pompe de căldură

4.1. Principiul de funcționare a pompei de căldură

Utilizarea surselor alternative de energie curată poate preveni criza de energie se prefigurează în Ucraina. Împreună cu căutarea și dezvoltarea surselor tradiționale (motorină), direcția promițătoare este de a utiliza energia stocată în rezervoare, sol, sursele geotermale, emisiile de gaze de proces (aer, apă, ape uzate și altele.). Cu toate acestea, temperatura acestor surse este destul de scăzută (0-25 ° C), și eficiente pentru utilizarea lor trebuie să pună în aplicare transferul acestei energii la un nivel de temperatură mai ridicată (50-90 ° C). Implementarea unei transformare a pompelor de căldură (TH), care, de fapt, sunt comprimarea vaporilor mașinile de refrigerare (Fig. 4.1).

Sursa de temperatură joasă (INT) încălzește evaporatorul (3), în care agentul frigorific fierbe la o temperatură de -10 ° C ... + 5 ° C Apoi, căldura transferată agentului de răcire este transferat la ciclul clasic de compresie a vaporilor la condensator (4), care este furnizat clientului (OEM) la un nivel superior.

Pompele de căldură sunt împărțite în funcție de principiul acțiunii (compresor, absorbție) și tipul de circuit de transmisie a căldurii „sursă de consum“. Următoarele tipuri de pompe de căldură: aer-aer, aer-apă, aer-apă, apă-apă, aer-sol, sol-apă, în care este indicat prima sursă de căldură. Dacă numai pompa de căldură este utilizată pentru încălzire, sistemul se numește monovalent. În cazul în care, în plus față de pompa de căldură este conectată cealaltă sursă de căldură, care funcționează fie singur, fie în paralel cu sistemul de pompe de căldură este numit bivalent.

Fig. 4.1. Schema pompei hidraulice termice:

1 - compresor; 2 - sursa de nivel redus de energie termică (INT); 3 - vaporizatorul pompei de căldură;

condensator pompă de căldură - 4; 5 - nivel ridicat de consum de căldură (HTP);

6 - schimbător de căldură de temperatură joasă; regulator de debit de agent frigorific - 7;

8 - schimbător de căldură la temperatură ridicată

Pompa de căldură cu strapping hidraulic (pompe de apă, schimbătoare de căldură, supape, etc.) Se numește instalația de pompe de căldură. Dacă mediul este răcit printr-un evaporator, la fel ca mediul să fie încălzite în condensatorul (apă-apă, aer-aer), prin modificarea debitului acestor medii pot fi modificate pentru a inversa modul TN (răcire la încălzire și invers). Dacă mediul - gazele, o astfel de schimbare a modului este denumit ciclu de aer reversibil dacă lichidul - hidraulic ciclu reversibil (Figura 4.2.).

Fig. 4.2. Circuitul pompei de căldură cu un ciclu reversibil hidraulic

Într-un caz în care reversibilitatea ciclului prin schimbarea direcțiilor de agent frigorific prin reversibilitatea ciclului de supapă, utilizarea termenului „pompa de căldură funcționează în ciclul de refrigerare reversibil.“

4.2. potențiale surse de căldură mici

4.2.1. sursă potențială scăzută - aer

Fig. 4.3. „Aer-apă“ pompă de căldură Schema

În aer sistemele de climatizare sunt utilizate în mod obișnuit pompe de căldură „aer-apă“. Aerul exterior este suflat prin evaporator și căldura respins din condensatorul încălzește apa utilizată pentru a încălzi camera în cameră (fig. 4.3).

Avantajul unor astfel de sisteme este disponibilitatea nizkopotentsialnogo sursa de caldura (aer). Cu toate acestea, temperatura variază într-o gamă largă, atingând o valoare negativă. Eficiența pompei de căldură este redus foarte mult. Astfel, modificarea temperaturii aerului exterior de la 7 ° C până la minus 10 ° C conduce la reducerea performanțelor pompei de căldură în 1,5-2.

Pentru alimentarea cu apă de la TN pentru a încălzi încăperea în care sunt instalate schimbătoare de căldură, numit în literatura de specialitate „ventiloconvectoare“. Apa este furnizată sistemului hidraulic bobina ventilator - (. Figura 4.4) o stație de pompare.

Fig. 4.4. Schema stație de pompare:

manometre - P; RB - expansiune; AB - rezervor de stocare; comutator de debit - RP; H - pompa;

BK - supapă echilibrată; F - Filtru; OK - retur; B - valve; T - Termometru;

PC - o supapă de siguranță; TP - schimbator de "lichid Freon"; TCA - supapă cu trei căi; CSW - supapă lichid de alimentare; CPV - robinet de alimentare cu aer; SSC - aerisire

Pentru a îmbunătăți precizia cu menținerea temperaturii camerei și inerția redusă a rezervoarelor de depozitare sunt instalate în sistemul hidraulic. Capacitatea rezervorului de stocare poate fi determinată prin formula [8]:

în care: - capacitatea de răcire TH kW;

- Imbunatatirea volumului de refrigerare, m3;

- cantitatea de apă din sistem, L;

Z - Capacitate pași TN.

În cazul în care se va transforma negativ VAB, rezervorul de stocare nu este instalat.

Pentru a compensa dilatarea termică a apei din set sistemul hidraulic vasele de expansiune. Rezervoarele de expansiune sunt montate pe partea de aspirație a pompei. Volumul rezervorului de expansiune se determină prin formula [8]:

în care Vsist - volumul sistemului, l;

k - coeficientul de dilatare volumetric al lichidului; (apă 3,7 x 10 -4 antigel (4,0-5,5) x 10 -4).

AT - fluid diferență de temperatură (care funcționează numai în modul răcire)

= Tamb AT - 4 ° C; în timpul funcționării în modul pompei de căldură = 60 ° AT C - 4 ° C = 56 ° C);

Rpred - setare a supapei de siguranță.

Presiunea sistemului (Rsist) depinde de poziția relativă a stației de pompare și utilizatorul final (bobina). Dacă stația de pompare este situată sub utilizatorul final, presiunea (Rsist) este definită ca diferența de înălțime maximă (în bari) plus 0,3 bar. Dacă stația de pompare este mai presus de toate consumatori, Rsist = 1,5 bar.

Vas de expansiune pre-umflate cu aer la o presiune de la 0,1-0,3 bari mai mică decât proiectarea, instalarea și după ce presiunea este adusă la normal.

Proiectarea rezervoarelor de expansiune prezentat în Fig. 4.5.

Suprafața necesară pentru amplasarea colectorului se calculează în conformitate cu formulele (5) și (6)

unde - TN performanță termică, W;

- consumul de energie de la TN, W;

g - densitatea de putere a colectorului sol W / m 2.

Astfel, în cazul în care capacitatea de răcire TH este de 10 kW, sol nisipos umed (g = 20 W / m2) pentru plasarea zonei colector necesar

Pentru a converti căldura din astfel de zone trebuie stabilite în țevile din polietilenă cu diametrul de 25 x 2,3 sol mm și o lungime de 500 x 1,4 = 700 m (1.4 - tuburi de flux unitate pe metru pătrat).. Tubulatura trebuie să fie pus pe circuitele individuale de 100 m fiecare, m. F. Circuite 7.

Toate supapele și colectoare trebuie să fie plasate în locuri accesibile pentru a explora, de exemplu, în distribuția minelor individuale în afara casei sau în subsolul casei mele. Accesoriile se realizate din materiale rezistente la coroziune. Toate țevile din casă și se introduce prin peretele trebuie să fie izolate pentru a se asigura impermeabilitatea de difuzie pentru cuplu, pentru a evita formarea condensului, deoarece un tur și retur rețea este rece (relativ la temperatură subsol) a lichidului de răcire.

Când sonda de proiectare primer vertical forate adâncime a sondei de 60-200 m, care se încadrează conducte în formă de U oarecum (Fig. 4.11).

Fig. 4.11. Pompa de căldură cu sonda sol

și - schema generală, b - schema de sondă la sol

1 - linia de retur, 2 - line feed 3 - sondă bucla 4 - capac

Solul argilos umed cu capacitatea pompei de căldură 10 kW lungimea sondei de răcire (adâncimea găurii) trebuie să fie

Este recomandabil să se facă 2 buclă la o adâncime de 50 m diametru DN = 32 x 3 mm. Lungimea totală a conductei este de 200 m. Sonda este umplut cu conducte bentonita, căldură cu o conductivitate ridicată. Numărul lichidului de răcire determinată de volumul interior al tuburilor colectoare (sondă) și conductele de alimentare. Diametrul țevilor de alimentare luând dimensiunea mai mare decât tubul antet. In exemplul nostru, tubul sondă DN = 32 x 3 mm, iar conducta de alimentare DN = 40 x 2,3 mm lungime de 10 m volum interior (tabelul 2), cu conducta de alimentare este de 2 x 100 x 0,531 x 0,984 = +10 116,04 l. Fluxul lichidului de răcire a pompei de căldură sunt pe pașaportul la pompa de căldură. Să presupunem 1600 l / h. Apoi, consumul de o buclă este de 800 l / h.

Tabel 2. Volumul intern specific al tubului

Pierderea de presiune în tuburi depinde de diametrul tubului, densitatea și debitul agentului de răcire se determină în conformitate cu conductele producătorului. Astfel, pentru conducte HDPE (polietilenă cu densitate înaltă) 32 x 3 mm, și un debit de 800 l / h este 154.78 Pa / m, iar pentru țevi cu diametrul de 40 × 2.3-520.61 Pa / m [7]. Din căderea de presiune totală în rețea va fi 36161.1 Pa, care ar trebui să fie luate în considerare atunci când se alege o pompă.

