Υπολογισμός αντλίας θερμότητας εδάφους. Τύποι αντλιών θερμότητας για θέρμανση σπιτιού. Κατασκευή γεωθερμικής εγκατάστασης

Η χρήση χαμηλής ποιότητας θερμότητας περιβάλλοντος για θέρμανση και θέρμανση νερού γίνεται οικονομικά επωφελής με τη μακροχρόνια χρήση του συστήματος. Ένα εμπόδιο στην ευρεία χρήση τέτοιων συσκευών είναι το υψηλό αρχικό κόστος του εξοπλισμού και της εγκατάστασής του. Επομένως, η πλήρης ή μερική εγκατάσταση μιας αντλίας θερμότητας με τα χέρια σας είναι πάντα σχετική, επιτρέποντάς σας να εξοικονομήσετε σημαντικά χρήματα.

Ρύζι. 1 Αντλία θερμότητας νερού-νερού στο σπίτι

Κατά τη δημιουργία αντλιών θερμότητας για θέρμανση, χρησιμοποιείται φυσική χαμηλής ποιότητας θερμότητα αέριων μαζών, εδάφους και νερού. Τα υδρόβια είδη απορροφούν θερμική ενέργεια από πηγάδια, πηγάδια, λίμνες και άλλα ανοιχτά υδάτινα σώματα. Μια αντλία θερμότητας λειτουργεί όπως ένα ψυγείο, το οποίο παίρνει θερμότητα από το διαμέρισμα του ψυγείου και την απελευθερώνει έξω μέσω ενός εξωτερικού καλοριφέρ.

Κατά την εγκατάσταση, ο πρωτεύων εναλλάκτης θερμότητας με κυκλοφορούν ψυκτικό υγρό τοποθετείται σε δοχείο με νερό, από το οποίο λαμβάνεται θερμότητα. Το νερό αναρροφάται από μια αντλία νερού, περνά μέσα από ένα σύστημα σωληνώσεων και στη συνέχεια εισέρχεται στον εξατμιστή - στη συσκευή, όταν το υγρό θερμαίνεται, εξατμίζεται. Στον εξατμιστή, το ψυκτικό μεταφέρει θερμότητα στο φρέον, για το οποίο μια μικρή θετική θερμοκρασία 6 - 8 C είναι το σημείο βρασμού και το αέριο ψυκτικό εισέρχεται στον συμπιεστή.

Εικ. 2. Διάγραμμα αντλίας θερμότητας νερού-νερού

Εκεί συμπιέζεται, οδηγώντας σε αύξηση της θερμοκρασίας του αερίου, και περαιτέρω παροχή στον συμπυκνωτή. Στον συμπυκνωτή, η θερμική ενέργεια από αέριο με θερμοκρασία 40 - 70 C μεταφέρεται στο νερό του συστήματος θέρμανσης, το ψυχρό αέριο συμπυκνώνεται και εισέρχεται στη βαλβίδα μείωσης πίεσης (γκάζι). Η πίεσή του μειώνεται - αυτό οδηγεί σε μεγαλύτερη ψύξη του αερίου σε υγρή κατάσταση, στην οποία τροφοδοτείται και πάλι στον εξατμιστή. Το σύστημα λειτουργεί σε κυκλική κλειστή κυκλική λειτουργία.

Υπολογισμός αντλίας θερμότητας

Για να σχεδιάσετε ένα σύστημα με τα χέρια σας, πρέπει πρώτα να εκτελέσετε έναν υπολογισμό λαμβάνοντας υπόψη τις ανάγκες για θερμική ενέργεια (οι αντλίες μπορούν επιπλέον να χρησιμοποιηθούν για την παροχή ζεστού νερού στο σπίτι) και πιθανές απώλειες. Ο αλγόριθμος υπολογισμού αποτελείται από τις ακόλουθες πράξεις.

1. Υπολογίζεται η περιοχή του θερμαινόμενου δωματίου.
2. Με βάση τις λαμβανόμενες τιμές, η συνολική ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τη θέρμανση προσδιορίζεται με βάση τον υπολογισμό των 70 - 100 watt ανά τετραγωνικό μέτρο. Η παράμετρος εξαρτάται από το ύψος των οροφών, το υλικό κατασκευής και τον βαθμό θερμικής αγωγιμότητας του σπιτιού.
3. Κατά την παροχή ζεστού νερού, η λαμβανόμενη τιμή αυξάνεται κατά 15 - 20%.
4. Με βάση την λαμβανόμενη ισχύ, επιλέγεται ένας συμπιεστής και υπολογίζονται και σχεδιάζονται τα κύρια στοιχεία του συστήματος: αγωγός, εξατμιστής, συμπυκνωτής, ηλεκτρική αντλία και άλλα εξαρτήματα.

Εξαρτήματα για σύστημα θέρμανσης με αντλία θερμότητας όταν κατασκευάζονται ανεξάρτητα

Είναι αρκετά δύσκολο για έναν συνηθισμένο ιδιοκτήτη σπιτιού να ανταγωνιστεί βιομηχανικές αντλίες θερμότητας από εγχώριους και ξένους κατασκευαστές, ωστόσο, η εγκατάσταση και η παραγωγή μεμονωμένων εξαρτημάτων δεν είναι αδύνατο έργο. Το κύριο καθήκον κατά την εγκατάσταση μιας αντλίας θερμότητας παραμένει η ορθότητα των υπολογισμών, γιατί εάν υπάρχει σφάλμα, το σύστημα μπορεί να έχει χαμηλή απόδοση και να καταστεί αναποτελεσματικό.

Συμπιεστής

Για την εγκατάσταση θα χρειαστείτε ένα καινούργιο ή μεταχειρισμένο. ο συμπιεστής είναι σε κατάσταση λειτουργίας με μη λήξει πηγή κατάλληλης ισχύος. Η συνήθης ισχύς συμπιεστή πρέπει να είναι 20 - 30% της υπολογιζόμενης· μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τυπικές εργοστασιακές μονάδες για ψυγεία ή σπειροειδή κλιματιστικά, τα οποία έχουν υψηλότερη απόδοση σε σύγκριση με συσκευές εμβόλου.

Εξατμιστήρας και συμπυκνωτής

Για την ψύξη και τη θέρμανση των υγρών, συνήθως περνούν από χάλκινους σωλήνες που τοποθετούνται σε δοχείο με εναλλάκτη θερμότητας. Για να αυξηθεί η περιοχή ψύξης, ο χαλκοσωλήνας είναι διατεταγμένος με τη μορφή σπιράλ· το απαιτούμενο μήκος υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο για τον υπολογισμό της περιοχής διαιρούμενης με τη διατομή. Ο όγκος της δεξαμενής ανταλλαγής θερμότητας υπολογίζεται με βάση την εφαρμογή της αποτελεσματικής ανταλλαγής θερμότητας, η συνήθης μέση τιμή είναι περίπου 120 λίτρα. Για μια αντλία θερμότητας, είναι λογικό να χρησιμοποιούνται σωλήνες για κλιματιστικά, οι οποίοι αρχικά έχουν σχήμα σπειροειδούς και πωλούνται σε πηνία.

Ρύζι. 3 Χάλκινος σωλήνας και δεξαμενή για εναλλάκτη θερμότητας

Πολλοί κατασκευαστές αντλιών θερμότητας έχουν αντικαταστήσει αυτή τη μέθοδο σχεδιασμού εναλλάκτη θερμότητας με έναν πιο συμπαγή, χρησιμοποιώντας την εναλλαγή θερμότητας με την αρχή "pipe-in-pipe". Η τυπική διάμετρος του πλαστικού σωλήνα για τον εξατμιστή είναι 32 mm, τοποθετείται ένας χάλκινος σωλήνας διαμέτρου 19 mm, ο εξατμιστής είναι θερμικά μονωμένος, το συνολικό μήκος του εναλλάκτη θερμότητας είναι περίπου 10 - 12 m. συμπυκνωτή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε 25 mm. μεταλλικό πλαστικό σωλήνα και 12,7 χλστ. χαλκός.

Εικόνα 4. Συναρμολόγηση και εμφάνιση εναλλάκτη θερμότητας από χάλκινους και πλαστικούς σωλήνες

Για να αυξήσουν την περιοχή και την απόδοση του εναλλάκτη θερμότητας, μερικοί τεχνίτες στρίβουν μια πλεξούδα αρκετών χάλκινων σωλήνων μικρής διαμέτρου, τους καλύπτουν με λεπτό σύρμα και τοποθετούν τη δομή σε πλαστικό. Αυτό σας επιτρέπει να αποκτήσετε μια περιοχή ανταλλαγής θερμότητας περίπου 1 κυβικού μέτρου σε ένα τμήμα 10 μέτρων.

Θερμοστατική βαλβίδα

Μια σωστά επιλεγμένη συσκευή ρυθμίζει τον βαθμό πλήρωσης του εξατμιστή και ευθύνεται σε μεγάλο βαθμό για την απόδοση ολόκληρου του συστήματος. Για παράδειγμα, εάν η παροχή ψυκτικού μέσου είναι πολύ μεγάλη, δεν θα έχει χρόνο να εξατμιστεί εντελώς και σταγόνες υγρού θα εισέλθουν στον συμπιεστή, οδηγώντας σε διακοπή της λειτουργίας του και μείωση της θερμοκρασίας του αερίου εξόδου. Πολύ λίγο φρέον στον εξατμιστή μετά την αύξηση της θερμοκρασίας στον συμπιεστή δεν θα είναι αρκετό για να θερμάνει τον απαιτούμενο όγκο νερού.

Ρύζι. 5 Βασικός εξοπλισμός για αντλία θερμότητας

Αισθητήρες

Για ευκολία στη χρήση, παρακολούθηση της λειτουργίας, ανίχνευση βλαβών και ρύθμιση του συστήματος, είναι απαραίτητο να υπάρχουν ενσωματωμένοι αισθητήρες θερμοκρασίας. Οι πληροφορίες είναι σημαντικές σε όλα τα στάδια της λειτουργίας του συστήματος· μόνο με τη βοήθειά τους, χρησιμοποιώντας τύπους, μπορεί κανείς να καθορίσει την πιο σημαντική παράμετρο του εγκατεστημένου εξοπλισμού για αντλίες θερμότητας νερού - τον δείκτη απόδοσης COP.

Εξοπλισμός αντλίας

Όταν λειτουργούν οι αντλίες θερμότητας, το νερό λαμβάνεται και παρέχεται από πηγάδι, πηγάδι ή ανοιχτή δεξαμενή χρησιμοποιώντας αντλίες νερού. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν υποβρύχιοι ή επιφανειακοί τύποι, συνήθως η ισχύς τους είναι χαμηλή, 100 - 200 W είναι αρκετά για την παροχή νερού. Για τον έλεγχο της λειτουργίας και την προστασία των αντλιών και του συστήματος, τοποθετούνται επιπλέον φίλτρα, μανόμετρο, μετρητές νερού και απλοί αυτοματισμοί.

Ρύζι. 6 Εμφάνιση αυτοσυναρμολογούμενης αντλίας θερμότητας

Η συναρμολόγηση εξοπλισμού αντλίας θερμότητας με τα χέρια σας δεν παρουσιάζει μεγάλες δυσκολίες εάν γνωρίζετε πώς να χειρίζεστε ένα ειδικό εργαλείο για τη συγκόλληση και τη συγκόλληση χαλκού. Η ολοκληρωμένη εργασία θα βοηθήσει στην εξοικονόμηση σημαντικών κεφαλαίων - το κόστος των εξαρτημάτων θα είναι περίπου 600 USD. Δηλαδή, η αγορά βιομηχανικού εξοπλισμού θα κοστίσει 10 φορές περισσότερο (περίπου 6000 USD). Μια αυτοσυναρμολογούμενη κατασκευή, εάν υπολογιστεί και διαμορφωθεί σωστά, έχει απόδοση (COP) περίπου 4, η οποία αντιστοιχεί σε βιομηχανικά σχέδια.

Όπως γνωρίζετε, οι αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούν δωρεάν, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας: χαμηλής ποιότητας θερμότητα από αέρα, έδαφος, υπόγειους, ανοιχτούς, μη παγωμένους ταμιευτήρες, απόβλητα και λύματα και αέρα, καθώς και απόβλητα θερμότητας από τεχνολογικές επιχειρήσεις. Για να συλλεχθεί αυτό, δαπανάται ηλεκτρική ενέργεια, αλλά η αναλογία της ποσότητας της θερμικής ενέργειας που λαμβάνεται προς την ποσότητα της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται είναι περίπου 3-7 φορές.

Αν μιλάμε μόνο για τις πηγές χαμηλής ποιότητας θερμότητας γύρω μας για χρήση για θέρμανση, αυτό είναι. εξωτερικός αέρας με θερμοκρασία -3 έως +15 °C, αέρας που εξέρχεται από το δωμάτιο (15-25 °C), υπέδαφος (4-10 °C) και υπόγεια ύδατα (περίπου 10 °C), νερό λίμνης και ποταμού (5 -10 °C), επιφάνεια του εδάφους (κάτω από το σημείο πήξης) (3-9 °C) και βαθύ έδαφος (πάνω από 6 m - 8 o C).

Εξαγωγή θερμότητας από το περιβάλλον (εσωτερική περιοχή).

Ένα υγρό μέσο εργασίας, ψυκτικό, αντλείται στον εξατμιστή σε χαμηλή πίεση. Το θερμικό επίπεδο των θερμοκρασιών που περιβάλλουν τον εξατμιστή είναι υψηλότερο από το αντίστοιχο σημείο βρασμού του μέσου εργασίας (το ψυκτικό μέσο επιλέγεται έτσι ώστε να μπορεί να βράζει ακόμη και σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν). Λόγω αυτής της διαφοράς θερμοκρασίας, η θερμότητα μεταφέρεται στο περιβάλλον, το περιβάλλον εργασίας, το οποίο σε αυτές τις θερμοκρασίες βράζει και εξατμίζεται (μετατρέπεται σε ατμό). Η θερμότητα που απαιτείται για αυτό λαμβάνεται από οποιαδήποτε από τις παραπάνω πηγές θερμότητας χαμηλού δυναμικού.

Μάθετε περισσότερα για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Εάν επιλεχθεί ατμοσφαιρικός αέρας ή αέρας εξαερισμού ως πηγή θερμότητας, χρησιμοποιούνται αντλίες θερμότητας που λειτουργούν σύμφωνα με το σχήμα αέρα-νερού. Η αντλία μπορεί να βρίσκεται σε εσωτερικό ή εξωτερικό χώρο, με ενσωματωμένο ή απομακρυσμένο συμπυκνωτή. Ο αέρας διοχετεύεται μέσω του εναλλάκτη θερμότητας (εξατμιστήρας) χρησιμοποιώντας έναν ανεμιστήρα.

Τα υπόγεια ύδατα με σχετικά χαμηλή θερμοκρασία ή το έδαφος από τα επιφανειακά στρώματα της γης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή θερμικής ενέργειας χαμηλού δυναμικού. Η θερμική περιεκτικότητα της εδαφικής μάζας είναι γενικά υψηλότερη. Το θερμικό καθεστώς του εδάφους στα επιφανειακά στρώματα της γης διαμορφώνεται υπό την επίδραση δύο κύριων παραγόντων - της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια και της ροής ραδιογενούς θερμότητας από το εσωτερικό της γης. Οι εποχιακές και καθημερινές αλλαγές στην ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και στη θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα προκαλούν διακυμάνσεις στη θερμοκρασία των ανώτερων στρωμάτων του εδάφους. Το βάθος διείσδυσης των ημερήσιων διακυμάνσεων της εξωτερικής θερμοκρασίας του αέρα και η ένταση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας, ανάλογα με τις συγκεκριμένες εδαφολογικές και κλιματικές συνθήκες, κυμαίνεται από αρκετές δεκάδες εκατοστά έως ενάμισι μέτρο. Το βάθος διείσδυσης των εποχιακών διακυμάνσεων της εξωτερικής θερμοκρασίας του αέρα και η ένταση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας δεν υπερβαίνει κατά κανόνα τα 15-20 m.

Τύποι οριζόντιων εναλλακτών θερμότητας:

1. εναλλάκτης θερμότητας από σωλήνες συνδεδεμένους σε σειρά.
2. εναλλάκτης θερμότητας κατασκευασμένος από παράλληλα συνδεδεμένους σωλήνες.
3. οριζόντιος συλλέκτης τοποθετημένος σε τάφρο.
4. εναλλάκτης θερμότητας σε σχήμα βρόχου.
5. ένας εναλλάκτης θερμότητας σε σχήμα σπείρας που βρίσκεται οριζόντια (ο λεγόμενος "slinky" συλλέκτης).
6. εναλλάκτης θερμότητας με τη μορφή σπείρας που βρίσκεται κάθετα.

