Proračun sustava grijanja s dizalicom topline. Proračun dizalice topline za grijanje kuće

Kao što znate, dizalice topline koriste besplatne i obnovljive izvore energije: niskokvalitetnu toplinu iz zraka, tla, podzemlja, otpada i otpadnih voda tehnološki procesi, otvoreni rezervoari bez smrzavanja. Na to se troši električna energija, ali omjer količine primljene toplinske energije i količine potrošene električne energije je oko 3–6.

Preciznije, izvori niske topline mogu biti vanjski zrak s temperaturama od –10 do +15 °C, zrak uklonjen iz prostorije (15–25 °C), podzemlje (4–10 °C) i podzemna voda (više od 10 °C), jezerska i riječna voda (0–10 °C), površinsko (0–10 °C) i duboko (više od 20 m) tlo (10 °C).

Postoje dvije mogućnosti za dobivanje niske topline iz zemlje: polaganje metalno-plastičnih cijevi u rovove dubine 1,2–1,5 m ili u vertikalne bunare dubine 20–100 m. Ponekad se cijevi polažu u obliku spirala u rovove 2–4. dubine m. To značajno smanjuje ukupnu duljinu rovova. Maksimalni prijenos topline površinskog tla je 50-70 kWh/m2 godišnje. Vijek trajanja rovova i bunara je više od 100 godina.

Primjer izračuna toplinska pumpa

Početni uvjeti: Potrebno je odabrati dizalicu topline za grijanje i opskrbu toplom vodom vikendice dvokatnica, površine 200m2; temperatura vode u sustavu grijanja treba biti 35 °C; minimalna temperatura rashladnog sredstva – 0 °C. Toplinski gubitak zgrade je 50W/m2. Tlo je glinasto, suho.

Potrebna toplinska snaga za grijanje: 200*50=10 kW;

Potrebna toplinska snaga za grijanje i toplu vodu: 200*50*1,25=12,5 kW

Za grijanje objekta odabrana je dizalica topline WW H R P C 12 snage 14,79 kW (najbliža veća tipska veličina) koja za grijanje troši 3,44 kW freona. Odvođenje topline s površinskog sloja tla (suhe gline) q iznosi 20 W/m. Računamo:

1) potrebna toplinska snaga kolektora Qo = 14,79 – 3,44 = 11,35 kW;

2) ukupna duljina cijevi L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. Za organiziranje takvog kolektora bit će potrebno 6 krugova duljine 100 m;

3) s korakom polaganja od 0,75 m, potrebna površina mjesta je A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) ukupna potrošnja otopine glikola (25%)

Vs = 11,35 3600/ (1,05 3,7 dt) = 3,506 m3/h,

dt je temperaturna razlika između dovodnih i povratnih vodova, često jednaka 3 K. Protok po krugu je 0,584 m3/h. Za ugradnju kolektora odabiremo metalno-plastičnu cijev veličine 32 (na primjer PE32x2). Gubitak tlaka u njemu bit će 45 Pa / m; otpor jednog kruga je približno 7 kPa; brzina protoka rashladne tekućine – 0,3 m/s.

Proračun horizontalnog kolektora dizalice topline

Odvod topline sa svakog metra cijevi ovisi o mnogim parametrima: dubini polaganja, prisutnosti podzemnih voda, kvaliteti tla itd. Kao gruba procjena može se pretpostaviti da za horizontalne kolektore iznosi 20 W/m. Točnije: suhi pijesak - 10, suha glina - 20, mokra glina - 25, glina s visokim sadržajem vode - 35 W/m. Razlika u temperaturi rashladne tekućine u prednjem i povratnom vodu petlje u izračunima se obično uzima na 3 °C. U području iznad kolektora ne smiju se graditi građevine kako bi se toplina zemlje obnavljala sunčevim zračenjem. Minimalni razmak između položenih cijevi trebao bi biti 0,7–0,8 m. Duljina jednog rova obično je od 30 do 120 m. Preporuča se koristiti 25% otopinu glikola kao primarnu rashladnu tekućinu. U proračunima treba uzeti u obzir da je njegov toplinski kapacitet pri temperaturi od 0 °C 3,7 kJ/(kg K), gustoća 1,05 g/cm3. Pri korištenju antifriza gubitak tlaka u cijevima je 1,5 puta veći nego kod cirkulacije vode. Za izračun parametara primarnog kruga instalacije dizalice topline morat ćete odrediti potrošnju antifriza:
Vs=Qo·3600/(1,05·3,7·.t),
gdje je t temperaturna razlika između dovoda i povrata, koja se često uzima jednaka 3 K,
a Qo toplinska snaga primljena iz izvora niskog potencijala (tla).
Posljednja vrijednost se izračunava kao razlika puna moć dizalica topline Qwp i električna energija potrošena na grijanje freona P:
Qo=Qwp–P,kW.
Ukupna duljina kolektorskih cijevi L i ukupna površina površine A za nju izračunavaju se pomoću formula:
L=Qo/q, A=L·da.
Ovdje je q specifično (od 1 m cijevi) uklanjanje topline; da – razmak između cijevi (uspon polaganja).

Izračun sonde

Kada se koriste vertikalne bušotine dubine od 20 do 100 m, u njih se uranjaju metalno-plastične ili plastične cijevi u obliku slova U (promjera iznad 32 mm). U pravilu se dvije petlje umetnu u jednu bušotinu, nakon čega se napuni cementni mort. U prosjeku, specifično uklanjanje topline takve sonde može se uzeti jednako 50 W/m. Također se možete usredotočiti na sljedeće podatke o uklanjanju topline:

* suhe sedimentne stijene – 20 W/m;

* kamenito tlo i sedimentne stijene zasićene vodom – 50 W/m;

* kamenje visoke toplinske vodljivosti – 70 W/m;

* Podzemna voda– 80 W/m.

Temperatura tla na dubini većoj od 15 m je konstantna i iznosi približno +10 °C. Razmak između bušotina trebao bi biti veći od 5 m. U prisutnosti podzemnih tokova, bušotine bi trebale biti smještene na liniji okomito na tok. Odabir promjera cijevi provodi se na temelju gubitaka tlaka za potreban protok rashladnog sredstva. Proračun protoka tekućine može se provesti za t = 5 °C. Primjer izračuna. Početni podaci su isti kao u gornjem proračunu vodoravnog rezervoara. Uz specifični toplinski odvod sonde od 50 W/m i potrebnu snagu od 11,35 kW, duljina sonde L trebala bi biti 225 m. Za ugradnju kolektora potrebno je izbušiti tri bušotine dubine 75 m. , U svakom od njih postavljamo dvije petlje iz metal-plastična cijev standardna veličina 25 (PE25x2,0); ukupno - 6 krugova po 150 m.

Ukupna brzina protoka rashladnog sredstva pri t = 5 °C bit će 2,1 m3/h; protok kroz jedan krug je 0,35 m3/h. Krugovi će imati sljedeće hidrauličke karakteristike: gubitak tlaka u cijevi – 96 Pa/m (rashladno sredstvo – 25% otopina glikola); otpor petlje - 14,4 kPa; brzina protoka – 0,3 m/s.

