Pompa de căldură pentru încălzirea unei case: principiu de funcționare și exemple de calcul

Tipuri de modele de pompe de căldură

Tipul pompei de căldură este de obicei notat printr-o frază care indică mediul sursă și purtătorul de căldură al sistemului de încălzire.
Există următoarele soiuri:

• ТН "aer - aer";
• „Aer - apă”;
• TH "sol - apă";
• TH "apă - apă".

Prima opțiune este un sistem convențional split care funcționează în modul de încălzire. Evaporatorul este montat în aer liber, iar o unitate cu condensator este instalată în interiorul casei. Acesta din urmă este suflat de un ventilator, datorită căruia o masă de aer cald este furnizată în cameră.

Dacă un astfel de sistem este echipat cu un schimbător de căldură special cu duze, se va obține tipul HP „aer-apă”. Este conectat la un sistem de încălzire a apei.

Evaporatorul HP de tip „aer-aer” sau „aer-apă” poate fi amplasat nu în exterior, ci în conducta de ventilație a evacuării (trebuie forțat). În acest caz, eficiența pompei de căldură va crește de mai multe ori.

Pompele de căldură de tipul „apă - apă” și „sol - apă” utilizează așa-numitul schimbător de căldură extern sau, așa cum se mai numește, și un colector pentru extracția căldurii.

Schema schemei pompei de căldură

Acesta este un tub cu buclă lungă, de obicei din plastic, prin care un mediu lichid circulă în jurul evaporatorului. Ambele tipuri de pompe de căldură reprezintă același dispozitiv: într-un caz, colectorul este scufundat în partea de jos a unui rezervor de suprafață, iar în cel de-al doilea - în sol. Condensatorul unei astfel de pompe de căldură este situat într-un schimbător de căldură conectat la sistemul de încălzire a apei calde.

Conectarea pompelor de căldură conform schemei „apă - apă” este mult mai puțin laborioasă decât „sol-apă”, deoarece nu este nevoie să se efectueze lucrări de terasament. În partea de jos a rezervorului, conducta este așezată sub formă de spirală. Desigur, pentru această schemă, este adecvat doar un rezervor care nu îngheță până la fund în timpul iernii.

Cum funcționează o pompă de căldură

O pompă de căldură modernă este foarte asemănătoare cu un frigider obișnuit.

Ce este o pompă geotermală sau, cu alte cuvinte, o pompă de căldură? Acestea sunt dispozitive care pot transfera căldura dintr-o sursă în consumator. Să luăm în considerare principiul funcționării sale pe exemplul primei implementări practice a ideii.

Principiul de funcționare al pompelor geotermale a devenit cunoscut în anii '50. Al XIX-lea. Aceste principii au fost puse în practică abia la mijlocul secolului trecut.

Într-o zi, un experimentator pe nume Weber a fost ocupat cu un congelator și a atins accidental linia de ardere a condensatorului. Avea o idee de ce căldura nu merge nicăieri și nu ajută? Nu s-a gândit mult, a lungit conducta și a pus-o în rezervorul de apă.

Apa fierbinte care iese din el era atât de fierbinte încât nu știa unde să o pună. A trebuit să continuăm - cum ați încălzit aerul cu acest sistem simplu? Soluția a fost foarte simplă și nu mai puțin strălucitoare.

Apa fierbinte este înfășurată printr-un schimbător de căldură și apoi un ventilator suflă aer cald prin casă. Totul ingenios este simplu! Weber a fost un om umil și, în cele din urmă, și-a dat seama cum să facă fără frigider. Trebuie să scoți căldura din pământ!

După ce a îngropat țevi de cupru și a pompat freon (același gaz ca în frigidere), a început să primească energie termică din intestine. Credem că în acest exemplu toată lumea va înțelege cum funcționează o pompă de căldură.

De asemenea, vă recomandăm să citiți următorul articol despre miracolul încălzirii solare: //6.//otoplenie/chudo-pech-.html.

Sisteme de eliminare a căldurii. (Faceți clic pentru a mări)

• În esență, un aparat de aer condiționat este un aparat de aer condiționat convențional;
• Aer în apă - adăugați un schimbător de căldură în aparatul de aer condiționat și vom încălzi deja apa;
• Apele subterane - îngropăm colectorul din țevi în pământ și încălzim apa la ieșire;
• Conductele sanitare sunt așezate în ape deschise sau subterane și transferă căldura la sistemul de încălzire al clădirii.

(O clasificare detaliată a pompelor de căldură pentru încălzire poate fi găsită în acest articol).

A sosit timpul pentru a studia în mod substanțial experiența străină

Aproape toată lumea știe acum despre pompele de căldură capabile să extragă căldura din mediul înconjurător pentru încălzirea clădirilor și, dacă nu cu mult timp în urmă, un potențial client a pus de obicei întrebarea nedumerită „cum este acest lucru posibil?”, Acum întrebarea „cum este corect? ? ".

Răspunsul la această întrebare nu este ușor.

