Тепловой насос воздух-вода

Пример расчета теплового насоса

Подберем тепловой насос для системы отопления одноэтажного дома общей площадью 70 кв.м со стандартной высотой потолков (2,5 м), рациональной архитектурой и теплоизоляцией ограждающих конструкций, отвечающей требованиям современные строительные нормы и правила. Для обогрева 1-го кв. М такого объекта по общепринятым нормам необходимо потратить 100 Вт тепла. Итак, для обогрева всего дома вам понадобятся:

Q = 70 х 100 = 7000 Вт = 7 кВт тепловой энергии.

Выбираем тепловой насос марки «ТеплоДаром» (модель L-024-WLC) тепловой мощностью W = 7,7 кВт. Компрессор агрегата потребляет N = 2,5 кВт электроэнергии.

Расчет коллектора

Почва на участке, отведенном под строительство коллектора, глинистая, уровень грунтовых вод высокий (теплотворную способность принимаем р = 35 Вт / м).

Емкость коллектора определяется по формуле:

Qk = W – N = 7,7 – 2,5 = 5,2 кВт.

Определите длину коллекторной трубы:

L = 5200/35 = 148,5 м (приблизительно).

Исходя из того, что прокладывать контур длиной более 100 м нецелесообразно из-за слишком высокого гидравлического сопротивления, принимаем следующее: коллектор теплового насоса будет состоять из двух контуров – длиной 100 м и 50 м.

Площадь участка, которую необходимо отвести под коллектор, определяется по формуле:

S = L x H,

Где A – шаг между соседними участками контура. Мы принимаем: A = 0,8 м.

Итак, S = 150 x 0,8 = 120 кв. М.

Виды конструкций тепловых насосов

Существуют следующие разновидности:

  • ТН «воздух – воздух»;
  • ТН «воздух – вода»;
  • ТД «почва – вода»;
  • ТД «вода – вода».

Первый вариант – это обычная сплит-система, работающая в режиме отопления. Испаритель монтируется снаружи, а внутри дома устанавливается блок с конденсатором. Последний обдувается вентилятором, благодаря которому в помещение подается масса теплого воздуха.

Если такую ​​систему оснастить специальным теплообменником с форсунками, получится тип ВД «воздух-вода». Подключен к системе водяного отопления.

Испаритель ВД типа «воздух-воздух» или «воздух-вода» можно размещать не снаружи, а в вытяжном вентиляционном канале (он должен быть принудительным). В этом случае КПД теплового насоса увеличится в несколько раз.

Тепловые насосы «вода-вода» и «почва-вода» используют так называемый внешний теплообменник или, как его еще называют, коллектор для отвода тепла.

Принципиальная схема теплового насоса

Это длинная кольцевая трубка, обычно из пластмассы, по которой жидкая среда циркулирует вокруг испарителя. Оба типа тепловых насосов представляют собой одно и то же устройство: в одном случае коллектор погружается в дно поверхностного резервуара, а во втором – в землю. Конденсатор такого теплового насоса находится в теплообменнике, подключенном к системе водяного отопления.

Подключение тепловых насосов по схеме «вода – вода» намного менее трудоемко, чем «почва – вода», так как нет необходимости проводить земляные работы. На дно емкости укладывается труба в виде спирали. Конечно, для этой схемы подойдет только резервуар, который зимой не промерзает до дна.

Изготовление теплогенератора своими руками

Список деталей и приспособлений для создания генератора тепла:

  • два манометра нужны для измерения давления на входе и выходе из рабочей камеры;

  • термометр для измерения температуры жидкости на входе и выходе;
  • клапан для удаления воздухозаборников из системы отопления;
  • впускной и выпускной патрубки с кранами;
  • рукава термометра.

Выбор насоса циркуляционного действия

Для этого нужно определиться с необходимыми параметрами устройства. Во-первых, это способность насоса работать с высокотемпературными жидкостями. Если этим условием пренебречь, насос быстро выйдет из строя.

Далее нужно выбрать рабочее давление, которое может создать насос.

Для теплогенератора достаточно, чтобы при поступлении жидкости сообщалось давление 4 атмосферы, есть возможность увеличить этот показатель до 12 атмосфер, что увеличит скорость нагрева жидкости.

Производительность насоса не окажет существенного влияния на скорость нагрева, так как при работе жидкость проходит через условно узкий диаметр сопла. Обычно за час транспортируется до 3-5 кубометров воды. Коэффициент преобразования электроэнергии в тепловую будет иметь гораздо большее влияние на работу теплогенератора.