Το νερό συσσωρεύει καλά την ηλιακή θερμότητα. Ακόμη και την ψυχρή περίοδο του χειμώνα, τα υπόγεια ύδατα έχουν σταθερή θερμοκρασία από +7 έως +12°C. Αυτό είναι το πλεονέκτημα αυτής της πηγής θερμότητας. Λόγω του σταθερού επιπέδου θερμοκρασίας, αυτή η πηγή θερμότητας έχει υψηλό ρυθμό μετατροπής μέσω της αντλίας θερμότητας καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Δυστυχώς, τα υπόγεια ύδατα δεν είναι διαθέσιμα σε επαρκείς ποσότητες παντού. Όταν χρησιμοποιούνται υπόγεια ύδατα ως πηγή, η τροφοδοσία πραγματοποιείται από ένα πηγάδι που χρησιμοποιεί μια υποβρύχια αντλία στην είσοδο του εναλλάκτη θερμότητας (εξατμιστήρα) μιας αντλίας θερμότητας που λειτουργεί σύμφωνα με το σχήμα «νερό σε νερό/ανοιχτό σύστημα»· στην έξοδο του εναλλάκτη θερμότητας, το νερό είτε αντλείται σε άλλο φρεάτιο είτε χύνεται σε μια δεξαμενή. Το πλεονέκτημα των ανοιχτών συστημάτων είναι η δυνατότητα απόκτησης μεγάλων ποσοτήτων θερμικής ενέργειας με σχετικά χαμηλό κόστος. Ωστόσο, τα φρεάτια απαιτούν συντήρηση. Επιπλέον, η χρήση τέτοιων συστημάτων δεν είναι δυνατή σε όλους τους τομείς. Οι βασικές απαιτήσεις για το έδαφος και τα υπόγεια ύδατα είναι οι εξής:
- επαρκής διαπερατότητα του εδάφους, επιτρέποντας την αναπλήρωση των αποθεμάτων νερού.
- καλή χημική σύνθεση των υπόγειων υδάτων (για παράδειγμα, χαμηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο), η οποία αποφεύγει προβλήματα που σχετίζονται με το σχηματισμό εναποθέσεων στα τοιχώματα των σωλήνων και τη διάβρωση.

Τα ανοιχτά συστήματα χρησιμοποιούνται συχνότερα για την παροχή θέρμανσης ή ψύξης σε μεγάλα κτίρια. Το μεγαλύτερο γεωθερμικό σύστημα μεταφοράς θερμότητας στον κόσμο χρησιμοποιεί τα υπόγεια ύδατα ως πηγή θερμικής ενέργειας χαμηλής ποιότητας. Αυτό το σύστημα βρίσκεται στις ΗΠΑ στο Λούισβιλ του Κεντάκι. Το σύστημα χρησιμοποιείται για την παροχή θερμότητας και ψύξης ενός συγκροτήματος ξενοδοχείου και γραφείων. Η ισχύς του είναι περίπου 10 MW.

Ας πάρουμε μια άλλη πηγή - μια δεξαμενή· στον πυθμένα του μπορούν να τοποθετηθούν θηλιές από πλαστικό σωλήνα, ένα σχέδιο «νερό-νερό/κλειστό σύστημα». Ένα διάλυμα αιθυλενογλυκόλης (αντιψυκτικό) κυκλοφορεί μέσω του αγωγού, το οποίο μεταφέρει θερμότητα στο ψυκτικό μέσω του εναλλάκτη θερμότητας (εξατμιστήρα) της αντλίας θερμότητας.
Το έδαφος έχει την ικανότητα να συσσωρεύει ηλιακή ενέργεια για μεγάλο χρονικό διάστημα, γεγονός που εξασφαλίζει μια σχετικά ομοιόμορφη θερμοκρασία της πηγής θερμότητας καθ' όλη τη διάρκεια του έτους και, ως εκ τούτου, υψηλό συντελεστή μετατροπής της αντλίας θερμότητας. Η θερμοκρασία στα ανώτερα στρώματα του εδάφους ποικίλλει ανάλογα με την εποχή. Κάτω από τη γραμμή κατάψυξης, αυτές οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας μειώνονται σημαντικά. Η θερμότητα που συσσωρεύεται στο έδαφος εξάγεται μέσω οριζόντιας στεγανοποιημένων εναλλάκτες θερμότητας, που ονομάζονται επίσης συλλέκτες εδάφους, ή μέσω κατακόρυφα τοποθετημένων εναλλακτών θερμότητας, των λεγόμενων γεωθερμικών ανιχνευτών. Η θερμότητα του περιβάλλοντος μεταφέρεται από ένα μείγμα νερού και αιθυλενογλυκόλης (άλμη ή μέσο), το σημείο πήξης του οποίου πρέπει να είναι περίπου -13°C (λάβετε υπόψη τα δεδομένα του κατασκευαστή). Χάρη σε αυτό, η άλμη δεν παγώνει κατά τη λειτουργία.
Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν δύο πιθανές επιλογές για τη λήψη θερμότητας χαμηλής ποιότητας από το έδαφος. Οριζόντια τοποθέτηση πλαστικών σωλήνων σε ορύγματα βάθους 1,3-1,7 m, ανάλογα με τις κλιματολογικές συνθήκες της περιοχής, ή κάθετα φρεάτια βάθους 20-100 m. Η τοποθέτηση σωλήνων σε ορύγματα μπορεί να γίνει και με τη μορφή σπείρες, αλλά με βάθος τοποθέτησης 2-4 m, αυτό θα μειώσει σημαντικά το συνολικό μήκος των τάφρων. Η μέγιστη μεταφορά θερμότητας του επιφανειακού εδάφους είναι από 7 έως 25 W ανά m.p., από γεωθερμία 20-50 W ανά m.p. Σύμφωνα με τις κατασκευαστικές εταιρείες, η διάρκεια ζωής των τάφρων και των φρεατίων είναι περισσότερα από 100 χρόνια.

Λίγα περισσότερα για τους κατακόρυφους εναλλάκτες θερμότητας εδάφους.

Από το 1986, διεξάγεται έρευνα σε ένα σύστημα με κάθετους εναλλάκτες θερμότητας εδάφους στην Ελβετία, κοντά στη Ζυρίχη. Στη μάζα του εδάφους εγκαταστάθηκε ένας κατακόρυφος ομοαξονικός εναλλάκτης θερμότητας εδάφους με βάθος 105 m. Αυτός ο εναλλάκτης θερμότητας χρησιμοποιήθηκε ως πηγή θερμικής ενέργειας χαμηλής ποιότητας για ένα σύστημα μεταφοράς θερμότητας εγκατεστημένο σε μονοκατοικία κατοικιών. Ο κατακόρυφος εναλλάκτης θερμότητας εδάφους παρείχε μέγιστη ισχύ περίπου 70 W ανά μέτρο μήκους, δημιουργώντας σημαντικό θερμικό φορτίο στη γύρω μάζα εδάφους. Η ετήσια παραγωγή θερμικής ενέργειας είναι περίπου 13 MWh.
Σε απόσταση 0,5 και 1 m από το κύριο πηγάδι, πραγματοποιήθηκαν δύο επιπλέον φρεάτια, στα οποία τοποθετήθηκαν αισθητήρες θερμοκρασίας σε βάθος 1, 2, 5, 10, 20, 35, 50, 65, 85 και 105 m. μετά την οποία τα φρεάτια γεμίστηκαν μίγμα αργίλου-τσιμέντου. Οι θερμοκρασίες μετρήθηκαν κάθε τριάντα λεπτά. Εκτός από τη θερμοκρασία του εδάφους, καταγράφηκαν και άλλες παράμετροι: η ταχύτητα κίνησης του ψυκτικού υγρού, η κατανάλωση ενέργειας από τον κινητήρα του συμπιεστή, η θερμοκρασία του αέρα κ.λπ.

Η πρώτη περίοδος παρατήρησης διήρκεσε από το 1986 έως το 1991. Οι μετρήσεις έχουν δείξει ότι η επίδραση της θερμότητας του εξωτερικού αέρα και της ηλιακής ακτινοβολίας παρατηρείται στο επιφανειακό στρώμα του εδάφους σε βάθος έως και 15 μ. Κάτω από αυτό το επίπεδο, το θερμικό καθεστώς του εδάφους διαμορφώνεται κυρίως λόγω της θερμότητας του εσωτερικού της γης. Κατά τη διάρκεια των πρώτων 2-3 ετών λειτουργίας, η θερμοκρασία της μάζας του εδάφους που περιβάλλει τον κατακόρυφο εναλλάκτη θερμότητας έπεσε απότομα, αλλά κάθε χρόνο η πτώση της θερμοκρασίας μειώθηκε και μετά από μερικά χρόνια το σύστημα έφτασε σε ένα καθεστώς σχεδόν σταθερό, όταν η θερμοκρασία του η μάζα του εδάφους γύρω από τον εναλλάκτη θερμότητας έγινε 1 χαμηλότερη από την αρχική.-2 °C.

Το φθινόπωρο του 1996, δέκα χρόνια μετά την έναρξη λειτουργίας του συστήματος, οι μετρήσεις επανήλθαν. Αυτές οι μετρήσεις έδειξαν ότι η θερμοκρασία του εδάφους δεν άλλαξε σημαντικά. Τα επόμενα χρόνια, καταγράφηκαν μικρές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία του εδάφους εντός 0,5 °C ανάλογα με το ετήσιο φορτίο θέρμανσης. Έτσι, το σύστημα έφτασε σε μια σχεδόν ακίνητη λειτουργία μετά τα πρώτα χρόνια λειτουργίας.

Με βάση πειραματικά δεδομένα, κατασκευάστηκαν μαθηματικά μοντέλα των διεργασιών που συμβαίνουν στη μάζα του εδάφους, τα οποία κατέστησαν δυνατή τη μακροπρόθεσμη πρόβλεψη των μεταβολών της θερμοκρασίας της εδαφικής μάζας.

Η μαθηματική μοντελοποίηση έδειξε ότι η ετήσια μείωση της θερμοκρασίας θα μειωθεί σταδιακά και ο όγκος της μάζας του εδάφους γύρω από τον εναλλάκτη θερμότητας, που υπόκειται σε μείωση της θερμοκρασίας, θα αυξάνεται κάθε χρόνο. Στο τέλος της περιόδου λειτουργίας, ξεκινά η διαδικασία αναγέννησης: η θερμοκρασία του εδάφους αρχίζει να αυξάνεται. Η φύση της διαδικασίας αναγέννησης είναι παρόμοια με τη φύση της διαδικασίας «επιλογής» θερμότητας: τα πρώτα χρόνια λειτουργίας παρατηρείται απότομη αύξηση της θερμοκρασίας του εδάφους και τα επόμενα χρόνια ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας μειώνεται. Η διάρκεια της περιόδου «αναγέννησης» εξαρτάται από τη διάρκεια της περιόδου λειτουργίας. Αυτές οι δύο περίοδοι είναι περίπου ίδιες. Στην υπό εξέταση περίπτωση, η περίοδος λειτουργίας του εναλλάκτη θερμότητας εδάφους ήταν τριάντα χρόνια και η περίοδος «αναγέννησης» υπολογίζεται επίσης σε τριάντα χρόνια.

Έτσι, τα συστήματα θέρμανσης και ψύξης για κτίρια που χρησιμοποιούν χαμηλής ποιότητας θερμότητα από τη γη αντιπροσωπεύουν μια αξιόπιστη πηγή ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί παντού. Αυτή η πηγή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα και μπορεί να ανανεωθεί στο τέλος της περιόδου λειτουργίας.

Υπολογισμός οριζόντιου συλλέκτη αντλίας θερμότητας

Η απομάκρυνση θερμότητας από κάθε μέτρο σωλήνα εξαρτάται από πολλές παραμέτρους: βάθος τοποθέτησης, παρουσία υπόγειων υδάτων, ποιότητα εδάφους κ.λπ. Κατά προσέγγιση μπορούμε να υποθέσουμε ότι για οριζόντιους συλλέκτες είναι 20 W.m.p. Πιο συγκεκριμένα: ξηρή άμμος - 10, ξηρός πηλός - 20, υγρός πηλός - 25, πηλός με υψηλή περιεκτικότητα σε νερό - 35 W.m.p. Η διαφορά στη θερμοκρασία του ψυκτικού στη γραμμή εμπρός και επιστροφής του βρόχου στους υπολογισμούς θεωρείται συνήθως 3 °C. Στο χώρο του συλλέκτη δεν πρέπει να ανεγείρονται κτίρια έτσι ώστε η θερμότητα της γης, δηλ. Η πηγή ενέργειας μας αναπληρώθηκε με ενέργεια από την ηλιακή ακτινοβολία.

Η ελάχιστη απόσταση μεταξύ των τοποθετημένων σωλήνων πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,7-0,8 m. Το μήκος μιας τάφρου μπορεί να κυμαίνεται από 30 έως 150 m, είναι σημαντικό τα μήκη των συνδεδεμένων κυκλωμάτων να είναι περίπου τα ίδια. Συνιστάται η χρήση διαλύματος αιθυλενογλυκόλης (μέσο) με σημείο πήξης περίπου -13 o C ως κύριο ψυκτικό. Στους υπολογισμούς θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι η θερμοχωρητικότητα του διαλύματος σε θερμοκρασία 0 ° C είναι 3,7 kJ/(kg K), και η πυκνότητα είναι 1 ,05 g/cm 3 . Όταν χρησιμοποιείτε ένα μέσο, ​​η απώλεια πίεσης στους σωλήνες είναι 1,5 φορές μεγαλύτερη από ό,τι όταν κυκλοφορεί νερό. Για να υπολογίσετε τις παραμέτρους του πρωτεύοντος κυκλώματος μιας εγκατάστασης αντλίας θερμότητας, θα χρειαστεί να προσδιορίσετε τον ρυθμό ροής του μέσου:

Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 .t),
όπου t είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των γραμμών τροφοδοσίας και επιστροφής, η οποία συχνά λαμβάνεται ίση με 3 o K. Τότε Qo είναι η θερμική ισχύς που λαμβάνεται από μια πηγή χαμηλού δυναμικού (γείωση). Η τελευταία τιμή υπολογίζεται ως η διαφορά μεταξύ της συνολικής ισχύος της αντλίας θερμότητας Qwp και της ηλεκτρικής ισχύος που δαπανάται για τη θέρμανση του ψυκτικού μέσου P:

Qo = Qwp - P, kW.

Το συνολικό μήκος των σωλήνων συλλέκτη L και η συνολική επιφάνεια της περιοχής Α για αυτό υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τους τύπους:

Εδώ q είναι η ειδική (από 1 m σωλήνα) απομάκρυνση θερμότητας. da - απόσταση μεταξύ των σωλήνων (βήμα τοποθέτησης).

Παράδειγμα υπολογισμού. Αντλία θερμότητας.
Αρχικές συνθήκες: ζήτηση θερμότητας εξοχικής κατοικίας με επιφάνεια 120-240 m2 (με βάση τις απώλειες θερμότητας λαμβάνοντας υπόψη τη διήθηση) - 13 kW. Η θερμοκρασία του νερού στο σύστημα θέρμανσης θεωρείται ότι είναι 35 °C (ενδοδαπέδια θέρμανση). Η ελάχιστη θερμοκρασία ψυκτικού στην έξοδο προς τον εξατμιστή είναι 0 °C. Για τη θέρμανση του κτιρίου επιλέχθηκε μια αντλία θερμότητας ισχύος 14,5 kW από την υπάρχουσα τεχνική γκάμα εξοπλισμού, λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες λόγω του ιξώδους του μέσου, κατά την επιλογή και μεταφορά θερμικής ενέργειας από το έδαφος, ύψους 3,22 kW. Απομάκρυνση θερμότητας από το επιφανειακό στρώμα του εδάφους (ξηρή άργιλος), q ισούται με 20 W/m.p. Σύμφωνα με τους τύπους υπολογίζουμε:

1) απαιτούμενη θερμική ισχύς του συλλέκτη Qo = 14,5 - 3,22 = 11,28 kW;
2) συνολικό μήκος σωλήνα L = Qo/q = 11,28/0,020 = 564 m.p. Για να οργανωθεί ένας τέτοιος συλλέκτης, θα απαιτηθούν 6 κυκλώματα μήκους 100 m.
3) με βήμα τοποθέτησης 0,75 m, η απαιτούμενη περιοχή του χώρου είναι A = 600 x 0,75 = 450 m2.
4) ολική πλήρωση διαλύματος αιθυλενογλυκόλης Vs = 11,28 3600/ (1,05 3,7 3) = 3,51 m3, σε ένα κύκλωμα είναι 0,58 m3.

Για την εγκατάσταση του συλλέκτη επιλέγουμε πλαστικό σωλήνα διαστάσεων 32x3. Η απώλεια πίεσης σε αυτό θα είναι 45 Pa/m.p. η αντίσταση ενός κυκλώματος είναι περίπου 7 kPa. ταχύτητα ροής ψυκτικού - 0,3 m/s.