Geotermalna dizalica topline je najekonomičniji način grijanja i klimatizacije zgrade. Trošak dizalice topline je visok, ali nastavlja padati kako potražnja raste. Ovaj sustav je idealan za ugradnju grijanih podova ili radijatora za grijanje dizajniranih za niske temperature rashladnog sredstva. Kada ga dizajnirate, glavna stvar je odabrati optimalna snaga. U prethodnom članku smo pogledali samomontaža dizalica topline, no za većinu će bitnija informacija biti kako odabrati dizalicu topline, kolika je njezina cijena i o čemu treba voditi računa?

Proračun snage dizalice topline

Prilikom odabira opreme potrebno je uzeti u obzir gubitak topline kuće. Ali to nije uvijek moguće ili je vrlo skupo, a kupnja dizalice topline s velikom rezervom snage je vrlo skupa. Stoga je potrebno imati rezervni izvor topline u slučaju jaki mrazevi(na primjer, kotao na drva). To će vam omogućiti da odaberete dizalicu topline čija je snaga jedna trećina manja od one potrebne za kompenzaciju gubitaka topline u najhladnijem vremenu. Ova oprema može raditi u bilo kojem od tri načina:monoelektrični, monovalentni i dvovalentni . Izbor načina rada ovisi o razini potrošnje.

Kako izračunati potrošnju topline ovisno o području

Potrebno je poduzeti mjere izolacije zgrade i smanjiti gubitke topline na 40-80 W/m². Tada ćemo za daljnji izračun prihvatiti sljedeće podatke.

Kuća bez toplinske izolacije zahtijeva 120 W/m² za grijanje.
Isto za zgradu s normalnom toplinskom izolacijom – 80 W/m².
Novogradnja s dobrom toplinskom izolacijom - oko 50 W/m².
Kuća s tehnologijama za uštedu energije – 40 W/m².
S pasivnom potrošnjom energije – 10 W/m².

Dajemo približan izračun dizalice topline, s kojim možete odrediti kako odabrati dizalicu topline. Pretpostavimo da je ukupna površina svih grijanih prostorija u kući 180 m². Toplinska izolacija je dobra, a potrošnja topline je oko 9 kW. Tada će gubitak topline biti: 180 × 50 = 9000 W. Privremeni nestanak struje uzima se u obzir kao 3 × 2 = 6 sati, ali nećemo uzeti u obzir 2 sata, jer je zgrada inertna. Dobivamo konačnu brojku: 9000 W × 24 sata = 216 kW sat. Zatim 216 kW sat / (18 sati + 2 sata) = 10,8 kW.
Dakle, za grijanje ove kuće potrebno je ugraditi dizalicu topline snage 10,8 kW. Da biste pojednostavili izračun, trebate dodati 20% vrijednosti toplinskog gubitka (to jest, povećati 9000 W za 20%). Ali to ne uzima u obzir troškove grijanja vode za zadovoljenje domaćih potreba.

Obračun potrošnje energije za grijanje vode

Za određivanje pune snage crpke dodajemo potrošnju energije za grijanje vode (do t = 45 ˚C) u iznosu od 50 litara dnevno po osobi. Dakle, za četiri osobe to bi bilo jednako 0,35 x 4 = 1,4 kW. Dakle, ukupna snaga: 10,8 kW + 1,4 kW = 12,4 kW.

Ovisnost snage o načinu rada

Proračun toplinskog taloženja mora se provesti uzimajući u obzir način rada.

Jednovalentan Način rada uključuje korištenje ove opreme bez pomoćne opreme (kao jedine). Da biste odredili ukupno toplinsko opterećenje, trebali biste uzeti u obzir troškove kompenzacije hitnih nestanaka struje (maksimalno - 2 sata, 3 puta dnevno).
Monoenergetskinačin rada: koristi drugi generator topline, čiji rad koristi istu vrstu energije (električnu energiju). Spaja se na sustav ako je potrebno povećati temperaturu rashladne tekućine. To se može učiniti automatski (ugradnja dizalice topline uključuje i ugradnju senzora za nadzor temperature i kontrolne opreme) ili ručno. Ali čak iu teškim zimskim uvjetima nema toliko hladnih dana i dodatni generator topline ne mora se često aktivirati. Ali takva organizacija grijanja omogućuje vam uštedu na opremi: 30% manje snažna dizalica topline je jeftinija, ali će biti dovoljno za opskrbu toplinom za 90% razdoblja grijanja.
S dvovalentnim načinu rada, dizalici topline pomaže plinski kotao ili onaj koji radi tekuće gorivo. Procesom upravlja procesor koji prima podatke od temperaturnih senzora. Takva se oprema može ugraditi kao dodatna (tijekom rekonstrukcije zgrade) postojećoj.

Pregled tržišta dizalica topline

Danas su na tržištu dostupne razne vrste opreme. Vrijedno je istaknuti geotermalne dizalice topline austrijske tvrtke OCHSNER : proizvođač ih je poboljšavao 35 godina. Dobro uspostavljena marka Waterkotte : kotlovi s vanjskim premazom ove marke imaju najveću produktivnost. Među ruskom opremom može se istaknuti ona proizvedena pod markom " HENK."
Kako bismo lakše zamislili nadolazeće troškove, navest ćemo troškove glavne opreme i njezine instalacije.

1. Dizalica topline sa sondom za uzemljenje:

radovi na bušenju – 6 tisuća eura;
cijena toplinske pumpe – 6 tisuća eura;
troškovi električne energije (godišnje) – 400 eura.

2. S vodoravnim razvodnikom:

trošak same pumpe je oko 6 tisuća eura;
bušenje će zahtijevati 3 tisuće eura;
troškovi električne energije – 450 eura za razdoblje grijanja.

3. Zračna dizalica topline:

cijena pumpe – 8 tisuća eura;
instalacijski radovi – 500 eura;
struja – 600 eura.

4. Pumpa voda-voda:

pumpa se može kupiti za 6 tisuća eura;
bušenje bunara – 4 tisuće eura;
troškovi električne energije (godišnje) – 360 eura.

Ovo su približni podaci za opremu snage oko 6 - 8 kW. U konačnici, sve ovisi o mnogo čimbenika (cijena ugradnje, dubina bušenja, pumpa potrebne snage itd.) i troškovi mogu porasti nekoliko puta. Ali odabirom grijanja pomoću dizalice topline, kupac ima priliku steći neovisnost o rastućim cijenama tradicionalnih rashladnih tekućina i odbiti usluge toplinskih i energetskih tvrtki.

Pregled korištenja sustava temeljenog na toplinskoj pumpi možete vidjeti u ovom videu

Kako izračunati troškove grijanja za seosku kuću?

Izračuni se rade na temelju sljedećih parametara:

Prvi parametar su operativni troškovi. Da bi se odredili ti troškovi, vrijedi uzeti u obzir trošak goriva koje će se koristiti za proizvodnju topline. Ova stavka uključuje i troškove održavanja. Najprofitabilnije u smislu ovog parametra bit će grijanje, čiji će nositelj energije biti isporučeni glavni plin. Sljedeća najučinkovitija je TOPLINSKA PUMPA.

Drugi parametar je trošak nabave opreme i njezine instalacije. Najprofitabilnija i najekonomičnija opcija u fazi nabave i instalacije bila bi kupnja električni bojler. Maksimalni troškovi čekaju ako se odlučite za kupnju kotlova tamo gdje su izvori energije ukapljeni plin u spremnicima plina ili dizel gorivo. I ovdje je TOPLINSKA PUMPA optimalna.

