Jak vypočítat výkon tepelného čerpadla pro dům?

V našich doporučeních zvažujeme možnost instalace zemního tepelného čerpadla, které funguje na principu „solná voda-půda“ a vyžaduje vrtání vrtů pro geotermální sondy. Tepelné čerpadlo je nejlepším ekologickým řešením pro vytápění domu a přípravu teplé vody.

Technologii tepelného čerpadla lze schematicky znázornit jako jeden systém sestávající ze tří okruhů. V prvním okruhu je chladivo, které předává energii ze zdroje tepla, ve druhém okruhu cirkuluje chladivo (freon), které se periodicky odpařuje, odebírá teplo z prvního okruhu, a poté opět kondenzuje a předává ho třetímu okruhu. A konečně, tepelný přijímač „běží“ podél třetího okruhu, v našem případě vody, přenášející teplo přes topný systém. Úkolem posledního okruhu je odebrat maximum tepla ze země a vrátit ho zpět do systému. Takže na výstupu ze systému do země může být teplota nula stupňů a po průchodu okruhem v zemi by měla stoupnout na plus šest stupňů. Teplota Země v hloubce několika desítek metrů prakticky nepodléhá sezónním výkyvům a je vždy v kladném rozmezí.

Hlavním prvkem systému je kompresor, jehož úkolem je stlačit plyn (chladivo). Tlak plynu se několikrát zvýší a výrazně se zahřeje: pokud je teplota na vstupu kompresoru
chladiva je 6-10°C, pak je výstup již cca 60°C. Díky vysoké teplotě na výstupu se teplo předává do topného okruhu (první okruh). Po přenosu tepla ohřátý plyn sám kondenzuje, to znamená, že přechází do kapalného stavu. Přebytečný tlak se poté uvolní pomocí škrticí klapky a cyklus začíná znovu.

Konstrukce tepelného čerpadla se ve své podstatě nijak zásadně neliší od konstrukce běžné lednice. V našem případě dochází k opačnému efektu. Nic složitého. Pokud se v případě chladničky teplo odebrané z potravin uložených uvnitř plýtvá, pak energie generovaná tepelným čerpadlem přináší skutečné výhody – vynakládá se na cílené vytápění domu. Princip činnosti tepelného čerpadla je vidět na obrázku níže.

Umístění tohoto systému nevyžaduje velké plochy, jako je tomu u plynu, kde jsou požadavky na samostatnou místnost. Studny můžete vrtat v kterékoli části vašeho pozemku – kdekoli je to pro vás výhodné. Hlavní nevýhodou zemních tepelných čerpadel s geotermálními sondami jsou vysoké náklady na vrtání studní. Právě na těchto nákladech však můžete výrazně ušetřit, pokud si je uděláte sami.

Princip činnosti tepelných čerpadel je založen na schopnosti chladiva absorbovat nebo uvolňovat teplo, když se změní jeho stav agregace. Ve svém jádru se taková čerpadla svým provozem příliš neliší od běžných domácích chladniček.

Chcete-li vybrat tepelné čerpadlo vhodné k instalaci, musíte vypočítat jeho výkon.

Výpočty vycházejí z tepelné bilance v objektu. Předem byste se měli postarat o zateplení domu a instalaci oken s dvojitým zasklením s nízkou tepelnou vodivostí, která sníží tepelné ztráty objektu, a tím i cenu práce a vybavení.

Topný výkon tepelného čerpadla můžete nezávisle vypočítat pomocí jednoduchého vzorce:

R = (K x V x T)/860, kde:

R — tepelné ztráty/spotřeba energie místnosti (kcal/hod);
К – průměrný součinitel tepelné ztráty budovy: například 0,6 – jedná se o dobře izolovaný dům s minimální tepelnou ztrátou, 1 je dům zděný ve dvou vrstvách a 4 je špatně izolovaný, například kůlna vyrobené z panelových desek;
V – celkový objem celé vytápěné místnosti v metrech krychlových;
T — maximální teplotní rozdíl mezi ulicí a vnitřním prostorem.
860 — hodnota potřebná k převodu výsledných kcal na kW.