Υπολογισμός ανιχνευτή

Όταν χρησιμοποιείτε κάθετα φρεάτια με βάθος 20 έως 100 m, βυθίζονται πλαστικοί σωλήνες σχήματος U (με διάμετρο από 32 mm). Κατά κανόνα, δύο βρόχοι εισάγονται σε ένα φρεάτιο, γεμάτο με διάλυμα εναιώρησης. Κατά μέσο όρο, η ειδική απομάκρυνση θερμότητας ενός τέτοιου καθετήρα μπορεί να ληφθεί ίση με 50 W/m.p. Μπορείτε επίσης να εστιάσετε στα ακόλουθα δεδομένα σχετικά με την αφαίρεση θερμότητας:

• ξηρά ιζηματογενή πετρώματα - 20 W/m.
• βραχώδες έδαφος και ιζηματογενή πετρώματα κορεσμένα με νερό - 50 W/m.
• πετρώματα με υψηλή θερμική αγωγιμότητα - 70 W/m.
• υπόγεια ύδατα - 80 W/m.

Η θερμοκρασία του εδάφους σε βάθος μεγαλύτερο των 15 m είναι σταθερή και είναι περίπου +9 °C. Η απόσταση μεταξύ των φρεατίων πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 5 μ. Σε περίπτωση υπόγειων ροών, τα φρεάτια πρέπει να βρίσκονται σε μια γραμμή κάθετη στη ροή.
Η επιλογή των διαμέτρων σωλήνων πραγματοποιείται με βάση τις απώλειες πίεσης για την απαιτούμενη ροή ψυκτικού. Ο υπολογισμός της ροής του υγρού μπορεί να πραγματοποιηθεί για t = 5 °C.

Παράδειγμα υπολογισμού.

Τα αρχικά δεδομένα είναι τα ίδια όπως στον παραπάνω υπολογισμό μιας οριζόντιας δεξαμενής. Με ειδική αφαίρεση θερμότητας καθετήρα 50 W/m και απαιτούμενη ισχύ 11,28 kW, το μήκος καθετήρα L πρέπει να είναι 225 m.
Για να εγκαταστήσετε έναν συλλέκτη, είναι απαραίτητο να τρυπήσετε τρία φρεάτια με βάθος 75 μ. Σε καθένα από αυτά τοποθετούμε δύο βρόχους σωλήνων τυπικού μεγέθους 32x3. συνολικά - 6 κυκλώματα των 150 m το καθένα.

Η συνολική παροχή ψυκτικού στους t = 5 °C θα είναι 2,1 m3/h. Ο ρυθμός ροής μέσω ενός κυκλώματος είναι 0,35 m3/h. Τα κυκλώματα θα έχουν τα ακόλουθα υδραυλικά χαρακτηριστικά: απώλεια πίεσης στο σωλήνα - 96 Pa/m (ψυκτικό - διάλυμα αιθυλενογλυκόλης 25%). αντίσταση κυκλώματος - 14,4 kPa; ταχύτητα ροής - 0,3 m/s.

Επιλογή εξοπλισμού

Επειδή η θερμοκρασία του αντιψυκτικού μπορεί να ποικίλλει (από -5 έως +20 °C), απαιτείται υδραυλική δεξαμενή διαστολής στο πρωτεύον κύκλωμα της εγκατάστασης της αντλίας θερμότητας.
Συνιστάται επίσης η εγκατάσταση μιας δεξαμενής αποθήκευσης στη γραμμή θέρμανσης (συμπυκνωτή) της αντλίας θερμότητας: ο συμπιεστής της αντλίας θερμότητας λειτουργεί στη λειτουργία "on-off". Οι πολύ συχνές εκκινήσεις μπορεί να οδηγήσουν σε επιταχυνόμενη φθορά των εξαρτημάτων του. Η δεξαμενή είναι επίσης χρήσιμη ως συσκευή αποθήκευσης ενέργειας σε περίπτωση διακοπής ρεύματος. Ο ελάχιστος όγκος του λαμβάνεται με ρυθμό 20-30 λίτρα ανά 1 kW ισχύος αντλίας θερμότητας.

Όταν χρησιμοποιείται ένας δισθενής, μια δεύτερη πηγή ενέργειας (λέβητας ηλεκτρικού, αερίου, υγρού ή στερεού καυσίμου), συνδέεται στο κύκλωμα μέσω μιας δεξαμενής μπαταρίας, η οποία είναι επίσης θερμικός υδραυλικός διανομέας· η ενεργοποίηση του λέβητα ελέγχεται από μια αντλία θερμότητας ή ένα σύστημα αυτοματισμού ανώτερου επιπέδου.
Σε περίπτωση πιθανών διακοπών ρεύματος, μπορείτε να αυξήσετε την ισχύ της εγκατεστημένης αντλίας θερμότητας με έναν παράγοντα που υπολογίζεται με τον τύπο: f = 24/(24 - t off), όπου t off είναι η διάρκεια της διακοπής παροχής ρεύματος.

Σε περίπτωση πιθανής διακοπής ρεύματος για 4 ώρες, ο συντελεστής αυτός θα είναι ίσος με 1,2.
Η ισχύς της αντλίας θερμότητας μπορεί να επιλεγεί με βάση τον μονοσθενή ή δισθενή τρόπο λειτουργίας της. Στην πρώτη περίπτωση, θεωρείται ότι η αντλία θερμότητας χρησιμοποιείται ως η μόνη γεννήτρια θερμικής ενέργειας.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη: ακόμη και στη χώρα μας, η διάρκεια περιόδων με χαμηλές θερμοκρασίες αέρα είναι ένα μικρό μέρος της περιόδου θέρμανσης. Για παράδειγμα, για την Κεντρική περιοχή της Ρωσίας, ο χρόνος που η θερμοκρασία πέφτει κάτω από τους -10 °C είναι μόνο 900 ώρες (38 ημέρες), ενώ η ίδια η διάρκεια της σεζόν είναι 5112 ώρες και η μέση θερμοκρασία τον Ιανουάριο είναι περίπου - 10 °C. Επομένως, είναι πιο ενδεδειγμένο να λειτουργεί η αντλία θερμότητας σε δισθενή λειτουργία, η οποία περιλαμβάνει την ενεργοποίηση μιας πρόσθετης πηγής κατά τις περιόδους που η θερμοκρασία του αέρα πέφτει κάτω από ένα ορισμένο επίπεδο: -5 °C στις νότιες περιοχές της Ρωσίας, -10 °C σε τις κεντρικές περιοχές. Αυτό σας επιτρέπει να μειώσετε το κόστος της αντλίας θερμότητας και, ιδιαίτερα, την εγκατάσταση του πρωτεύοντος κυκλώματος (τοποθέτηση τάφρων, διάνοιξη φρεατίων κ.λπ.), το οποίο αυξάνεται σημαντικά με την αύξηση της ισχύος εγκατάστασης.

Στις συνθήκες της κεντρικής περιοχής της Ρωσίας, για μια χονδρική εκτίμηση κατά την επιλογή μιας αντλίας θερμότητας που λειτουργεί σε δισθενή λειτουργία, μπορείτε να εστιάσετε στην αναλογία 70/30: το 70% της ζήτησης θερμότητας καλύπτεται από μια αντλία θερμότητας και υπόλοιπο 30% από ηλεκτρική ή άλλη πηγή θερμικής ενέργειας. Στις νότιες περιοχές, μπορείτε να καθοδηγηθείτε από την αναλογία της ισχύος της αντλίας θερμότητας και της πρόσθετης πηγής θερμότητας, που χρησιμοποιείται συχνά στη Δυτική Ευρώπη: 50 προς 50.

Για εξοχική κατοικία εμβαδού 200 m2 για 4 άτομα με απώλειες θερμότητας 70 W/m2 (υπολογιζόμενη στους -28 °C εξωτερική θερμοκρασία αέρα), η απαίτηση θερμότητας θα είναι 14 kW. Σε αυτή την τιμή θα πρέπει να προστεθούν 700 W για την παρασκευή ζεστού νερού υγιεινής. Ως αποτέλεσμα, η απαιτούμενη ισχύς αντλίας θερμότητας θα είναι 14,7 kW.

Εάν υπάρχει πιθανότητα προσωρινής διακοπής ρεύματος, πρέπει να αυξήσετε αυτόν τον αριθμό κατά τον κατάλληλο συντελεστή. Ας υποθέσουμε ότι ο ημερήσιος χρόνος απενεργοποίησης είναι 4 ώρες, τότε η ισχύς της αντλίας θερμότητας θα πρέπει να είναι 17,6 kW (αυξητικός συντελεστής - 1,2). Στην περίπτωση της μονοσθενούς λειτουργίας, μπορείτε να επιλέξετε μια αντλία θερμότητας υπόγειου νερού ισχύος 17,1 kW, που καταναλώνει 6,0 kW ηλεκτρικής ενέργειας.

Για ένα δισθενές σύστημα με πρόσθετο ηλεκτρικό θερμαντήρα και θερμοκρασία παροχής κρύου νερού 10 ° C για την ανάγκη για ζεστό νερό και τον παράγοντα ασφάλειας, η ισχύς της αντλίας θερμότητας πρέπει να είναι 11,4 W και ο ηλεκτρικός λέβητας - 6,2 kW (σύνολο - 17.6). Η μέγιστη ηλεκτρική ισχύς που καταναλώνεται από το σύστημα θα είναι 9,7 kW.

Το κατά προσέγγιση κόστος ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται ανά εποχή όταν η αντλία θερμότητας λειτουργεί σε μονοσθενή λειτουργία θα είναι 500 ρούβλια και σε δισθενή λειτουργία σε θερμοκρασίες κάτω από (-10 C) - 12.500. Το κόστος ενέργειας όταν χρησιμοποιείται μόνο ο κατάλληλος λέβητας θα είναι: ηλεκτρική ενέργεια - 42.000, καύσιμο ντίζελ - 25.000 και αέριο - περίπου 8.000 ρούβλια. (παρουσία παρεχόμενου αγωγού και χαμηλές τιμές φυσικού αερίου που υπάρχουν στη Ρωσία). Επί του παρόντος, για τις συνθήκες μας, όσον αφορά την απόδοση λειτουργίας, μια αντλία θερμότητας μπορεί να συγκριθεί μόνο με έναν λέβητα αερίου νέας σειράς και από άποψη κόστους λειτουργίας, αντοχής, ασφάλειας (δεν απαιτείται λεβητοστάσιο) και φιλικότητας προς το περιβάλλον, ξεπερνάει όλα άλλα είδη παραγωγής θερμικής ενέργειας.

Σημειώστε ότι κατά την εγκατάσταση αντλιών θερμότητας, πρώτα απ 'όλα, θα πρέπει να φροντίσετε για τη μόνωση του κτιρίου και την τοποθέτηση διπλών υαλοπινάκων με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, που θα μειώσουν τις απώλειες θερμότητας του κτιρίου, άρα και το κόστος εργασίας και εξοπλισμού.

Κάθε ιδιοκτήτης ιδιωτικής κατοικίας προσπαθεί να ελαχιστοποιήσει το κόστος θέρμανσης του σπιτιού του. Από αυτή την άποψη, οι αντλίες θερμότητας είναι σημαντικά πιο κερδοφόρες από άλλες επιλογές θέρμανσης· παρέχουν 2,5-4,5 kW θερμότητας ανά κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται. Η άλλη όψη του νομίσματος: για να αποκτήσετε φθηνή ενέργεια, θα πρέπει να επενδύσετε πολλά χρήματα σε εξοπλισμό· η πιο μέτρια εγκατάσταση θέρμανσης με ισχύ 10 kW θα κοστίσει 3.500 USD. ε. (τιμή εκκίνησης).

Ο μόνος τρόπος για να μειώσετε το κόστος κατά 2-3 φορές είναι να φτιάξετε μια αντλία θερμότητας με τα χέρια σας (συντομογραφία HP). Ας εξετάσουμε πολλές πραγματικές επιλογές εργασίας, που έχουν συλλεχθεί και δοκιμαστεί από ενθουσιώδεις τεχνίτες στην πράξη. Εφόσον η κατασκευή μιας σύνθετης μονάδας απαιτεί βασικές γνώσεις σχετικά με τις ψυκτικές μηχανές, ας ξεκινήσουμε με τη θεωρία.

Χαρακτηριστικά και αρχή λειτουργίας του TN

Πώς διαφέρει μια αντλία θερμότητας από άλλες εγκαταστάσεις για τη θέρμανση ιδιωτικών κατοικιών:

• Σε αντίθεση με τους λέβητες και τους θερμαντήρες, η μονάδα δεν παράγει θερμότητα από μόνη της, αλλά, όπως ένα κλιματιστικό, τη μετακινεί μέσα στο κτίριο.
• Η HP ονομάζεται αντλία επειδή «αντλάει» ενέργεια από πηγές χαμηλής ποιότητας θερμότητας - αέρα περιβάλλοντος, νερό ή έδαφος.
• η εγκατάσταση τροφοδοτείται αποκλειστικά από την ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται από τον συμπιεστή, τους ανεμιστήρες, τις αντλίες κυκλοφορίας και τον πίνακα ελέγχου.
• Η λειτουργία της συσκευής βασίζεται στον κύκλο Carnot, που χρησιμοποιείται σε όλες τις ψυκτικές μηχανές, για παράδειγμα, κλιματιστικά και συστήματα split.

Στη λειτουργία θέρμανσης, ένα παραδοσιακό σύστημα split λειτουργεί κανονικά σε θερμοκρασίες άνω των μείον 5 βαθμών· σε σοβαρό παγετό, η απόδοση πέφτει απότομα

Αναφορά. Θερμότητα περιέχεται σε οποιαδήποτε ουσία της οποίας η θερμοκρασία είναι πάνω από το απόλυτο μηδέν (μείον 273 μοίρες). Οι σύγχρονες τεχνολογίες καθιστούν δυνατή την εξαγωγή αυτής της ενέργειας από τον αέρα με θερμοκρασίες έως -30 °C, τη γη και το νερό - έως +2 °C.

Ο κύκλος ανταλλαγής θερμότητας Carnot περιλαμβάνει ένα λειτουργικό ρευστό - αέριο φρέον, που βράζει σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν. Εναλλάξ εξατμίζοντας και συμπυκνώνοντας σε δύο εναλλάκτες θερμότητας, το ψυκτικό απορροφά ενέργεια από το περιβάλλον και τη μεταφέρει στο εσωτερικό του κτιρίου. Γενικά, η αρχή λειτουργίας μιας αντλίας θερμότητας είναι η ίδια με αυτή που είναι ενεργοποιημένη για θέρμανση:

1. Ενώ βρίσκεται στην υγρή φάση, το φρέον κινείται μέσα από τους σωλήνες του εξωτερικού εναλλάκτη θερμότητας του εξατμιστή, όπως φαίνεται στο διάγραμμα. Λαμβάνοντας θερμότητα από αέρα ή νερό μέσω μεταλλικών τοιχωμάτων, το ψυκτικό μέσο θερμαίνεται, βράζει και εξατμίζεται.
2. Στη συνέχεια, το αέριο εισέρχεται στον συμπιεστή, ο οποίος αντλεί την πίεση στην υπολογιζόμενη τιμή. Το καθήκον του είναι να αυξήσει το σημείο βρασμού της ουσίας έτσι ώστε το φρέον να συμπυκνωθεί σε υψηλότερη θερμοκρασία.
3. Περνώντας από τον εσωτερικό εναλλάκτη θερμότητας-συμπυκνωτή, το αέριο μετατρέπεται ξανά σε υγρό και μεταφέρει τη συσσωρευμένη ενέργεια απευθείας στο ψυκτικό υγρό (νερό) ή στον αέρα του δωματίου.
4. Στο τελευταίο στάδιο, το υγρό ψυκτικό εισέρχεται στον διαχωριστή δέκτη-υγρασίας και, στη συνέχεια, στη συσκευή στραγγαλισμού. Η πίεση της ουσίας πέφτει ξανά, το φρέον είναι έτοιμο να περάσει από έναν δεύτερο κύκλο.

Η αρχή λειτουργίας μιας αντλίας θερμότητας είναι παρόμοια με την αρχή λειτουργίας ενός συστήματος split

Σημείωση. Τα συμβατικά συστήματα split και οι εργοστασιακές αντλίες θερμότητας έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό - τη δυνατότητα μεταφοράς ενέργειας και προς τις δύο κατευθύνσεις και λειτουργίας σε 2 λειτουργίες - θέρμανση / ψύξη. Η μεταγωγή πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μια τετράδρομη βαλβίδα αντιστροφής, η οποία αλλάζει την κατεύθυνση της ροής αερίου κατά μήκος του κυκλώματος.

