúk kiszámítása után kiválaszthatja a legmegfelelőbb hőszivattyút, amely képes a szükséges mikroklíma paraméterek biztosítására bármilyen műszaki jellemzővel rendelkező helyiségekben. És mivel lehetőség van ennek a rendszernek a klímaberendezéssel való integrálásához, a meleg padló nemcsak funkcionalitása, hanem magas esztétikai költsége miatt is megjegyezhető.

A fűtőszivattyú teljesítményének kiszámítása

Hogyan lehet kiszámítani egy szivattyú fűtőteljesítményét? A fűtési rendszer szivattyújának kiválasztásakor figyelnie kell arra a működési pontra, ahonnan a működése megkezdődik. Ugyanazon a ponton lesz telepítve.

Az áramlási sebesség és a víznyomás olyan mutatók lesznek, amelyek a szivattyú helyzetét jellemzik. A vízáramlás mérésére olyan értéket használunk, mint például köbméter víz óránként (szivattyú fordulatszáma a fűtési rendszerben), és a fejet méterben mérjük. Az ilyen mutatók nagyban függnek attól, hogy a szivattyú milyen tulajdonságokkal rendelkezik.

A fűtéshez szivattyú kiszámításakor a legjobb olyan lehetőséget választani, amelyben a kiindulási pont teljesítménye megegyezik a fűtési rendszer által fogyasztott teljesítménnyel.

Ez a minta csak egy speciális diagramon követhető nyomon. Ez az eljárás segít annak megállapításában, hogy egy adott szivattyú teljesítmény-mutatóit tekintve alkalmas-e a fűtési rendszerre.

Az alábbiakban egy képlet segít megismerni a cirkulációs szivattyú fűtési teljesítményét:

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

Р a vízsűrűség szintje;

Q a vízfogyasztás szintje;

Н - víznyomásszint.

Így elvégzik a szivattyú fűtési teljesítményének kiszámítását.

Hőszivattyú típusok

A hőszivattyúk három fő típusra oszthatók az alacsony minőségű energia forrása szerint:

• Levegő.
• Alapozás.
• Víz - A forrás lehet talajvíz és felszíni víztest.

A vízfűtési rendszerek esetében, amelyek gyakoribbak, a következő típusú hőszivattyúkat használják:

A levegő-víz olyan levegő típusú hőszivattyú, amely egy épületen keresztül kívülről levegő beszívásával fűt egy épületet. A légkondicionáló elve alapján működik, csak fordítva, a levegő energiáját hővé alakítva. Egy ilyen hőszivattyú nem igényel nagy telepítési költségeket, nem szükséges földterületet kiosztani hozzá, ráadásul kút fúrására. Az alacsony hőmérsékleten (-25 ° C) történő működés hatékonysága azonban csökken, és további hőenergia-forrásra van szükség.

A "talajvíz" eszköz geotermikus anyagra vonatkozik, és a talaj fagypontja alá mélységbe fektetett kollektor segítségével hőt termel a talajból. Függ a terület és a táj területe is, ha a gyűjtő vízszintesen helyezkedik el. A függőleges elhelyezéshez kutat kell fúrnia.

A "víz-víz" -et akkor telepítik, ahol a közelben víztest vagy talajvíz van. Az első esetben a víztározót a víztározó aljára fektetik, a másodikban kútat fúrnak vagy többet, ha a terület területe lehetővé teszi. Néha a talajvíz mélysége túl mély, ezért egy ilyen hőszivattyú telepítésének költsége nagyon magas lehet.

Minden típusú hőszivattyúnak megvannak a maga előnyei és hátrányai, ha az épület messze van a tározótól, vagy a talajvíz túl mély, akkor a "víz-víz" nem fog működni. A "levegő-víz" csak viszonylag meleg régiókban lesz releváns, ahol a hideg évszakban a levegő hőmérséklete nem esik -25 ° C alá.

Hő pumpa. Ház fűtés tervezése

A ház fűtési rendszerében a hőszivattyú (HP) ugyanazt a szerepet tölti be, mint a kazán, vagyis hőgenerátor.
Az egyetlen különbség az, hogy a kazán üzemanyagot éget, míg a HP olyan hőforrásokból „szivattyúzza ki” a hőenergiát, amelyek első ránézésre egyáltalán nem gazdagok benne.

