Si të dizajnoni një pompë nxehtësie

Indikacione të përgjithshme se si të dizajnoni një pompë nxehtësie të plotë me referenca për softuerin e plotë dhe funksional. Një ndihmë e shkëlqyer për ata që duhet të zgjedhin llojin e makinës dhe madhësinë e saktë të saj.

Projektimi i një pompe nxehtësie është një proces tërheqës që ndërthur njohuritë shkencore, inxhinierike dhe praktike për të krijuar një sistem shumë efikas të aftë për të shfrytëzuar burimet termike të mjedisit përreth për të ngrohur ose ftohur hapësirat e banimit. Ky udhëzues i krijuar nga Itieffe është krijuar për të ofruar një pasqyrë të plotë dhe të thelluar të kësaj teme vendimtare në fushën e inxhinierisë termike dhe efikasitetit të energjisë.

Pompat e nxehtësisë përfaqësojnë një zgjidhje të qëndrueshme për ngrohjen dhe ftohjen e ndërtesave, pasi ato përdorin një sasi minimale të energjisë elektrike për të transferuar nxehtësinë nga një burim i ftohtë në atë të nxehtë ose anasjelltas. Kjo qasje inovative jo vetëm që redukton kostot e energjisë, por gjithashtu ndihmon në zbutjen e ndikimit mjedisor duke reduktuar emetimet e gazeve serrë që lidhen me sistemet tradicionale të ngrohjes dhe ftohjes.

Qëllimi i udhëzuesit

Ky udhëzues u krijua nga Itieffe për të qenë një pikë referimi për inxhinierët, projektuesit, studentët dhe entuziastët e industrisë të interesuar për të kuptuar në thellësi parimet bazë dhe të avancuara të dizajnit të pompës së nxehtësisë.

Ne do të fillojmë me një përmbledhje të veçorive kryesore dhe komponentëve të nevojshëm për funksionimin e tij.

Projektimi i një pompe nxehtësie është një proces shumëdisiplinor që kërkon ekspertizë në termodinamikë, dinamikë të lëngjeve, inxhinieri elektrike dhe më shumë. Megjithatë, me njohuritë e duhura dhe udhëzimet e duhura, është e mundur të trajtohet kjo sfidë në mënyrë efektive dhe të qëndrueshme.

Shpresoj që ky udhëzues t'ju ofrojë një bazë të fortë për të kuptuar dhe për t'iu qasur dizajnit të pompës së nxehtësisë me besim dhe sukses. Lexim i lumtur dhe punë e mirë në botën magjepsëse dhe gjithnjë e më të rëndësishme të pompave të nxehtësisë.

Si funksionon një pompë nxehtësie dhe si të përmasat e saj

Duke dashur të reflektojmë mbi teknologjinë: "Pompat e nxehtësisë", vërejmë se më në fund në Itali, të gjithë teknikët kanë filluar të bëjnë llogaritjet në W ose kW.

BTU-të (njësitë termike britanike) më në fund janë zhdukur dhe kështu duhet parë që në sistemin tonë (SI) llogaritjet janë rreptësisht në W (ose kW).

Çfarë është një pompë nxehtësie

Pompa e nxehtësisë është një makinë e përbërë nga një qark i mbyllur brenda të cilit qarkullon një gaz ftohës, i aftë të zbresë nxehtësinë nga një mjedis për ta transferuar atë në një tjetër. përmes nxehtësisë latente të avullimit dhe kondensimit dhe përmes veprimit të kompresorit (mbani parasysh se nuk ka makina që prodhojnë të ftohtë por vetëm ato që zbresin nxehtësinë).

Në verë, ai nxjerr nxehtësinë nga brenda dhomës përmes avulluesit dhe e transferon atë në pjesën e jashtme përmes kondensatorit, duke shkaktuar një ulje të temperaturës.

Në dimër situata ndryshon, avulluesi bëhet kondensator dhe anasjelltas përmes një valvule (katërkahëshe), prandaj do të ketë një zbritje të nxehtësisë nga jashtë e cila do të lëshohet në mjedis, duke shkaktuar një rritje të temperaturës (shih : Qarku i ftohjes - Bazat).

 Koeficienti i performancës

Ky transferim energjie bën që pompa e nxehtësisë të shumëfishojë energjinë elektrike të përdorur nga sistemi, duke rezultuar në një koeficient të performancës (COP - Koeficienti i Performancës) më i madh se një.
Falë COP-së së saj të lartë, kjo teknologji është si rrjedhim zgjidhja ideale në gjendje të rakordojë kostot dhe konsumin e energjisë dhe qëndrueshmërinë mjedisore. Çdo kW e absorbuar nga makina furnizon rreth 3,5 në mjedis (me COP të barabartë me 3,5).