Τα οικιακά κλιματιστικά και οι αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούν διάφορους τύπους θερμοστατικών βαλβίδων που μειώνουν την πίεση του ψυκτικού μέσου μπροστά από τον εξατμιστή. Στα οικιακά συστήματα split, ο ρόλος του ρυθμιστή διαδραματίζεται από μια απλή τριχοειδή συσκευή· οι αντλίες είναι εξοπλισμένες με μια ακριβή θερμοστατική βαλβίδα (TRV).

Σημειώστε ότι ο παραπάνω κύκλος συμβαίνει σε όλους τους τύπους αντλιών θερμότητας. Η διαφορά έγκειται στις μεθόδους παροχής/αφαίρεσης θερμότητας, τις οποίες θα παραθέσουμε παρακάτω.

Τύποι βαλβίδων πεταλούδας: τριχοειδής σωλήνας (φωτογραφία αριστερά) και θερμοστατική βαλβίδα (TRV)

Τύποι εγκαταστάσεων

Σύμφωνα με τη γενικά αποδεκτή ταξινόμηση, οι αντλίες θερμότητας χωρίζονται σε τύπους ανάλογα με την πηγή ενέργειας που λαμβάνουν και τον τύπο του ψυκτικού υγρού στο οποίο μεταφέρεται:

Αναφορά. Οι τύποι αντλιών θερμότητας παρατίθενται κατά σειρά αύξησης του κόστους του εξοπλισμού μαζί με την εγκατάσταση. Οι εγκαταστάσεις αέρα είναι οι φθηνότερες, οι γεωθερμικές εγκαταστάσεις είναι ακριβές.

Η κύρια παράμετρος που χαρακτηρίζει μια αντλία θερμότητας για τη θέρμανση ενός σπιτιού είναι ο συντελεστής απόδοσης COP, ίσος με την αναλογία μεταξύ της ενέργειας που λαμβάνεται και της ενέργειας που καταναλώνεται. Για παράδειγμα, οι σχετικά φθηνοί θερμαντήρες αέρα δεν μπορούν να καυχηθούν για υψηλό COP - 2,5...3,5. Ας εξηγήσουμε: έχοντας ξοδέψει 1 kW ηλεκτρικής ενέργειας, η εγκατάσταση παρέχει 2,5-3,5 kW θερμότητας στο σπίτι.

Μέθοδοι συλλογής θερμότητας από πηγές νερού: από μια λίμνη (αριστερά) και μέσω φρεατίων (δεξιά)

Τα συστήματα νερού και εδάφους είναι πιο αποτελεσματικά, ο πραγματικός συντελεστής τους κυμαίνεται από 3...4,5. Η παραγωγικότητα είναι μια μεταβλητή τιμή, που εξαρτάται από πολλούς παράγοντες: τον σχεδιασμό του κυκλώματος ανταλλαγής θερμότητας, το βάθος βύθισης, τη θερμοκρασία και τη ροή του νερού.

Σημαντικό σημείο. Οι αντλίες θερμότητας νερού δεν μπορούν να θερμάνουν το ψυκτικό στους 60-90 °C χωρίς πρόσθετα κυκλώματα. Η κανονική θερμοκρασία του νερού από την αντλία θερμότητας είναι 35...40 βαθμοί, οι λέβητες ξεκάθαρα κερδίζουν εδώ. Εξ ου και η σύσταση των κατασκευαστών: συνδέστε τον εξοπλισμό σε θέρμανση - νερό χαμηλής θερμοκρασίας.

Ποιο TN είναι καλύτερο να συλλέξετε

Ας διατυπώσουμε το πρόβλημα: πρέπει να κατασκευάσετε μια σπιτική αντλία θερμότητας με το χαμηλότερο κόστος. Από αυτό προκύπτουν ορισμένα λογικά συμπεράσματα:

1. Η εγκατάσταση θα πρέπει να χρησιμοποιεί ελάχιστα ακριβά εξαρτήματα, επομένως δεν θα είναι δυνατό να επιτευχθεί υψηλή τιμή COP. Όσον αφορά τον συντελεστή απόδοσης, η συσκευή μας θα χάσει από τα εργοστασιακά μοντέλα.
2. Κατά συνέπεια, δεν έχει νόημα να φτιάξετε ένα καθαρό αέρα HP, είναι ευκολότερο να το χρησιμοποιήσετε σε λειτουργία θέρμανσης.
3. Για να έχετε πραγματικά οφέλη, πρέπει να κατασκευάσετε μια αντλία θερμότητας αέρα-νερού, νερού-νερού ή να κατασκευάσετε μια γεωθερμική εγκατάσταση. Στην πρώτη περίπτωση, μπορείτε να πετύχετε COP περίπου 2-2,2, στην υπόλοιπη μπορείτε να πετύχετε 3-3,5.
4. Δεν θα είναι δυνατό να γίνει χωρίς κυκλώματα ενδοδαπέδιας θέρμανσης. Το ψυκτικό που θερμαίνεται στους 30-35 βαθμούς δεν είναι συμβατό με το δίκτυο καλοριφέρ, εκτός από τις νότιες περιοχές.

Τοποθέτηση του εξωτερικού κυκλώματος του HP στη δεξαμενή

Σχόλιο. Οι κατασκευαστές ισχυρίζονται: το σύστημα διαχωρισμού μετατροπέα λειτουργεί σε θερμοκρασίες δρόμου μείον 15-30 °C. Στην πραγματικότητα, η απόδοση θέρμανσης μειώνεται σημαντικά. Σύμφωνα με τις κριτικές των ιδιοκτητών σπιτιού, τις παγωμένες μέρες η εσωτερική μονάδα παρέχει μια ελάχιστα ζεστή ροή αέρα.

Για την υλοποίηση της έκδοσης νερού της HP, απαιτούνται ορισμένες προϋποθέσεις (προαιρετικά):

• μια λίμνη 25-50 m από το σπίτι · σε μεγαλύτερη απόσταση, η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας θα αυξηθεί σημαντικά λόγω μιας ισχυρής αντλίας κυκλοφορίας.
• ένα πηγάδι ή πηγάδι με επαρκή παροχή (χρέωση) νερού και ένα μέρος για αποστράγγιση (λάκκο, δεύτερο πηγάδι, τάφρο αποστράγγισης, αποχέτευση).
• προκατασκευασμένη αποχέτευση (αν σε αφήσουν να τρακάρεις πάνω της).

Η ροή των υπόγειων υδάτων είναι εύκολο να υπολογιστεί. Στη διαδικασία εξαγωγής θερμότητας, μια σπιτική αντλία θερμότητας θα μειώσει τη θερμοκρασία τους κατά 4-5 °C, από εδώ ο όγκος της ροής καθορίζεται μέσω της θερμοχωρητικότητας του νερού. Για να αποκτήσετε 1 kW θερμότητας (λαμβάνουμε το δέλτα της θερμοκρασίας του νερού σε 5 μοίρες), πρέπει να οδηγήσετε περίπου 170 λίτρα μέσω της αντλίας θερμότητας μέσα σε μία ώρα.

Η θέρμανση ενός σπιτιού με εμβαδόν 100 m² απαιτεί ισχύ 10 kW και κατανάλωση νερού 1,7 τόνων ανά ώρα - ένας εντυπωσιακός όγκος. Μια παρόμοια αντλία νερού θερμότητας είναι κατάλληλη για μια μικρή εξοχική κατοικία 30-40 m², κατά προτίμηση μονωμένη.

Μέθοδοι επιλογής θερμότητας από γεωθερμικές αντλίες θερμότητας

Η συναρμολόγηση ενός γεωθερμικού συστήματος είναι πιο εφικτή, αν και η διαδικασία είναι αρκετά εντατική. Απορρίπτουμε αμέσως την επιλογή της οριζόντιας τοποθέτησης του σωλήνα σε μια περιοχή σε βάθος 1,5 m - θα πρέπει να φτυαρίσετε ολόκληρη την περιοχή ή να πληρώσετε χρήματα για τις υπηρεσίες χωματουργικού εξοπλισμού. Η μέθοδος διάνοιξης φρεατίων είναι πολύ απλούστερη και φθηνότερη στην εφαρμογή, χωρίς ουσιαστικά καμία διαταραχή του τοπίου.

Η απλούστερη αντλία θερμότητας από κλιματιστικό παράθυρο

Όπως μπορείτε να μαντέψετε, για να κατασκευάσετε μια αντλία θερμότητας νερού-αέρα θα χρειαστείτε ένα ψυγείο παραθύρου σε κατάσταση λειτουργίας. Συνιστάται πολύ να αγοράσετε ένα μοντέλο εξοπλισμένο με βαλβίδα αντιστροφής και ικανό να θερμάνει, διαφορετικά θα πρέπει να επαναλάβετε το κύκλωμα φρέον.

Συμβουλή. Όταν αγοράζετε μεταχειρισμένο κλιματιστικό, δώστε προσοχή στην πινακίδα τύπου, η οποία εμφανίζει τα τεχνικά χαρακτηριστικά της οικιακής συσκευής. Η παράμετρος που σας ενδιαφέρει είναι (υποδεικνύεται σε κιλοβάτ ή βρετανικές θερμικές μονάδες - BTU).

Η θερμαντική ικανότητα της συσκευής είναι μεγαλύτερη από την ικανότητα ψύξης και ισούται με το άθροισμα δύο παραμέτρων - απόδοση συν τη θερμότητα που παράγεται από τον συμπιεστή

Με λίγη τύχη, δεν θα χρειαστεί καν να απελευθερώσετε το φρέον και να επανακολλήσετε τους σωλήνες. Πώς να μετατρέψετε ένα κλιματιστικό σε αντλία θερμότητας:

Σύσταση. Εάν ο εναλλάκτης θερμότητας δεν μπορεί να τοποθετηθεί στη δεξαμενή χωρίς να καταστραφούν οι γραμμές φρέον, προσπαθήστε να εκκενώσετε το αέριο και κόψτε τους σωλήνες στα απαιτούμενα σημεία (μακριά από τον εξατμιστή). Μετά τη συναρμολόγηση της μονάδας ανταλλαγής θερμότητας νερού, το κύκλωμα θα πρέπει να συγκολληθεί και να γεμίσει με φρέον. Η ποσότητα του ψυκτικού αναγράφεται επίσης στην ετικέτα.

Τώρα το μόνο που μένει είναι να λανσάρουμε ένα σπιτικό HP και να ρυθμίσουμε τη ροή του νερού, επιτυγχάνοντας μέγιστη απόδοση. Παρακαλώ σημειώστε: η αυτοσχέδια θερμάστρα χρησιμοποιεί ένα εντελώς εργοστασιακό «γέμιση», μόλις μετακινήσατε το ψυγείο από αέρα σε υγρό. Πώς λειτουργεί το σύστημα ζωντανά, δείτε το βίντεο του πρωτομάστορα:

Κατασκευή γεωθερμικής εγκατάστασης

Εάν η προηγούμενη επιλογή σας επιτρέπει να επιτύχετε περίπου διπλή εξοικονόμηση, τότε ακόμη και ένα σπιτικό χωμάτινο κύκλωμα θα δώσει COP στην περιοχή των 3 (τρία κιλοβάτ θερμότητας ανά 1 kW ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται). Είναι αλήθεια ότι το οικονομικό και εργατικό κόστος θα αυξηθεί επίσης σημαντικά.

Αν και πολλά παραδείγματα συναρμολόγησης τέτοιων συσκευών έχουν δημοσιευτεί στο Διαδίκτυο, δεν υπάρχουν καθολικές οδηγίες με σχέδια. Θα προσφέρουμε μια λειτουργική έκδοση, συναρμολογημένη και δοκιμασμένη από έναν πραγματικό οικιακό τεχνίτη, αν και πολλά πράγματα θα πρέπει να μελετηθούν και να ολοκληρωθούν ανεξάρτητα - είναι δύσκολο να τοποθετηθούν όλες οι πληροφορίες σχετικά με τις αντλίες θερμότητας σε μία δημοσίευση.

Υπολογισμός κυκλώματος εδάφους και εναλλάκτες θερμότητας αντλιών

Ακολουθώντας τις δικές μας συστάσεις, αρχίζουμε να υπολογίζουμε μια γεωθερμική αντλία με κάθετους καθετήρες σχήματος U τοποθετημένους σε φρεάτια. Είναι απαραίτητο να μάθετε το συνολικό μήκος του εξωτερικού περιγράμματος και, στη συνέχεια, το βάθος και τον αριθμό των κατακόρυφων αξόνων.

Αρχικά δεδομένα για το παράδειγμα: πρέπει να θερμάνετε ένα ιδιωτικό μονωμένο σπίτι με επιφάνεια 80 m² και ύψος οροφής 2,8 m, που βρίσκεται στη μεσαία ζώνη. Δεν θα δαπανήσουμε για θέρμανση, θα καθορίσουμε την ανάγκη για θέρμανση ανά περιοχή, λαμβάνοντας υπόψη τη θερμομόνωση - 7 kW.

Εάν θέλετε, μπορείτε να κανονίσετε έναν οριζόντιο συλλέκτη, αλλά στη συνέχεια θα πρέπει να διαθέσετε μια μεγάλη περιοχή για εργασίες εκσκαφής

Σημαντική διευκρίνιση. Οι μηχανικοί υπολογισμοί των αντλιών θερμότητας είναι αρκετά περίπλοκοι και απαιτούν άριστα καταρτισμένους εκτελεστές· ολόκληρα βιβλία είναι αφιερωμένα σε αυτό το θέμα. Το άρθρο παρέχει απλοποιημένους υπολογισμούς από την πρακτική εμπειρία των κατασκευαστών και των τεχνιτών που αγαπούν τα σπιτικά προϊόντα.

Η ένταση της ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ του εδάφους και του μη παγωμένου υγρού που κυκλοφορεί κατά μήκος του κυκλώματος εξαρτάται από τον τύπο του εδάφους:

• 1 γραμμικό μέτρο ενός κατακόρυφου καθετήρα βυθισμένου σε υπόγειο νερό θα λάβει περίπου 80 W θερμότητας.
• σε βραχώδη εδάφη, η απομάκρυνση θερμότητας θα είναι περίπου 70 W/m.
• Τα αργιλώδη εδάφη κορεσμένα με υγρασία θα αποδώσουν περίπου 50 W ανά 1 m συλλέκτη.
• ξηρά πετρώματα – 20 W/m.

Αναφορά. Ο κατακόρυφος καθετήρας αποτελείται από 2 βρόχους σωλήνων που κατεβαίνουν στον πυθμένα του φρεατίου και είναι γεμάτοι με σκυρόδεμα.

Ένα παράδειγμα υπολογισμού του μήκους ενός σωλήνα.Για να εξαγάγετε τα απαιτούμενα 7 kW θερμικής ενέργειας από ακατέργαστο πηλό, θα χρειαστείτε 7000 W διαιρεμένα με 50 W/m, έχουμε συνολικό βάθος καθετήρα 140 m. Τώρα ο αγωγός κατανέμεται σε φρεάτια βάθους 20 m, τα οποία μπορείτε τρυπήστε με τα χέρια σας. Συνολικά 7 γεωτρήσεις για 2 βρόχους ανταλλαγής θερμότητας, το συνολικό μήκος του σωλήνα είναι 7 x 20 x 4 = 560 m.

Το επόμενο βήμα είναι ο υπολογισμός της περιοχής ανταλλαγής θερμότητας του εξατμιστή και του συμπυκνωτή. Διάφοροι πόροι και φόρουμ του Διαδικτύου προσφέρουν ορισμένους τύπους υπολογισμού, οι οποίοι στις περισσότερες περιπτώσεις είναι εσφαλμένοι. Δεν θα πάρουμε το ελεύθερο να προτείνουμε τέτοιες μεθόδους και να σας παραπλανήσουμε, αλλά θα προσφέρουμε μια πονηρή επιλογή:

1. Επικοινωνήστε με οποιονδήποτε γνωστό κατασκευαστή πλακών εναλλάκτη θερμότητας, για παράδειγμα, Alfa Laval, Kaori, Anvitek και ούτω καθεξής. Μπορείτε να μεταβείτε στον επίσημο ιστότοπο της μάρκας.
2. Συμπληρώστε τη φόρμα επιλογής εναλλάκτη θερμότητας ή καλέστε τον διευθυντή και παραγγείλετε την επιλογή της μονάδας, αναφέροντας τις παραμέτρους των μέσων (αντιψυκτικό, φρέον) - θερμοκρασίες εισόδου και εξόδου, θερμικό φορτίο.
3. Ο ειδικός της εταιρείας θα κάνει τους απαραίτητους υπολογισμούς και θα προσφέρει ένα κατάλληλο μοντέλο εναλλάκτη θερμότητας. Μεταξύ των χαρακτηριστικών του θα βρείτε το κύριο - την επιφάνεια ανταλλαγής.

Οι μονάδες πλάκας είναι πολύ αποτελεσματικές, αλλά ακριβές (200-500 ευρώ). Είναι φθηνότερο να συναρμολογήσετε έναν εναλλάκτη θερμότητας με κέλυφος και σωλήνα από χάλκινο σωλήνα με εξωτερική διάμετρο 9,5 ή 12,7 mm. Πολλαπλασιάστε τον αριθμό που δίνεται από τον κατασκευαστή με έναν συντελεστή ασφαλείας 1,1 και διαιρέστε με την περιφέρεια του σωλήνα για να λάβετε το βίντεο.

