Авторизация

Полезная информация Статьи Уникальное предложение – тепловые насосы!

Уникальное предложение – тепловые насосы!

Все технические новинки, появляющиеся на рынке, продаются обычно по высоким ценам. Тепловые насосы не исключение. Но чем дольше используется система, тем ниже ее стоимость год от года.

Развитые страны предпочитают получать всю пользу уже сейчас, а не ждать падения цен. Так как в настоящее время становятся все выше требования к экологичности и экономичности сооружений, установка теплового насоса при строительстве объектов является обязательной в некоторых государствах.

У многих из нас есть собственность. Жители мегаполисов используют уже имеющиеся средства обогрева, а вот владельцы недвижимости на лоне природы обычно задаются вопросом, какая отопительная система наиболее эффективна в загородном доме. Ведь это зависит от многих характеристик, например, от назначения объекта: есть разница между отоплением зданий жилого фонда и гаража или погреба.

Есть и такие параметры, на которые нужно обращать внимание всегда.

Простота в эксплуатации, высокая безопасность и экологичность – главные требования, которым должна соответствовать современная система отопления. Цены на электричество, солярку, газ и уголь постоянно растут, из-за этого остро стоит вопрос экономичности системы обогрева.

В настоящее время все больше государств занимаются сохранением природных ресурсов, соответственно повышается спрос на энергосберегающее отопление. Тепловые насосы, которые решают целый комплекс разнородных задач, в этом отношении уникальное предложение.

Цена – наверно, единственное, что может разочаровать потребителя. Но он стоит столько, сколько за него просят. В чем же преимущества у этой технической новинки, пришедшей к нам с европейской стороны? Ежегодные перебои с поставками газа в Европу заставляют ее задуматься о возможности широкого использования возобновляемых источников энергии. Итогом труда зарубежных компаний сталтепловой насос, извлекающий тепло из почвы, воды и воздуха.

Наружный воздух от –15 до +15 °С, воздух, отводимый из помещения, от 15 до 25 °С, поверхностный грунт от 0 до 10°С и и грунт, глубиной более 20 м, температурой 10 °С, подпочвенные от4 до 10 °С и грунтовые больше 10 °C воды, озерная и речная вода от 0 до 10 °С могут вырабатывать низкопотенциальное тепло.

Преимущества тепловых насосов

  1. материалы, на которых работает механизм, в отличие от газа, дров или солярки не имеют цены;
  2. высокая производительность;
  3. тепло можно направить в любую систему: отопление теплыми полами, воздухообмен, водоснабжение;
  4. возможность кондиционирования помещения, то есть удаления тепла.

Так что хоть и стоимость тепловых насосов высока, в процессе применения она полностью оправдывается. Безопасность тепловых насосов просто находка для потребителя. Например, склады с взрывоопасными веществами рискованно отапливать распространенными системами, это может привести к утечке горючих веществ, возгораниям, перегревам и искрениям. Использование тепловых насосов позволит избежать этих проблем.

Заказчики, часто рассматривая такой вариант системы отопления как тепловой насос, считают завышенной стоимость прибора. В другие системы отопления действительно первоначальные вложения обычно меньше. Но на наш взгляд сравнивать системы отопления только по стоимости неправильно. Увидеть реальную выгоду можно только при сопоставлении устройств по совокупности характеристик. Зачем Вам дешевое, но не эффективное отопление? Тепловой насос имеет неизменно высокий КПД, его оптимально применять на крупных объектах, на содержание которых уходят весьма значительные затраты. Уже через несколько лет Вы полностью окупите свой тепловой насос.

Расчет горизонтального коллектора теплового насоса

Множество параметров таких как, глубина укладки трубы, качество используемого грунта, наличие грунтовых вод и т.д. влияют на съем тепла с каждого метра трубы. Для горизонтальных коллекторов он составляет примерно 20 Вт/м. Если брать более точные сведения: сухая глина – 20, а влажная – 25; сухой песок – 10 и глина с большим содержанием воды – 35 Вт/м. При расчетах разницу между температурой теплоносителя в прямой и обратной линии петли обычно принимают равной 3 °С. Нежелательно возводить строения на участке над коллектором, чтобы за счет солнечной радиации пополнялось тепло земли.