În căutarea răspunsurilor la numeroasele întrebări care apar inevitabil atunci când se încearcă proiectarea sistemelor de încălzire cu pompe de căldură, este recomandabil să apelăm la experiența specialiștilor din acele țări în care pompele de căldură de pe schimbătoarele de căldură de la sol sunt folosite de mult timp.

O vizită * la expoziția americană AHR EXPO-2008, care a fost întreprinsă în principal pentru a obține informații despre metodele de calcule inginerești pentru schimbătoarele de căldură la sol, nu a adus rezultate directe în această direcție, dar o carte a fost vândută la expoziția ASHRAE stand, ale cărui dispoziții au servit ca bază pentru aceste publicații.

Ar trebui spus imediat că transferul metodologiei americane pe solul intern nu este o sarcină ușoară. Pentru americani lucrurile nu stau la fel ca în Europa. Numai ei măsoară timpul în aceleași unități ca și noi. Toate celelalte unități de măsură sunt pur americane, sau mai degrabă britanice. Americanii au avut în special ghinion cu fluxul de căldură, care poate fi măsurat atât în ​​unități termice britanice pe unitate de timp, cât și în tone de refrigerare, care au fost probabil inventate în America.

Problema principală nu a fost însă inconvenientul tehnic al recalculării unităților de măsură adoptate în Statele Unite, cu care se poate obișnui cu el în timp, ci absența în cartea menționată a unei baze metodologice clare pentru construirea unui calcul algoritm. Se acordă prea mult spațiu metodelor de calcul de rutină și binecunoscute, în timp ce unele dispoziții importante rămân complet nedezvăluite.

În special, astfel de date inițiale legate fizic pentru calcularea schimbătoarelor de căldură verticale la sol, cum ar fi temperatura fluidului care circulă în schimbătorul de căldură și factorul de conversie al pompei de căldură, nu pot fi setate în mod arbitrar și înainte de a continua calculele legate de căldura instabilă transfer în sol, este necesar să se determine relațiile care leagă acești parametri.

Criteriul pentru eficiența unei pompe de căldură este coeficientul de conversie α, a cărui valoare este determinată de raportul puterii sale termice la puterea motorului electric al compresorului. Această valoare este o funcție a punctelor de fierbere tu în evaporator și tk de condensare, iar în raport cu pompele de căldură apă-apă, putem vorbi despre temperaturile lichidului la ieșirea din evaporatorul t2I și la ieșirea din condensator t2K:

? =? (t2И, t2K). (unu)

Analiza caracteristicilor de catalog ale mașinilor frigorifice de serie și ale pompelor de căldură apă-apă a făcut posibilă afișarea acestei funcții sub forma unei diagrame (Fig. 1).

Folosind diagrama, este ușor să se determine parametrii pompei de căldură chiar în etapele inițiale de proiectare. Este evident, de exemplu, că dacă sistemul de încălzire conectat la pompa de căldură este proiectat să furnizeze un mediu de încălzire cu o temperatură de curgere de 50 ° C, atunci factorul maxim de conversie posibil al pompei de căldură va fi de aproximativ 3,5. În același timp, temperatura glicolului la ieșirea evaporatorului nu trebuie să fie mai mică de + 3 ° С, ceea ce înseamnă că va fi necesar un schimbător de căldură la sol scump.

În același timp, dacă casa este încălzită prin intermediul unei podele calde, un purtător de căldură cu temperatura de 35 ° C va intra în sistemul de încălzire din condensatorul pompei de căldură. În acest caz, pompa de căldură va putea funcționa mai eficient, de exemplu, cu un factor de conversie de 4,3, dacă temperatura glicolului răcit în evaporator este de aproximativ –2 ° C.

Folosind foi de calcul Excel, puteți exprima funcția (1) ca o ecuație:

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

Dacă, la factorul de conversie dorit și o valoare dată a temperaturii lichidului de răcire din sistemul de încălzire alimentat de o pompă de căldură, este necesar să se determine temperatura lichidului răcit în evaporator, atunci poate fi reprezentată ecuația (2) la fel de:

(3)

Puteți alege temperatura lichidului de răcire din sistemul de încălzire la valorile date ale coeficientului de conversie al pompei de căldură și temperatura lichidului la ieșirea din evaporator folosind formula:

(4)

În formulele (2) ... (4) temperaturile sunt exprimate în grade Celsius.

După ce am identificat aceste dependențe, putem merge acum direct la experiența americană.

Pompa de căldură aer-apă - fapte reale

Acest tip de echipament de încălzire provoacă multe controverse. Utilizatorii sunt împărțiți în două tabere. Unii cred că nu s-a inventat nimic mai bun pentru încălzirea unei case. Alții consideră că, din cauza costului ridicat al pompelor de căldură (HP) și a condițiilor climatice dure din multe regiuni ale Federației Ruse, investiția inițială nu va fi rambursată. Este mai profitabil să puneți bani într-o bancă și, folosind dobânzile primite, să încălziți casa cu electricitate. Ca întotdeauna, adevărul este la mijloc. Privind înainte, să spunem că, în articol vom vorbi doar despre pompele de căldură aer-apă... În primul rând, o mică teorie.