5-7 fokos talaj- és folyóvíz, vagy akár fagyos téli levegő, amelynek hőmérséklete általában nulla alatt volt.

Az ilyen forrásokat alacsony potenciálnak nevezzük, és bár semmilyen módon nem kapcsolódnak a hő fogalmához, a TH-nek sikerül lenyűgöző mennyiségű éltető energiát "kinyomnia" belőlük. Ehhez hozzá kell adni a HP kompresszor villanymotorja által termelt hőt: itt, a hűtőszekrénnyel és a légkondicionálóval ellentétben, nem megy kárba.

A HP-alapú fűtési rendszer többi része nem különbözik a megszokottól: hőhordozót használnak - vizet vagy levegőt, amely felmelegszik, átáramlik egy hőcserélőn, majd az egész házban elviszi a hőt. A keringést szivattyú (vízmelegítéshez) vagy ventilátor (levegőhöz) biztosítja. A hagyományos hőtermelőhöz hasonlóan a HP egyidejűleg csatlakoztatható a melegvíz-ellátó (HMV) áramkörhöz tárolótartállyal vagy kazánnal vagy anélkül.

Tudta, hogy szinte ingyen fűtheti otthonát? Geotermikus fűtés: a működés elve, a technológia előnyei és hátrányai, figyelmesen olvassa el.

Olvassa el, hogyan lehet önállóan telepíteni egy kettős áramkörű gázkazánt egy ház fűtésére.

Oroszországban a gőzfűtés korábban jelent meg, mint a vízmelegítés, de ma már ritkán alkalmaznak ilyen rendszert. Itt https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/montazh-sistem-otopleniya/parovoe-otoplenie-v-chastnom-dome-sxema.html áttekintést talál a kazánok fő típusairól és a gőzfűtés módszereiről.

Módszer a hőszivattyú teljesítményének kiszámítására

Az optimális energiaforrás meghatározása mellett szükség lesz a fűtéshez szükséges hőszivattyú teljesítményének kiszámítására. Ez az épület hőveszteségének mértékétől függ. Számítsuk ki egy hőszivattyú teljesítményét egy ház fűtésére egy konkrét példa segítségével.

Ehhez a Q = k * V * ∆T képletet használjuk, ahol

• Q hőveszteség (kcal / óra). 1 kWh = 860 kcal / h;
• V a ház térfogata m3-ben (a területet megszorozzuk a mennyezetek magasságával);
• ∆Т az év leghidegebb időszakában a helyiségen kívül és belül a minimális hőmérséklet aránya, ° С. Kivonjuk a külsőt a belső tº-ból;
• k az épület általános hőátbocsátási tényezője. Két rétegű falazatú téglaépülethez k = 1; jól szigetelt épület esetében k = 0,6.

Így a hőszivattyú teljesítményének kiszámítása egy 100 négyzetméteres téglaház és 2,5 m mennyezetmagasságú fűtésre, a tt-különbség a -30 ° és a + 20 ° között a következő lesz:

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

12500/860 = 14,53 kW. Vagyis egy szokásos téglaházhoz, amelynek területe 100 m, 14 kilowattos készülékre lesz szükség.

A fogyasztó számos feltétel alapján elfogadja a hőszivattyú típusának és teljesítményének megválasztását:

• a terület földrajzi jellemzői (a víztestek közelsége, a talajvíz jelenléte, a gyűjtő számára szabad terület);
• az éghajlat jellemzői (hőmérséklet);
• a helyiség típusa és belső térfogata;
• pénzügyi lehetőségek.

A fenti szempontok figyelembevételével a lehető legjobban kiválaszthatja a berendezéseket. A hőszivattyú hatékonyabb és megfelelőbb kiválasztása érdekében jobb, ha szakemberekkel fordulunk, ők részletesebb számításokat végezhetnek, és biztosítják a berendezések telepítésének gazdasági megvalósíthatóságát.

Hőszivattyúkat hosszú ideig és nagyon sikeresen alkalmaztak a háztartási és ipari hűtőkben és légkondicionálókban.

Ma ezeket az eszközöket elkezdték használni ellenkező jellegű funkciók ellátására - hideg időjárás esetén egy lakás fűtésére.