Treći parametar treba smatrati pogodnošću pri korištenju opreme za grijanje. Kotlovi na kruta goriva u ovom slučaju, oni se mogu primijetiti kao najzahtjevniji za pozornost. Zahtijevaju vašu prisutnost i dodatno punjenje goriva, dok električni i oni na plinski pogon rade samostalno. Jer plin i električni kotlovi najudobniji za korištenje za grijanje seoske kuće. I tu je TOPLINSKA PUMPA u prednosti. Kontrola klime je najugodnija karakteristika dizalica topline.

Danas se u moskovskoj regiji razvila sljedeća cjenovna situacija... Spajanje plina na privatne kuće košta oko 600 tisuća rubalja. Također potrebno projektantski rad i pripadajuće suglasnosti, koje ponekad traju godinama i također koštaju. Dodajte ovdje trošak opreme i relativno kratko razdoblje njezinog trošenja (zbog čega plinske tvrtke nude snažnije plinski kotlovi tako da trošenje i izgaranje kotla traje duže). Grijanje toplinskim pumpama već je usporedivo s gore navedenom cijenom, ali ne zahtijeva nikakve suglasnosti. Toplinska pumpa je uobičajeni električni kućanski uređaj koji troši 4 puta manje električne energije od klasičnog električnog bojlera, a ujedno je i uređaj za kontrolu klime, odnosno klima uređaj. Životni vijek motora modernih dizalica topline, a posebno visokokvalitetnih (premium klasa), omogućuje im rad više od 20 godina.

Dajemo primjere izračuna toplinskih pumpi za različite vrste i veličine kuća.

Prvo morate odrediti gubitak topline vaše zgrade, ovisno o regiji u kojoj se nalazi. Više pročitajte u "Cjelovitoj vijesti"

Prije svega, potrebno je odlučiti o snazi dizalice topline ili kotla, budući da je to jedna od odlučujućih tehničkih karakteristika. Odabire se na temelju količine gubitka topline zgrade. Kalkulacija toplinska ravnoteža kuće, uzimajući u obzir osobitosti njezina dizajna, trebao bi obaviti stručnjak, međutim, za grubu procjenu ovog parametra, ako je stambena konstrukcija projektirana uzimajući u obzir građevinske propise, možete koristiti sljedeću formulu:
Q = k V ΔT
1 kW/h = 860 kcal/h
Gdje
Q - gubitak topline, (kcal/h)
V je volumen prostorije (duljina × širina × visina), m3;
ΔT - maksimalna razlika između temperature zraka izvan i unutar prostorije zimsko vrijeme, °C;
k je generalizirani koeficijent prolaza topline zgrade;
k = 3…4 - zgrada od dasaka;
k = 2…3 - zidovi od opeke u jednom sloju;
k min-max = 1…2 - standardno zidanje (cigla u dva sloja);

k = 0,6...1 - dobro izolirana zgrada;

Primjer proračuna snage plinski kotao za vaš dom:

Za zgradu volumena V = 10m × 10m × 3m = 300 m3;

Gubitak topline zgrada od opeke(k max= 2) bit će:
Q = 2 × 300 × 50 = 30000 kcal/sat = 30000 / 860 = 35 kW
To će biti potrebna minimalna snaga kotla, izračunata na maksimalnu...

Obično se odabire 1,5 puta veća rezerva snage, međutim treba uzeti u obzir čimbenike kao što su stalna ventilacija prostorije, otvoreni otvori i vrata, veliki trg ostakljenje itd. Ako planirate koristiti dvokružni kotao (grijanje prostorije i opskrba Vruća voda), tada njegovu snagu treba dodatno povećati za 10 - 40%. Dodatak ovisi o količini protoka tople vode.

Primjer izračuna snage toplinske pumpe za vaš dom:

Pri ΔT = (Tvn - Tnar) = 20 - (-30) = 50°C;
Toplinski gubitak zgrade od opeke (k min= 1) bit će:
Q = 1 × 300 × 50 = 15000 kcal/sat = 30000 / 860 = 17 kW
To će biti potrebna minimalna snaga kotla, izračunata na minimum, budući da nema izgaranja u dizalici topline, a resurs ovisi o vijeku trajanja motora i cikliranju tijekom dana... Kako bi se smanjio broj ciklusa uključivanja/isključivanja dizalice topline koriste se spremnici toplinskih akumulatora.

Dakle: potrebna vam je toplinska pumpa da radi 3-5 puta na sat.
oni. 17 kW/sat -3 ciklusa

Trebat će vam međuspremnik - 3 ciklusa - 30 l/kW; 5 udaraca - 20 l/kW.

17 kW*30l=500l skladišnog kapaciteta!!! Izračuni su približni, ovdje je velika baterija dobra, ali u praksi koriste 200 litara.

Izračunajmo sada cijenu dizalice topline i njezine instalacije za vaš dom:

Volumen zgrade je isti V = 10m × 10m × 3m = 300 m3;
Izračunali smo da je približna snaga -17 kW. U različitih proizvođača različitog raspona kapaciteta, stoga zajedno s našim konzultantima odaberite dizalicu topline na temelju kvalitete i cijene. Na primjer, Waterkotte ima dizalicu topline od 18 kW, ali možete instalirati i dizalicu topline od 15 kW, jer ako nema dovoljno snage, dolazi do vršne snage od 6 kW u svakoj dizalici topline. Vršno zagrijavanje događa se relativno brzo i stoga nema potrebe preplaćivati toplinsku pumpu. Stoga možete odabrati 15 kW, budući da je kratkoročno 15+6=21 kW više od vaših toplinskih potreba.

Zaustavimo se na 18 kW. Raspitajte se o cijeni dizalice topline kod konzultanata, budući da su današnji uvjeti isporuke „blago rečeno“ nepredvidivi. Stoga je na web mjestu predstavljena tvornička verzija.

Ako ste u južnim regijama, tada će gubitak topline vašeg doma na temelju gornjih izračuna biti manji, jer ΔT = (Tvn - Tnar) = 20 - (-10) = 30°C. ili čak ΔT = (Tvn - Tnar) = 20 - (-0) = 20°C. Možete odabrati dizalicu topline manje snage i također na principu rada zrak-voda. Naše toplinske crpke sa izvorom zraka rade učinkovito do -25 stupnjeva i stoga ne zahtijevaju rad na bušenju.

U središnjoj Rusiji i Sibiru mnogo su učinkovitije geotermalne dizalice topline koje rade na principu "voda-voda".

Bušenje geotermalnog polja koštat će različito ovisno o regiji. U moskovskoj regiji izračun troškova je sljedeći:

Uzimamo snagu naše dizalice topline -18 kW. Potrošnja električne energije takve geotermalne dizalice topline je približno 18/4 = 4,5 kW/sat iz utičnice. Waterkotte ima još manje (ova se karakteristika naziva COP. Waterkotte dizalice topline imaju COP 5 ili više). Prema zakonu održanja električne energije, električna energija se prenosi u sustav, pretvara u toplinsku, a energiju koja nedostaje dobivamo iz geotermalnog izvora, odnosno iz sondi koje treba bušiti. 18-4,5 = 13,5 kW od Zemlje npr. (jer izvor u ovom slučaju može biti vodoravni kolektor, ribnjak itd.).

Prijenos topline tla na različitim mjestima, čak iu moskovskoj regiji, je različit. U prosjeku od 30 do 60 W po 1 m.p., ovisno o vlažnosti tla.