O pompă de căldură este o „mașină” care preia căldura dintr-o sursă de calitate inferioară și o transferă în casă.

Surse de căldură pentru pompa de căldură:

• aer;
• apă;
• teren.

Schema schemei pompei de căldură.
Un punct important: Pompa de căldură nu produce căldură. Pompează căldura din mediul extern către consumator, dar electricitatea este necesară pentru ca pompa de căldură să funcționeze.... Eficiența pompei de căldură este exprimată în raportul dintre energia termică pompată și consumul din rețeaua electrică. Această cantitate se numește coeficient de performanță (COP). Dacă caracteristicile tehnice ale pompei de căldură afirmă că COP = 3, atunci aceasta înseamnă că pompa de căldură pompează de trei ori mai multă căldură decât „ia” electricitate.

Se pare că aceasta este - soluția la toate problemele - relativ vorbind, după ce am cheltuit 1 kW de energie electrică într-o oră, noi, în acest timp, vom primi 3 kilowați-oră de căldură pentru sistemul de încălzire. De fapt, de când vorbim despre pompe de căldură sursă de aer cu o unitate externă instalată în afara casei, raportul de transformare pentru sezonul de încălzire va varia în funcție de temperatura din exterior. În înghețurile severe (-25 - -30 ° C și mai jos) COP al conductei de aer scade la unitate.

Acest lucru împiedică sătenii să instaleze pompe de căldură aer-apă - echipamente în care căldura pompată este utilizată pentru a încălzi fluidul de transfer de căldură. Oamenii cred că pentru condițiile noastre - nu pentru regiunile sudice ale țării, pompele de căldură geotermale cu un schimbător de căldură la sol îngropat în pământ - un sistem de țevi așezate orizontal sau vertical - sunt cele mai potrivite.

Este adevărat?

kmvtgnFORUMHOUSE Asistent moderator

Deseori dau peste un mit conform căruia o pompă de căldură aer-apă este ineficientă pe vreme rece, dar o pompă de căldură geotermală este doar asta. Comparați raportul de transformare a căldurii echipamentelor din primăvară. Circuitul geotermal este epuizat după iarnă. Este bine dacă temperatura este de aproximativ 0 grade. Dar aerul este deja suficient de încălzit. Nevoia de căldură scade, dar nu dispare vara, deoarece alimentarea cu apă caldă este necesară pe tot parcursul anului.Pompele de căldură geotermale sunt excelente pentru regiunile cu ierni dure și perioade lungi de încălzire. Pentru districtul federal de sud și regiunea Moscovei, pompa de căldură aer-apă prezintă un COP mediu anual comparabil cu cel al unei geotermale.

Temperaturile -20 - -25 ° C și mai mici în regiunea Moscovei nu sunt deseori și durează doar câteva zile. În medie, iarna în regiunea Moscovei este caracterizată de -7 - -12 ° C și dezghețuri frecvente cu temperaturi crescând la -3 - 0 grade. Prin urmare, pentru cea mai mare parte a sezonului de încălzire, aerul HP va funcționa cu un COP aproape de trei unități.

Metoda de calcul a pompelor de căldură

Desigur, procesul de selectare și calcul al unei pompe de căldură este o operație tehnic foarte complicată și depinde de caracteristicile individuale ale obiectului, dar poate fi redus aproximativ la următoarele etape:

Se determină pierderea de căldură prin anvelopa clădirii (pereți, tavane, ferestre, uși). Acest lucru se poate face prin aplicarea următorului raport:

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

tnar - temperatura aerului exterior (° С);

tvn - temperatura aerului intern (° С);

S este suprafața totală a tuturor structurilor de închidere (m2);

n - coeficient care indică influența mediului asupra caracteristicilor obiectului. Pentru camere în contact direct cu mediul exterior prin tavanele n = 1; pentru obiecte cu podele mansardate n = 0,9; dacă obiectul este situat deasupra subsolului n = 0,75;

β este coeficientul pierderii de căldură suplimentare, care depinde de tipul de structură și de poziția sa geografică β poate varia de la 0,05 la 0,27;

RT - rezistența termică, este determinată de următoarea expresie:

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

δі / λі este un indicator calculat al conductivității termice a materialelor utilizate în construcții.

αout este coeficientul de disipare termică a suprafețelor exterioare ale structurilor de închidere (W / m2 * оС);

αin - coeficientul de absorbție termică a suprafețelor interne ale structurilor de închidere (W / m2 * оС);

- Pierderea totală de căldură a structurii este calculată prin formula:

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

Qi - consum de energie pentru încălzirea aerului care intră în cameră prin scurgeri naturale;

Qbp ​​- degajare de căldură datorată funcționării aparatelor de uz casnic și activităților umane.

2. Pe baza datelor obținute, se calculează consumul anual de energie termică pentru fiecare obiect individual:

An = 24 * 0,63 * Qt. pot. * ((d * (tvn - tout.) / (tvn - tout.)) (kW / oră pe an.) unde:

tвн - temperatura recomandată a aerului interior;

tnar - temperatura aerului exterior;

tout.av - valoarea medie aritmetică a temperaturii aerului exterior pentru întregul sezon de încălzire;

d este numărul de zile din perioada de încălzire.