Ένας εναλλάκτης θερμότητας από πλάκες από ανοξείδωτο χάλυβα είναι μια ιδανική επιλογή εξατμιστή, είναι αποδοτικός και καταλαμβάνει λίγο χώρο. Το πρόβλημα είναι η υψηλή τιμή του προϊόντος

Παράδειγμα.Η περιοχή ανταλλαγής θερμότητας της προτεινόμενης μονάδας ήταν 0,9 m². Έχοντας επιλέξει έναν χάλκινο σωλήνα ½” με διάμετρο 12,7 mm, υπολογίζουμε την περιφέρεια σε μέτρα: 12,7 x 3,14 / 1000 ≈ 0,04 m. Προσδιορίστε το συνολικό μήκος μήκους: 0,9 x 1,1 / 0,04 ≈ 25 m.

Εξοπλισμός και υλικά

Προτείνεται η κατασκευή της μελλοντικής αντλίας θερμότητας με βάση μια εξωτερική μονάδα ενός συστήματος split κατάλληλης ισχύος (αναγράφεται στην πινακίδα). Γιατί είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε μεταχειρισμένο κλιματιστικό:

• η συσκευή είναι ήδη εξοπλισμένη με όλα τα εξαρτήματα - συμπιεστή, γκάζι, δέκτη και ηλεκτρικά ρεύματα εκκίνησης.
• Οι σπιτικοί εναλλάκτες θερμότητας μπορούν να τοποθετηθούν στο σώμα της ψυκτικής μηχανής.
• Υπάρχουν βολικές θύρες σέρβις για αναπλήρωση φρέον.

Σημείωση. Οι χρήστες που γνωρίζουν το θέμα επιλέγουν τον εξοπλισμό ξεχωριστά - συμπιεστή, βαλβίδα εκτόνωσης, ελεγκτή κ.λπ. Εάν έχετε εμπειρία και γνώση, μια τέτοια προσέγγιση είναι μόνο ευπρόσδεκτη.

Δεν είναι πρακτικό να συναρμολογήσετε ένα HP με βάση ένα παλιό ψυγείο - η ισχύς της μονάδας είναι πολύ χαμηλή. Στην καλύτερη περίπτωση, θα είναι δυνατή η «συμπίεση» έως και 1 kW θερμότητας, η οποία είναι αρκετή για τη θέρμανση ενός μικρού δωματίου.

Εκτός από την εξωτερική μονάδα διαχωρισμού, θα χρειαστείτε τα ακόλουθα υλικά:

• Σωλήνας HDPE Ø20 mm - στο χωμάτινο κύκλωμα.
• εξαρτήματα πολυαιθυλενίου για τη συναρμολόγηση συλλεκτών και τη σύνδεση με εναλλάκτες θερμότητας.
• αντλίες κυκλοφορίας – 2 τεμ.
• μετρητές πίεσης, θερμόμετρα?
• σωλήνας νερού υψηλής ποιότητας ή σωλήνας HDPE με διάμετρο 25-32 mm για το κέλυφος του εξατμιστή και του συμπυκνωτή.
• σωλήνας χαλκού Ø9,5-12,7 mm με πάχος τοιχώματος τουλάχιστον 1 mm.
• μόνωση για αγωγούς και γραμμές φρέον.
• κιτ για τη σφράγιση καλωδίων θέρμανσης που τοποθετούνται μέσα στην παροχή νερού (απαιτείται για τη στεγανοποίηση των άκρων των χάλκινων σωλήνων).

Σετ δακτυλίων για ερμητική είσοδο χάλκινου σωλήνα

Ένα αλατούχο διάλυμα νερού ή αντιψυκτικού για θέρμανση - αιθυλενογλυκόλη - χρησιμοποιείται ως εξωτερικό ψυκτικό. Θα χρειαστείτε επίσης μια προμήθεια φρέον, η μάρκα του οποίου αναγράφεται στην πινακίδα του συστήματος split.

Συναρμολόγηση του μπλοκ ανταλλαγής θερμότητας

Πριν ξεκινήσετε τις εργασίες εγκατάστασης, η εξωτερική μονάδα πρέπει να αποσυναρμολογηθεί - αφαιρέστε όλα τα καλύμματα, αφαιρέστε τον ανεμιστήρα και το μεγάλο τυπικό ψυγείο. Αν δεν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε την αντλία ως ψυκτικό, αποσυνδέστε την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα που ελέγχει τη βαλβίδα οπισθοπορείας. Οι αισθητήρες θερμοκρασίας και πίεσης πρέπει να διατηρούνται.

Διαδικασία συναρμολόγησης για την κύρια μονάδα VT:

1. Φτιάξτε έναν συμπυκνωτή και έναν εξατμιστή εισάγοντας έναν χάλκινο σωλήνα μέσα σε έναν εύκαμπτο σωλήνα του εκτιμώμενου μήκους. Στα άκρα, τοποθετήστε μπλουζάκια για να συνδέσετε τη γείωση και τα κυκλώματα θέρμανσης· σφραγίστε τους χάλκινους σωλήνες που προεξέχουν χρησιμοποιώντας ένα ειδικό κιτ για το καλώδιο θέρμανσης.
   
2. Χρησιμοποιώντας ένα κομμάτι πλαστικού σωλήνα Ø150-250 mm ως πυρήνα, τυλίξτε σπιτικά κυκλώματα δύο σωλήνων και φέρτε τα άκρα προς τις σωστές κατευθύνσεις, όπως γίνεται παρακάτω στο βίντεο.
3. Τοποθετήστε και στερεώστε και τους δύο εναλλάκτες θερμότητας κελύφους και σωλήνα στη θέση του τυπικού ψυγείου, κολλήστε τους χάλκινους σωλήνες στους αντίστοιχους ακροδέκτες. Είναι καλύτερο να συνδέσετε έναν «καυτό» εναλλάκτη-συμπυκνωτή θερμότητας στις θύρες σέρβις.
   
4. Εγκαταστήστε εργοστασιακούς αισθητήρες που μετρούν τη θερμοκρασία του ψυκτικού. Μονώστε τα γυμνά τμήματα των σωλήνων και τις ίδιες τις συσκευές ανταλλαγής θερμότητας.
5. Τοποθετήστε θερμόμετρα και μετρητές πίεσης στις γραμμές νερού.

Συμβουλή. Εάν σκοπεύετε να εγκαταστήσετε την κύρια μονάδα σε εξωτερικό χώρο, πρέπει να λάβετε μέτρα για να αποτρέψετε τη στερεοποίηση του λαδιού στον συμπιεστή. Αγορά και εγκατάσταση χειμερινού κιτ για ηλεκτρική θέρμανση κάρτερ λαδιού.

Στα θεματικά φόρουμ υπάρχει ένας άλλος τρόπος για να φτιάξετε έναν εξατμιστή - ένας χάλκινος σωλήνας τυλίγεται σε μια σπείρα και στη συνέχεια εισάγεται μέσα σε ένα κλειστό δοχείο (δεξαμενή ή βαρέλι). Η επιλογή είναι αρκετά λογική με μεγάλο αριθμό στροφών, όταν ο υπολογισμένος εναλλάκτης θερμότητας απλά δεν ταιριάζει στο περίβλημα του κλιματιστικού.

Κατασκευή του περιγράμματος του εδάφους

Σε αυτό το στάδιο εκτελούνται απλές αλλά εργατικές εργασίες εκσκαφής και τοποθέτηση ανιχνευτών σε φρεάτια. Το τελευταίο μπορεί να γίνει με το χέρι ή με πρόσκληση μιας μηχανής διάτρησης. Η απόσταση μεταξύ των παρακείμενων φρεατίων είναι τουλάχιστον 5 m. Περαιτέρω εντολή εργασίας:

1. Σκάψτε μια ρηχή τάφρο μεταξύ των γεωτρήσεων για να τοποθετήσετε τους σωλήνες παροχής.
2. Τοποθετήστε 2 βρόχους σωλήνων πολυαιθυλενίου σε κάθε τρύπα και γεμίστε τις τρύπες με σκυρόδεμα.
3. Φέρτε τις γραμμές στο σημείο σύνδεσης και τοποθετήστε μια κοινή πολλαπλή χρησιμοποιώντας εξαρτήματα HDPE.
4. Μονώστε τους αγωγούς που βρίσκονται στο έδαφος και γεμίστε τους με χώμα.

Στα αριστερά στη φωτογραφία κατεβάζετε τον καθετήρα σε πλαστικό σωλήνα περιβλήματος, στα δεξιά τοποθετείτε συνδέσεις στην τάφρο

Σημαντικό σημείο. Πριν από τη σκυροδέτηση και την επίχωση, βεβαιωθείτε ότι έχετε ελέγξει τη στεγανότητα του κυκλώματος. Για παράδειγμα, συνδέστε έναν συμπιεστή αέρα στην πολλαπλή, αντλήστε πίεση 3-4 bar και αφήστε για αρκετές ώρες.

Όταν συνδέετε αυτοκινητόδρομους, ακολουθήστε το διάγραμμα που παρουσιάζεται παρακάτω. Θα χρειαστούν κάμψεις με βρύσες κατά την πλήρωση του συστήματος με άλμη ή αιθυλενογλυκόλη. Οδηγήστε τους δύο κύριους σωλήνες από τον συλλέκτη στην αντλία θερμότητας και συνδέστε τον στον «κρύο» εναλλάκτη θερμότητας του εξατμιστή.

Οι αεραγωγοί πρέπει να εγκατασταθούν στα υψηλότερα σημεία και των δύο κυκλωμάτων νερού· δεν φαίνονται στο διάγραμμα.

Μην ξεχάσετε να εγκαταστήσετε μια μονάδα αντλίας υπεύθυνη για την κυκλοφορία του υγρού, η κατεύθυνση ροής είναι προς το φρέον στον εξατμιστή. Τα μέσα που διέρχονται από τον συμπυκνωτή και τον εξατμιστή πρέπει να κινούνται το ένα προς το άλλο. Πώς να γεμίσετε σωστά τις κρύες πλαϊνές γραμμές, δείτε το βίντεο:

Με παρόμοιο τρόπο, ο συμπυκνωτής συνδέεται με το σύστημα θέρμανσης δαπέδου του σπιτιού. Δεν χρειάζεται να εγκατασταθεί μονάδα ανάμειξης με τριοδική βαλβίδα λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας παροχής. Εάν χρειάζεται να συνδυάσετε τον μετασχηματιστή με άλλες πηγές θερμότητας (ηλιακούς συλλέκτες, λέβητες), χρησιμοποιήστε πολλαπλούς ακροδέκτες.

Ανεφοδιασμός και εκκίνηση του συστήματος

Μετά την εγκατάσταση και τη σύνδεση της μονάδας στο ηλεκτρικό δίκτυο, ξεκινά ένα σημαντικό στάδιο - πλήρωση του συστήματος με ψυκτικό. Εδώ περιμένει μια παγίδα: δεν ξέρετε πόσο φρέον πρέπει να φορτίσετε, επειδή ο όγκος του κύριου κυκλώματος έχει αυξηθεί σημαντικά λόγω της εγκατάστασης ενός σπιτικού συμπυκνωτή με εξατμιστή.

Το πρόβλημα επιλύεται με τη μέθοδο πλήρωσης με βάση την πίεση και τη θερμοκρασία υπερθέρμανσης του ψυκτικού μέσου, που μετράται στην είσοδο του συμπιεστή (το φρέον παρέχεται εκεί σε αέρια κατάσταση). Λεπτομερείς οδηγίες για τη συμπλήρωση της μεθόδου μέτρησης θερμοκρασίας παρατίθενται στο.

Το δεύτερο μέρος του βίντεο περιγράφει πώς να γεμίσετε το σύστημα με φρέον R22 με βάση την πίεση και τη θερμοκρασία υπερθέρμανσης του ψυκτικού μέσου:

Μετά την ολοκλήρωση του ανεφοδιασμού, ενεργοποιήστε και τις δύο αντλίες κυκλοφορίας στην πρώτη ταχύτητα και ξεκινήστε τον συμπιεστή. Παρακολουθήστε τη θερμοκρασία της άλμης και του εσωτερικού ψυκτικού υγρού χρησιμοποιώντας θερμόμετρα. Κατά τη διάρκεια του σταδίου προθέρμανσης, οι γραμμές με το ψυκτικό μπορεί να παγώσουν και στη συνέχεια να λιώσει ο παγετός.

συμπέρασμα

Η κατασκευή και η λειτουργία μιας γεωθερμικής αντλίας θερμότητας με τα χέρια σας είναι πολύ δύσκολη. Θα απαιτήσει πιθανώς επαναλαμβανόμενες βελτιώσεις, διορθώσεις σφαλμάτων και τροποποιήσεις. Κατά κανόνα, τα περισσότερα προβλήματα με τις σπιτικές αντλίες θερμότητας εμφανίζονται λόγω ακατάλληλης συναρμολόγησης ή πλήρωσης του κύριου κυκλώματος ανταλλαγής θερμότητας. Εάν η μονάδα αποτύχει αμέσως (το αυτόματο σύστημα ασφαλείας έχει απενεργοποιηθεί) ή δεν θερμαίνει το ψυκτικό, αξίζει να καλέσετε έναν τεχνικό ψυκτικού εξοπλισμού - θα πραγματοποιήσει διαγνωστικά και θα επισημάνει τυχόν λάθη που έγιναν.

Η θερμική ισχύς μιας αντλίας θερμότητας αέρα-νερού (HP), διαφορετικά η ποσότητα της ανανεώσιμης θερμότητας που εξάγεται από το περιβάλλον, είναι ευθέως ανάλογη με τη θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα. Όσο πιο κρύος είναι ο αέρας, τόσο πιο ακριβό είναι η εξαγωγή θερμότητας από αυτόν. Ο συντελεστής μετατροπής COP ποικίλλει ανάλογα με τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος: όσο χαμηλότερη είναι η εξωτερική θερμοκρασία, τόσο περισσότερη ενέργεια καταναλώνει η αντλία θερμότητας της πηγής αέρα.

Ο προσδιορισμός της ισχύος και η επιλογή μιας αντλίας θερμότητας είναι ένα αρκετά περίπλοκο θέμα. Συνήθως, τα πραγματικά στοιχεία και τα διαγράμματα απόδοσης παρέχονται από εργοστάσια κατασκευής αντλιών θερμότητας, καθώς και από ειδικό λογισμικό για τον υπολογισμό και την επιλογή εξοπλισμού. Εδώ εισάγετε δεδομένα για ένα συγκεκριμένο αντικείμενο που βρίσκεται σε μια συγκεκριμένη περιοχή θερμοκρασίας.

Αντλία θερμότητας: απόδοση θερμότητας για θέρμανση και ζεστό νερό χρήσης

Ας δούμε ποιοι παράγοντες καθορίζουν την ισχύ του HP και, κατά συνέπεια, το κόστος των μονάδων HP, καθώς και την αποτελεσματικότητα της λειτουργίας του.

Καλοριφέρ ή θερμαινόμενα δάπεδα

Ένα σύστημα θέρμανσης με αντλία θερμότητας εφαρμόζεται συνήθως με βάση την καλωδίωση του καλοριφέρ ή/και ένα σύστημα με θερμαινόμενα δάπεδα, τοίχους ή σύστημα fan coil. Ταυτόχρονα, η θερμοκρασία θέρμανσης του ψυκτικού διαφέρει από 35-45 °C - για θερμαινόμενα δάπεδα, έως 65-75 °C και υψηλότερη - για ένα σύστημα καλοριφέρ, γεγονός που επηρεάζει την τιμή ισχύος της αντλίας θερμότητας. Όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία του ψυκτικού στο σύστημα θέρμανσης, τόσο χαμηλότερη είναι η κατανάλωση ενέργειας, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμική ισχύς και τόσο φθηνότερος είναι ο εξοπλισμός. Για τον εκσυγχρονισμό των συστημάτων θέρμανσης με καλοριφέρ κατά την αντικατάσταση ακριβών λεβήτων αερίου, μπορούν να εγκατασταθούν αντλίες θερμότητας αέρα υψηλής θερμοκρασίας για τη θέρμανση του ψυκτικού υγρού έως τους 80 °C. Για παράδειγμα, αντλίες θερμότητας Hitachi YUTAKI S 80. Ακόμα κι αν το ψυκτικό θερμαίνεται στους 65 βαθμούς ή υψηλότερο, ένα τέτοιο σύστημα είναι αρκετές φορές πιο οικονομικό από έναν λέβητα αερίου.