13,5 kW ili 13500 W podijeljeno s prijenosom topline. u prosjeku je 50W dakle 13500/50=270 metara. Radovi na bušenju koštaju u prosjeku 1200 rubalja/m.p. Dobivamo 270*1200=324000 rubalja. ključ u ruke sa ulazom u toplinsku stanicu.

Trošak toplinske pumpe ekonomske klase je 6-7 tisuća dolara. oni. 180-200 tisuća rubalja

Trošak UKUPNO 324 tisuće + 180 tisuća = 504 tisuće rubalja

Dodajte trošak instalacije i trošak akumulatora topline i dobit ćete nešto više od 600 tisuća rubalja, što je usporedivo s troškovima opskrbe glavnog plina. Q.E.D.

Prema stručnjacima koji rade na ovom području, korištenje geotermalnih izvora toplinske energije - posebnih pumpi - smatra se učinkovitom i ekonomičnom mjerom. Njihov temeljni dizajn omogućuje izvlačenje topline iz okoliš, transformirati ga i premjestiti na mjesto primjene (više detalja: “Geotermalne dizalice topline za grijanje: princip rada sustava”).

Koeficijent učinka dizalica topline, zbog svojih karakteristika, doseže 3-5 jedinica. To znači da po cijeni od 100 W tijekom rada električna energija uređaja, potrošači dobivaju približno 0,5 kW snage grijanja.

Postupak proračuna dizalica topline

Prije svega, određuju se gubici topline koji se javljaju kroz ovojnicu zgrade (to uključuje prozore, vrata, zidove, stropove). Da biste to učinili, upotrijebite sljedeću formulu:

tin – temperatura zraka unutar zgrade (°C);

tout – temperatura vanjskog zraka (°C);

β je koeficijent dodatnog gubitka topline, ovisno o vrsti zgrade i njenom geografskom položaju. Ovaj pokazatelj, pri izračunu toplinske pumpe, je u rasponu od 0,05 do 0,27;

δí / λí – je izračunati pokazatelj toplinske vodljivosti materijala koji se koriste u građevinarstvu;

α nar – vrijednost toplinske disipacije vanjskih površina ogradnih konstrukcija (W/m²x°C);

Qbp – oslobađanje topline kao rezultat rada Kućanski aparati i ljudske aktivnosti.

tout.av je aritmetička srednja vrijednost temperatura koje su zabilježene u vanjskom zraku tijekom cijelog razdoblja grijanja;

d – broj dana u sezoni grijanja.

V x17 – dnevni volumen zagrijavanja vode do 50 °C.

Nakon završetka izračuna toplinske crpke, uzimajući u obzir dobivene podatke, počinju odabrati ovaj uređaj za opskrbu toplinom i opskrbu toplom vodom. U ovom slučaju, projektirana snaga se određuje na temelju izraza:

Kako pravilno izračunati toplinsku pumpu, detaljna fotografija i video

Kako pravilno izračunati toplinsku pumpu, detaljne fotografije i video

Metode i programi za proračun snage dizalice topline za grijanje kuće

Korištenje alternativni izvori dobivanje energije danas se čini glavnim prioritetom. Pretvorbom energije vjetra, vode i sunca može se znatno smanjiti onečišćenje okoliša i uštedjeti financijska sredstva potrebna za implementaciju tehnološke metode dobivanje energije. U tom smislu, korištenje tzv. dizalica topline izgleda vrlo obećavajuće. Dizalica topline je uređaj koji može predati toplinsku energiju iz okoline u prostoriju. Metoda proračuna toplinske pumpe, potrebne formule a koeficijenti su prikazani u nastavku.

Izvori toplinske energije

Izvori energije za dizalice topline mogu biti sunčeva svjetlost, toplina iz zraka, vode i tla. Proces se temelji fizički proces, zbog čega neke tvari (rashladna sredstva) mogu ključati na niskim temperaturama. U takvim uvjetima koeficijent učinka dizalica topline može doseći 3 ili čak 5 jedinica. To znači da trošenjem 100 W električne energije za rad crpke možete dobiti 0,3-0,5 kW.

Dakle, geotermalna crpka može potpuno zagrijati kuću, ali pod uvjetom da temperatura vanjskog okoliša nije niža od temperature projektirane razine. Kako izračunati toplinsku pumpu?

Tehnika proračuna snage dizalice topline

U tu svrhu možete koristiti poseban online kalkulator izračune toplinske pumpe ili izvršite izračune ručno. Prije ručnog određivanja snage crpke potrebne za grijanje kuće, potrebno je utvrditi toplinsku bilancu kuće. Bez obzira na veličinu kuće za koju se radi izračun (izračun dizalice topline za 300 m2 ili 100 m2), koristi se ista formula:

R je toplinski gubici/kućna snaga (kcal/sat);
V – zapremina kuće (duljina*širina*visina), m3;
T – najveća razlika između temperatura izvan kuće i unutra tijekom hladne sezone, C;
k je prosječni koeficijent toplinske vodljivosti zgrade: k=3(4) – kuća od dasaka; k=2(3) – kuća od jednoslojne opeke; k=1(2) – kuća od cigli u dva sloja; k=0,6(1) – pažljivo izolirana zgrada.

Tipični izračun toplinske pumpe pretpostavlja da je za pretvorbu dobivenih vrijednosti iz kcal/sat u kW/sat potrebno to podijeliti s 860.

Primjer proračuna snage pumpe

Proračun dizalice topline za grijanje kuće na konkretan primjer. Pretpostavimo da je potrebno zagrijati zgradu površine 100 četvornih metara.

Da biste dobili volumen (V), trebate pomnožiti njegovu visinu s duljinom i širinom:

Da biste saznali T, morate dobiti temperaturnu razliku. Da biste to učinili, oduzmite minimalne vanjske temperature od minimalnih unutarnjih temperatura:

Uzmimo da je gubitak topline zgrade jednak k=1, tada će se gubitak topline kuće izračunati na sljedeći način:

Program izračuna toplinske pumpe pretpostavlja da se potrošnja toplinske energije kuće mora pretvoriti u kW. Pretvorite kcal/sat u kW:

Dakle, za grijanje dvoslojne kuće od opeke površine 100 četvornih metara potrebna je toplinska pumpa od 14,5 kW. Ako je potrebno izračunati dizalicu topline za 300 m2, tada se u formulama vrši odgovarajuća zamjena. Ovaj izračun uzima u obzir potrebu za toplom vodom potrebnom za grijanje. Da biste odredili pravu dizalicu topline, trebat će vam tablica izračuna toplinske pumpe koja prikazuje tehnički podaci i performanse određenog modela.

Prije ručnog određivanja snage crpke potrebne za grijanje kuće, potrebno je utvrditi toplinsku bilancu kuće

Kao što je poznato, dizalice topline koriste besplatne i obnovljive izvore energije: niskopotencijalnu toplinu iz zraka, tla, podzemlja, otpada i otpadnih voda iz tehnoloških procesa te otvorene rezervoare koji se ne smrzavaju. Na to se troši električna energija, ali omjer količine primljene toplinske energije i količine potrošene električne energije je oko 3–6.

Početni uvjeti: Potrebno je odabrati dizalicu topline za grijanje i opskrbu toplom vodom dvokatnice s površinom od 200 m2; temperatura vode u sustavu grijanja treba biti 35 °C; minimalna temperatura rashladnog sredstva – 0 °C. Toplinski gubitak zgrade je 50W/m2. Tlo je glinasto, suho.