3. Pentru o analiză completă, va trebui, de asemenea, să calculați nivelul puterii termice necesare pentru încălzirea apei:

Qgv = V * 17 (kW / oră pe an.) Unde:

V este volumul de încălzire zilnică a apei până la 50 ° С.

Apoi, consumul total de energie termică va fi determinat de formula:

Q = Qgv + Qyear (kW / oră pe an.)

Luând în considerare datele obținute, nu va fi dificil să alegeți cea mai potrivită pompă de căldură pentru încălzire și alimentare cu apă caldă. Mai mult, puterea calculată va fi determinată ca. Qtn = 1,1 * Q, unde:

Qtn = 1,1 * Q, unde:

1.1 este un factor de corecție care indică posibilitatea creșterii sarcinii pe pompa de căldură în timpul temperaturilor critice.

După calcularea pompelor de căldură, puteți selecta cea mai potrivită pompă de căldură capabilă să furnizeze parametrii necesari de microclimat în încăperi cu orice caracteristici tehnice. Și având în vedere posibilitatea integrării acestui sistem cu o unitate de control al climei, o podea caldă poate fi remarcată nu numai pentru funcționalitatea sa, ci și pentru costul estetic ridicat.

Calculul puterii pompei de încălzire

Cum se calculează puterea de încălzire a unei pompe? Atunci când alegeți o pompă pentru un sistem de încălzire, trebuie să acordați atenție punctului de funcționare de la care începe funcționarea acestuia. Acesta va fi instalat în același punct.

Debitul și presiunea apei vor fi indicatori care caracterizează poziția pompei. Pentru a măsura debitul de apă, se utilizează o valoare precum metri cubi de apă pe oră (viteza pompei în sistemul de încălzire), iar capul este măsurat în metri. Astfel de indicatori depind în mare măsură de ce caracteristici are pompa.

Când calculați o pompă pentru încălzire, cel mai bine este să alegeți o opțiune în care puterea punctului său de pornire să fie egală cu puterea consumată de sistemul de încălzire în sine.

Acest model poate fi urmărit numai pe o diagramă specială. Această procedură vă va ajuta să determinați dacă o anumită pompă este potrivită pentru sistemul dvs. de încălzire în ceea ce privește indicatorii săi de putere.

Mai jos este o formulă care vă va ajuta să aflați puterea pompei de circulație pentru încălzire:

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

Р este nivelul densității apei;

Q este nivelul consumului de apă;

Н - nivelul presiunii apei.

Astfel, calculul puterii pompei pentru încălzire se face.

Tipuri de pompe de căldură

Pompele de căldură sunt împărțite în trei tipuri principale în funcție de sursa de energie de calitate inferioară:

• Aer.
• Amorsare.
• Apă - Sursa poate fi apele subterane și corpurile de apă de suprafață.

Pentru sistemele de încălzire a apei, care sunt mai frecvente, se utilizează următoarele tipuri de pompe de căldură:

Aer-apă este o pompă de căldură de tip aer care încălzește o clădire prin aspirarea aerului din exterior printr-o unitate externă. Funcționează pe principiul unui aparat de aer condiționat, doar invers, transformând energia aerului în căldură. O astfel de pompă de căldură nu necesită costuri mari de instalare, nu este necesar să alocați un teren pentru aceasta și, mai mult, să forați o fântână. Cu toate acestea, eficiența funcționării la temperaturi scăzute (-25 ° C) scade și este necesară o sursă suplimentară de energie termică.

Dispozitivul „apă subterană” se referă la geotermie și produce căldură din sol folosind un colector așezat la o adâncime sub înghețul solului. De asemenea, există o dependență de zona site-ului și de peisaj, dacă colectorul este situat pe orizontală. Pentru amplasarea pe verticală, va trebui să găuriți o fântână.

„Apă-la-apă” este instalat acolo unde există un corp de apă sau apă subterană în apropiere. În primul caz, rezervorul este așezat pe fundul rezervorului, în al doilea, un puț este forat sau mai multe, dacă zona site-ului permite. Uneori, adâncimea apei subterane este prea adâncă, astfel încât costul instalării unei astfel de pompe de căldură poate fi foarte mare.

Fiecare tip de pompă de căldură are propriile avantaje și dezavantaje, dacă clădirea este departe de rezervor sau apa subterană este prea adâncă, atunci „apă-la-apă” nu va funcționa. „Aer-apă” va fi relevantă numai în regiunile relativ calde, unde temperatura aerului în sezonul rece nu scade sub -25 ° C.

Pompa de caldura. Proiectare încălzire casă

În sistemul de încălzire al unei case, o pompă de căldură (HP) joacă același rol ca un cazan, adică este un generator de căldură.
Singura diferență este că boilerul arde combustibil, în timp ce HP „pompează” energia termică din surse care, la prima vedere, nu sunt deloc bogate în ea.

Solul și apa râului cu o temperatură de 5 - 7 grade, sau chiar aer înghețat de iarnă, a cărui temperatură era în general sub zero.