Σχέδιο υλοποίησης: HP μόνο, HP + εφεδρικός λέβητας

TN. Εάν λειτουργεί μόνο η αντλία θερμότητας, πρέπει να λύσει πλήρως τα προβλήματα παροχής θερμότητας και θέρμανσης νερού, συνδέοντας την ενσωματωμένη ηλεκτρική θερμάστρα σε ώρες αιχμής.

HP+λέβητας. Εάν είχε εγκατασταθεί προηγουμένως λέβητας αερίου ή πέλλετ, μπορεί να αναλάβει μερικά από τα φορτία αιχμής και να μειώσει τη συνολική κατανάλωση ενέργειας της αντλίας θερμότητας.

Υπάρχουν διάφορα σχήματα για τη λειτουργία των θερμαντικών στοιχείων, τα οποία επιλέγονται ξεχωριστά για κάθε αντικείμενο: μονοενεργειακά (μόνο για ηλεκτρική ενέργεια), μονοσθενή (HP + θερμαντικό στοιχείο) ή δισθενή (HP + λέβητας). Η βέλτιστη θερμοκρασία που είναι οικονομικά επωφελής για τη μετάβαση σε εφεδρική πηγή θερμότητας ονομάζεται «σημείο δισθενούς». Για την πόλη του Κιέβου και την περιοχή είναι -7 °C.

Θερμομόνωση κτιρίου

Όταν επιλέγετε μια αντλία θερμότητας για τη θέρμανση ενός σπιτιού, θα πρέπει να γνωρίζετε ότι ένα πιο μονωμένο σπίτι θα απαιτεί πολλές φορές λιγότερη θερμότητα από ένα κτίριο χωρίς εργασίες θερμικού εκσυγχρονισμού. Οι τιμές της απώλειας θερμότητας (ειδικό θερμικό φορτίο) για διάφορους τύπους κτιρίων δίνονται στον πίνακα.

Αυτό δείχνει ότι για να αντισταθμίσετε την απώλεια θερμότητας ενός δωματίου 100 m2 σε ένα καλά μονωμένο σπίτι, θα χρειαστείτε:

Q H = 50 W/m2 x 100 m2 = 5000 W ή 5 kW θερμική ισχύς.

Οι υπολογισμένες τιμές της απώλειας θερμότητας δίνονται με βάση την υπολογιζόμενη ελάχιστη θερμοκρασία, για παράδειγμα, για την περιοχή του Κιέβου είναι -22 °C.

Κατά συνέπεια, για ένα σπίτι με κακή μόνωση παίρνουμε:

Q H = 200 W/m2 x 100 m2 = 20.000 W ή 20 kW θερμικής ισχύος.

Αυτή η διαφορά: 5 kW και 20 kW, μας αναγκάζει να λάβουμε μέτρα για να πραγματοποιήσουμε θερμικό εκσυγχρονισμό (μόνωση) του κτιρίου και μετά να επιλέξουμε μια πιο οικονομική και οικονομικά αποδοτική αντλία θερμότητας.

Αντλίες θερμότητας για θέρμανση και θέρμανση νερού (ΖΝΧ)

Κατά την επιλογή μιας αντλίας θερμότητας για μια ιδιωτική κατοικία, συνήθως λαμβάνεται υπόψη η λειτουργία της αντλίας θερμότητας για τη θέρμανση νερού για την κουζίνα, το μπάνιο ή τα ντους. Στην περίπτωση αυτή λαμβάνεται υπόψη η ημερήσια κατανομή των φορτίων. Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιούν ζεστό νερό το βράδυ ή το πρωί, και το χειμώνα, αυτά τα φορτία προστίθενται στην εργασία της HP για θέρμανση. Συνήθως, στα συστήματα αντλιών θερμότητας, οι εργασίες παροχής ζεστού νερού και στη συνέχεια θέρμανσης έχουν μεγαλύτερη προτεραιότητα· ο υπολογισμός βασίζεται στα συνολικά θερμικά φορτία: για θέρμανση και παροχή ζεστού νερού.

Για να προσδιορίσουν τη θερμική ισχύ μιας αντλίας θερμότητας για θέρμανση νερού για οικιακές ανάγκες, χρησιμοποιούν τυπικά δεδομένα για την κατανάλωση νερού σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και τη συνολική κατανάλωση θερμότητας, με βάση τον αριθμό των ατόμων που ζουν στο σπίτι.

Για ένα άτομο, θα δεχθούμε μια νόρμα 50 λίτρων νερού με θερμοκρασία 45 °C, που αντιστοιχεί σε κανόνα κατανάλωσης 0,25 kW θερμικής ισχύος.

Διαπιστώνουμε ότι για μια τετραμελή οικογένεια που ζει σε μια ιδιωτική κατοικία 100 m2, απαιτείται η ακόλουθη θερμική ισχύς:

Q W = 0,25 kW/άτομο * 4 άτομα. = 1,0 kW

Τώρα είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί ένας μέσος υπολογισμός της θερμικής ισχύος, λαμβάνοντας υπόψη τα συνολικά φορτία για τη θέρμανση του ψυκτικού για το σύστημα θέρμανσης και το νερό θέρμανσης για οικιακές ανάγκες.

Συνολική θερμική ισχύς για θέρμανση και παροχή ζεστού νερού για ένα καλά μονωμένο σπίτι:

Q SUM = Q H + Q W = 5 kW + 1 kW = 6 kW.

Συνολική θερμική ισχύς για το σύστημα θέρμανσης και ζεστού νερού για ένα σπίτι με κακή μόνωση:

Q SUM = Q H + Q W = 20 kW + 1 kW = 21 kW.

Και για τις συνθήκες του «σημείου δισθενούς», όταν είναι -7 °C έξω και είναι απαραίτητο να διατηρηθούν +20 °C μέσα σε ένα σπίτι 100 m2, θα χρειαστείτε, λαμβάνοντας υπόψη τη διαφορά θερμοκρασίας:

Q υπολ.. = 6 * (20-(-7))/(20-(-22)) = 6 * 27 / 42 = 3,86 kW θερμότητας από την αντλία θερμότητας.

Και στο δεύτερο παράδειγμα, για ένα κτίριο χωρίς θερμομόνωση, είναι απαραίτητο:

Q υπολ.. = 21 * (20-(-7))/(20-(-22)) = 21 * 27 / 42 = 13,5 kW θερμότητας από την αντλία θερμότητας.

Με βάση αυτά τα δεδομένα, λαμβάνοντας υπόψη τη θερμοκρασία του «σημείου δισθενούς» και με αποθεματικό ισχύος, επιλέγεται παρόμοια υψηλότερη τιμή της θερμικής ισχύος της αντλίας θερμότητας από το εύρος του μοντέλου.

Τι λαμβάνει υπόψη το απόθεμα ισχύος;

• Αλλαγές στη θερμοκρασία του εισερχόμενου νερού. Όλοι γνωρίζουν ότι το νερό της βρύσης είναι πολύ πιο κρύο το χειμώνα και η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του νερού που εισέρχεται και εξέρχεται από το HP είναι μεγαλύτερη το χειμώνα.
• Η ανάγκη θέρμανσης του νερού στην απαιτούμενη θερμοκρασία στη δεξαμενή αποθήκευσης εάν δεν χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα.
• Αυξημένη κατανάλωση ζεστού νερού και θέρμανση σε υψηλότερη θερμοκρασία το χειμώνα.

Με βάση τους πίνακες που προσφέρει ο κατασκευαστής, με βάση τη θερμοκρασία του νερού εξόδου και τη θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα, επιλέγεται ένα σετ της εσωτερικής μονάδας και της αντίστοιχης εξωτερικής μονάδας αντλίας θερμότητας με βάση την ισχύ. Ένα παράδειγμα είναι ένας πίνακας τεχνικών δεδομένων για αντλίες θερμότητας αέρα-νερού υψηλής απόδοσης της σειράς Hitachi Yutaki S. Για τα υπολογισμένα δεδομένα που λαμβάνονται, είναι κατάλληλο ένα μοντέλο με απόδοση θερμότητας περίπου 5,0 kW.

Τι καθορίζει το κόστος μιας αντλίας θερμότητας;

Όσο πιο ισχυρή είναι η αντλία θερμότητας, τόσο υψηλότερη είναι η τιμή της.
Πώς να μειώσετε το κόστος μιας αντλίας θερμότητας;

• Εκτελέστε υπολογισμούς και επιλογή εξοπλισμού σωστά και επαγγελματικά.
• Μονώστε το κτίριο.
• Ελαχιστοποιήστε την απώλεια θερμότητας μέσω των παραθύρων και του εξαερισμού.
• Τοποθετήστε θερμαινόμενα δάπεδα χαμηλής θερμοκρασίας ή fan coils ή μικτό σύστημα (καλοριφέρ + θερμαινόμενα δάπεδα, fan coil + θερμαινόμενα δάπεδα).
• Χρησιμοποιήστε ένα δισθενές κύκλωμα λέβητα HP + για να μειώσετε το φορτίο στο HP.
• Λάβετε μέρος στο πρόγραμμα ενέργειας IQ και εξοικονομήστε έως και 35% του κόστους εξοπλισμού και εγκατάστασης.

Για να αποφύγετε περιττές δαπάνες ή απώλειες, είναι προτιμότερο να αναθέσετε μια πιο ακριβή επιλογή μιας αντλίας θερμότητας σε επαγγελματίες.

Για να επιλέξετε τη σωστή αντλία θερμότητας, οι τιμές για τις οποίες και για τις υπηρεσίες εγκατάστασης θα ήταν λογικές και δικαιολογημένες, επικοινωνήστε με τους αρμόδιους έμπειρους ειδικούς του AKLIMA. Έχουμε μεγάλη εμπειρία στην εφαρμογή σύγχρονων συστημάτων αντλιών θερμότητας και προσφέρουμε υψηλής ποιότητας υπηρεσίες εγκατάστασης και συντήρησης τέτοιου εξοπλισμού σε όλη την Ουκρανία.

Τύποι σχεδίων αντλιών θερμότητας

Ο τύπος της αντλίας θερμότητας συνήθως υποδηλώνεται με μια φράση που υποδεικνύει το μέσο πηγής και το ψυκτικό του συστήματος θέρμανσης.

Υπάρχουν οι εξής ποικιλίες:

• TN "αέρας-αέρας";
• HP "αέρας - νερό";
• TN "χώμα - νερό";
• ΤΝ «νερό – νερό».

Η πρώτη επιλογή είναι ένα συμβατικό σύστημα split που λειτουργεί σε λειτουργία θέρμανσης. Ο εξατμιστής είναι τοποθετημένος σε εξωτερικούς χώρους και μια μονάδα με συμπυκνωτή είναι εγκατεστημένη μέσα στο σπίτι. Το τελευταίο φυσάται από έναν ανεμιστήρα, λόγω του οποίου παρέχεται ζεστή μάζα αέρα στο δωμάτιο.

Εάν ένα τέτοιο σύστημα είναι εξοπλισμένο με ειδικό εναλλάκτη θερμότητας με σωλήνες, το αποτέλεσμα είναι ένας εναλλάκτης θερμότητας αέρα-νερού. Συνδέεται με σύστημα θέρμανσης νερού.

Ένας εξατμιστής HP τύπου "αέρα-αέρα" ή "αέρας-νερού" μπορεί να τοποθετηθεί όχι στο δρόμο, αλλά στον αγωγό εξαερισμού εξαγωγής (πρέπει να εξαναγκαστεί). Σε αυτήν την περίπτωση, η απόδοση του HP θα αυξηθεί αρκετές φορές.

Οι αντλίες θερμότητας των τύπων «νερό σε νερό» και «από έδαφος σε νερό» χρησιμοποιούν έναν λεγόμενο εξωτερικό εναλλάκτη θερμότητας ή, όπως ονομάζεται επίσης, συλλέκτη, για την εξαγωγή θερμότητας.

Σχηματικό διάγραμμα λειτουργίας αντλίας θερμότητας

Αυτός είναι ένας μακρύς βρόχος σωλήνας, συνήθως πλαστικός, μέσω του οποίου κυκλοφορεί ένα υγρό που πλένει τον εξατμιστή. Και οι δύο τύποι HP αντιπροσωπεύουν την ίδια συσκευή: στη μία περίπτωση, ο συλλέκτης βυθίζεται στο κάτω μέρος μιας επιφανειακής δεξαμενής και στη δεύτερη - στο έδαφος. Ο συμπυκνωτής μιας τέτοιας αντλίας θερμότητας βρίσκεται σε έναν εναλλάκτη θερμότητας συνδεδεμένο με το σύστημα θέρμανσης νερού.

Η σύνδεση ενός VT σύμφωνα με το σχήμα "νερό-νερό" είναι πολύ λιγότερο εντατική από το "υπόγειο νερό", καθώς δεν υπάρχει ανάγκη για εργασίες εκσκαφής. Ο σωλήνας τοποθετείται σε μια σπείρα στο κάτω μέρος της δεξαμενής. Φυσικά, μόνο μια δεξαμενή που δεν παγώνει στον πυθμένα το χειμώνα είναι κατάλληλη για αυτό το σχήμα.

Ήρθε η ώρα να μελετήσουμε ουσιαστικά την ξένη εμπειρία

Σχεδόν όλοι γνωρίζουν πλέον για τις αντλίες θερμότητας που μπορούν να εξάγουν θερμότητα από το περιβάλλον για τη θέρμανση κτιρίων και αν μέχρι πρόσφατα ένας πιθανός πελάτης, κατά κανόνα, έκανε την περίπλοκη ερώτηση "πώς είναι δυνατόν;", τώρα η ερώτηση "πώς είναι σωστό αυτό; «ακούγεται όλο και περισσότερο να κάνει;».

Δεν είναι εύκολο να απαντηθεί αυτό το ερώτημα.

Αναζητώντας μια απάντηση στα πολυάριθμα ερωτήματα που αναπόφευκτα προκύπτουν όταν προσπαθείτε να σχεδιάσετε συστήματα θέρμανσης με αντλίες θερμότητας, συνιστάται να στραφείτε στην εμπειρία των ειδικών από εκείνες τις χώρες όπου οι αντλίες θερμότητας σε επίγειους εναλλάκτες θερμότητας χρησιμοποιούνται εδώ και πολύ καιρό.

Μια επίσκεψη* στην αμερικανική έκθεση AHR EXPO 2008, η οποία πραγματοποιήθηκε κυρίως για την απόκτηση πληροφοριών σχετικά με μεθόδους μηχανικών υπολογισμών των εναλλάκτη θερμότητας εδάφους, δεν έφερε άμεσα αποτελέσματα προς αυτή την κατεύθυνση, αλλά ένα βιβλίο πωλήθηκε στο εκθεσιακό περίπτερο ASHRAE, μερικά από οι διατάξεις του οποίου χρησίμευσαν ως βάση για τις δημοσιεύσεις αυτές.

Θα πρέπει να πούμε αμέσως ότι η μεταφορά αμερικανικών μεθόδων στο εσωτερικό έδαφος δεν είναι εύκολη υπόθεση. Για τους Αμερικανούς, όλα δεν είναι ίδια όπως στην Ευρώπη. Μόνο που μετρούν τον χρόνο στις ίδιες μονάδες με εμάς. Όλες οι άλλες μονάδες μέτρησης είναι αμιγώς αμερικανικές ή μάλλον βρετανικές. Οι Αμερικανοί είναι ιδιαίτερα άτυχοι με τη ροή θερμότητας, η οποία μπορεί να μετρηθεί τόσο σε βρετανικές θερμικές μονάδες ανά μονάδα χρόνου όσο και σε τόνους ψύξης, που πιθανότατα εφευρέθηκαν στην Αμερική.

Το κύριο πρόβλημα, ωστόσο, δεν ήταν η τεχνική ταλαιπωρία του εκ νέου υπολογισμού των μονάδων μέτρησης που υιοθετήθηκαν στις Ηνωμένες Πολιτείες, στις οποίες μπορεί κανείς να συνηθίσει με την πάροδο του χρόνου, αλλά η απουσία στο αναφερόμενο βιβλίο μιας σαφούς μεθοδολογικής βάσης για την κατασκευή ενός αλγορίθμου υπολογισμού. . Αφιερώνεται πάρα πολύς χώρος σε συνήθεις και γνωστές μεθόδους υπολογισμού, ενώ ορισμένες σημαντικές διατάξεις παραμένουν εντελώς άγνωστες.

Συγκεκριμένα, τέτοια φυσικά σχετικά αρχικά δεδομένα για τον υπολογισμό των κατακόρυφων εναλλακτών θερμότητας εδάφους, όπως η θερμοκρασία του υγρού που κυκλοφορεί στον εναλλάκτη θερμότητας και ο συντελεστής μετατροπής της αντλίας θερμότητας, δεν μπορούν να οριστούν αυθαίρετα και πριν προχωρήσουμε σε υπολογισμούς που σχετίζονται με ασταθή θερμότητα ανταλλαγή στο έδαφος, είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν οι εξαρτήσεις που συνδέουν αυτές τις παραμέτρους.