Vessünk egy pillantást arra, hogy a hőszivattyúkat hogyan használják a magánházak fűtésére, és mit kell tudni az összes alkatrész helyes kiszámításához.

Képlet a számláláshoz

Hőveszteségi utak a házban

A hőszivattyú képes teljes mértékben megbirkózni a helyiség fűtésével.

Az Önnek megfelelő egység kiválasztásához ki kell számolnia a szükséges teljesítményt.

Először is meg kell értenie az épület hőháztartását. Ezekhez a számításokhoz szakemberek szolgáltatásait, online számológépet vagy saját magát használhatja egy egyszerű képlet segítségével:

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

R - a szoba energiafogyasztása (kW / óra); k az épület átlagos hőveszteségi együtthatója: például 1 - tökéletesen szigetelt épület és 4 - deszkából készült barakk; V a teljes fűtött helyiség teljes térfogata köbméterben; T az épület külső és belső hőmérséklete közötti legnagyobb különbség. A 860 a kapott kcal kilowattá való átszámításához szükséges érték.

Víz-víz geotermikus hőszivattyú esetén ki kell számolni a tárolóban lévő áramkör szükséges hosszát is. A számítás itt még egyszerűbb.

Ismeretes, hogy 1 méter kollektor körülbelül 30 wattot ad. Más szavakkal, 1 kW szivattyúteljesítményhez 22 méter cső szükséges. A szükséges szivattyúteljesítmény ismeretében könnyen kiszámolhatjuk, hány csőre van szükségünk az áramkör elkészítéséhez.

Példa a hőszivattyú számítására

Hőszivattyút választunk egy földszintes ház fűtési rendszeréhez, amelynek teljes területe 70 négyzetméter. m normál mennyezeti magassággal (2,5 m), a modern építési szabályzatok követelményeinek megfelelő burkoló szerkezetek racionális felépítésével és hőszigetelésével. Az 1. negyedév fűtésére. m ilyen tárgy, az általánosan elfogadott szabványok szerint 100 W hőt kell elkölteni. Így az egész ház fűtéséhez szüksége lesz:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW hőenergia.

A "TeploDarom" márkájú hőszivattyút választjuk (L-024-WLC modell), amelynek hőteljesítménye W = 7,7 kW. Az egység kompresszora N = 2,5 kW áramot fogyaszt.

Tartály számítása

A kollektor építéséhez kiosztott területen a talaj agyagos, a talajvízszint magas (a fűtőértéket p = 35 W / m vesszük).

A kollektor teljesítményét a következő képlet határozza meg:

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

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

Azon tény alapján, hogy a túl magas hidraulikus ellenállás miatt irracionális egy 100 m-nél hosszabb áramkört lefektetni, a következőket fogadjuk el: a hőszivattyús elosztó két - 100 m és 50 m hosszú - körből áll.

A gyűjtő számára kiosztandó terület területét a következő képlet határozza meg:

S = L x A,

Ahol a kontúr szomszédos szakaszai közötti lépés. Elfogadjuk: A = 0,8 m.

Ezután S = 150 x 0,8 = 120 négyzetméter. m.

Hőszivattyú megtérülése

Ha arról van szó, hogy az embernek mennyi időbe telik a valamibe fektetett pénz visszatérítése, az azt jelenti, hogy maga a befektetés mennyire volt nyereséges. A fűtés területén minden meglehetősen nehéz, mivel kényelmet és hőt biztosítunk magunknak, és minden rendszer drága, de ebben az esetben kereshet egy ilyen lehetőséget, amely a felhasználás közbeni költségek csökkentésével megtérítené az elköltött pénzt. És amikor elkezdi keresni a megfelelő megoldást, mindent összehasonlít: gázkazánt, hőszivattyút vagy elektromos kazánt. Elemezzük, melyik rendszer térül meg gyorsabban és hatékonyabban.

A megtérülés fogalma, ebben az esetben a hőszivattyú bevezetése a meglévő hőszolgáltató rendszer korszerűsítésére, leegyszerűsítve, a következőképpen magyarázható:

Egy rendszer létezik - egy egyedi gázkazán, amely autonóm fűtést és melegvíz ellátást biztosít. Van egy osztott rendszerű légkondicionáló, amely egy helyiséget hidegen biztosít. 3 osztott rendszert telepített különböző helyiségekben.