Astfel de surse sunt numite cu potențial redus și, deși nu sunt asociate în niciun fel cu conceptul de căldură, TH reușește să „stoarcă” din ele o cantitate impresionantă de energie care dă viață. La aceasta ar trebui adăugată căldura generată de motorul electric al compresorului HP: aici, spre deosebire de un frigider și un aparat de aer condiționat, acesta nu se risipește.

Restul sistemului de încălzire bazat pe HP nu diferă de cel obișnuit: se folosește un suport de căldură - apă sau aer, care se încălzește, curgând printr-un schimbător de căldură și apoi transportă căldură în toată casa. Circulația este asigurată de o pompă (pentru încălzirea apei) sau un ventilator (pentru aer). La fel ca un generator de căldură tradițional, HP poate fi conectat simultan la circuitul de alimentare cu apă caldă (ACM) cu sau fără rezervor de stocare (cazan).

Știați că vă puteți încălzi casa aproape gratuit? Încălzire geotermală: principiu de funcționare, avantaje și dezavantaje ale tehnologiei, citiți cu atenție.

Citiți despre cum să instalați independent un cazan cu gaz cu dublu circuit pentru încălzirea unei case private.

În Rusia, încălzirea cu abur a apărut mai devreme decât încălzirea apei, dar acum un astfel de sistem este rar folosit. Aici https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/montazh-sistem-otopleniya/parovoe-otoplenie-v-chastnom-dome-sxema.html veți găsi o prezentare generală a principalelor tipuri de cazane și a metodelor de încălzire cu abur.

Metoda de calcul a puterii unei pompe de căldură

Pe lângă determinarea sursei optime de energie, va fi necesar să se calculeze puterea pompei de căldură necesară pentru încălzire. Depinde de cantitatea de pierderi de căldură din clădire. Să calculăm puterea unei pompe de căldură pentru încălzirea unei case folosind un exemplu specific.

Pentru aceasta, folosim formula Q = k * V * ∆T, unde

• Q este pierderea de căldură (kcal / oră). 1 kWh = 860 kcal / h;
• V este volumul casei în m3 (aria se înmulțește cu înălțimea plafoanelor);
• ∆Т este raportul dintre temperaturile minime în afara și în interiorul incintei în perioada cea mai rece a anului, ° С. Se scade exteriorul din tº-ul interior;
• k este coeficientul general de transfer de căldură al clădirii. Pentru o clădire din cărămidă cu zidărie în două straturi k = 1; pentru o clădire bine izolată k = 0,6.

Astfel, calculul puterii pompei de căldură pentru încălzirea unei case de cărămidă de 100 de metri pătrați și o înălțime a tavanului de 2,5 m, cu o diferență ttº de la -30º la exterior la + 20º la interior, va fi după cum urmează:

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

12500/860 = 14,53 kW. Adică, pentru o casă de cărămidă standard cu o suprafață de 100 m, va fi necesar un dispozitiv de 14 kilowați.

Consumatorul acceptă alegerea tipului și puterii pompei de căldură pe baza mai multor condiții:

• caracteristicile geografice ale zonei (apropierea de corpurile de apă, prezența apelor subterane, o zonă liberă pentru un colector);
• caracteristicile climatului (temperatura);
• tipul și volumul intern al camerei;
• oportunități financiare.

Având în vedere toate aspectele de mai sus, veți putea face cea mai bună alegere a echipamentului. Pentru o selecție mai eficientă și corectă a unei pompe de căldură, este mai bine să contactați specialiștii, aceștia vor putea face calcule mai detaliate și vor oferi fezabilitatea economică a instalării echipamentului.

De mult timp și cu mare succes, pompele de căldură au fost utilizate în frigidere și aparate de aer condiționat de uz casnic și industrial.

Astăzi, aceste dispozitive au început să fie utilizate pentru a îndeplini o funcție de natură opusă - încălzirea unei locuințe pe vreme rece.

Să aruncăm o privire la modul în care pompele de căldură sunt utilizate pentru încălzirea caselor private și la ceea ce trebuie să știți pentru a calcula corect toate componentele sale.

Formula de numărare

Căi de pierdere a căldurii în casă

Pompa de căldură este capabilă să facă față complet încălzirii spațiului.

Pentru a alege unitatea care vi se potrivește, ar trebui să calculați puterea necesară.

În primul rând, trebuie să înțelegeți echilibrul de căldură din clădire. Pentru aceste calcule, puteți utiliza serviciile specialiștilor, un calculator online sau dvs. însuți folosind o formulă simplă:

R = (k x V x T) / 860, în care:

R - consumul de energie al camerei (kW / oră); k este coeficientul mediu de pierdere de căldură de către clădire: de exemplu, egal cu 1 - o clădire perfect izolată și 4 - o baracă din scânduri; V este volumul total al întregii încăperi încălzite, în metri cubi; T este diferența maximă de temperatură dintre exterior și interiorul clădirii. 860 este valoarea necesară pentru a converti kcal rezultat în kW.