Potrebna toplinska snaga za grijanje: 200*50=10 kW;

Potrebna toplinska snaga za grijanje i toplu vodu: 200*50*1,25=12,5 kW

1) potrebna toplinska snaga kolektora Qo = 14,79 – 3,44 = 11,35 kW;

2) ukupna duljina cijevi L = Qo / q = 11,35 / 0,020 = 567,5 m. Za organiziranje takvog kolektora bit će potrebno 6 krugova duljine 100 m;

3) s korakom polaganja od 0,75 m, potrebna površina mjesta je A = 600 x 0,75 = 450 m2;

4) ukupna potrošnja otopine glikola (25%)

Vs = 11,35 3600/ (1,05 3,7 dt) = 3,506 m3/h,

gdje je t temperaturna razlika između dovoda i povrata, koja se često uzima jednaka 3 K,

a Qo toplinska snaga primljena iz izvora niskog potencijala (tla).

Posljednja vrijednost izračunava se kao razlika između ukupne snage dizalice topline Qwp i električne energije utrošene na zagrijavanje freona P:

Ukupna duljina kolektorskih cijevi L i ukupna površina površine A za nju izračunavaju se pomoću formula:

Ovdje je q specifično (od 1 m cijevi) uklanjanje topline; da – razmak između cijevi (uspon polaganja).

Kada se koriste vertikalne bušotine dubine od 20 do 100 m, u njih se uranjaju metalno-plastične ili plastične cijevi u obliku slova U (promjera iznad 32 mm). U pravilu se dvije petlje umetnu u jednu bušotinu, nakon čega se napuni cementnim mortom. U prosjeku, specifično uklanjanje topline takve sonde može se uzeti jednako 50 W/m. Također se možete usredotočiti na sljedeće podatke o uklanjanju topline:

* suhe sedimentne stijene – 20 W/m;

* kamenito tlo i sedimentne stijene zasićene vodom – 50 W/m;

* kamenje visoke toplinske vodljivosti – 70 W/m;

* podzemna voda – 80 W/m.

Temperatura tla na dubini većoj od 15 m je konstantna i iznosi približno +10 °C. Razmak između bušotina trebao bi biti veći od 5 m. U prisutnosti podzemnih tokova, bušotine bi trebale biti smještene na liniji okomito na tok. Odabir promjera cijevi provodi se na temelju gubitaka tlaka za potreban protok rashladnog sredstva. Proračun protoka tekućine može se provesti za t = 5 °C. Primjer izračuna. Početni podaci su isti kao u gornjem proračunu vodoravnog rezervoara. Uz specifični toplinski odvod sonde od 50 W/m i potrebnu snagu od 11,35 kW, duljina sonde L trebala bi biti 225 m. Za ugradnju kolektora potrebno je izbušiti tri bušotine dubine 75 m. , U svakom od njih postavljamo dvije petlje iz metalno-plastične cijevi veličine 25 (PE25x2 .0); ukupno - 6 krugova po 150 m.

Biblioteka članaka stručne tematike

Dizalice topline. Proračun, izbor opreme, montaža.

4.1. Princip rada dizalice topline

Korištenje alternativnih ekološki prihvatljivih izvora energije može spriječiti nadolazeću energetsku krizu u Ukrajini. Uz traženje i razvoj tradicionalnih izvora (plin, nafta), obećavajući pravac je korištenje energije akumulirane u rezervoarima, tlu, geotermalnim izvorima, tehnološkim emisijama (zrak, voda, otpadne vode itd.). Međutim, temperatura ovih izvora je dosta niska (0–25 °C) i za njihovo učinkovito korištenje potrebno je ovu energiju prenijeti na višu temperaturnu razinu (50–90 °C). Tu transformaciju ostvaruju dizalice topline (TH), koje su u biti kompresije pare rashladni strojevi(Slika 4.1).

Izvor niske temperature (LT) zagrijava isparivač (3), u kojem rashladno sredstvo vrije na temperaturi od –10 °C…+5 °C. Zatim se toplina predana rashladnom sredstvu klasičnim parokompresijskim ciklusom prenosi u kondenzator (4), odakle se isporučuje potrošaču (HTP) na višoj razini.

Dizalice topline se koriste u raznim industrijama, stambenom i javnom sektoru. Trenutno u svijetu radi više od 10 milijuna dizalica topline različitih kapaciteta: od nekoliko desetaka kilovata do megavata. Svake godine vozni park TN-a se nadopunjuje za približno milijun jedinica. Dakle, u Stockholmu termalna crpna stanica s kapacitetom od 320 MW, koristeći morsku vodu temperature +4°C zimi, osigurava toplinu cijelom gradu. Godine 2004. instalirani kapacitet dizalice topline u Europi iznosio je 4.531 MW, a u svijetu je dizalicama topline proizvedeno ekvivalent od 1,81 milijarde m 3 prirodnog plina. Dizalice topline koje koriste geotermalnu i podzemnu vodu energetski su učinkovite. U Sjedinjenim Državama savezni zakon odobrio je zahtjeve za obveznu upotrebu geotermalnih dizalica topline (GHP) u izgradnji novih javne zgrade. U Švedskoj se 50% cjelokupnog grijanja osigurava toplinskim pumpama iz zemlje. Do 2020. godine, prema Svjetskom energetskom odboru, udio geotermalnih dizalica topline bit će 75%. Životni vijek jedinice plinske turbine je 25–50 godina. Izgledi za korištenje dizalica topline u Ukrajini prikazani su u.

Dizalice topline dijele se prema principu rada (kompresorske, apsorpcijske) i vrsti lanca prijenosa topline “izvor-potrošač”. Razlikuju se sljedeće vrste dizalica topline: zrak-zrak, zrak-voda, voda-zrak, voda-voda, zemlja-zrak, zemlja-voda, gdje je izvor topline. naznačen prvi. Ako se za grijanje koristi samo dizalica topline, sustav se naziva monovalentnim. Ako je uz dizalicu topline priključen još jedan izvor topline koji radi zasebno ili paralelno s dizalicom topline, sustav se naziva bivalentnim.

Riža. 4.1. Dijagram hidrauličke dizalice topline:

1 – kompresor; 2 – izvor topline niske razine (LHS); 3 – isparivač toplinske pumpe;

4 – kondenzator dizalice topline; 5 – trošilo topline visoka razina(HTP);

6 – niskotemperaturni izmjenjivač topline; 7 – regulator protoka rashladnog sredstva;

8 – visokotemperaturni izmjenjivač topline

Toplinska pumpa s hidrauličkim cjevovodom (vodene pumpe, izmjenjivači topline, zaporni ventili itd.) nazivaju se toplinske pumpna jedinica. Ako je medij koji se hladi u isparivaču isti kao medij koji se zagrijava u kondenzatoru (voda-voda, zrak-zrak), tada je promjenom protoka ovih medija moguće promijeniti način rada HP u obrnuti (hlađenje u grijanje). i obrnuto). Ako su mediji plinovi, tada se takva promjena režima naziva reverzibilni pneumatski ciklus, ako su tekućine - reverzibilni hidraulički ciklus (slika 4.2).

Riža. 4.2. Dijagram dizalice topline s reverzibilnim hidrauličkim ciklusom

U slučaju kada se reverzibilnost ciklusa postiže promjenom smjera rashladnog sredstva pomoću ventila za reverzibilnost ciklusa, koristi se izraz "toplinska pumpa koja radi u reverzibilnom ciklusu hlađenja".