Изготовление кавитационной камеры

Но в этом случае поток воды будет уменьшен, что приведет к ее смешиванию с холодными массами. Небольшое отверстие форсунки также работает на увеличение количества пузырьков воздуха, что увеличивает звуковой эффект срабатывания и может привести к тому, что пузырьки начнут образовываться уже в камере насоса. Это сократит его продолжительность. Практика показала, что наиболее приемлемый диаметр – 9-16 мм.

По форме и профилю форсунки бывают цилиндрическими, коническими и закругленными. Однозначно сказать, какой выбор будет наиболее эффективным, невозможно, все зависит от остальных параметров установки. Главное, чтобы вихревой процесс происходил уже на стадии первоначального входа жидкости в сопло.

Расчет горизонтального коллектора теплового насоса

Эффективность горизонтального коллектора зависит от температуры среды, в которую он погружен, от его теплопроводности и площади контакта с поверхностью трубы. Методика расчета достаточно сложна, поэтому в большинстве случаев используются средние данные.

  • 10 Вт – при заглублении в сухой песчаный или каменистый грунт;
  • 20 Вт – в сухой глинистой почве;
  • 25 Вт – во влажной глинистой почве;
  • 35 Вт – в очень влажной глинистой почве.

Следовательно, для расчета длины коллектора (L) требуемую тепловую мощность (Q) необходимо разделить на теплотворную способность почвы (p):

L = Q / p.

Указанные значения могут считаться действительными только при соблюдении следующих условий:

  • Участок над коллектором не застроен, не затенен, не засажен деревьями и кустарниками.
  • Расстояние между соседними витками спирали или участками «змейки» не менее 0,7 м.

При расчете коллектора следует учитывать, что температура почвы после первого года эксплуатации понижается на несколько градусов.

Принцип работы тепловых насосов

В любом тепловом насосе есть рабочая среда, называемая хладагентом. В этом качестве обычно выступает фреон, реже аммиак. Само устройство состоит всего из трех компонентов:

  • испаритель;
  • компрессор;
  • конденсатор.

Испаритель и конденсатор представляют собой два бака, которые имеют вид длинных изогнутых трубок – змеевиков. Конденсатор подсоединен одним концом к выходу компрессора, а испаритель – к входу. Концы змеевиков соединяются между собой, а на стыке между ними устанавливается редукционный клапан. Испаритель прямо или косвенно контактирует с исходной жидкостью, а конденсатор контактирует с системой отопления или ГВС.

Как работает тепловой насос

Работа ВД основана на взаимозависимости объема газа, давления и температуры. Вот что происходит внутри устройства:

  1. Аммиак, фреон или другой хладагент, двигаясь по испарителю, нагревается от исходной среды, например, до температуры +5 градусов.
  2. Пройдя через испаритель, газ попадает в компрессор, который перекачивает его в конденсатор.
  3. Хладагент, выходящий из компрессора, удерживается в конденсаторе редукционным клапаном, поэтому его давление здесь выше, чем в испарителе. Как известно, с увеличением давления температура любого газа повышается. Именно так и происходит с охлаждающей жидкостью: она нагревается до 60 – 70 градусов. По мере того как конденсатор промывается охлаждающей жидкостью, циркулирующей в системе отопления, последняя также нагревается.
  4. Хладагент небольшими порциями сбрасывается через редуктор давления в испаритель, где его давление снова падает. Газ расширяется и охлаждается, и поскольку часть внутренней энергии у него была потеряна из-за теплообмена на предыдущем этапе, его температура опускается ниже начальных +5 градусов. После испарителя он снова нагревается, затем компрессором закачивается в конденсатор – и так по кругу. С научной точки зрения этот процесс называется циклом Карно.

Главная особенность тепловых насосов в том, что тепловая энергия берется из окружающей среды буквально даром. Правда, для его извлечения необходимо затратить определенное количество электроэнергии (на компрессор и циркуляционный насос / вентилятор).

Но тепловой насос по-прежнему очень прибылен: на каждый потраченный кВтч электроэнергии можно получить от 3 до 5 кВтч тепла.