Durata de funcționare a colectorului solului depinde de aciditatea solului: în cazul în care aciditatea normală (pH = 5,0) - în vârstă de 50-75 ani, la mare (pH> 5,0) - 25-30 de ani.

4.1. Eficiența pompelor de căldură

Deoarece principalul indicator al eficienței pompei de căldură se aplică un factor de conversie sau raportul dintre COP încălzire (coeficientul de performanță), egală cu raportul dintre capacitatea de încălzire a pompei de căldură la puterea consumată de compresor. În modul de răcire este utilizat pentru a evalua eficacitatea EER coeficientului de refrigerare (rata de eficiență energetică), este raportul dintre capacitatea de răcire a pompei de căldură la puterea consumată de compresor.

în cazul în care - energia livrată de către OEM;

- energia termică este luat de la INT;

și - condensare și evaporarea temperaturilor în pompa de căldură.

Temperatura determinată de presiunea agentului frigorific condensat în TH, și - temperatura INT. Astfel, dacă se ia K = 281.16 (8 ° C) u = 323,16 K (50 ° C), apoi COP este egal cu 7,7. Dacă căldura este îndepărtată prin apă, diferiți agenți frigorifici pot realiza următoarele temperaturi [1]: R717, R502, R22 - aproximativ 50 ° C, R134a - +70 ° C, R142 - +100 ° C.

Trebuie amintit pe regula de bază a efluentului (4): cea mai mică diferența de temperatură dintre sursa de căldură și un receptor în pompa de căldură, raportul de conversie mai mare.

Când se utilizează pompa de căldură atât de căldură și (de exemplu, camere frigorifice și răcirea spațiilor de birouri de căldură) la rece, apoi

Atunci când ciclul echipotențială =

La temperaturi raportul de conversie totală poate ajunge la peste 12, 7, ce caracterizează o eficiență energetică ridicată a pompei de căldură. COP real este ușor mai mică în ordinea de 3-5.

În absorbția pompelor de căldură coeficient de transformare este mai mic decât o compresie din cauza pierderilor de absorbție mari în elemente de circuit. Astfel, atunci când se utilizează apelor T0 = 281,16 K (8 ° C) și o temperatură de căldură utilizabilă = 323,16 K (50 ° C), factorul de conversie va fi numai absorbție TN 1,45 [1]. Temperatura de căldură utilă în pompa de căldură de absorbție este, de asemenea, depinde de temperatura de încălzire a generatorului. Când generatorul de temperatura de încălzire de mai sus trebuie să fie de cel puțin 150 ° C,

Costul pompei de căldură poate fi estimată aproximativ la rata de 750-1500 USD pe energie termică 1 kW generate. Perioada de amortizare de 7-14 ani.

4.2. Alegerea de echipamente pentru pompe de căldură

Alegerea echipamentului începe cu calculul de construire a căldurii. În prezent, există o varietate de programe pentru a calcula consumul de energie termică pe PC, care pot fi găsite pe Internet sau contactați distribuitorul de hardware.

Calcule aproximative se poate face pe baza zona încălzită a clădirii și cantitatea de apă caldă consumată. De asemenea, în cazul întreruperilor de planificate periodice trebuie să crească capacitatea termică a pompei de căldură. În cazul în care o pană de curent nu depășește 2 ore, acest factor nu poate fi ignorat.

Consumul specific de căldură depinde de tipul de construcție:

• Construirea cu un consum redus (materiale avansate, pereți de izolare, ferestre de geam termopan) - 40 W / m 2;
• News, o bună izolație termică - 50 W / m 2;
• cu izolație de construcție standard, - 80 W / m 2;
• clădiri vechi cu izolație mică - 120 W / m2.

Contabilizarea capacitate suplimentară de căldură pentru a compensa pierderea de căldură în momentul puterii întreruperilor de planificate urmează.

Se determină zilnic (24 h) consumul de căldură

în cazul în care - teploproizvoditelnostTN kW;

- lipsa de energie electrică.

Calculul capacității termice suplimentare pentru a produce apă caldă de consum bazat pe o singură persoană aproximativ 50 de litri de apă la 45 ° C, ceea ce corespunde la 0,25 kW / persoană. Un calcul mai exactă poate fi realizată utilizând datele din tabelul 3.

Tabelul 3. Consumul zilnic de apă caldă

Consumul de apă, l / persoană

Luați în considerare exemplul de construcție a unei pompe de căldură cu o rundă reversibil hidraulic ciclu de funcționare în două moduri (răcire sau de încălzire), în funcție de perioada anului, folosind hardware și software companii CIAT (Franța).