Το κριτήριο για την απόδοση μιας αντλίας θερμότητας είναι ο συντελεστής μετατροπής;, η τιμή του οποίου καθορίζεται από την αναλογία της θερμικής ισχύος της προς την ισχύ της ηλεκτρικής κίνησης του συμπιεστή. Αυτή η τιμή είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας βρασμού στον εξατμιστή t u και της θερμοκρασίας συμπύκνωσης t k, και σε σχέση με τις αντλίες θερμότητας νερού σε νερό, μπορούμε να μιλήσουμε για τις θερμοκρασίες υγρού στην έξοδο του εξατμιστή t 2I και στην έξοδο του ο συμπυκνωτής t 2 K:

? = ?(t 2I,t 2 K). (1)

Η ανάλυση των χαρακτηριστικών καταλόγου των σειριακών ψυκτικών μηχανών και των αντλιών θερμότητας νερού-νερού κατέστησε δυνατή την εμφάνιση αυτής της λειτουργίας με τη μορφή διαγράμματος (Εικ. 1).

Χρησιμοποιώντας το διάγραμμα, δεν είναι δύσκολο να προσδιοριστούν οι παράμετροι της αντλίας θερμότητας στα αρχικά στάδια σχεδιασμού. Είναι προφανές, για παράδειγμα, ότι εάν το σύστημα θέρμανσης που είναι συνδεδεμένο με την αντλία θερμότητας έχει σχεδιαστεί για να παρέχει ψυκτικό με θερμοκρασία παροχής 50°C, τότε ο μέγιστος δυνατός συντελεστής μετατροπής της αντλίας θερμότητας θα είναι περίπου 3,5. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμοκρασία γλυκόλης στην έξοδο του εξατμιστή δεν πρέπει να είναι χαμηλότερη από +3°C, πράγμα που σημαίνει ότι θα χρειαστεί ένας ακριβός εναλλάκτης θερμότητας εδάφους.

Ταυτόχρονα, εάν το σπίτι θερμαίνεται με ενδοδαπέδια θέρμανση, ψυκτικό με θερμοκρασία 35°C θα ρέει από τον συμπυκνωτή της αντλίας θερμότητας στο σύστημα θέρμανσης. Σε αυτή την περίπτωση, η αντλία θερμότητας μπορεί να λειτουργήσει πιο αποτελεσματικά, για παράδειγμα με συντελεστή μετατροπής 4,3, εάν η θερμοκρασία της γλυκόλης που ψύχεται στον εξατμιστή είναι περίπου -2°C.

Χρησιμοποιώντας υπολογιστικά φύλλα Excel, μπορείτε να εκφράσετε τη συνάρτηση (1) ως εξίσωση:

0,1729 (41,5 + t 2I – 0,015t 2I t 2 K – 0,437 t 2 K (2)

Εάν, με τον επιθυμητό συντελεστή μετατροπής και μια δεδομένη τιμή της θερμοκρασίας του ψυκτικού σε ένα σύστημα θέρμανσης που τροφοδοτείται από αντλία θερμότητας, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η θερμοκρασία του υγρού που ψύχεται στον εξατμιστή, τότε η εξίσωση (2) μπορεί να παρουσιαστεί ως:

Μπορείτε να επιλέξετε τη θερμοκρασία ψυκτικού στο σύστημα θέρμανσης σε δεδομένες τιμές του συντελεστή μετατροπής της αντλίας θερμότητας και τη θερμοκρασία του υγρού στην έξοδο του εξατμιστή χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Στους τύπους (2)…(4) οι θερμοκρασίες εκφράζονται σε βαθμούς Κελσίου.

Έχοντας εντοπίσει αυτές τις εξαρτήσεις, μπορούμε τώρα να περάσουμε απευθείας στην αμερικανική εμπειρία.

Μέθοδος υπολογισμού για αντλίες θερμότητας

Φυσικά, η διαδικασία επιλογής και υπολογισμού μιας αντλίας θερμότητας είναι μια πολύ τεχνικά πολύπλοκη λειτουργία και εξαρτάται από τα μεμονωμένα χαρακτηριστικά του αντικειμένου, αλλά κατά προσέγγιση μπορεί να περιοριστεί στα ακόλουθα βήματα:

Προσδιορίζεται η απώλεια θερμότητας μέσω του κελύφους του κτιρίου (τοίχοι, οροφές, παράθυρα, πόρτες). Αυτό μπορεί να γίνει εφαρμόζοντας την ακόλουθη σχέση:

Qok = S*(tin – tout)* (1 + Σ β) *n / Rt(W)όπου

tout – θερμοκρασία εξωτερικού αέρα (°C);

κασσίτερος – εσωτερική θερμοκρασία αέρα (°C);

S - συνολική επιφάνεια όλων των περικλείων δομών (m2).

n – συντελεστής που δείχνει την επίδραση του περιβάλλοντος στα χαρακτηριστικά του αντικειμένου. Για δωμάτια σε άμεση επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον μέσω οροφών n=1; για αντικείμενα με σοφίτες n=0,9; εάν το αντικείμενο βρίσκεται πάνω από το υπόγειο n = 0,75.

β – ο συντελεστής πρόσθετης απώλειας θερμότητας, ο οποίος εξαρτάται από τον τύπο της δομής και τη γεωγραφική της θέση β μπορεί να κυμαίνεται από 0,05 έως 0,27.

Rt – θερμική αντίσταση, που προσδιορίζεται από την ακόλουθη έκφραση:

Rt = 1/ α εσωτερικό + Σ (δ i / λ i) + 1/ α εξωτερικό (m2*°C / W), όπου:

δ і / λі – υπολογισμένος δείκτης θερμικής αγωγιμότητας των υλικών που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή.

α nar – συντελεστής θερμικής διασποράς των εξωτερικών επιφανειών των κατασκευών που περικλείουν (W/m2*оС);

α εσωτερικό – συντελεστής θερμικής απορρόφησης των εσωτερικών επιφανειών των κατασκευών που περικλείουν (W/m2*oС);

— Η συνολική απώλεια θερμότητας της κατασκευής υπολογίζεται με τον τύπο:

Qt.pot = Qok + Qi – Qbp, όπου:

Qi είναι η κατανάλωση ενέργειας για τη θέρμανση του αέρα που εισέρχεται στο δωμάτιο μέσω φυσικών διαρροών.

Qbp ​​- παραγωγή θερμότητας λόγω της λειτουργίας των οικιακών συσκευών και των ανθρώπινων δραστηριοτήτων.

2. Με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν, υπολογίζεται η ετήσια κατανάλωση θερμικής ενέργειας για κάθε μεμονωμένο αντικείμενο:

Qyear = 24*0,63*Qt. ιδρώτας.*((d*(tin - tout.av.)/ (tin - tout.))(kW/ώρα ανά έτος.) όπου:

tout – εξωτερική θερμοκρασία αέρα.

tout.av – αριθμητική μέση τιμή της εξωτερικής θερμοκρασίας του αέρα για ολόκληρη την περίοδο θέρμανσης.

δ – αριθμός ημερών της περιόδου θέρμανσης.

Qgv = V * 17 (kW/ώρα ανά έτος) όπου:

V – όγκος ημερήσιας θέρμανσης νερού έως 50 °C.

Στη συνέχεια, η συνολική κατανάλωση θερμικής ενέργειας θα καθοριστεί από τον τύπο:

Q = Qgv + Q έτος (kW/ώρα ανά έτος.)

Λαμβάνοντας υπόψη τα δεδομένα που λαμβάνονται, η επιλογή της καταλληλότερης αντλίας θερμότητας για θέρμανση και παροχή ζεστού νερού δεν θα είναι δύσκολη. Επιπλέον, η υπολογιζόμενη ισχύς θα προσδιοριστεί ως εξής: Qтн=1.1*Q, όπου:

Qтн=1.1*Q, όπου:

1.1 – συντελεστής διόρθωσης που υποδεικνύει τη δυνατότητα αύξησης του φορτίου στην αντλία θερμότητας κατά την περίοδο των κρίσιμων θερμοκρασιών.

Μετά τον υπολογισμό των αντλιών θερμότητας, μπορείτε να επιλέξετε την καταλληλότερη αντλία θερμότητας που μπορεί να παρέχει τις απαιτούμενες παραμέτρους μικροκλίματος σε δωμάτια με οποιαδήποτε τεχνικά χαρακτηριστικά. Και δεδομένης της δυνατότητας ενσωμάτωσης αυτού του συστήματος με ένα σύστημα ελέγχου κλιματισμού θερμαινόμενου δαπέδου, μπορεί κανείς να σημειώσει όχι μόνο τη λειτουργικότητά του, αλλά και την υψηλή αισθητική του αξία.

Αν σας άρεσε το υλικό, θα είμαι ευγνώμων αν το προτείνετε σε φίλους ή αν αφήσετε ένα χρήσιμο σχόλιο.

Τύποι αντλιών θερμότητας

Οι αντλίες θερμότητας χωρίζονται σε τρεις κύριους τύπους με βάση την πηγή ενέργειας χαμηλής ποιότητας:

• Αέρας.
• Εναυσμα.
• Νερό - η πηγή μπορεί να είναι υπόγεια και επιφανειακά υδάτινα σώματα.

Για συστήματα θέρμανσης νερού, τα οποία είναι πιο κοινά, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι τύποι αντλιών θερμότητας:

Το "Air-to-water" είναι μια αντλία θερμότητας τύπου αέρα που θερμαίνει ένα κτίριο αντλώντας αέρα από το εξωτερικό μέσω μιας εξωτερικής μονάδας. Λειτουργεί με βάση την αρχή ενός κλιματιστικού, μόνο αντίστροφα, μετατρέποντας την ενέργεια του αέρα σε θερμότητα. Μια τέτοια αντλία θερμότητας δεν απαιτεί μεγάλο κόστος εγκατάστασης · ​​δεν χρειάζεται να διατεθεί ένα οικόπεδο γι 'αυτήν και, ειδικά, να ανοίξετε ένα πηγάδι. Ωστόσο, η απόδοση λειτουργίας σε χαμηλές θερμοκρασίες (-25ºС) μειώνεται και απαιτείται πρόσθετη πηγή θερμικής ενέργειας.

Η συσκευή «υπόγειου νερού» είναι μια γεωθερμική συσκευή και εξάγει θερμότητα από το έδαφος χρησιμοποιώντας έναν συλλέκτη τοποθετημένο σε βάθος κάτω από το πάγωμα του εδάφους. Υπάρχει επίσης μια εξάρτηση από την περιοχή της τοποθεσίας και το τοπίο εάν ο συλλέκτης βρίσκεται οριζόντια. Για μια κατακόρυφη θέση, θα χρειαστεί να τρυπήσετε ένα πηγάδι.

Το "Νερό-νερό" εγκαθίσταται όπου υπάρχει λίμνη ή υπόγεια νερά κοντά. Στην πρώτη περίπτωση, ο συλλέκτης τοποθετείται στον πυθμένα της δεξαμενής, στη δεύτερη, τρυπιέται ένα πηγάδι ή πολλά, εάν το επιτρέπει η περιοχή του χώρου. Μερικές φορές το βάθος των υπόγειων υδάτων είναι πολύ μεγάλο, επομένως το κόστος εγκατάστασης μιας τέτοιας αντλίας θερμότητας μπορεί να είναι πολύ υψηλό.

Κάθε τύπος αντλίας θερμότητας έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα· εάν το κτίριο βρίσκεται μακριά από ένα υδάτινο σώμα ή τα υπόγεια ύδατα είναι πολύ βαθιά, τότε το "νερό σε νερό" δεν θα λειτουργήσει. Το "αέρας-νερό" θα είναι σχετικό μόνο σε σχετικά ζεστές περιοχές, όπου η θερμοκρασία του αέρα την κρύα εποχή δεν πέφτει κάτω από -25º C.

Μέθοδος υπολογισμού ισχύος αντλίας θερμότητας

Εκτός από τον προσδιορισμό της βέλτιστης πηγής ενέργειας, θα χρειαστεί να υπολογίσετε την ισχύ της αντλίας θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση. Εξαρτάται από την ποσότητα της απώλειας θερμότητας από το κτίριο. Ας υπολογίσουμε την ισχύ μιας αντλίας θερμότητας για τη θέρμανση ενός σπιτιού χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο παράδειγμα.

Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιούμε τον τύπο Q=k*V*∆T, όπου

• Q είναι η απώλεια θερμότητας (kcal/ώρα). 1 kW/h = 860 kcal/h;
• V είναι ο όγκος του σπιτιού σε m3 (η περιοχή πολλαπλασιάζεται με το ύψος των οροφών).
• ΔT – ο λόγος των ελάχιστων θερμοκρασιών έξω και εντός του δωματίου κατά την ψυχρότερη περίοδο του έτους, °C. Από το εσωτερικό tº αφαιρούμε το εξωτερικό.
• k είναι ο γενικευμένος συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του κτιρίου. Για πλινθόκτιστο κτίριο με τοιχοποιία σε δύο στρώσεις k=1; για ένα καλά μονωμένο κτίριο k=0,6.

Έτσι, ο υπολογισμός της ισχύος της αντλίας θερμότητας για τη θέρμανση ενός σπιτιού από τούβλα 100 τ.μ και ύψους 2,5 μ., με διαφορά ttº από -30º έξω έως +20º στο εσωτερικό, θα είναι ο εξής:

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

12500/860= 14,53 kW. Δηλαδή, για ένα τυπικό σπίτι από τούβλα με έκταση 100 m, θα χρειαστείτε μια συσκευή 14 κιλοβάτ.

Ο καταναλωτής επιλέγει τον τύπο και την ισχύ της αντλίας θερμότητας με βάση μια σειρά από προϋποθέσεις:

• γεωγραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής (εγγύτητα δεξαμενών, παρουσία υπόγειων υδάτων, ελεύθερη γη για συλλέκτη).
• κλιματικά χαρακτηριστικά (θερμοκρασία).
• τύπος και εσωτερικός όγκος του δωματίου.
• οικονομικές ευκαιρίες.

Λαμβάνοντας υπόψη όλες τις παραπάνω πτυχές, μπορείτε να κάνετε τη βέλτιστη επιλογή εξοπλισμού. Για μια πιο αποτελεσματική και σωστή επιλογή μιας αντλίας θερμότητας, είναι καλύτερο να επικοινωνήσετε με ειδικούς· θα μπορούν να κάνουν πιο λεπτομερείς υπολογισμούς και να παρέχουν την οικονομική σκοπιμότητα εγκατάστασης του εξοπλισμού.

Οι αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούνται εδώ και πολύ καιρό και με μεγάλη επιτυχία σε οικιακά και βιομηχανικά ψυγεία και κλιματιστικά.

Σήμερα, αυτές οι συσκευές έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται για να εκτελούν την αντίθετη λειτουργία - τη θέρμανση ενός σπιτιού κατά τη διάρκεια του κρύου καιρού.

Ας δούμε πώς χρησιμοποιούνται οι αντλίες θερμότητας για τη θέρμανση ιδιωτικών κατοικιών και τι πρέπει να γνωρίζετε για να υπολογίσετε σωστά όλα τα εξαρτήματά τους.

Παράδειγμα υπολογισμού αντλίας θερμότητας

Θα επιλέξουμε ένα στοιχείο θέρμανσης για το σύστημα θέρμανσης μιας μονοώροφης κατοικίας συνολικής επιφάνειας 70 τετραγωνικών μέτρων. m με τυπικό ύψος οροφής (2,5 m), ορθολογική αρχιτεκτονική και θερμομόνωση δομών που καλύπτουν τις απαιτήσεις των σύγχρονων οικοδομικών κωδίκων. Για θέρμανση 1ου τ. m ενός τέτοιου αντικειμένου, σύμφωνα με γενικά αποδεκτά πρότυπα, είναι απαραίτητο να δαπανηθούν 100 W θερμότητας. Έτσι, για να θερμάνετε ολόκληρο το σπίτι θα χρειαστείτε:

Q = 70 x 100 = 7000 W = 7 kW θερμικής ενέργειας.

Επιλέγουμε αντλία θερμότητας της μάρκας TeploDarom (μοντέλο L-024-WLC) με θερμική ισχύ W = 7,7 kW. Ο συμπιεστής της μονάδας καταναλώνει N = 2,5 kW ηλεκτρικής ενέργειας.

Υπολογισμός δεξαμενής

Το έδαφος στην περιοχή που διατίθεται για την κατασκευή του συλλέκτη είναι αργιλώδες, η στάθμη των υπόγειων υδάτων είναι υψηλή (υποθέτουμε θερμογόνο δύναμη p = 35 W/m).

Η ισχύς του συλλέκτη καθορίζεται από τον τύπο:

Qk = W – N = 7,7 – 2,5 = 5,2 kW.

L = 5200 / 35 = 148,5 m (περίπου).