• vytápěná plocha 200 mXNUMX;
• výška stropu 2,5 m;
• budova je dobře izolovaná;
• minimální venkovní teplota v zimě je -15 stupňů;
• pohodlná pokojová teplota +20 stupňů.

V souladu s tím je požadovaný topný výkon tepelného čerpadla 12,2 kW.
Potřebný tepelný výkon pro vytápění a dodávku teplé vody: 15,3*1.25=15,3 kW. Je lepší udělat si určitou rezervu výkonu +10%.
Dostáváme 16,8 kW. Spotřeba elektřiny takového tepelného čerpadla nepřesáhne 3,4 kW/hod (pracuje přerušovaně, ale podle potřeby s přihlédnutím k instalovanému tepelnému akumulátoru).

Rozdíl v tepelném výkonu je kompenzován přenosem tepla ze země. V našem případě geotermální sondy, které by měly poskytnout zbývajících 13,4 kW. Podrobnosti o geotermálních sondách naleznete v samostatné sekci:

Oběhová čerpadla pro vytápění jsou jednostupňová zařízení s oběžným kolem na hřídeli s jednostranným vstupem.

Pohon je elektrický. Většina konstrukcí je prezentována s “mokrým rotorem”, který je oddělen a izolován od statoru manžetou, která zajišťuje těsnění.

Firma STOUT používá 3-rychlostní čerpadla, která zajišťují pohyb chladicí kapaliny, glykolů a dalších kapalin v uzavřeném okruhu.

Ložiska u modelů s mokrým rotorem není třeba speciálně mazat, jsou mazána čerpanou kapalinou.

Čerpadlo má malé rozměry a hmotnost. Tělo je vyrobeno z litiny s kataforetickým povlakem. Model funguje, aniž by ve skutečnosti vytvářel hluk, a spotřeba energie je zanedbatelná.

Konstrukce oběhových čerpadel jsou snadno ovladatelné, a to z toho důvodu, že v závislosti na potřebě jeho provozu lze jednoduchým přepínačem nastavit požadované otáčky hřídele motoru.

V důsledku rotace oběžného kola a jeho působení na kapalinu prochází chladicí kapalina čerpadlem s tlakem a rychlostí větší než na vstupu.

Rychlost tekutiny na vstupu se přeměňuje na tlak, který stoupá na výstupu.

Pro normální provoz je nutné zajistit nepřetržitý průtok čerpané vodní chladicí kapaliny.

Ložiska čerpadla jsou vyrobena ve formě keramicko-grafitového páru chlazeného čerpanou vodou.

Pokud čerpadlo běží delší dobu bez vody, dochází k přehřívání ložisek s následnou destrukcí.

Čerpací zařízení je instalováno na topných potrubích a připojeno pomocí závitových šroubení.

Proč dělat výpočty

Oběhová čerpadla zajišťují nepřetržitý pohyb chladicí kapaliny kotlem, aby se zabránilo varu kapaliny. Jsou instalovány v topných okruzích, v systémech s radiátory a slouží k cirkulaci kapaliny v potrubí “teplé podlahy”

Jejich instalace se provádí výhradně v interiéru.

Provozní podmínky oběhového zařízení musí odpovídat bezpečnostním požadavkům a doporučením výrobce.

Aby bylo možné vybrat správné čerpadlo pro topný systém a zajistit normální teplotní podmínky a bezporuchový provoz kotlového zařízení, je kalkulován součin.

“Výkonové charakteristiky oběhových čerpadel STOUT”

Co potřebujete vědět pro výpočty

Výpočet je proveden na základě znalosti výkonu kotle (Qn), který funguje jako zdroj tepla (kW).

Druhá věc, kterou potřebujete vědět, je výkon čerpadla (Qpu), které musí čerpat chladicí kapalinu přes kotel, aby nedošlo k varu kotle a ohřevu topného okruhu. Měřeno – m 3 / hod.