4.2. Niskokvalitetni izvori topline

4.2.1. Izvor niskog potencijala – zrak

Riža. 4.3. Dijagram dizalice topline zrak-voda

Dizalice topline zrak-voda imaju široku primjenu u sustavima klimatizacije. Vanjski zrak se upuhuje kroz isparivač, a toplina odvedena iz kondenzatora zagrijava vodu koja se koristi za unutarnje grijanje (Slika 4.3).

Prednost takvih sustava je dostupnost niskog izvora topline (zrak). Međutim, temperatura zraka varira u širokom rasponu, dosežući negativne vrijednosti. U tom slučaju, učinkovitost toplinske pumpe je znatno smanjena. Dakle, promjena vanjske temperature zraka od 7 °C do minus 10 °C dovodi do smanjenja učinka dizalice topline za 1,5-2 puta.

Za dovod vode iz dizalica topline u grijane prostorije u njih se ugrađuju izmjenjivači topline koji se u literaturi nazivaju “fan coil”. Voda se dovodi do ventilokonvektora pomoću hidrauličkog sustava - crpne stanice (slika 4.4).

Riža. 4.4. Dijagram crpne stanice:

P – mjerači tlaka; RB – ekspanzijski spremnik; AB – skladišni spremnik; RP – sklopka protoka; N – pumpa;

BC – balans ventil; F – filter; U REDU - provjeriti ventil; B – ventil; T – termometar;

PC – sigurnosni ventil; TP – izmjenjivač topline freon-tekućina; THK – troputni ventil; KPV – ventil za dopunjavanje tekućine; KPV – ventil za dopunjavanje zraka; KVV – ventil za ispuštanje zraka

Kako bi se povećala točnost održavanja sobne temperature i smanjila inercija, spremnici za skladištenje ugrađeni su u hidraulički sustav. Kapacitet spremnika može se odrediti formulom:

gdje je rashladni kapacitet KS, kW;

– volumen rashladnih prostorija, m 3 ;

– količina vode u sustavu, l;

Z – broj stupnjeva snage KS.

Ako se pokaže da je V AB negativan, tada spremnik nije instaliran.

Kako bi se kompenziralo toplinsko širenje vode, u hidraulički sustav ugrađuju se ekspanzijski spremnici. Na usisnoj strani crpke ugrađeni su ekspanzijski spremnici. Volumen ekspanzijska posuda određuje se formulom:

gdje je V syst volumen sustava, l;

k – koeficijent volumenskog rastezanja tekućine (voda 3,7·10 -4, antifriz (4,0–5,5)·10 -4);

ΔT – temperaturna razlika tekućine (kada radi samo u načinu hlađenja)

ΔT = t okoline – 4 °S; kada radi u načinu rada dizalice topline ΔT=60 °C – 4 °C = 56 °C);

P predpodešavanje sigurnosnog ventila.

Tlak u sustavu (P sist) ovisi o međusobnom položaju crpne stanice i krajnjeg potrošača (fan coil). Ako se crpna stanica nalazi ispod krajnjeg potrošača, tada se tlak (P sist) određuje kao maksimalna visinska razlika (u barima) plus 0,3 bara. Ako se crpna stanica nalazi iznad svih potrošača tada je P sist = 1,5 bar.

Ekspanzijski spremnik se prethodno pumpa zrakom do tlaka 0,1–0,3 bara nižeg od izračunatog, a nakon ugradnje tlak se dovodi u normalu.

Dizajn ekspanzijskih spremnika prikazan je na sl. 4.5.

Dizalice topline

Izvor: IVIK.ua4.1. Princip rada dizalice topline Korištenje alternativnih, ekološki prihvatljivih izvora energije može spriječiti prijeteću energetsku krizu u Ukrajini. Uz traženje i razvoj tradicionalnih izvora (plin, nafta), perspektivan smjer je korištenje energije akumulirane u ležištima, tlu, geotermalnim izvorima, tehnološkim emisijama (zrak, voda, otpadne vode itd.). Međutim, temperatura ovih izvora je prilično niska (0–25 °C) i...

Grijanje kuće. Dijagram grijanja kuće s toplinskom pumpom

Ovaj članak opisuje mogućnosti grijanja doma i opskrbe toplom vodom pomoću dizalice topline, solarni kolektor i kavitacijski generator topline. Dana je približna metoda za proračun dizalice topline i generatora topline. Naveden je okvirni trošak grijanja kuće pomoću dizalice topline.

Toplinska pumpa. Dizajn grijanja kuće

Da biste razumjeli njegovo načelo rada, možete pogledati uobičajeno hladnjak za kućanstvo ili klima uređaj.

Suvremene dizalice topline za svoj rad koriste niskokvalitetne izvore topline iz zemlje. podzemne vode, zrak. Isti fizički princip djeluje i u hladnjaku i u toplinskoj pumpi (fizičari ovaj proces nazivaju Carnotov ciklus). Dizalica topline je uređaj koji "ispumpava" toplinu iz rashladna komora i baca ga na radijator. Klima uređaj "pumpa" toplinu iz zraka u prostoriji i baca je na radijator, ali koji se nalazi vani. Istodobno se toplini “isisanoj” iz prostorije dodaje još topline u koju se pretvara električna energija koju troši elektromotor klima uređaja.

Broj koji izražava omjer toplinske energije koju proizvede dizalica topline (klima uređaj ili hladnjak) i električne energije koju troši stručnjaci nazivaju “koeficijent grijanja” od strane stručnjaka za dizalice topline. Najbolje dizalice topline imaju koeficijent grijanja 3-4. Odnosno, za svaki kilovatsat električne energije koju potroši elektromotor, proizvede se 3-4 kilovatsata toplinske energije. (Jedan kilovat-sat odgovara 860 kilokalorija.) Ovaj faktor pretvorbe (koeficijent grijanja) izravno ovisi o temperaturi izvora topline; što je viša temperatura izvora, to je veći faktor pretvorbe.

Klima uređaj preuzima ovo Termalna energija iz uličnog zraka, a velike dizalice topline ga "ispumpavaju". dodatna toplina obično iz rezervoara/podzemne vode ili tla.

Iako je temperatura ovih izvora znatno niža od temperature zraka u grijanoj kući, dizalica topline tu niskotemperaturnu toplinu iz tla ili vode pretvara u visokotemperaturnu toplinu potrebnu za grijanje kuće. Stoga se dizalice topline nazivaju i "toplinski transformatori". (pogledajte proces transformacije u nastavku)

Bilješka: Dizalice topline ne samo da griju kuće, već i hlade vodu u rijeci iz koje se crpi toplina. A u naše vrijeme, kada su rijeke pregrijane industrijskim i kućnim otpadnim vodama, hlađenje rijeke vrlo je korisno za život živih organizama i riba u njoj. Što je niža temperatura vode, to se više kisika potrebnog za ribe može otopiti u njoj. U Topla voda riba se guši, ali na hladnoći je blago.Stoga su toplinske pumpe vrlo perspektivne u spašavanju okoliša od “toplinskog onečišćenja”.

Ali ugradnja sustava grijanja pomoću dizalica topline još uvijek je preskupa jer zahtijeva veliki broj zemljani radovi plus Pribor, na primjer, cijevi za stvaranje kolektora/izmjenjivača topline.