Расстояние между проложенными трубами минимум должно быть 0,7–0,8 м. Одна траншея обычно длинной от 30 до 120 м. Рекомендуется использовать 25-процентный раствор гликоля в качестве теплоносителя первичного контура. Теплоемкость 25-процентного раствора гликоля с нулевой температурой составляет 3,7 кДж/(кг•К), плотность такого раствора – 1,05 г/см3. Это необходимо учитывать в расчетах. Если использовать антифриз, потери давления в полтора раза больше, чем при циркуляции воды. Чтобы рассчитать параметры первичного контура теплонасосной установки нам потребуется определить расход антифриза:

Vs = Qo•3600 / (1,05•3,7•.t),
где .t – значение, являющееся разностью температур между подающей и возвратной линиями, часто равную 3 К; Оо – тепловая мощность, получаемая из грунта (низкопотенциального источника). Последняя величина является разницей полной мощности теплового насоса Qwp и электрической мощности, которая затрачивается на нагрев фреона P:
Qo = Qwp – P, кВт.
Сумма длин труб коллекторов L и общая площадь участка под него A выявляются по формулам: L = Qo/q, A = L•da. где q – удельный теплосъем с 1 метра трубы; da – расстояние между трубами (шаг укладки).

Пример расчета тепового расчета насоса

Условия, необходимые для расчета: в зависимости от теплоизоляции потребность в тепле у коттеджа общей площадью 120-240 м2 должна быть 12кВт; в системе отопления должна быть вода, температурой 35°С; температура теплоносителя минимум 0 °С. Для отопления используем тепловой насос мощностью 14,5 кВт (ближайший больший типоразмер), который затрачивает на нагрев фреона 3,22 кВт. По показанным выше формулам рассчитываем:

коллектор имеет тепловую мощность: Qo = 14,5 – 3,22 = 11,28 кВт;
длины труб в сумме составляют: L = Qo/q = 11,28/0,020 = 564 м. Чтобы организовать такой коллектор потребуется 6 контуров длиной по 100м;
требуемая площадь участка А = 600 Ч 0,75 = 450 м2 при шаге укладки 0,75м ;
общий расход гликолевого раствора Vs = 11,28•3600/ (1,05•3,7•3) = 3,51 м3/ч, расход на один контур равен 0,58 м3/ч.
Для устройства коллектора нам подойдет металопластиковая труба типоразмера 32, в которой потери давления составят 45 Па/м; около 7 кПа – сопротивление одного контура; 0,3 метра в секунду – скорость потока теплоносителя.

Расчет зонда

Если глубина вертикальной скважины от 20 до 100 метров, то в нее погружаются U-образные металопластиковые или пластиковые трубы с диаметром больше 32 мм. Обычно в одну скважину вставляют две петли, а потом ее заливают цементом. Удельный теплосъем такого зонда в среднем можно приравнять 50 Вт/м. Ориентироваться можно еще и на следующие данные по теплосъему:

подземные воды – 80 Вт/м;
каменистая почва и осадочные породы, насыщенные водой – 50 Вт/м;
каменные породы с высокой теплопроводностью – 70 Вт/м;
сухие осадочные породы – 20 Вт/м.

Постоянная температура грунта на 15-метровой глубине равна примерно +10 °С. Между скважинами должно быть больше пяти метров. При существовании подземных течений линия скважин должна располагаться перпендикулярно потоку.

Диаметры труб подбираются исходя из потерь давления для требуемого расхода теплоносителя. Рассчитывать расход жидкости можно для .t = 5 °С.

Например: Возьмем такие же исходные данные как в расчете горизонтального коллектора, рассмотренного выше. Длина зонда L, при его удельном теплосъеме равном 50 Вт/м и требуемой мощности 11,28 кВт, составляет 225 метров. Чтобы установить коллектор, потребуется пробурить три 75-метровых скважины. В каждую скважину вставляем по две петли из трубы, сделанной из металлопластика, типоразмера 26Ч3; всего – 6 контуров по 150 м.

При температуре равной 5°С общий расход теплоносителя составляет 2,1 м3/ч, а через один контур равен 0,35 м3/ч.

Гидравлические характеристики, которые будут иметь контуры:

  • потери давления в трубе составят 96 Па/м, при том, что теплоносителем является 25%-ный раствор гликоля;
  • 14,4 кПа – сопротивление контура;
  • скорость потока – 0,3 м/с.