Источники

  • http://aquagroup.ru/articles/skvazhiny-dlya-teplovyh-nasosov.html
  • http://VTeple.xyz/teplovoy-nasos-voda-voda-printsip-rabotyi/
  • https://6sotok-dom.com/dom/otoplenie/raschet-moshhnosti-teplovogo-nasosa.html
  • https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/otopitelnye-pribory/teplovoj-nasos-dlya-otopleniya-doma.html
  • http://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/148-teplovye-nasosy-voda-voda.html
  • http://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/290-burenie-skvazhin-dlya-teplovyh-nasosov.html
  • https://kotel.guru/alternativnoe-otoplenie/teplogenerator-kavitacionnyy-dlya-otopleniya-pomescheniya.html
  • http://skvajina.com/teplovoy-nasos/
  • http://www.burovik.ru/burenie-skvazhin-teplovye-nasosy.html

Особенности скважин для тепловых насосов

Основным элементом в работе системы отопления при использовании этого метода является колодец. Его бурение проводится для установки непосредственно внутри него специального геотермального зонда и теплового насоса.

Организация системы отопления на базе теплового насоса рациональна как для небольших частных коттеджей, так и для целых сельскохозяйственных угодий. Независимо от отапливаемой площади перед бурением скважин необходимо провести оценку геологического разреза площадки. Точные данные помогут правильно рассчитать количество необходимых скважин.

Глубина колодца должна быть выбрана таким образом, чтобы не только обеспечить достаточное количество тепла для рассматриваемого объекта, но и позволить выбрать тепловой насос со стандартными техническими характеристиками. Для увеличения теплоотдачи в полость колодцев, в которых находится интегральная схема, заливается специальный раствор (в качестве альтернативы раствору может использоваться глина).

Главное требование при бурении скважин под тепловые насосы – полная изоляция всех без исключения горизонтов подземных вод. В противном случае попадание воды в нижележащие горизонты можно считать загрязнением. Попадание теплоносителя в грунтовые воды будет иметь негативные экологические последствия.

Цены на бурение скважин под тепловые насосы

Стоимость установки первого геотермального отопительного контура

1 Бурение скважин в мягких породах 1 пог.м 600
2 Бурение скважин в твердых породах (известняк) 1 пог.м 900
3 Установка (спуск) геотермального зонда) 1 пог.м 100
4 Выдавливание и заполнение внешнего контура 1 пог.м 50
5 Заполнение колодца для улучшения теплоотдачи (экранирование гранитом) 1 пог.м 50

Почему я выбрал тепловой насос для системы отопления и водоснабжения дома?

Итак, я купил землю, чтобы построить дом без газа. Прогноз поставок газа – 4 года. Необходимо было решить, как дожить до этого момента.

Были рассмотрены следующие варианты:

  1. 1) газометр

    2) дизель

    3) пеллеты

Затраты на все эти виды отопления соизмеримы, поэтому я решил провести подробный расчет на примере бензобака. Соображения были следующие: 4 года на импортном сжиженном газе, затем замена форсунки в котле, поставка магистрального газа и минимальные затраты на доработку. Результат:

  • для дома 250 м2 стоимость котла, бензобака около 500000 руб
  • весь участок должен быть раскопан
  • наличие удобного подъезда для будущей заправки
  • поддержание порядка 100000 рублей в год:
  • в доме будет отопление + горячая вода
  • при температуре -150 ° С и ниже затраты 15-20 000 руб в месяц).

Общий:

  • бензобак + бойлер – 500000 руб
  • срок эксплуатации 4 года – 400000 руб
  • подача магистрального газопровода на объект – 350 000 руб
  • замена форсунки, обслуживание котла – 40000 руб

Итого – 1 250 000 рублей и много ажиотажа вокруг вопроса отопления в ближайшие 4 года! Личное время в денежном выражении – тоже приличная сумма.

Поэтому мой выбор пал на тепловой насос со соразмерными затратами на бурение 3-х скважин по 85 метров каждая и покупку вместе с установкой. Тепловой насос Buderus мощностью 14 кВт находится в эксплуатации 2 года. Год назад я для этого установил отдельный счетчик: 12000 кВтч в год !!! В денежном выражении: 2400 рублей в месяц! (Ежемесячная плата за газ была бы выше) Отопление, горячая вода и бесплатный кондиционер летом!

Кондиционер работает, нагревая теплоноситель из колодцев до температуры + 6-8 ° C, который используется для охлаждения помещений через обычные фанкойлы (радиатор с вентилятором и датчиком температуры).

Обычные кондиционеры тоже очень энергоемки – не менее 3 кВт на комнату. То есть 9-12 кВт на весь дом! Эту разницу также необходимо учитывать при амортизации теплового насоса.

Так что окупаемость через 5-10 лет – это миф для всех, кто сидит на газовой трубе, остальных ждут в клубе потребителей «зеленой» энергии.