Također je vrijedno zapamtiti da dizalice topline, kao i konvencionalni hladnjaci, koriste kompresor koji komprimira radnu tekućinu - amonijak ili freon. Dizalice topline bolje rade s freonom, no freon je već zabranjen za korištenje jer kada uđe u atmosferu gori gornje slojeve ozon, koji štiti Zemlju od ultraljubičaste zrake Sunce.

Ipak, čini mi se da budućnost pripada dizalicama topline. Ali još ih nitko ne proizvodi masovno. Zašto? Nije teško pogoditi.

Ako se pojavi alternativni izvor jeftine energije, kamo onda iskopani plin, naftu i ugljen staviti i kome ih prodati. A što da otpišemo višemilijardne gubitke od eksplozija u rudnicima i rudnicima?

Shematski dijagram grijanja kuće pomoću dizalice topline

Princip rada dizalice topline

Izvor niske topline može biti vanjski zrak s temperaturom od -15 do +15°C, zrak koji se ispušta iz prostorije s temperaturom od 15-25°C, podzemlje (4-10°C) i podzemna voda (više od 10°C), jezerska i riječna voda (0-10°C), površinsko (0-10°C) i duboko (više od 20 m) tlo (10°C). U Nizozemskoj, primjerice, u gradu Heerlenu, u tu svrhu koristi se poplavljeni rudnik. Voda koja puni stari rudnik na koti od 700 metara ima stalnu temperaturu od 32°C.

Ako se kao izvor topline koristi atmosferski ili ventilacijski zrak, sustav grijanja radi prema shemi zrak-voda. Crpka se može postaviti u zatvorenom prostoru ili na otvorenom. Zrak se dovodi u njegov izmjenjivač topline pomoću ventilatora.

Ako se kao izvor topline koristi podzemna voda, sustav radi prema shemi "voda-voda". Voda se iz bunara pomoću pumpe dovodi do izmjenjivača topline pumpe, a nakon uklanjanja topline ispušta se ili u drugi bunar ili u rezervoar. Kao međurashladno sredstvo može se koristiti antifriz ili antifriz. Ako vodeno tijelo djeluje kao izvor energije, na njegovo dno se postavlja petlja od metalne plastike ili plastične cijevi. Kroz cjevovod cirkulira otopina glikola (antifriza) ili antifriza koji toplinu predaje freonu kroz izmjenjivač topline dizalice topline.

Kada se koristi tlo kao izvor topline, sustav radi prema shemi "podzemna voda". Postoje dvije moguće opcije za dizajn kolektora - vertikalna i horizontalna.

Kada se kolektor nalazi vodoravno, metalno-plastične cijevi polažu se u rovove dubine 1,2-1,5 m ili u obliku spirala u rovove dubine 2-4 m. Ovaj način polaganja može značajno smanjiti duljinu rovova.

Shema dizalice topline s horizontalnim kolektorom sa spiralnim polaganjem cijevi

1 – dizalica topline; 2 – cjevovod položen u zemlju; 3 – kotao za indirektno grijanje; 4 – sustav grijanja "topli pod"; 5 – krug opskrbe toplom vodom.

Međutim, kod polaganja u spiralu, hidrodinamički otpor se znatno povećava, što dovodi do dodatnih troškova za pumpanje rashladne tekućine, a otpor se također povećava s povećanjem duljine cijevi.

Na vertikalni raspored kolektorske cijevi polažu se u vertikalne bunare do dubine od 20-100 m.

Dijagram vertikalne sonde

Fotografija sonde u zaljevu

Ugradnja sonde u bunar

Proračun horizontalnog kolektora dizalice topline

Proračun horizontalnog kolektora dizalice topline.

q - specifično uklanjanje topline (od 1 m tekuće cijevi).

suhi pijesak - 10 W/m,
suha glina - 20 W/m,
mokra glina - 25 W/m,
glina s visokim sadržajem vode - 35 W / m.

Pojavljuje se razlika u temperaturi rashladnog sredstva između izravne i povratne petlje kolektora.

Obično se za izračun uzima jednaka 3 ° C. Nedostatak ove sheme je što nije preporučljivo podizati zgrade na području iznad kolektora kako bi se toplina zemlje nadoknadila sunčevim zračenjem. Optimalni razmak između cijevi smatra se 0,7-0,8 m. U ovom slučaju, duljina jednog rova je odabrana od 30 do 120 m.

Primjer proračuna dizalice topline

Dat ću približan izračun toplinske pumpe za našu eko-kuću, opisanu u članku Eko-kuća. Opskrba toplinom za eko-kuću.

Vjeruje se da je za grijanje kuće s visinom stropa od 3 m potrebno potrošiti 1 kW. Toplinska energija na 10 m2 površine. Za površinu kuće od 10x10m = 100 m2 potrebno je 10 kW toplinske energije.

Kada koristite podno grijanje, temperatura rashladnog sredstva u sustavu treba biti 35°C, a minimalna temperatura rashladnog sredstva treba biti 0°C.

Tablica 1. Podaci toplinske pumpe Thermia Villa.

Za grijanje objekta potrebno je odabrati dizalicu topline snage 15,6 kW (najbliža veća standardna veličina), koja za rad kompresora troši 5 kW. Odvod topline s površinskog sloja tla odabiremo prema vrsti tla. Za (mokru glinu) q iznosi 25 W/m.

Izračunajmo snagu toplinskog kolektora:

Qo je snaga toplinskog kolektora, kW;

Qwp - snaga dizalice topline, kW;

P - električna snaga kompresora, kW.

Potrebna toplinska snaga kolektora bit će:

Sada odredimo ukupnu duljinu cijevi:

L=Qo/q, gdje je q specifično (od 1 m tekuće cijevi) odvođenje topline, kW/m.

L=10,6/0,025 = 424 m.

Da biste organizirali takav kolektor, trebat će vam 5 krugova duljine po 100 m. Na temelju toga odredit ćemo potrebnu površinu mjesta za polaganje kruga.

A=Lhda, gdje je da razmak između cijevi (nagib polaganja), m.

S korakom polaganja od 0,75 m, potrebna površina mjesta bit će:

Proračun vertikalnog kolektora

Prilikom odabira vertikalnog kolektora, bušotine se buše dubine od 20 do 100 m. U-oblika metal-plastika ili plastične cijevi. Da biste to učinili, dvije petlje se umetnu u jednu bušotinu i napune cementnim mortom. Specifično odvođenje topline takvog kolektora je 50 W/m.

Za točnije izračune koristite sljedeće podatke:

suhe sedimentne stijene - 20 W/m;
kamenito tlo i sedimentne stijene zasićene vodom - 50 W/m;
stijene s visokom toplinskom vodljivošću - 70 W / m;
podzemna voda - 80 W/m.

Na dubinama većim od 15 m temperatura tla je približno +10°C. Mora se uzeti u obzir da razmak između bušotina mora biti veći od 5 m. Ako u tlu postoje podzemni tokovi, tada se bušotine moraju bušiti okomito na tok.

Dakle, pri specifičnom odvođenju topline vertikalnog kolektora od 50 W/m i potrebnoj snazi od 10,6 kW, duljina cijevi L trebala bi biti 212 m.

Za ugradnju kolektora potrebno je izbušiti tri bušotine dubine od 75 m. U svakoj od njih postavljamo ukupno dvije petlje metalno-plastične cijevi - 6 petlji od po 150 m.

Rad dizalice topline pri radu prema shemi "Podzemna voda".