În cazul unei pompe de căldură geotermală apă-apă, este, de asemenea, necesar să se calculeze lungimea necesară a circuitului care va fi în rezervor. Calculul este chiar mai simplu aici.

Se știe că 1 metru de colector dă aproximativ 30 de wați. Cu alte cuvinte, 1 kW de putere a pompei necesită 22 de metri de conducte. Cunoscând puterea necesară a pompei, putem calcula cu ușurință câte conducte avem nevoie pentru a realiza un circuit.

Exemplu de calcul al pompei de căldură

Vom selecta o pompă de căldură pentru sistemul de încălzire al unei case cu un etaj, cu o suprafață totală de 70 mp. m cu o înălțime standard a tavanului (2,5 m), arhitectură rațională și izolație termică a structurilor de închidere care îndeplinește cerințele codurilor moderne de construcție. Pentru încălzirea primului trimestru. m dintr-un astfel de obiect, conform standardelor general acceptate, este necesar să cheltuiți 100 W de căldură. Astfel, pentru a încălzi întreaga casă veți avea nevoie de:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW de energie termică.

Alegem o pompă de căldură a mărcii „TeploDarom” (modelul L-024-WLC) cu o putere termică de W = 7,7 kW. Compresorul unității consumă N = 2,5 kW electricitate.

Calculul rezervorului

Solul de pe amplasamentul alocat construcției colectorului este argilos, nivelul apei subterane este ridicat (luăm puterea calorică p = 35 W / m).

Puterea colectorului este determinată de formula:

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

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

Pe baza faptului că este irațional să întindeți un circuit cu o lungime mai mare de 100 m datorită unei rezistențe hidraulice excesiv de mari, acceptăm următoarele: galeria pompei de căldură va fi formată din două circuite - 100 m și 50 m lungime.

Zona site-ului care va trebui alocată colectorului este determinată de formula:

S = L x A,

Unde A este pasul dintre secțiunile adiacente ale conturului. Acceptăm: A = 0,8 m.

Atunci S = 150 x 0,8 = 120 mp m.

Rambursarea pompei de căldură

Când vine vorba de cât durează o persoană să-și returneze banii investiți în ceva, înseamnă cât de profitabilă a fost investiția în sine. În domeniul încălzirii, totul este destul de dificil, deoarece ne asigurăm confort și căldură, iar toate sistemele sunt scumpe, dar în acest caz, puteți căuta o astfel de opțiune care să returneze banii cheltuiți prin reducerea costurilor în timpul utilizării. Și când începeți să căutați o soluție potrivită, comparați totul: un cazan pe gaz, o pompă de căldură sau un cazan electric. Vom analiza ce sistem va plăti mai rapid și mai eficient.

Conceptul de rambursare, în acest caz, introducerea unei pompe de căldură pentru modernizarea sistemului de alimentare cu căldură existent, pentru a-l spune simplu, poate fi explicat după cum urmează:

Există un sistem - un cazan individual pe gaz, care asigură încălzire autonomă și alimentare cu apă caldă. Există un aparat de aer condiționat cu sistem split, care oferă o cameră cu frig. S-au instalat 3 sisteme split în camere diferite.

Și există o tehnologie avansată mai economică - o pompă de căldură care va încălzi / răcori casele și încălzi apa în cantități potrivite pentru o casă sau un apartament. Este necesar să se determine cât s-au schimbat costurile totale ale echipamentelor și costurile inițiale și, de asemenea, să se estimeze cât de mult au scăzut costurile anuale de funcționare ale tipurilor de echipamente selectate. Și pentru a determina câți ani, cu economiile rezultate, echipamentele mai scumpe vor da roade. În mod ideal, sunt comparate mai multe soluții de proiectare propuse și este selectată cea mai rentabilă.

Vom efectua calculul și vyyaski, care este perioada de recuperare a unei pompe de căldură în Ucraina

Să luăm în considerare un exemplu specific

• Casa este pe 2 etaje, bine izolată, cu o suprafață totală de 150 mp.
• Sistem de distribuție a căldurii / încălzirii: circuitul 1 - încălzire prin pardoseală, circuitul 2 - calorifere (sau ventiloconvectoare).
• A fost instalat un cazan pe gaz pentru încălzire și alimentare cu apă caldă (ACM), de exemplu 24kW, cu dublu circuit.
• Sistem de aer condiționat din sisteme split pentru 3 camere ale casei.

Costurile anuale pentru încălzirea și încălzirea apei

Max. capacitatea de încălzire a pompei de căldură pentru încălzire, kW	19993,59
Max.consumul de energie al pompei de căldură atunci când funcționează pentru încălzire, kW	7283,18

Max. capacitatea de încălzire a pompei de căldură pentru alimentarea cu apă caldă, kW	2133,46
Max. consumul de energie al pompei de căldură în timpul funcționării cu alimentare cu apă caldă, kW	866,12

1. Costul aproximativ al unei camere de cazan cu un cazan pe gaz de 24 kW (cazan, conducte, cabluri, rezervor, contor, instalație) este de aproximativ 1000 Euro. Un sistem de aer condiționat (un sistem split) pentru o astfel de casă va costa aproximativ 800 de euro. În total cu amenajarea casei de cazane, lucrări de proiectare, conectare la rețeaua de conducte de gaz și lucrări de instalare - 6100 euro.