Нюансы установки

При выборе теплового насоса вода-вода важно рассчитать условия эксплуатации. Если леска погружена в водоем, необходимо учитывать ее объем (для закрытого озера, пруда и т.д.), А при установке в реке – скорость течения

В случае просчета трубы замерзнут, и эффективность теплового насоса будет равна нулю.

  Что такое чиллер и как он работает

При отборе проб подземных вод необходимо учитывать сезонные колебания. Как известно, весной и осенью количество грунтовых вод больше, чем зимой и летом. То есть основное время работы теплового насоса будет зимой. Для перекачивания и перекачки воды нужно использовать обычный насос, который также потребляет электроэнергию. Его затраты следует включать в общую сумму, и только после этого следует учитывать эффективность и срок окупаемости теплового насоса.

отличный вариант – использовать артезианскую воду. Выходит из глубоких слоев самотеком, под давлением. Но чтобы это компенсировать, придется установить дополнительное оборудование. В противном случае компоненты теплового насоса могут быть повреждены.

Единственный недостаток использования артезианской скважины – это стоимость бурения. Затраты не окупаются быстро из-за отсутствия насоса для подъема воды из обычного колодца и закачки ее в землю.

Технология работы теплогенератора отопления

В рабочем теле вода должна получать повышенную скорость и давление, что осуществляется с помощью сужающихся по потоку труб различного диаметра. В центре рабочей камеры смешиваются несколько напорных потоков, что приводит к явлению кавитации.

Для контроля скоростных характеристик потока воды на выходе и по ходу рабочей полости устанавливаются тормозные устройства.

Вода движется к соплу на противоположном конце камеры, откуда она течет в обратном направлении для повторного использования через циркуляционный насос. Нагревание и выделение тепла происходит из-за движения и сильного расширения жидкости, когда она выходит через узкое отверстие сопла.

Положительные и отрицательные свойства теплогенераторов

Кавитационные насосы относятся к категории простых устройств. Они преобразуют энергию механического водяного двигателя в тепловую энергию, которая расходуется на обогрев помещения. Перед тем как построить кавитационный агрегат своими руками, необходимо отметить плюсы и минусы такой установки. К положительным характеристикам можно отнести:

  • эффективное производство тепловой энергии;
  • экономичность эксплуатации из-за недостатка топлива как такового;
  • доступный вариант для покупки и изготовления своими руками.

У теплогенераторов есть недостатки:

  • шумная работа насоса и явления кавитации;
  • материалы для изготовления не всегда легко получить;
  • использовать приличную вместимость для комнаты 60–80 м2;
  • занимает много полезного места.

Бурение скважин для системы тепловых насосов

устройство колодца лучше доверить профессиональной монтажной организации. Оптимально, чтобы это сделали представители компании, продающей тепловой насос. Таким образом можно учесть все нюансы сверления и расположения зондов от конструкции и уложиться в другие требования.

Специализированная организация окажет помощь в получении разрешения на бурение пробуренной скважины для геотермального теплового насоса. Согласно законодательству использование подземных вод в хозяйственных целях запрещено. Это использование для любых целей вод, расположенных ниже первого водоносного горизонта.

Как правило, порядок бурения вертикальных систем необходимо согласовывать с органами государственной администрации. Отсутствие авторизации влечет за собой штрафные санкции.

После получения всех необходимых документов начинаются монтажные работы в следующем порядке:

  • Точки бурения и расположение зондов на участке определяются с учетом удаленности от здания, особенностей ландшафта, наличия грунтовых вод и т.д. Сохраняйте минимальное расстояние между колодцами и домом не менее 3 м.
  • Внедрена буровая техника, а также оборудование, необходимое для ландшафтных работ. Для вертикальной и горизонтальной установки необходимы дрель и пневмоударник. Для бурения грунта под углом используются буровые установки с веерообразным профилем. Наибольший спрос вызвала модель, работающая на гусенице. В полученные лунки помещаются зонды, а заготовки заполняются специальными растворами.

Бурение скважин тепловых насосов (кроме кустовой разводки) допускается на расстоянии не менее 3 м от здания. Максимальное расстояние от дома не должно превышать 100 м. Проект осуществляется на основе этих стандартов.

