Как рассчитать тепловой насос

Тепловой насос представляет собой устройство, предназначенное для переноса энергии от источника к потребителю. Такие насосы используют возобновляемые источники энергии, к примеру, низкопотенциальное тепло грунта, подземных вод, воздуха и других источников. Эффективность использования теплового насоса во многом зависит от того, правильно ли рассчитаны его параметры.

Вам понадобится

• - калькулятор;
• - исходные данные.

Инструкция

1. Прежде чем приступить к расчету основных показателей теплового насоса, нужно рассмотреть возможные варианты получения низкопотенциальной энергии, к примеру, из грунта. Тепловую энергию можно получить путем укладки металлопластикового трубопровода в траншеи глубиной до полутора метров или скважины. При этом съем тепла с каждого погонного метра трубы зависит от глубины укладки трубопровода, качества грунта, наличия подземных вод и других показателей.
2. Считается, что мощность энергии, выделяемой каждым метром горизонтального коллектора, составляет 20 ватт. Если быть точнее, то теплопроводность сухого песка составляет 10 Вт/(м*К), сухой глины – 20 Вт/(м*К), влажной глины – 25 Вт/(м*К), а глины с большим содержанием воды - 35 Вт/(м*К). При расчетах разница температуры теплоносителя в прямой и обратной линиях трубопровода принимается равной 3оС.
3. Длина каждой траншеи составлять должна от 30 до 120 метров, а расстояние между трубами – 0,8 метров. Как правило, теплоноситель первичного контура – 25%-ный раствор гликоля. Его теплоемкость при нулевой температуре равна 3,7 кДж/(кг*К).
4. Если в системе теплового насоса используется антифриз, следует учесть, что потери давления в трубопроводе будут в полтора раза больше, чем во время циркуляции воды. Чтобы рассчитать параметры первичного контура теплового насоса, нужно прежде определить расход антифриза. Для этого подставьте значения в формулу: Vs=Qo*3600/(1,05*3,7*.t), где Qo – тепловая энергия, которую получают от низкопотенциального источника, а .t – разность температура, равная 3оС.
5. Тепловая энергия, поступающая от низкопотенциального источника, рассчитывается как разница между полной мощностью насосной установки и мощностью, которая затрачивается для обогрева фреона. Затем рассчитайте длину труб коллектора по формуле: L = Qo/q, в которой q – показатель удельного теплосъема с одного метра трубы. Следом за этим рассчитывайте длину участка под коллектор: A = L*da, где da – шаг укладки труб.
6. Ввиду того что температура антифриза колеблется от -5 до +20оС, в первичном контуре теплового насоса должен быть установлен расширительный бак, а на возвратной линии – бак-накопитель. Его минимальный объем принимают из расчета 10–20 литров на 1 кВт мощности насосной установки.
7. Мощность теплового насоса определяется исходя из его режима работы. При моновалентном режиме работы это устройство используется в качестве единственного генератора энергии. Бивалентная система работы насоса предусматривает наличие дополнительного электрического нагревателя (пиковая электрическая мощность в этом случая составляет 9,7 кВт).