 

  1. kompresor
  2. kondensatori
  3. aparat avullimi
  4. valvula e zgjerimit (laminator)
  5. valvul me katër drejtime

Valvula me katër drejtime lejon që avulluesi dhe kondensatori të shkëmbejnë rolet në mënyrë që në dimër kondensuesi të vendoset brenda mjedisit, duke i dhënë atij nxehtësinë e marrë nga jashtë nga avulluesi. Në të kundërt, në verë, kondensuesi lëshon nxehtësi nga jashtë nëse avulluesi nxjerr nxehtësi nga brenda mjedisit.

Ekzistojnë disa lloje të pompave të nxehtësisë që ndryshojnë nga njëra-tjetra në mënyrën se si shkëmbehen lëngjet.

1 - Pompat e nxehtësisë ajër-ujë

Është më i zakonshmi për përdoruesit vendas. Si burim energjie, përdoret ajri i jashtëm. Nxehtësia e thithur nga ajri i jashtëm nga avulluesi transferohet në ujin në qarkun e ngrohjes.

Temperatura e jashtme optimale për funksionimin e rregullt të sistemit nuk duhet të jetë nën 2 ÷ 4 ° C.

Nën këtë temperaturë do të vëreni ndryshime në performancën e makinës në përpjesëtim me vetë temperaturën. Sa më e ulët të jetë temperatura e jashtme, aq më pak do të funksionojë makina e pranueshme.

  1. pompë nxehtësie
  2. komplet hidronik
  3. rezervuari i ujit të ngrohtë shtëpiak
  4. dysheme rrezatuese
  5. radiatorë

Ky lloj makinerie ofrohet nga prodhuesit në konfigurime të ndryshme.

Në nivel impianti, ekzistojnë modele monoblok dhe split që mund të pajisen edhe me magazinim të integruar. Konfigurimi më i përdorur i makinës është ai i ndarë, pasi është i pajisur me një modul hidronik që mund të instalohet në mur brenda shtëpisë, lejon minimizimin e pjesës së jashtme.

 Për sa i përket performancës, ekzistojnë modele standarde, për klimat e ashpër dhe për ujin me temperaturë të lartë.

2 - Pompat e nxehtësisë ujë-ujë

Uji përdoret si burim energjie. Mund të përdoret ai që vjen nga puset ose nga ujërat nëntokësore.

Uji ruan një temperaturë të qëndrueshme gjatë gjithë vitit (temperatura e tij është gjithmonë shumë mbi 4 ° C).

Kjo përfshin ruajtjen e performancës së shkëlqyer të funksionimit të makinës në çdo sezon.

  1. akuifer (ose pus)
  2. pompë nxehtësie

3 - Pompat e nxehtësisë gjeotermale

Një sistem tjetër i shkëmbimit të nxehtësisë janë sondat gjeotermale. Toka ka ngrohtësinë e vet edhe në dimër.

Duke përdorur sonda gjeotermale të vendosura në thellësi është e mundur të kapni këtë nxehtësi dhe më pas ta transferoni atë në ujin e qarkut të ngrohjes (natyrisht përmes pompës së nxehtësisë).

  1. dysheme rrezatuese
  2. rezervuari i magazinimit
  3. pompë nxehtësie
  4. sonda gjeotermale

Cilën makinë të zgjidhni

Për të zgjedhur makinën më të përshtatshme për nevojat tuaja, duhet të merren parasysh vlerësimet e mëposhtme: lloji, konfigurimi, madhësia dhe instalimi.

1 - Tipologji

Zgjedhja e llojit të makinës që i përshtatet më së miri nevojave tuaja bie më shumë në temperaturën në të cilën do të duhet të funksionojë, domethënë, në temperaturën e dorëzimit që kërkohet nga terminalet e sistemit të qarkut të ngrohjes.

Në treg ka makina që funksionojnë në temperatura të ulëta ose të larta. Zgjedhja mund të bëhet në bazë të skemës së mëposhtme:

           1 - Radiator 2 - Fan coil 3 - Sistemi rrezatues

Temperatura e funksionimit 65 ° C Temperatura e funksionimit 50 ° C Temperatura e funksionimit 35 ° C

Makinë me temperaturë të lartë Makinë standarde ose klimat e ftohta Makinë standarde ose klimat e ftohta

Makina me temperaturë të lartë

Mund të përdoret në vend të bojlerit në shtëpitë e pajisura me radiatorë me një temperaturë funksionimi rreth 65 ° C. Ato lejojnë të mbajnë të pandryshuar shpërndarjen dhe terminalet e sistemit. Këto makina janë të afta të prodhojnë ujë të nxehtë deri në 65 ° C. COP e arritur është mjaft e lartë. Ata funksionojnë me temperatura të ajrit të jashtëm deri në -15 ° C.