Какая глубина скважины должна быть

Глубина рассчитывается на основе нескольких факторов:

  • Зависимость КПД от глубины колодца: наблюдается ежегодное уменьшение теплоотдачи. Если скважина имеет большую глубину, а в некоторых случаях необходимо делать канал до 150 м, то с каждым годом будет снижение показателей получаемого тепла, со временем процесс стабилизируется, максимальная глубина не лучшее решение. Обычно делают несколько вертикальных каналов, удаленных друг от друга. Расстояние между колодцами 1-1,5 м.
  • Расчет глубины бурения пробной скважины проводится с учетом: общей площади прилегающей территории, наличия грунтовых вод и артезианских скважин, общей отапливаемой площади. Так, например, глубина бурения скважин с высокими грунтовыми водами резко сокращается по сравнению с добычей скважин на песчаных грунтах.

Строительство геотермальных скважин – сложный технический процесс. Все работы, от проектной документации до ввода теплового насоса в эксплуатацию, должны выполняться только специалистами.

Чтобы рассчитать примерную стоимость труда, воспользуйтесь онлайн-калькуляторами. Программы помогают рассчитать объем воды в колодце (влияет на количество необходимого пропиленгликоля), его глубину и выполнить остальные расчеты.

Чем заполнить скважину

Выбор материалов зачастую полностью зависит от самих владельцев

Подрядчик может посоветовать обратить внимание на тип трубы и порекомендовать состав для заливки колодца, но окончательное решение придется принимать самостоятельно. Какие есть варианты?

  • Трубы для колодцев – используйте пластиковые и металлические контуры. Практика показала, что второй вариант более приемлем. Срок службы металлической трубы не менее 50-70 лет, стенки из металла обладают хорошей теплопроводностью, что увеличивает КПД коллектора. Пластик легче монтировать, поэтому его часто предлагают строительные организации.
  • Материал для заполнения промежутков между трубой и землей. Связывание – это обязательное правило для выполнения. Если пространство между трубой и землей не заполнено, со временем происходит усадка, которая может повредить целостность цепи. Полости заполняются любым строительным материалом с хорошей теплопроводностью и эластичностью, например, бетонитом.Заполнение колодца для теплового насоса не должно препятствовать нормальной циркуляции тепла от земли к коллектору. Работа выполняется медленно, чтобы не оставлять зазоров.

Даже если сверление и размещение зондов от здания и друг от друга произведено правильно, через год потребуются дополнительные работы из-за усадки коллектора.

Одноместный 1

Бордовый Блюдце, блюдце, блюдце Хорошее и плохое. Кустовой куст.

а

DD »Ð ° ÑÑово-поÑовÑÐμ Ð²Ð¾Ð’Ñ ÑвÑÐ · Ð ° Ñ Ð½Ñ Ð¾ÑÐ “ожÐμниÑми ÑÐμÑо-ÑвÐμÑной ÑгД ÐμноÑной D пÐμÑÑÑоÑвÐμÑной пÑÐμимÑÑÐμÑÑвÐμннÑноРº¹ °. Бордовый Bumpy bump. Капуста квашеная, капуста квашеная, пошив Стандарт 3 – 10 /. Bump, bump, bump, bump, bump, bump Пластина, пластина, 75 – 60 µ /. Осел. Блюдце, блюдце, блюдце и блюдце Бургундский 0 4 – 0 7 l3 / л “, леденцы, квашеная капуста, квашеная капуста, квашеная капуста – 12 г / л, оÑоР± енно нР° ÑÑÐ ° ÑÑÐºÑ Ðº Ð Ð Ð Ð ° Ð ° ÑкР° РРРн »Μго погÑÐ¶ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑÑÑÑкÑÑÑ розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый , розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, розовый, роза, роза, роза, роза, роза, роза, роза «размер укуса¼.

а

»Ð ° ÑÑово-поÑовÑÐμ Ð²Ð¾Ð’Ñ ÑвÑÐ · Ð ° Ñ Ð½Ñ Ð¾ÑÐ “ожÐμниÑми ÑÐμÑоÑвÐμÑ-ной ÑгД ÐμноÑной D пÐμÑÑÑоÑвÐμÑной пÑÐμимÑÑÐμÑÑвÐμннÑиноРº¹ °. Кора бычья бордовая (кора) 11 /. Куст бордовый, куст кустовой 4, блюдце 8 – 12 с / с, блюдце тонкое.

а

Бордовый Бургундский Бургундский Квашеная капуста, блюдце, блюдце Электропитание. Бордовый и кора.

а

Телефонная линия Ласковый, Дружелюбный, Дружелюбный, Дружелюбный, Дружелюбный, Дружелюбный, Дружелюбный ВЗГЛЯД. Бордовый Бордовый Удачи и удачи.

а

Источник – https://mr-build.ru/newteplo/teplovoj-nasos-voda-voda.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: