Як проводиться розрахунок теплового насоса

Використання альтернативних джерел енергії сьогодні є першочерговим завданням практично для всіх сфер діяльності сучасної людини. Активне застосування енергії вітру, води, сонця дозволяє не тільки істотно знизити витрати фінансових коштів при реалізації всіляких технологічних операцій, але і благотворно позначається на стані навколишнього середовища (пов`язано зі зменшенням викидів забруднюючих речовин в атмосферу).

Аналогічна тенденція простежується і в житлово-побутовому секторі, в зв`язку з чим все частіше для створення сприятливих умов проживання застосовують сонячні колектори, вітрогенератори, економні теплогенератори, а також реалізують заходи, що сприяють підвищенню рівня теплоізоляції всіх елементів споруди.

Досить ефективним з економічної точки зору заходом є застосування теплових насосів - геотермальних джерел енергії. Принципово теплові насоси влаштовані таким чином, що можуть отримувати тепло буквально по крихтах з навколишнього середовища, а вже після трансформувати його і направляти до місця безпосереднього використання. Як джерела енергії для теплового насоса можуть виступати повітря, вода, грунт, тоді як реалізується весь процес завдяки фізичним властивостям деяких речовин (холодоагентів) закипати при низьких температурах.

Таким чином витрати традиційних ресурсів для працездатності представленого теплогенератора пов`язані лише з транспортуванням енергії, тоді як основна її частина втягується із зовні. Завдяки принциповим характеристикам теплових насосів, коефіцієнт їх продуктивності може досягати 3-5 одиниць, тобто, витрачаючи 100 Вт електричної енергії для роботи теплового насоса, можна отримати до 0,5 кВт теплової потужності.

Методика розрахунку теплових насосів

Безумовно, процес вибору і розрахунок теплового насоса є досить складною в технічному відношенні операцією і залежить від індивідуальних особливостей об`єкта, але орієнтовно він може бути зведений до наступних етапів:

Визначаються тепловтрати через огороджувальні конструкції будівлі (стіни, перекриття, вікна, двері). Зробити це можна, застосувавши наступне співвідношення:

Qок = S * (tвн - tнар) * (1 +??) * N / Rт (Вт) де

tнар - зовнішня температура повітря (° С);

tвн - внутрішня температура повітря (° С);

S - сумарна площа всіх огороджувальних конструкцій (м 2);

n - коефіцієнт, який вказує вплив навколишнього середовища на характеристики об`єкта. Для приміщень, безпосередньо контактують через перекриття з зовнішнім середовищем n = 1 для об`єктів, що мають горищні перекриття n = 0,9 якщо ж об`єкт розміщений над підвальним приміщенням n = 0,75;

? - коефіцієнт додаткових тепловтрат, який залежить від типу будови і його географічного розташування? може варіюватися від 0,05 до 0,27;

Rт - теплоопір, визначається за наступним виразом:

Rт = 1 /? Внутр +? (? І /? І) + 1 /? Нар (м 2 * ° С / Вт), де:

?і /? і - розрахунковий показник теплопровідності застосовуваних при будівництві матеріалів.

?нар - коефіцієнт теплового розсіювання зовнішніх поверхонь огороджувальних конструкцій (Вт / м 2 * о С);

?внутр - коефіцієнт теплового поглинання внутрішніх поверхонь огороджувальних конструкцій (Вт / м 2 * о С);

- Розраховуються сумарні тепловтрати споруди за формулою:

Q т.пот = Q ок + Q і - Q бп. де:

Q і - витрати енергії на підігрів повітря надходить до приміщення через природні нещільності;

Qбп - виділення тепла за рахунок функціонування побутових приладів і діяльності людей.

2. На підставі отриманих даних розраховується річне споживання теплової енергії для кожного індивідуального об`єкта:

Q рік = 24 * 0.63 * Q т. Піт. * ((D * (tвн - tнар.ср.) / (Tвн - tнар.)) (КВт / год за рік.) Де:

t вн - рекомендована температура повітряного середовища всередині приміщення;

t нар - зовнішня температура повітря;

t нар.ср - середньоарифметичне значення температури зовнішнього повітря за весь опалювальний сезон;

d - число днів опалювального періоду.

3. Для повного аналізу потрібно розрахувати і рівень теплової потужності необхідної для розігріву води:

Q гв = V * 17 (кВт / год за рік.) Де:

V-об`єм щоденного нагріву води до 50 ° С.

Тоді сумарний витрата теплової енергії визначиться за формулою:

Q = Q гв + Q рік (кВт / год за рік.)

Беручи до уваги отримані дані, підібрати найбільш підходящий тепловий насос для опалення та гарячого водопостачання не складе великих труднощів. Причому розрахункова потужність визначиться як

Qтн = 1,1 * Q, де:

1,1 - коригувальний коефіцієнт, який вказує можливість збільшення навантаження на тепловий насос в період виникнення критичних температур.