Makinat standarde

Mund të përdoret në instalime të reja dhe për shtëpi me konsum të ulët të energjisë. Ata janë në gjendje të prodhojnë ujë të nxehtë deri në 55 ° C duke arritur vlera të larta COP.
Megjithëse janë të afta të prodhojnë nxehtësi me temperaturat e ajrit të jashtëm deri në -20 ° C, në rastin e temperaturave të ngurta të projektimit, performanca duhet të kontrollohet pasi nën 2 ° C këto makina pësojnë një rënie të konsiderueshme në performancën e fuqisë së dhënë.

Makinat e klimës së ftohtë

Mund të përdoret në ambiente shumë të ftohta. Ato janë opsioni ideal për të siguruar që kapaciteti i ngrohjes të mbahet edhe në temperatura shumë të ulëta.
Këto makina janë të afta të prodhojnë nxehtësi me temperatura të ajrit të jashtëm deri në -28 ° C.

Me një temperaturë të jashtme prej -20 ° C, ato e mbajnë fuqinë e dhënë në të vërtetë konstante pa pasur nevojë për një mbinxehës elektrik shtesë.

2 - Konfigurimi

Për të përmbushur të gjitha nevojat inxhinierike dhe instaluese të impiantit, pompat e nxehtësisë prodhohen me konfigurime të ndryshme: monoblok, split dhe kulla e quajtur ndryshe "Të gjitha në një".

- Monobllok: 

është më e thjeshta dhe më pak invazive për t'u instaluar. Eshte nje njesi e vetme qe duhet instaluar jashte shtepise, nuk kerkon krijimin e lidhjeve ne qarkun e gazit i cili si rrjedhim arrin i kompletuar dhe i testuar nga prodhuesi duke lehtesuar instalimin.
Një disavantazh për t'u marrë parasysh është se duhet të bëhen lidhjet e tubave të shpërndarjes dhe kthimit të ujit të nxehtë jashtë shtëpisë. Në stinën e dimrit, duhen gjetur masa paraprake për të shmangur formimin e akullit kur makina është jofunksionale.

Mund të përdoren gjithashtu kabllo për ngrohje, të cilat, megjithatë, në fakt ulin performancën e makinës pasi shtojnë konsumin e energjisë elektrike të shtëpisë.

Monoblok

- Ndarje: 

është më i përhapuri ndër ato të disponueshme. E pajisur me një kompresor për t'u instaluar jashtë shtëpisë dhe një modul hidronik për t'u instaluar brenda.
Moduli i brendshëm hidronik përmban pjesën e kondensimit të ftohësit dhe dërgimin e ujit të nxehtë, prandaj nuk prodhon zhurmë pasi është pa kompresor.
Përmasat janë gjithashtu të reduktuara, duke lejuar instalimin në hapësirat që më parë zinte kaldaja. Sidoqoftë, në këtë rast, instaluesi duhet të bëjë lidhjet e rrjedhës dhe kthimit të qarkut të ftohjes midis njësive të brendshme dhe të jashtme.

ndarje

A - njësi kondensimi për pompën e nxehtësisë

B - moduli hidronik

1 ÷ 2 - rrjedhja e gazit ftohës - tub kthimi

3 - Tubi i furnizimit me ujë të nxehtë të sistemit dhe përdoruesit (dimër)

4 - Tubi i kthimit të ujit të nxehtë të sistemit dhe përdoruesit (dimër)

Për të kompletuar të dy sistemet, ka zgjidhje të plota në treg: njësia e kondensimit, moduli hidronik, volant termik (shihni si të llogaritni një rezervuari tampon) dhe rezervuari i ruajtjes së ujit të ngrohtë për shtëpi (DHW).

Kjo zgjidhje përfshin një kursim të konsiderueshëm në kohën e zbatimit dhe një mundësi të ulët për të bërë gabime në instalim.

3 - Madhësia

Çfarë madhësie duhet të ketë makina

 Llogaritja e prodhimit nominal të nxehtësisë

Pompa e nxehtësisë duhet të riintegrojë energjinë termike të shpërndarë nga kompleksi në mënyrë që të mbajë konstante temperaturën e brendshme.