1. Costul aproximativ al pompei de căldură Mycond cu sistem de ventiloconvectoare suplimentar, lucrările de instalare și conectarea la rețea este de 6.650 de euro.

1. Creșterea investiției este: К2-К1 = 6650 - 6100 = 550 euro (sau aproximativ 16500 UAH)
2. Reducerea costurilor operaționale este: C1-C2 = 27252 - 7644 = 19608 UAH.
3. Perioada de rambursare Tocup. = 16500/19608 = 0,84 ani!

Ușurința de utilizare a pompei de căldură

Pompele de căldură sunt echipamentele cele mai versatile, multifuncționale și eficiente din punct de vedere energetic pentru încălzirea unei case, apartamente, birouri sau instalații comerciale.

Un sistem inteligent de control cu ​​programare săptămânală sau zilnică, comutare automată a setărilor sezoniere, menținerea temperaturii în casă, moduri economice, controlul unui cazan sclav, cazan, pompe de circulație, controlul temperaturii în două circuite de încălzire, este cel mai avansat și avansat. Controlul invertorului asupra funcționării compresorului, ventilatorului, pompelor, permite economii maxime de energie.

Calcul general și nuanțe

Adunând consumul de energie electrică pentru încălzire și alimentare cu apă caldă, obținem costul total de funcționare a pompei de căldură. Dar rămân două nuanțe și anume:

• Producătorii de pompe de căldură supraestimează adesea datele. De exemplu, acestea nu țin cont de costul de funcționare a unei pompe care pompează apă prin sistemul de încălzire. Uneori, complotul COP nu este adevărat.
• Când apa fierbinte nu este utilizată, aceasta se află în rezervorul de stocare și se răcește treptat. Pompa de căldură își va menține temperatura, care consumă și electricitate.

Funcționarea pompei de căldură atunci când funcționează conform schemei de apă freatică

Colectorul poate fi îngropat în trei moduri.

Opțiune orizontală

Țevile sunt așezate în tranșee ca un șarpe la o adâncime care depășește adâncimea înghețului solului (în medie - de la 1 la 1,5 m).
Un astfel de colecționar va necesita un teren de o suprafață suficient de mare, dar orice proprietar poate să-l construiască - nu sunt necesare abilități, altele decât capacitatea de a lucra cu o lopată.

Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că construcția unui schimbător de căldură manual este un proces destul de laborios.

Opțiune verticală

Țevile rezervorului sub formă de bucle având forma literei „U” sunt scufundate în puțuri cu o adâncime de 20 până la 100 m. Dacă este necesar, pot fi construite mai multe astfel de puțuri. După instalarea conductelor, puțurile sunt turnate cu mortar de ciment.

Avantajul unui colector vertical este că este necesară o suprafață foarte mică pentru construcția sa. Cu toate acestea, nu există nicio modalitate de a fora puțuri cu o adâncime mai mare de 20 m pe cont propriu - va trebui să angajați o echipă de foratoare.

Opțiune combinată

Acest colector poate fi considerat un fel de orizontal, dar este necesar mult mai puțin spațiu pentru construcția sa.
O groapă rotundă este săpată pe site cu o adâncime de 2 m.

Tuburile schimbătorului de căldură sunt așezate în spirală, astfel încât circuitul să fie ca un arc instalat vertical.

La finalizarea lucrărilor de instalare, fântâna este umplută. La fel ca în cazul unui schimbător de căldură orizontal, toată cantitatea necesară de muncă poate fi făcută manual.

Colectorul este umplut cu soluție antigel - antigel sau etilen glicol. Pentru a asigura circulația sa, o pompă specială este tăiată în circuit.După ce a absorbit căldura solului, antigelul se îndreaptă către evaporator, unde are loc schimbul de căldură între acesta și agentul frigorific.

Trebuie avut în vedere faptul că extracția nelimitată de căldură din sol, mai ales atunci când colectorul este situat vertical, poate duce la consecințe nedorite pentru geologia și ecologia sitului. Prin urmare, în perioada de vară, este foarte de dorit să acționați pompa de căldură de tip „sol - apă” în regim invers - aer condiționat.

Sistemul de încălzire pe gaz are multe avantaje, iar unul dintre principalele este costul redus al gazului. Cum să echipați încălzirea locuinței cu gaz, veți fi solicitat de schema de încălzire a unei case private cu un cazan pe gaz. Luați în considerare cerințele de proiectare și înlocuire a sistemului de încălzire.

Citiți despre caracteristicile alegerii panourilor solare pentru încălzirea locuințelor în acest subiect.

Eficiență și COP

Arată clar că ¾ din energia pe care o obținem din surse libere. (Faceți clic pentru a mări)

În primul rând, să definim în termeni:

• Eficiență - coeficient de eficiență, adică câtă energie utilă se obține ca procent din energia consumată pentru funcționarea sistemului;
• COP - coeficient de performanță.