Выбор оборудования

Температура антифриза может колебаться от –5 до +20 °С, поэтому в первичном контуре теплонасосной установки требуется установить расширительный бак.

Желательно установить накопительный бак на возвратной линии: компрессор теплового насоса работает в режиме «включено – выключено». Очень частые пуски могут ускорить износ его деталей. При отключении электричества бак можно использовать как аккумулятор энергии. Объем накопительного бака минимальный должен быть равен 10–20 л на 1 кВт мощности теплового насоса.

К схеме, где используется второй источник энергии, например, газовый, электрический, твердо- или жидкотопливный котел, накопительный бак подключается через смесительный клапан, привод которого управляется тепловым насосом или общей системой автоматики.

Мощность теплового насоса, устанавливаемого Вами, нужно увеличить в случаях возможного отключения электричества на коэффициент, рассчитанный по формуле: f = 24/(24 – tоткл), в которой tоткл – количество времени, на которое отключают электроэнергию.

Если энергоснабжение прервано на 4 часа, коэффициент = 1,2.

Исходя из режима работы теплового насоса (моновалентного – с одним источником тепла, где тепловой насос является единственным генератором тепловой энергии и бивалентного – с двумя) можно подбирать его мощность. Акцентировать свое внимание нужно на том, что в России продолжительность особо холодных периодов составляет небольшую часть отопительного сезона. Например, в центральной части нашей страны количество часов, когда температура ниже –10 °С, всего 900, что равно 38 суткам, а продолжительность всего сезона составляет 5112 часов, со средней температурой января около –10 °С. Соответственно наиболее выгодно, чтобы тепловой насос работал на двух источниках тепла, один из которых можно было бы включать, если отметка температуры опустилась ниже положенного, например, –5 °С – на юге России и –10 °С в центральных регионах. Благодаря этому уменьшается мощность установки, а соответственно цена теплового насоса, и особенно, стоимость монтажа первичного контура (бурение скважин, прокладка траншей и т.п.), которая очень сильно возрастает при обратном процессе. Для примерной оценки при выборе теплового насоса, работающего с еще одним источником тепла, в условиях Европы можно использовать соотношение 70/30: 70% требующегося тепла покрывает тепловой насос, а оставшиеся 30% – любой теплогенератор, например, электрический котел. На юге России можно придерживаться соотношения в Западной Европе: 50/50.

Если на улице температура воздуха –28 °С, и Вы находитесь в помещении площадью 200 м2, а с Вами еще три человека, при тепловых потерях 70 Вт/м2 потребность в тепле будет составлять 14 кВт. К этому значению нужно прибавить 700 Вт на приготовление горячей воды. В итоге мощность теплового насоса должна быть 14,7 кВт. Как уже описывалось выше, в случаях временного отключения энергоснабжения нужно увеличить это значение на соответствующий коэффициент. Представим, что отключают электричество каждый день на 4 часа, тогда мощность теплового насоса должна быть равна 17,6 кВт, т.к. коэффициент на который ее повысили равен 1,2. Если применяется моновалентный режим работы, можно использовать тепловой насос типа «грунт–вода», мощность которого составляет 19 кВт, а потребляемая электроэнергия равна 5,3 кВт, или тепловой насос с многокомпрессорной системой – новее и с более высоким коэффициентом преобразования (компрессоры Copeland, контроллер Carel, система резервирования, улучшенные теплообменники нового поколения, мягкий пуск и пр).

Если используется система с двумя источниками тепла с дополнительным электрическим нагревателем и температурой уставки –10 °С, с необходимостью приготовления горячей воды и коэффициента запаса, мощность теплового насоса = 11,4 Вт, электрического котла - 6,2 кВт, вместе она равна 17,6. Самая высокая электрическая мощность, потребляемая такой системой, составляет 9,7 кВт.

Внимание: перед установкой тепловых насосов необходимо утеплить здание и установить стеклопакеты с низкой теплопроводностью.

Рассказать друзьям

Подписаться на рассылку

Узнайте об инженерных решениях PIPEMAN первыми

Подписаться

Полезная информация


Подписаться

Заказать звонок

Восстановление пароля