Με βάση το γεγονός ότι η τοποθέτηση ενός κυκλώματος μεγαλύτερου από 100 m είναι παράλογη λόγω της υπερβολικά υψηλής υδραυλικής αντίστασης, δεχόμαστε τα εξής: ο συλλέκτης αντλίας θερμότητας θα αποτελείται από δύο κυκλώματα - μήκους 100 m και 50 m.

Η περιοχή της τοποθεσίας που θα πρέπει να διατεθεί για τον συλλέκτη θα καθοριστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Όπου Α είναι το βήμα μεταξύ γειτονικών τμημάτων του περιγράμματος. Δεχόμαστε: A = 0,8 m.

Τότε S = 150 x 0,8 = 120 sq. Μ.

Απόσβεση αντλίας θερμότητας

Όταν πρόκειται για το πόσο χρόνο θα χρειαστεί για ένα άτομο να πάρει πίσω τα χρήματα που επένδυσε σε κάτι, εννοούμε πόσο κερδοφόρα ήταν η ίδια η επένδυση. Στον τομέα της θέρμανσης, όλα είναι αρκετά δύσκολα, αφού παρέχουμε στους εαυτούς μας άνεση και ζεστασιά και όλα τα συστήματα είναι ακριβά, αλλά σε αυτήν την περίπτωση, μπορείτε να αναζητήσετε μια επιλογή που θα επέστρεφε τα χρήματα που δαπανήθηκαν μειώνοντας το κόστος κατά τη χρήση. Και όταν αρχίζεις να ψάχνεις για μια κατάλληλη λύση, συγκρίνεις τα πάντα: έναν λέβητα αερίου, μια αντλία θερμότητας ή έναν ηλεκτρικό λέβητα. Θα αναλύσουμε ποιο σύστημα θα αποδώσει γρηγορότερα και πιο αποτελεσματικά.

Η έννοια της απόσβεσης, σε αυτήν την περίπτωση, η εισαγωγή μιας αντλίας θερμότητας για τον εκσυγχρονισμό του υπάρχοντος συστήματος παροχής θερμότητας, με απλά λόγια, μπορεί να εξηγηθεί ως εξής:

Υπάρχει ένα σύστημα - ένας ατομικός λέβητας αερίου, ο οποίος παρέχει αυτόνομη θέρμανση και ζεστό νερό. Υπάρχει κλιματιστικό split-system που παρέχει κρύο αέρα σε ένα δωμάτιο. 3 συστήματα split εγκατεστημένα σε διαφορετικούς χώρους.

Και υπάρχει μια πιο οικονομική προηγμένη τεχνολογία - μια αντλία θερμότητας, η οποία θα θερμαίνει / δροσίζει σπίτια και θα θερμαίνει νερό στις σωστές ποσότητες για ένα σπίτι ή διαμέρισμα. Είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί πόσο έχει αλλάξει το συνολικό κόστος του εξοπλισμού και το αρχικό κόστος, καθώς και να εκτιμηθεί πόσο έχει μειωθεί το ετήσιο κόστος λειτουργίας των επιλεγμένων τύπων εξοπλισμού. Και καθορίστε πόσα χρόνια θα χρειαστούν για να πληρωθεί ο ακριβότερος εξοπλισμός με την εξοικονόμηση που προκύπτει. Στην ιδανική περίπτωση, συγκρίνονται πολλές προτεινόμενες σχεδιαστικές λύσεις και επιλέγεται η πιο οικονομική.

Θα πραγματοποιήσουμε υπολογισμούς και θα μάθουμε ποια είναι η περίοδος απόσβεσης για μια αντλία θερμότητας στην Ουκρανία

Ας δούμε ένα συγκεκριμένο παράδειγμα

• Η κατοικία έχει 2 ορόφους, είναι καλά μονωμένη, συνολικής επιφάνειας 150 τ.μ.
• Διανομή θερμότητας/σύστημα θέρμανσης: κύκλωμα 1 – θερμαινόμενο δάπεδο, κύκλωμα 2 – καλοριφέρ (ή fan coils).
• Έχει τοποθετηθεί λέβητας αερίου για θέρμανση και παροχή ζεστού νερού (ΖΝΧ), για παράδειγμα 24 kW, διπλού κυκλώματος.
• Split σύστημα κλιματισμού για 3 δωμάτια του σπιτιού.

Ετήσιο κόστος θέρμανσης και θέρμανσης νερού

1. Το κατά προσέγγιση κόστος ενός λεβητοστασίου με λέβητα αερίου 24 kW (λέβητας, σωληνώσεις, καλωδιώσεις, δεξαμενή, μετρητής, εγκατάσταση) είναι περίπου 1000 Ευρώ. Ένα σύστημα κλιματισμού (one split system) για ένα τέτοιο σπίτι θα κοστίσει περίπου 800 ευρώ. Συνολικά, συμπεριλαμβανομένης της εγκατάστασης του λεβητοστασίου, των μελετών, της σύνδεσης με το δίκτυο αγωγών αερίου και των εργασιών εγκατάστασης - 6.100 ευρώ.

1. Το κατά προσέγγιση κόστος αντλίας θερμότητας Mycond με επιπλέον σύστημα fan coil, εργασίες εγκατάστασης και σύνδεση στο ηλεκτρικό δίκτυο είναι 6.650 ευρώ.

1. Η αύξηση των επενδύσεων κεφαλαίου είναι: K2-K1 = 6650 – 6100 = 550 ευρώ (ή περίπου 16500 UAH)
2. Η μείωση του λειτουργικού κόστους είναι: C1-C2 = 27252 – 7644 = 19608 UAH.
3. Περίοδος απόσβεσης Toup. = 16500 / 19608 = 0,84 χρόνια!

Ευκολία στη χρήση της αντλίας θερμότητας

Οι αντλίες θερμότητας είναι ο πιο ευέλικτος, πολυλειτουργικός και ενεργειακά αποδοτικός εξοπλισμός για τη θέρμανση ενός σπιτιού, διαμερίσματος, γραφείου ή εμπορικής εγκατάστασης.

Ένα έξυπνο σύστημα ελέγχου με εβδομαδιαίο ή καθημερινό προγραμματισμό, αυτόματη εναλλαγή εποχιακών ρυθμίσεων, διατήρηση της θερμοκρασίας στο σπίτι, οικονομικές λειτουργίες, έλεγχος υποτελούς λέβητα, λέβητα, αντλίες κυκλοφορίας, έλεγχος θερμοκρασίας σε δύο κυκλώματα θέρμανσης, είναι το πιο προηγμένο και προηγμένο . Ο έλεγχος μετατροπέα του συμπιεστή, του ανεμιστήρα και των αντλιών επιτρέπει τη μέγιστη εξοικονόμηση ενέργειας.

Λειτουργία αντλίας θερμότητας κατά την εργασία σύμφωνα με το σχέδιο υπόγειων υδάτων

Ο συλλέκτης μπορεί να εγκατασταθεί στο έδαφος με τρεις τρόπους.

Οριζόντια επιλογή

Οι σωλήνες τοποθετούνται σε χαρακώματα σε μοτίβο "φιδιού" σε βάθος που υπερβαίνει το βάθος της κατάψυξης του εδάφους (κατά μέσο όρο, από 1 έως 1,5 m).

Ένας τέτοιος συλλέκτης θα απαιτήσει ένα αρκετά μεγάλο οικόπεδο, αλλά οποιοσδήποτε ιδιοκτήτης σπιτιού μπορεί να το κατασκευάσει - δεν θα απαιτηθούν άλλες δεξιότητες εκτός από την ικανότητα εργασίας με φτυάρι.

Θα πρέπει, ωστόσο, να ληφθεί υπόψη ότι η κατασκευή ενός εναλλάκτη θερμότητας με το χέρι είναι μια διαδικασία αρκετά απαιτητικής εργασίας.

Κάθετη επιλογή

Συλλεκτικοί σωλήνες με τη μορφή βρόχων που έχουν σχήμα σαν το γράμμα "U" βυθίζονται σε φρεάτια με βάθος 20 έως 100 μ. Εάν είναι απαραίτητο, μπορούν να κατασκευαστούν πολλά τέτοια πηγάδια. Μετά την τοποθέτηση των σωλήνων, τα φρεάτια γεμίζονται με τσιμεντοκονία.

Το πλεονέκτημα ενός κάθετου συλλέκτη είναι ότι η κατασκευή του απαιτεί πολύ μικρή επιφάνεια. Ωστόσο, δεν υπάρχει τρόπος να ανοίξετε πηγάδια βάθους άνω των 20 m μόνοι σας - θα πρέπει να προσλάβετε μια ομάδα γεωτρητών.

Συνδυασμένη επιλογή

Αυτός ο συλλέκτης μπορεί να θεωρηθεί ένας τύπος οριζόντιου, αλλά η κατασκευή του θα απαιτήσει πολύ λιγότερο χώρο.

Ένα στρογγυλό πηγάδι με βάθος 2 m σκάβεται στην τοποθεσία.

Οι σωλήνες του εναλλάκτη θερμότητας τοποθετούνται σε σπείρα, έτσι ώστε το κύκλωμα να μοιάζει με κάθετα τοποθετημένο ελατήριο.

Με την ολοκλήρωση των εργασιών εγκατάστασης, το φρεάτιο γεμίζει. Όπως και στην περίπτωση ενός οριζόντιου εναλλάκτη θερμότητας, όλες οι απαραίτητες εργασίες μπορούν να γίνουν με τα χέρια σας.

Ο συλλέκτης γεμίζει με αντιψυκτικό - αντιψυκτικό ή διάλυμα αιθυλενογλυκόλης. Για να εξασφαλιστεί η κυκλοφορία του, μια ειδική αντλία εισάγεται στο κύκλωμα. Έχοντας απορροφήσει τη θερμότητα του εδάφους, το αντιψυκτικό εισέρχεται στον εξατμιστή, όπου πραγματοποιείται ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ αυτού και του ψυκτικού μέσου.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η απεριόριστη εξαγωγή θερμότητας από το έδαφος, ειδικά όταν ο συλλέκτης βρίσκεται κατακόρυφα, μπορεί να οδηγήσει σε ανεπιθύμητες συνέπειες για τη γεωλογία και την οικολογία της τοποθεσίας. Ως εκ τούτου, το καλοκαίρι, είναι πολύ επιθυμητό να λειτουργούν HP τύπου "έδαφος-νερό" σε αντίστροφη λειτουργία - κλιματισμός.

Ένα σύστημα θέρμανσης αερίου έχει πολλά πλεονεκτήματα και ένα από τα κύρια είναι το χαμηλό κόστος του φυσικού αερίου. Το διάγραμμα θέρμανσης για μια ιδιωτική κατοικία με λέβητα αερίου θα σας πει πώς να κανονίσετε τη θέρμανση του σπιτιού σας με φυσικό αέριο. Ας εξετάσουμε τις απαιτήσεις σχεδιασμού και αντικατάστασης του συστήματος θέρμανσης.

Διαβάστε σχετικά με τα χαρακτηριστικά της επιλογής ηλιακών συλλεκτών για τη θέρμανση του σπιτιού σας σε αυτό το θέμα.

Υπολογισμός οριζόντιου συλλέκτη αντλίας θερμότητας

Η απόδοση ενός οριζόντιου συλλέκτη εξαρτάται από τη θερμοκρασία του μέσου στο οποίο είναι βυθισμένος, τη θερμική του αγωγιμότητα και την περιοχή επαφής με την επιφάνεια του σωλήνα. Η μέθοδος υπολογισμού είναι αρκετά περίπλοκη, επομένως στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται δεδομένα μέσου όρου.

Πιστεύεται ότι κάθε μέτρο εναλλάκτη θερμότητας παρέχει στην HP την ακόλουθη θερμική ισχύ:

• 10 W - όταν είναι θαμμένο σε ξηρό αμμώδες ή βραχώδες έδαφος.
• 20 W – σε ξηρό αργιλώδες έδαφος.
• 25 W – σε υγρό αργιλώδες έδαφος.
• 35 W – σε πολύ υγρό αργιλώδες έδαφος.

Έτσι, για να υπολογιστεί το μήκος του συλλέκτη (L), η απαιτούμενη θερμική ισχύς (Q) θα πρέπει να διαιρεθεί με τη θερμογόνο δύναμη του εδάφους (p):

• Η έκταση της γης πάνω από την αποχέτευση δεν είναι ανεπτυγμένη, σκιασμένη ή φυτεμένη με δέντρα ή θάμνους.
• Η απόσταση μεταξύ των παρακείμενων στροφών της σπείρας ή των τμημάτων του "φιδιού" είναι τουλάχιστον 0,7 m.

Αρχή λειτουργίας αντλιών θερμότητας

Κάθε HP περιέχει ένα λειτουργικό μέσο που ονομάζεται ψυκτικό. Συνήθως το φρέον δρα με αυτή την ιδιότητα, λιγότερο συχνά η αμμωνία. Η ίδια η συσκευή αποτελείται από τρία μόνο εξαρτήματα:

Ο εξατμιστής και ο συμπυκνωτής είναι δύο δεξαμενές που μοιάζουν με μακριές καμπύλες σωλήνες - πηνία. Ο συμπυκνωτής συνδέεται στο ένα άκρο στον σωλήνα εξόδου του συμπιεστή και ο εξατμιστής συνδέεται στον σωλήνα εισόδου. Τα άκρα των πηνίων ενώνονται και τοποθετείται μια βαλβίδα μείωσης πίεσης στη μεταξύ τους διασταύρωση. Ο εξατμιστής βρίσκεται σε επαφή – άμεσα ή έμμεσα – με το μέσο πηγής και ο συμπυκνωτής βρίσκεται σε επαφή με το σύστημα θέρμανσης ή ζεστού νερού.

Αρχή λειτουργίας μιας αντλίας θερμότητας

Η λειτουργία της HP βασίζεται στην αλληλεξάρτηση του όγκου του αερίου, της πίεσης και της θερμοκρασίας. Δείτε τι συμβαίνει μέσα στη μονάδα:

1. Η αμμωνία, το φρέον ή άλλο ψυκτικό μέσο, ​​που κινείται μέσω του εξατμιστή, θερμαίνεται από το μέσο πηγής, ας πούμε, σε θερμοκρασία +5 βαθμών.
2. Αφού περάσει από τον εξατμιστή, το αέριο φτάνει στον συμπιεστή, ο οποίος το αντλεί στον συμπυκνωτή.
3. Το ψυκτικό που αντλείται από τον συμπιεστή συγκρατείται στον συμπυκνωτή μέσω μιας βαλβίδας μείωσης της πίεσης, επομένως η πίεσή του εδώ είναι υψηλότερη από ό,τι στον εξατμιστή. Όπως είναι γνωστό, με την αύξηση της πίεσης η θερμοκρασία οποιουδήποτε αερίου αυξάνεται. Αυτό ακριβώς συμβαίνει με το ψυκτικό - θερμαίνεται στους 60 - 70 βαθμούς. Δεδομένου ότι ο συμπυκνωτής πλένεται από το ψυκτικό που κυκλοφορεί στο σύστημα θέρμανσης, το τελευταίο θερμαίνεται επίσης.
4. Μέσω της βαλβίδας μείωσης πίεσης, το ψυκτικό εκκενώνεται σε μικρές δόσεις στον εξατμιστή, όπου η πίεσή του πέφτει ξανά. Το αέριο διαστέλλεται και ψύχεται και δεδομένου ότι μέρος της εσωτερικής ενέργειας χάθηκε από αυτό ως αποτέλεσμα της ανταλλαγής θερμότητας στο προηγούμενο στάδιο, η θερμοκρασία του πέφτει κάτω από τους αρχικούς +5 βαθμούς. Ακολουθώντας τον εξατμιστή, θερμαίνεται ξανά, στη συνέχεια αντλείται στον συμπυκνωτή από τον συμπιεστή - και ούτω καθεξής σε κύκλο. Επιστημονικά, αυτή η διαδικασία ονομάζεται κύκλος Carnot.

Ωστόσο, η HP εξακολουθεί να είναι πολύ κερδοφόρα: για κάθε kWh ηλεκτρικής ενέργειας που ξοδεύετε, μπορείτε να πάρετε από 3 έως 5 kWh θερμότητας.

Επίδραση των αρχικών δεδομένων στο αποτέλεσμα υπολογισμού

Ας χρησιμοποιήσουμε τώρα το μαθηματικό μοντέλο που κατασκευάστηκε κατά τη διάρκεια των υπολογισμών για να παρακολουθήσουμε την επίδραση διαφόρων αρχικών δεδομένων στο τελικό αποτέλεσμα του υπολογισμού. Ας σημειώσουμε ότι οι υπολογισμοί που πραγματοποιούνται στο Excel επιτρέπουν μια τέτοια ανάλυση να πραγματοποιηθεί πολύ γρήγορα.

Αρχικά, ας δούμε πώς το μέγεθος της ροής θερμότητας στο VGT από το έδαφος επηρεάζεται από τη θερμική του αγωγιμότητα.