Cum să faci un cazan cu peleți cu propriile mâini, citește acest articol:

Un indicator precum eficiența este adesea utilizat în scopuri publicitare: „Eficiența pompei noastre este de 500%!” Se pare că spun adevărul - pentru 1 kW de energie consumată (pentru funcționarea completă a tuturor sistemelor și unităților), au produs 5 kW de energie termică.

Rețineți însă că eficiența nu poate fi mai mare de 100% (acest indicator este calculat pentru sistemele închise), deci ar fi mai logic să folosiți indicatorul COP (utilizat pentru calcularea sistemelor deschise), care arată factorul de conversie a energiei uzate în energie utilă.

De obicei COP se măsoară în număr de la 1 la 7. Cu cât este mai mare numărul, cu atât pompa de căldură este mai eficientă. În exemplul de mai sus (cu o eficiență de 500%), COP este 5.

Calculul colectorului orizontal al pompei de căldură

Eficiența unui colector orizontal depinde de temperatura mediului în care este scufundat, de conductivitatea sa termică și de zona de contact cu suprafața țevii. Metoda de calcul este destul de complicată, prin urmare, în majoritatea cazurilor, se utilizează date medii.

Se crede că fiecare metru al schimbătorului de căldură furnizează HP puterea de căldură următoare:

• 10 W - când este îngropat în sol uscat nisipos sau stâncos;
• 20 W - în sol uscat de lut;
• 25 W - în solul argilos umed;
• 35 W - în sol argilos foarte umed.

Astfel, pentru a calcula lungimea colectorului (L), puterea termică necesară (Q) ar trebui împărțită la puterea calorică a solului (p):

L = Q / p.

Valorile date pot fi considerate valabile numai dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

• Terenul de deasupra colectorului nu este construit, nu este umbrit sau plantat cu copaci sau tufișuri.
• Distanța dintre virajele adiacente ale spiralei sau secțiunile „șarpelui” este de cel puțin 0,7 m.

Cum funcționează pompele de căldură

Orice pompă de căldură are un mediu de lucru numit agent frigorific. De obicei, freonul acționează în această capacitate, mai rar amoniac. Dispozitivul în sine constă doar din trei componente:

Evaporatorul și condensatorul sunt două rezervoare care arată ca niște tuburi curbe lungi - bobine. Condensatorul este conectat la un capăt la ieșirea compresorului, iar evaporatorul la intrare. Capetele bobinelor sunt unite și se instalează o supapă de reducere a presiunii la joncțiunea dintre ele. Evaporatorul este în contact - direct sau indirect - cu mediul sursă, iar condensatorul este în contact cu sistemul de încălzire sau apă caldă menajeră.

Cum funcționează pompa de căldură

Operația HP se bazează pe interdependența volumului, presiunii și temperaturii gazului. Iată ce se întâmplă în interiorul unității:

1. Amoniacul, freonul sau alt agent frigorific, care se deplasează de-a lungul evaporatorului, se încălzește de la mediul sursă, de exemplu, la o temperatură de +5 grade.
2. După trecerea prin evaporator, gazul ajunge la compresor, care îl pompează la condensator.
3. Agentul frigorific evacuat de compresor este ținut în condensator de o supapă de reducere a presiunii, astfel încât presiunea acestuia este mai mare aici decât în ​​evaporator. După cum știți, odată cu creșterea presiunii, temperatura oricărui gaz crește. Exact acest lucru se întâmplă cu agentul frigorific - acesta se încălzește până la 60 - 70 de grade. Deoarece condensatorul este spălat de lichidul de răcire care circulă în sistemul de încălzire, acesta din urmă se încălzește.
4. Agentul frigorific este evacuat în porțiuni mici prin supapa de reducere a presiunii către evaporator, unde presiunea acestuia scade din nou. Gazul se extinde și se răcește și, întrucât o parte din energia internă a fost pierdută de acesta ca urmare a schimbului de căldură în etapa anterioară, temperatura acestuia scade sub +5 grade inițiale. După evaporator, acesta se încălzește din nou, apoi este pompat în condensator de către compresor - și așa mai departe într-un cerc. Științific, acest proces se numește ciclul Carnot.

Dar pompa de căldură rămâne încă foarte profitabilă: pentru fiecare kW * h consumat de energie electrică, este posibil să se obțină între 3 și 5 kW * h de căldură.

Alegerea mediului extern

Pompa de căldură necesită o sursă externă de căldură pentru a funcționa. Poate fi fie în aer, fie apă dintr-un rezervor sau fântână. Astfel, pot fi utilizate următoarele:

• temperatura aerului exterior de la –3 la +15 ° С
• aerul sistemului de ventilație evacuat evacuat din cameră (de la +15 la +25 ° С)
• subsolul (+ 4 ... + 10 ° C) și apele solului (aproximativ + 10 ° C)
• apă de lac și râu (+ 5 ... + 10 ° С)
• stratul de suprafață al solului (sub adâncimea de îngheț; + 3 ... + 9 ° С)
• stratul adânc al pământului (mai adânc de 6 m; +8 ° С).