Cjevovod je položen u zemlju. Kada se rashladna tekućina pumpa kroz njega, potonji se zagrijava do temperature tla. Nadalje, prema shemi, voda ulazi u izmjenjivač topline dizalice topline i prenosi svu toplinu u unutarnji krug dizalice topline.

Rashladno sredstvo pod tlakom pumpa se u unutarnji krug dizalice topline. Freon ili njegovi nadomjesci koriste se kao rashladno sredstvo, jer freon uništava ozonski omotač atmosfere i zabranjen je za korištenje u novim razvojima. Kod rashladnog sredstva niske temperature vrenjem i stoga kada se tlak u isparivaču naglo smanji, prelazi iz tekućeg stanja u plin na niskoj temperaturi.

Nakon isparivača, rashladni plin ulazi u kompresor i komprimira ga kompresor. Istodobno se zagrijava i povećava mu se tlak. Vruće rashladno sredstvo ulazi u kondenzator, gdje dolazi do izmjene topline između njega i rashladnog sredstva iz povratnog cjevovoda. Prepuštajući svoju toplinu, rashladno sredstvo se hladi i ulazi u tekuće stanje. Rashladna tekućina ulazi sistem grijanja i ponovno hladeći, prenosi svoju toplinu u prostoriju. Kako rashladno sredstvo prolazi kroz ventil za smanjenje tlaka, njegov tlak pada i ono se vraća u tekuću fazu. Nakon toga, ciklus se ponavlja.

U hladnoj sezoni dizalica topline radi kao grijač, a po vrućem vremenu može se koristiti za hlađenje prostorije (u ovom slučaju dizalica topline ne grije, već hladi rashladnu tekućinu - vodu. A ohlađena voda, u turn, može se koristiti za hlađenje zraka u prostoriji).

Općenito, dizalica topline je Carnotov stroj koji radi obrnuto. Hladnjak pumpa toplinu iz ohlađenog volumena u okolni zrak. Ako hladnjak postavite vani, tada izvlačenjem topline iz vanjskog zraka i prijenosom unutar kuće možete donekle zagrijati prostor na ovaj jednostavan način.

Međutim, kao što praksa pokazuje, samo jedna dizalica topline za opskrbu kuće toplinom i Vruća voda nedovoljno. Usuđujem se predložiti što je, po mom mišljenju, optimalna shema grijanja i opskrbe toplom vodom za kuću.

Predložena shema opskrbe kuće toplinom i toplom vodom

1 – generator topline; 2 – solarni kolektor; 3 – kotao za indirektno grijanje; 4 – dizalica topline; 5 – cjevovod u zemlji; 6 – cirkulacijska jedinica solarnog sustava; 7 – radijator grijanja; 8 – krug opskrbe toplom vodom; 9 - sustav grijanja "toplog poda".

Ova shema uključuje istovremenu upotrebu tri izvora topline. Glavnu ulogu u tome imaju generator topline (1), dizalica topline (4) i solarni kolektor (2), koji služe kao pomoćni elementi i pomažu u smanjenju troška utrošene električne energije, a time i povećanju učinkovitost grijanja. Istodobna uporaba triju izvora grijanja gotovo u potpunosti eliminira opasnost od smrzavanja sustava.

Uostalom, vjerojatnost kvara i generatora topline, dizalice topline i solarnog kolektora u isto vrijeme je zanemariva. Na dijagramu su prikazane dvije mogućnosti grijanja prostorija: radijatori (7) i "topli pod" (9). To ne znači da trebate koristiti obje mogućnosti, već samo ilustrira mogućnost korištenja i jedne i druge opcije.

Princip rada kruga grijanja

Generator topline (1) dovodi zagrijanu vodu u kotao (3) i krug koji se sastoji od radijatora (7). Kotao također prima zagrijanu rashladnu tekućinu iz dizalice topline (4) i solarnog kolektora (2). Dio vode zagrijane dizalicom topline također se dovodi na ulaz u generator topline. Miješajući se s "povratkom" kruga grijanja, povećava njegovu temperaturu. To doprinosi učinkovitijem zagrijavanju vode u kavitatoru generatora topline. Zagrijana i akumulirana voda u kotlu dovodi se u krug sustava "toplog poda" (9) i krug opskrbe toplom vodom (8).

Naravno, učinkovitost ove sheme bit će različita na različitim geografskim širinama. Uostalom, solarni kolektor će imati najveću učinkovitost ljeti i, naravno, u sunčano vrijeme. U našim geografskim širinama nema potrebe za grijanjem stambenih prostorija ljeti, tako da se generator topline može potpuno isključiti. A kako su nam ljeta prilično vruća i teško možemo zamisliti život bez klima uređaja, toplinska pumpa bi trebala biti uključena u režimu hlađenja. Naravno, cjevovod koji ide od dizalice topline do kotla bit će blokiran. Dakle, problem opskrbe toplom vodom trebao bi se riješiti samo uz pomoć solarnog sustava. I samo ako se solarni sustav ne može nositi s ovim zadatkom, koristite generator topline.

Kao što vidite, shema je prilično složena i skupa. Opći približni troškovi ovisno o odabranoj shemi navedeni su u nastavku.

Troškovi za vertikalni kolektor:

Toplinska pumpa 6000 €;
Radovi na bušenju 6000 €;
Operativni troškovi (struja): oko 400 € godišnje.

Za horizontalni kolektor:

Toplinska pumpa 6000 €;
Radovi na bušenju 3000 €;
Operativni troškovi (struja): oko 450 eura godišnje.

Veliki izdaci bit će kupnja cijevi i plaćanje radnika.

Ugradnja ravnog solarnog kolektora (npr. Vitosol 100-F i bojler od 300 l) koštat će 3200 €.

Pa idemo od jednostavnog prema složenom. Prvo ćemo sastaviti jednostavan krug grijanja kuće na temelju generatora topline, otkloniti ga i postupno mu dodavati nove elemente koji će nam omogućiti povećanje učinkovitosti instalacije.

Sastavimo sustav grijanja prema sljedećoj shemi:

Shema grijanja kuće pomoću generatora topline

1 – generator topline; 2 – kotao za neizravno grijanje; 3 – sustav grijanja "topli pod"; 4 – krug opskrbe toplom vodom.

Na kraju smo dobili najjednostavnija shema grijanje kuće, podijelio sam svoja razmišljanja kako bih potaknuo proaktivne ljude na razvoj alternativnih izvora energije. Ako netko ima bilo kakvu ideju ili primjedbu na ovo što je gore napisano, podijelimo svoja razmišljanja, skupimo znanje i iskustvo po ovom pitanju, pa ćemo spasiti naš okoliš i učiniti život malo boljim.

Kao što vidimo ovdje, glavni i jedini element koji zagrijava rashladnu tekućinu je generator topline. Iako krug osigurava samo jedan izvor grijanja, dopušta mogućnost daljnjeg dodavanja dodatnih grijaćih uređaja. Za to se pretpostavlja da se koristi kotao za neizravno grijanje s mogućnošću dodavanja ili uklanjanja izmjenjivača topline.

Upotreba radijatora grijanja dostupnih na dijagramu prikazanom na gornjoj slici nije predviđena. Kao što znate, sustav "toplog poda" učinkovitije se nosi sa zadatkom grijanja prostorija i omogućuje vam uštedu energije.

Grijanje kuće

Ovaj članak opisuje mogućnosti grijanja doma i opskrbe toplom vodom pomoću dizalice topline, solarnog kolektora i kavitacijskog generatora topline.