Třetí je výkon čerpadla neboli tlak (Hpu) chladiva, jehož otáčky musí procházet hydraulickým odporem topného okruhu.

Vypočítejte výkon kotlového zařízení

Není třeba si myslet, že čím vyšší výkon, tím efektivnější práce. Takže pro vytápění domu o rozloze 220 m 2 se dvěma podlažími a suterénem stačí jedno čerpadlo.

P u3,6d XNUMX x Q / (C x ∆T)

Qn = Sn x Qyd 1000, kde:

Qn – výkon kotle.

Sn je plocha domu.

Qyd – měrná potřeba tepla.

Výkon systému je uvažován přibližně jako 10 2 m, což se rovná 1 kW energie. Například dům o celkové ploše 240 m 2 bude vyžadovat Q = 24 kW. C je tepelná kapacita chladicí kapaliny nalité do systému. Tepelná kapacita vody, kterou je většina systémů naplněna, je 4,2 kJ/kg. ∆T je teplotní rozdíl mezi přívodem a zpátečkou. U klasických systémů je rozdíl minimálně 20 o C. U systémů, kde je „teplá podlaha“, je rozdíl 5 o C. Mimochodem, 3,6 je standardní koeficient tepelné kapacity chladicí kapaliny.

Vzorec je uveden v SNiP 2.04.05-91

P u3,6d 24 x 4,2 / (20 x 1,02) u3d 240 m 2 / h objem potřebný pro čerpání kapaliny v domě o rozloze XNUMX m XNUMX.

Výpočet výkonu čerpadla

Výkon čerpacího zařízení je tlakový. Vzorec:

N – počet podlaží v domě, s přihlédnutím ke všemu, kde prochází topný okruh, včetně suterénu, suterénu, podkroví.

K – průměrná hodnota odporu. V systému s paprskovým vedením je to 1,85 a pro systémy s dvoutrubkovým systémem nebo “Leningradka” – 1,1.

Dům, který jsme vzali jako příklad, má dvě podlaží, ale v suterénu jsou také radiátory.

Takže H u3d 1,1 * 3,3 u3,3d 3 m., To znamená, že tlak by měl být XNUMX m XNUMX / hodinu.

Pojďme spočítat výkon

Zjistili jsme výkon kotle, zjistili výkon čerpadla, nyní potřebujeme spočítat požadovaný výkon.

Нpu = R * L * ZF, kde:

Нpu – výška hlavy, m;

R – ztráta napájení, maximální hodnota do 150 Pv/m. Obvykle je tato hodnota typická pro plastové a kovové trubky. Použije se maximální hodnota.

L je délka topného systému. Pokud je to obtížné spočítat, sečteme délku, šířku a výšku domu a výsledek zdvojnásobíme.

ZF je součinitel odporu potrubních armatur. Hodnota je 1,3, když v systému není termostatický ventil. Když je – ZF je 2,2.

Přesnější výpočty berou v úvahu reálné ukazatele.

“Nomenklaturní parametry oběhového zařízení STOUT s uvedením hlavy a kapacity”

Výběr čerpadla

Pro výběr zařízení potřebujete znát dva hlavní parametry: průtok a tlak chladicí kapaliny.

Specifikace jsou uvedeny v pasu. Určíme poměr vlastností k vašim výpočtům produktivity a výšky hlavy.

Před instalací je nutné zajistit přítomnost filtru: instaluje se před čerpadlo, pohyb čerpaného média musí probíhat ve směru pohybu hřídele.

Počet otáček pro oběhová čerpadla

Oblíbené modely mají tři rychlosti. Poměr parametrů lze určit charakteristikami v pasu vzhledem ke zvolené rychlosti.

Režimy rychlosti by měly poskytovat několik hodnot tlaku. Díky vyšší rychlosti se místnost velmi rychle vytopí. Poté můžete snížit otáčky a nechat čerpadlo běžet v úsporném režimu při nízkých otáčkách.