1. Se încălzește 510 kW.

2. Sursa de temperatură scăzută - apă de mare cu temperatura:

sezon cald ≤20 ° C,

sezonul rece 7 ° C.

3. Înaltă consumator - apă de la schimbătorul de căldură temperatura de ieșire 55 ° C

4. minima Temperatura aerului din exterior - minus 10 ° C (Crimeea, Ucraina).

Acest lucru se va rezolva problema cu ajutorul unei pompe de căldură cu un circuit hidraulic reversibil buclă este prezentat în Fig. 2.

Având în vedere că temperatura exterioară este negativ (minus 10 ° C) în pompa de căldură, folosiți sistem cu două circuite. În circuitul primar să aplice punctul de congelare etilen glicol sub -10 ° (amestec de etilenglicol de 20 la suta cu apa) C.

În conformitate cu cerințele inițiale alege scăderea temperaturii în circuitul de înaltă temperatură Dtvyh = 5 ° C (50/55 ° C). Apoi, temperatura lichidului de răcire din circuitul condensatorului trebuie să fie în mod adecvat 55/60 ° C. Pentru aceste temperaturi pompa de căldură este avantajoasă utilizarea agent frigorific R134a [1].

În conformitate cu cerințele inițiale le definesc diferența de temperatură INT 7/4 ° C, apoi vaporizatorului circuitul diferențială de temperatură se ridică, respectiv la 5/2 ° C.

Utilizarea CIAT echipament de companie program de selecție, determină tipul și parametrii modurilor de pompe de căldură de funcționare pentru încălzire și răcire. Programul de pompe de căldură selectat HYDROCIAT 2500B X LW / LWP R134a cu parametrii indicați în tabel. 4, aspectul care este prezentat în Fig. 12.

Tabelul 4. Specificații Masini de racire apelor HYDROCIAT 2500B X LW / LWP R134a

Temperatura joasă schimbător de căldură „pompă de căldură cu apă de mare“ în anumite date sursă mod de încălzire pentru următoarele:

1. sursă de grad scăzut de căldură (primară): apă de mare, cu o intrare de temperatură / ieșire - 7/4 ° C.
2. Temperatura soluției 20 de procente de etilen glicol în circuitul primar 5/2 ° C.
3. Consumul de soluție 20 de procente din etilenglicol 102,8 m 3 / h.

Programul CIAT selectează PWB 45 placă de schimbător de căldură 11.

Tabelul 6 Specificații schimbător PWB 45 11 c 63 plăci (pompe de mare căldură)

temperatura lichidului de răcire (intrare / ieșire), ° C

Viteză de curgere, m3 / h

Materialul plăcilor de transfer de căldură

Se efectuează verificarea de calcul anterior calculat PWB bobina la 30 noiembrie, plăci 43 pentru sezonul cald si determinarea temperaturii apei la ieșire / intrare către consumator.

Programul CIAT a arătat că, în vara căldură performanța schimbătorului PWB la 30 noiembrie, va fi 437 kW, iar valoarea temperaturii lichidului de răcire (ieșire / intrare) 7.5 / 12 ° C (Tabelul 7)

Tabelul 7. Caracteristicile de performanță schimbătorul PWB la 30 noiembrie, plăcile 43 (pompa de căldură - consumator) în modul de răcire,

temperatura lichidului de răcire (intrare / ieșire), 0 C

Viteză de curgere, m3 / h

Materialul plăcilor de transfer de căldură

Astfel, căldura selectată pompa HYDROCIAT 2500 XLW / LWP R134a prevede:

• în timpul sezonului rece producția de energie termică de 517 kW la un consum de putere de 191 kW;
• în sezonul cald de răcire capacitate de 395,9 kW la 158 kW consumul de energie.

Mai jos este o diagramă schematică a unei pompe de căldură cu un ciclu hidraulic reversibil calculat mai sus.

Fig. 4.13. Diagrama schematică a pompei de căldură cu un ciclu reversibil hidraulic

Nomenclatorul anumită companie de pompe de căldură CIAT este dată în tabelul. 8.

Tabelul 8. Pompele de căldură sunt CIAT (Franța)

1. Pompele de căldură care utilizează surse regenerabile de energie termică, sunt cele mai multe echipamente de incalzire eficiente energetic.
2. Sistemele construite pe baza TN, fiabile, sigure și durabile.
3. Pregătirea de căldură de către pompa de căldură - un proces ecologic.
4. Echipament de climatizare moderne (de exemplu, CIAT, Franța) vă permite să creați un VT cu o capacitate de zeci de kW la MW.

Literatura.

Partajați acest lucru:

Ca aceasta:

Mesaj de navigare

. Bloggerii cum ar fi: