Расчет теплового насоса. Сложно ли это

Все чаще в обогреве и охлаждении используются альтернативные источники энергии. Потребление ресурсов таких как ветер, вода и солнце помогает уменьшить уровень загрязнения окружающей среды, а также снизить траты финансов при оплате коммунальных услуг.

Для обеспечения нагрева жилья с помощью природных ресурсов применяют теплонасосы. Целью работы такого оборудования является перемещение энергии тепла в здание из окружающей среды.

Геотермальные компрессоры обогревают дом, даже при низких температурах, затрачивая при этом минимум энергии, и выдают высокий КПД. Благодаря их конструкции они способны брать тепло из природных сред и преобразовывать его в тепло необходимое для обогрева помещений. То, что для нас холодно, в физике – тепло. В науке холодом считается все, что ниже -273 оС. До этой границы – возможно проводить забор и преобразование энергии в тепло.

Получение энергии возможно из воды, грунта и воздуха. Именно характер теплоносителя на внешнем и серединном контурах, определяет их классификацию. В зависимости от компоновки теплоносителей различают тепловые насосы систем:

• Грунт-вода;
• Вода-вода;
• Воздух-вода;
• Воздух-воздух.

Все они берут тепловую энергию из природных ресурсов – воды, воздуха и грунта.

Все ТН имеют схожую конструкцию, но есть и различия, которые зависят от основного источника энергии. Отличием, например, воздушного насоса, выступает наличие вентилятора. Для грунтовых характерным является наличие труб, которые закапываются в грунт, и теплоноситель потом забирает тепло из земли, и с помощью конденсатора предает его в трубы отопительной системы. Водные тоже имеют трубы, но по ним идет вода из колодца и скважины, тепловой ресурс берется из нее.

Извлече-ние и использование грунтовой энергии принято считать самым оптимальным для обогрева дома. Это связано с тем, что температура грунта на небольшом расстоянии от поверхности земли, практически стабильная, и редко подвергается изменениям.

На наружном контуре используется «рассол» - специаль-ная жидкость с биосовместимым и безопасным составом. Внешний контур системы «грунт - вода» изготавливают из пластмассовых труб, и размещают горизонтально или вертикально, в зависимости от необходимости.

Самый простой в установке, но обладающий самым низким уровнем КПД. Особенно это заметно в холодное время года.

Огромным плюсом такой системы, является вторичное использование заранее нагретого воздуха, который выделяется из жилища (пар, газ, дым и т. д.).

Существуют онлайн и оффлайн способы расчета мощности теплонасоса. Одним из самых популярных онлайн-методов являются сайты-калькуляторы. Зайдя на них, Вы сможете ввести все технические параметры сети теплоснабжения и в конце получите ваттность аппарата нужную для полноценного ее функционирования.

А самым простым способом провести расчет теплового насоса для отопления дома, является самостоятельный подсчет согласно формулам.

Одна из моделей теплового насоса Vitocal 300-G BW+BWS A45 Viessmann.

Первичным к определению выступает показатель теплоутери помещения. Он определяется из анализа строительных материалов, количества и качества оконных систем, наличия утепленных фасадов, количества дверей и т. д. Возможно провести та-кой анализ самостоятельно, но лучше обратится к специалистам, так как ошибочные данные могут повлиять на правильность выбора геотермального обогревателя.

Далее требуется точно просчитать протяжность системы трубопровода, так как именно ее длинна определяет ваттность теплового компрессора.

Следующим шагом будет определение валентности будущей отопительной системы. Моновалентная - подразумевает только один энергетический источник, бивалентная - 2 и больше.

Для расчета теплонасосов берется стандартная формула:

R=k*V*T

• R - теплопотери/мощность жилья (ккал/час);
• V – площадь дома, м3;
• Т – максималь-ный перепад между внутренней и внешней температурой в холодное время года;
• k – теплопроницаемость здания: k=3(4) – деревянный дом; k=2(3) – кирпичный однослойный дом; k=1(2) – кирпичный двухслойный; k=0,6(1) – утепленное помещение.

Для преобразования ккал/час на кВт/час требуется разделить полученные результаты на 860.

Для расчета теплового насоса моновалентной модификации, возьмем помещение 150 м2.

Объем (V) – умножаем ширину, высоту и длину между собой:

V=12х12х2,5=360 м3.

Для нахождения значения Т отнимите от самой низкой внутренней температуры, самую низкую внешнюю:

Т=19-(-25) =44С.

Приравниваем теплоутраты к к=1:

R=1*360*44=15840 ккал.

Далее желательно пересчитать килокалории в киловаты.

Для этого нужно ккал разделить на 860, полученное значение будет определять мощность тепловой помпы.

15840 ккал/час / 860 = 18,41 кВт.

Из этих расчетов становится понятным, что для обогрева дома 150м2, требуется компрессор 18,41 кВт.

Утрата энергии с трубопровода зависит от:

• глубины прокладывания;
• грунтовых вод;
• состава грунта и т. д.

Усредненное значение для горизонтального типа рамп составляет 20 Вт/м.п. Различие температур между нагревательным и обратным контуром обычно составляет 2-3 градуса. На площади, где расположен коллектор, не рекомендуется что-либо строить, это поможет нашему ресурсу обогреваться за счет энергии солнца.

Расстояние между трубами не должно быть меньше 70 см. Длина траншей 25-140 м., длина каждого контура должна быть приблизительно идентичной. Теплоносителем первого контура рекомендуется использовать этиленгликоль. Его температура замерзания -13,5 градуса.

• потребность тепла в доме 150м2 равна 19 кВт;
• нагрев системной воды 40 С;
• минимальная допустимая температура теплоносителя в испарителе – 0 С.

1. необходима мощность коллектора Qo = 19 – 3,22(потеря вязкости медиума, при передаче тепла через грунт) = 15,78 кВт;
2. общую протяжность труб L = Qo/q = 15,78/0,020 = 789 м.п. Для обустройства коллекторной рампы такого размера, необходимо 8 стометровых контуров;
3. площадь участка при шаге 0,7 А=800*0,7=560 м2.
4. заправка контуров "рассолом" Vs = 15,78·3600/ (1,05·3,7·3) = 4,91 м3, в один контур равен 0,61 м3.

Планируя инсталлировать у себя дома ТН, необходимо точно определить какие элементы уже имеются, и что нужно добавить:

• тип обогревательной системы (радиаторная, фанкойловая);
• возможность буровых работ;
• геологический анализ приусадебного участка (глубина залегания подземных вод, свободные участки грунта и их размер);
• нужна ли функция кондиционирования, или требуется только подогрев;
• состояние вентиляционной системы;
• экономический расчет;
• стоимость всего оборудования, включая монтаж;
• объем площади под теплонасос;
• расчет протяжности коллекторной рампы и ваттности теплового компрессора.

Установка тепловых насосов имеет неоспоримые преимущества перед газовым отоплением.

Несмотря на высокую стоимость теплонасосов, экономия на платежах поможет окупить такое оборудование за один или два сезона. Потом Вы будете тратить только на недорогое обслуживание теплонасосной системы отопления. Тепловые насосы в разы долговечнее и надежнее газового оборудования.

Выбрать насос Вы можете тут