És létezik egy gazdaságosabb fejlett technológia - egy hőszivattyú, amely házakat fűt / hűt, és megfelelő mennyiségű vizet melegít egy házhoz vagy lakáshoz. Meg kell határozni, hogy mennyi változott a felszerelések összköltsége és a kezdeti költségek, valamint megbecsülni, hogy a kiválasztott típusú berendezések éves üzemeltetési költségei mennyivel csökkentek. És annak meghatározása, hogy hány év múlva, az ebből származó megtakarítással, a drágább berendezések megtérülnek. Ideális esetben több javasolt tervezési megoldást hasonlítanak össze és kiválasztják a legköltséghatékonyabb megoldást.

Számoljuk ki, és vyyaski, mi az a hőszivattyú megtérülési ideje Ukrajnában

Vegyünk egy konkrét példát

• A ház 2 emeleten van, jól szigetelt, teljes területe 150 négyzetméter.
• Hő / fűtéselosztó rendszer: 1. kör - padlófűtés, 2. kör - radiátorok (vagy ventilátor tekercs egységek).
• Fűtésre és melegvíz ellátásra (HMV) gázkazánt szereltek fel, például 24 kW teljesítményű, kettős áramkörrel.
• Légkondicionáló rendszer osztott rendszerekből a ház 3 szobájához.

A fűtés és a vízmelegítés éves költségei

Max. fűtésre szolgáló hőszivattyú fűtőkapacitása, kW	19993,59
Max.a hőszivattyú energiafogyasztása fűtés céljából történő üzemeltetéskor, kW	7283,18

Max. hőszivattyú fűtőkapacitása melegvízellátáshoz, kW	2133,46
Max. a hőszivattyú energiafogyasztása melegvízellátás esetén, kW	866,12

1. A 24 kW-os gázkazánnal ellátott kazán (kazán, csővezeték, vezeték, tartály, mérő, szerelés) hozzávetőleges költsége körülbelül 1000 Euro. Egy ilyen ház légkondicionáló rendszere (egy osztott rendszer) körülbelül 800 euróba kerül. Összesen a kazánház rendezésével, tervezési munkákkal, a gázvezeték hálózathoz való csatlakozással és szerelési munkákkal - 6100 euró.

1. A Mycond hőszivattyú hozzávetőleges ventilátortekercs-rendszerrel, a szerelési munkákkal és a hálózatra történő bekötéssel hozzávetőlegesen 6650 euróba kerül.

1. A beruházások növekedése: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 euró (vagy körülbelül 16500 UAH)
2. A működési költségek csökkentése: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Megtérülési idő Tocup. = 16500/19608 = 0,84 év!

A hőszivattyú egyszerű használata

A hőszivattyúk a legsokoldalúbb, multifunkcionális és energiatakarékos berendezések otthoni, lakásbeli, irodai vagy kereskedelmi létesítmények fűtésére.

A legfejlettebb és a legfejlettebb egy intelligens vezérlőrendszer heti vagy napi programozással, az évszakos beállítások automatikus váltásával, a ház hőmérsékletének fenntartásával, gazdaságos üzemmódokkal, egy szolga kazán, kazán, cirkulációs szivattyúk, hőmérséklet-szabályozás vezérlésével két fűtési körben. A kompresszor, a ventilátor, a szivattyúk működésének inverteres vezérlése maximális energiamegtakarítást tesz lehetővé.

Általános számítás és árnyalatok

Összeadva a fűtés és melegvíz ellátás villamosenergia-fogyasztását, megkapjuk a hőszivattyú üzemeltetésének teljes költségét. De két árnyalat marad, nevezetesen:

• A hőszivattyú gyártói gyakran túlbecsülik az adatokat. Például nem veszik figyelembe a fűtési rendszeren keresztül vizet pumpáló szivattyú működtetésének költségeit. Néha a COP-diagram nem igaz.
• Ha nem használ meleg vizet, akkor az a tárolóban van, és fokozatosan lehűl. A hőszivattyú fenntartja hőmérsékletét, amely áramot is fogyaszt.

