Как производится расчет теплового насоса

Использование альтернативных источников энергии сегодня является первоочередной задачей практически для всех сфер деятельности современного человека. Активное применение энергии ветра, воды, солнца позволяет не только существенно снизить затраты финансовых средств при реализации всевозможных технологических операций, но и благотворно сказывается на состоянии окружающей среды (связано с уменьшением выбросов загрязняющих веществ в атмосферу).

Аналогичная тенденция просматривается и в жилищно-бытовом секторе, в виду чего все чаще для создания благоприятных условий проживания применяют солнечные коллекторы, ветрогенераторы, экономные теплогенераторы, а также реализуют мероприятия, способствующие повышению уровня теплоизоляции всех элементов сооружения.

Весьма эффективным с экономической точки зрения мероприятием является применение тепловых насосов – геотермальных источников энергии. Принципиально тепловые насосы устроены таким образом, что могут извлекать тепло буквально по крупицам из окружающей среды, а уже после трансформировать его и направлять к месту непосредственного использования. В качестве источников энергии для теплового насоса могут выступать воздух, вода, грунт, тогда как реализуется весь процесс благодаря физическим свойствам некоторых веществ (хладагентов) закипать при низких температурах.

Таким образом затраты традиционных ресурсов для работоспособности представленного теплогенератора связаны лишь с транспортировкой энергии, тогда как основная ее часть вовлекается из вне. Благодаря принципиальным характеристикам тепловых насосов, коэффициент их производительности может достигать 3-5 единиц, то есть, затрачивая 100 Вт электрической энергии для работы теплового насоса, можно получить до 0,5 кВт тепловой мощности.

Методика расчета тепловых насосов

Безусловно, процесс выбора и расчет теплового насоса является весьма сложной в техническом отношении операцией и зависит от индивидуальных особенностей объекта, но ориентировочно он может быть сведен к следующим этапам:

Определяются теплопотери через ограждающие конструкции здания (стены, перекрытия, окна, двери). Сделать это можно, применив следующее соотношение:

Qок = S *( tвн – tнар)* (1 + ? ? ) *n / Rт     (Вт)     где


tнар – наружная температура воздуха ( ° С);

tвн – внутренняя температура воздуха ( ° С);

S – суммарная площадь всех ограждающих конструкций (м 2 );

n – коэффициент, указывающий   влияние окружающей среды на характеристики объекта. Для помещений, напрямую контактирующих через перекрытия с наружной средой n=1; для объектов, имеющих чердачные перекрытия n=0,9; если же объект размещен над подвальным помещением n = 0,75;

? – коэффициент добавочных теплопотерь, который зависит от типа строения и его географического расположения   ? может варьироваться от 0,05 до 0,27;

Rт – теплосопротивление, определяется по следующему выражению:

Rт = 1/ ?внутр + ? ( ?і / ?і ) + 1/ ?нар   (м 2 * ° С / Вт), где:

?і / ?і – расчетный показатель теплопроводности применяемых при строительстве материалов.

?нар – коэффициент теплового рассеивания наружных поверхностей ограждающих конструкций(Вт/ м 2 * о С);

?внутр – коэффициент теплового поглощения внутренних поверхностей ограждающих конструкций(Вт/ м 2 * о С);

- Рассчитываются суммарные теплопотери сооружения по формуле:

Q т.пот = Q ок + Q и – Q бп. где:

Q и - затраты энергии на подогрев воздуха поступающего к помещению через естественные неплотности;

Qбп -   выделения тепла за счет функционирования бытовых приборов и деятельности людей.

2. На основании полученных данных рассчитывается годичное потребление тепловой энергии для каждого индивидуального объекта:

Q год = 24*0.63* Q т. пот.*(( d *( tвн - tнар.ср.)/ ( tвн - tнар.))      (кВт/час за год.) где:

t вн – рекомендуемая температура воздушной среды внутри помещения;

t нар – наружная температура воздуха;

t нар.ср – среднеарифметическое значение температуры наружного воздуха за весь отопительный сезон;

d – число дней отопительного периода.

3. Для полного анализа потребуется рассчитать и уровень тепловой мощности необходимой для разогрева воды:

Q гв = V * 17   (кВт/час за год.) где:

V –объем каждодневного нагрева воды до 50 ° С.

Тогда суммарный   расход тепловой энергии определится по формуле:

Q = Q гв + Q год (кВт/час за год.)

Принимая во внимание полученные данные, подобрать наиболее подходящий тепловой насос для отопления и горячего водоснабжения не составит большого труда. Причем расчетная мощность определится как

Qтн=1,1*Q, где:

1,1 – корректирующий коэффициент, указывающий возможность увеличения нагрузки на тепловой насос в период возникновения критических температур.

По материалам сайта: http://domgvozdem.ru