A hőszivattyú működése a talajvíz rendszer szerint történő munkavégzés során

A gyűjtőt háromféleképpen lehet eltemetni.

Vízszintes opció

A csöveket kígyóként árokba fektetik a talaj fagyás mélységét meghaladó mélységig (átlagosan 1 és 1,5 m között).
Egy ilyen gyűjtőhöz kell egy kellően nagy területű telek, de bármely háztulajdonos megépítheti - a lapáttal való munkavégzés képességén kívül más képességekre nincs szükség.

Figyelembe kell azonban venni, hogy a hőcserélő kézi megépítése meglehetősen fáradságos folyamat.

Függőleges opció

Az "U" betű alakú hurkok formájában lévő tartálycsöveket 20-100 m mélységű kutakba merítik. Szükség esetén több ilyen kút is építhető. A csövek felszerelése után a kutakat cementhabarccsal töltik meg.

A függőleges kollektor előnye, hogy építéséhez nagyon kis területre van szükség. A 20 m-nél mélyebb kutak fúrására azonban önállóan nincs lehetőség - fúrócsapatot kell felvennie.

Kombinált lehetőség

Ez a kollektor egyfajta vízszintes kollektornak tekinthető, de felépítéséhez sokkal kevesebb hely szükséges.
A helyszínen kerek kutat ásnak, amelynek mélysége 2 m.

A hőcserélő csöveket spirálban helyezzük el, így az áramkör olyan, mint egy függőlegesen elhelyezett rugó.

A telepítési munkák befejeztével a kút megtelik. Csakúgy, mint egy vízszintes hőcserélő esetében, a szükséges mennyiségű munkát kézzel is el lehet végezni.

A gyűjtőt fagyálló - fagyálló vagy etilén-glikol oldattal töltik meg. Cirkulációjának biztosítása érdekében egy speciális szivattyút vágnak az áramkörbe.A talaj hőjét elnyelve a fagyálló az elpárologtatóba kerül, ahol hőcsere zajlik közte és a hűtőközeg között.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a talajból történő korlátlan hőelvezetés, különösen akkor, ha a kollektor függőlegesen helyezkedik el, nemkívánatos következményekkel járhat a terület geológiájára és ökológiájára. Ezért a nyári időszakban nagyon kívánatos a "talaj - víz" típusú hőszivattyú működtetése fordított üzemmódú - légkondicionáló berendezéssel.

A gázfűtési rendszernek számos előnye van, és az egyik fő az alacsony gázköltség. Hogyan szereljük fel az otthoni fűtést gázzal, egy magánház fűtési rendszere fogja kérni gázkazánnal. Vegye figyelembe a fűtési rendszer tervezésének és cseréjének követelményeit.

Ebben a témakörben olvassa el a napelemek otthoni fűtéshez való választásának jellemzőit.

Hatékonyság és COP

Világosan mutatja, hogy a szabad forrásokból származó energia 3/3-a. (Kattints a kinagyításhoz)

Először határozzuk meg fogalmakkal:

• Hatékonyság - hatékonysági együttható, azaz mennyi hasznos energia nyerhető a rendszer működésére fordított energia százalékában;
• COP - a teljesítmény együtthatója.

Hogyan készítsen pelletkazánt saját kezűleg, olvassa el ebben a cikkben:

Olyan mutatót, mint a hatékonyság, gyakran használnak reklámcélokra: "Szivattyúnk hatékonysága 500%!" Úgy tűnik, igazat mondanak - 1 kW energiafogyasztásért (az összes rendszer és egység teljes működéséhez) 5 kW hőenergiát állítottak elő.

Ne feledje azonban, hogy a hatékonyság nem haladja meg a 100% -ot (ezt a mutatót zárt rendszerek esetén számítják ki), ezért logikusabb lenne a COP mutatót (amelyet a nyílt rendszerek kiszámításához használjuk), amely megmutatja a felhasznált energia hasznosra való átszámítási tényezőjét energia.

Általában a COP-t 1-től 7-ig számolják. Minél nagyobb a szám, annál hatékonyabb a hőszivattyú. A fenti példában (500% -os hatékonyság mellett) a COP 5.

A vízszintes hőszivattyús kollektor kiszámítása

A vízszintes kollektor hatékonysága függ a közeg hőmérsékletétől, amelybe merül, hővezető képességétől, valamint a cső felületével való érintkezés területétől. A számítási módszer meglehetősen bonyolult, ezért a legtöbb esetben átlagolt adatokat használnak.

Úgy gondolják, hogy a hőcserélő minden métere a következő hőteljesítményt biztosítja a HP számára:

• 10 W - száraz homokos vagy sziklás talajba temetve;
• 20 W - száraz agyagos talajban;
• 25 W - nedves agyagos talajban;
• 35 W - nagyon nedves agyagtalajban.

Így a kollektor (L) hosszának kiszámításához a szükséges hőteljesítményt (Q) el kell osztani a talaj fűtőértékével (p):

L = Q / p.

A megadott értékek csak akkor tekinthetők érvényesnek, ha a következő feltételek teljesülnek:

• A gyűjtő fölötti telek nincs beépítve, árnyékolva vagy fákkal vagy bokrokkal beültetve.
• A spirál szomszédos fordulatai vagy a "kígyó" szakaszai közötti távolság legalább 0,7 m.

Hogyan működnek a hőszivattyúk

Bármelyik hőszivattyú rendelkezik hűtőközegnek nevezett munkaközeggel. Általában a freon hat ebben a minőségben, ritkábban az ammónia. Maga az eszköz csak három alkatrészből áll:

A párologtató és a kondenzátor két tartály, amelyek hosszú ívelt csöveknek - tekercseknek tűnnek. A kondenzátor egyik végén csatlakozik a kompresszor kimenetéhez, a párologtató pedig a bemenethez. A tekercsek végei össze vannak kötve, és a közöttük lévő csomópontban nyomáscsökkentő szelep van felszerelve. Az elpárologtató - közvetlenül vagy közvetve - érintkezik a forrás közegével, a kondenzátor pedig a fűtési vagy a melegvíz rendszerrel.

Hogyan működik a hőszivattyú

A HP működése a gázmennyiség, nyomás és hőmérséklet kölcsönös függőségén alapul. Így történik az egység belsejében:

1. A párologtató mentén mozgó ammónia, freon vagy más hűtőközeg a forrás közegéből például +5 fokos hőmérsékletre melegszik fel.
2. A párologtatón való áthaladás után a gáz eljut a kompresszorhoz, amely a kondenzátorhoz pumpálja.
3. A kompresszor által kibocsátott hűtőközeget a nyomáscsökkentő szelep tartja a kondenzátorban, így itt nagyobb a nyomása, mint a párologtatóban. Mint tudják, növekvő nyomással bármely gáz hőmérséklete megnő. Pontosan ez történik a hűtőközeggel - 60–70 fokig melegszik. Mivel a kondenzátort a fűtési rendszerben keringő hűtőfolyadék mossa, ez utóbbi is felmelegszik.
4. A hűtőközeget kis adagokban engedik ki a nyomáscsökkentő szelepen keresztül az elpárologtatóba, ahol a nyomása ismét csökken. A gáz kitágul és lehűl, és mivel belső energiájának egy része elveszett az előző szakasz hőcseréje következtében, hőmérséklete a kezdeti +5 fok alá csökken. A párologtatót követően ismét felmelegszik, majd a kompresszor a kondenzátorba pumpálja - és így tovább körben. Tudományosan ezt a folyamatot Carnot-ciklusnak hívják.

De a hőszivattyú továbbra is nagyon jövedelmező marad: minden elköltött kW * h villamos energiára 3-5 kW * h hő nyerhető.

A külső környezet megválasztása

A hőszivattyú működéséhez külső hőforrás szükséges. Lehet akár külső levegő, akár tározóból vagy kútból származó víz. Így a következők használhatók:

• a kültéri levegő hőmérséklete –3 és +15 ° С között van
• a kipufogó szellőzőrendszer levegője a helyiségből távozik (+15 és +25 ° C között)
• altalaj (+ 4 ... + 10 ° C) és a talaj (kb. + 10 ° C) vizek
• tó és folyó vize (+ 5 ... + 10 ° С)
• a föld talajrétege (a fagyási mélység alatt; + 3 ... + 9 ° С)
• mély földréteg (6 m-nél mélyebb; +8 ° С).