Më poshtë tregohen tre metoda të cilat mund të ndihmojnë në llogaritjen e madhësisë së makinës më të përshtatshme për nevojat e dikujt, edhe nga ata që nuk janë realisht në këtë sektor.

1 - Metoda e parë

Është e nevojshme të keni të dhëna të sakta për të kryer llogaritjen.

Fillon me kërkesën vjetore të energjisë termike për klimat e dimrit.

  • ETH - Kërkesa vjetore e energjisë termike për klimat dimëror: energjia termike e kërkuar, gjatë sezonit të ngrohjes, për klimat e dimrit. E disponueshme në Certifikatën e Performancës së Energjisë (APE).
  • S - Sipërfaqja e shfrytëzueshme: sipërfaqja neto e ecshme e dhomave të ngrohta të rrjetës së ndërtesës me ndarje dhe mure të jashtme, duke përfshirë pragjet e dyerve dhe hapësirat poshtë terminaleve të sistemit. Në dispozicion në të dhënat e projektit të shtëpisë.
  • gg - Dita e gradave: shuma e vetëm diferencave pozitive midis temperaturës së brendshme të vendosur në mënyrë konvencionale në 20 ° C në krahasim me atë të jashtme, gjatë periudhës së ngrohjes dimërore të vendosur në bazë të zonës klimatike të vetë vendndodhjes. Në dispozicion në Aneksin A të Dekretit Presidencial 412/93 dhe rishikimeve të mëvonshme (shih Zonat klimatike e  Të dhëna indikative të vendit).
  • TLINDJA - Temperatura e jashtme e projektimit (T2): temperatura minimale e jashtme në të cilën gjeneruesi i nxehtësisë furnizon energjinë termike, megjithatë e mjaftueshme për të garantuar që temperatura e brendshme të mbetet e palëvizshme. Të dhënat janë të disponueshme duke u konsultuar me standardin UNI 5364 dhe rishikimet pasuese ose standardin UNI 10339 (shih Temperaturat e projektit të jashtëm).
  • h - Orët ditore të punës: orët maksimale ditore të funksionimit të ngrohjes (shih Zonat klimatike).

Pas marrjes së këtyre të dhënave, është e mundur të llogaritet prodhimi nominal i nxehtësisë së makinës duke përdorur formulën e mëposhtme:

ku:

Ptn = Prodhimi nominal i nxehtësisë së makinës në kW

ETH = Kërkesa vjetore e energjisë termike për klimat e dimrit

S = Sipërfaqja e përdorshme në m2

T1 = Temperatura e brendshme në ° C

T2 = Temperatura e jashtme në ° C

gg = Dita e gradës

h = Orë funksionimi në ditë.

Le të marrim një shembull

  • Vendi = Roma (zona klimatike D)
  • Dita e gradës = 1415
  • Temperatura e jashtme e projektimit = 0 ° C
  • Sipërfaqja e dobishme = 90 m2
  • ETH = 75
  • h = 12

Zbatimi i formulës:

Prandaj, fuqia nominale e dobishme e makinës është e barabartë me 7,95 kW

Le të marrim një shembull tjetër:

  • Vendi = Milano (zona klimatike E)
  • Dita e gradës = 2404
  • Temperatura e jashtme e projektimit = -5 ° C
  • Sipërfaqja e dobishme = 90 m2
  • ETH = 75
  • h = 16

Zbatimi i formulës:

Edhe pse për disa mund të duket e çuditshme, duke analizuar të dhënat, vihet re se fuqia termike që duhet të përdorë pompa e nxehtësisë për të ruajtur vlerat optimale të temperaturës për të njëjtin lloj mjedisesh në dy qytete me temperatura të ndryshme, në Romë është e barabartë me 7,95 , 4,39 kW, ndërsa në Milano është e barabartë me XNUMX kW.

Të shikosh: "Përmasat e pompës së nxehtësisë - metoda"

2 - Metoda e dytë

Është e mundur të llogaritet kërkesa vjetore e energjisë termike për kondicionerin dimëror (ETH) duke marrë parasysh të dhënat e konsumit të treguara në faturën e gazit.

Për të kryer këtë operacion, konsumi i gazit duhet të jetë i disponueshëm për të paktën 4 vitet e fundit radhazi në mënyrë që të arrihet një konsum mesatar i besueshëm.

Formula e mëposhtme mund të zbatohet:

ku:

ETH = Kërkesa vjetore e energjisë termike për klimat e dimrit

C = konsumi i gazit i shprehur në sm3 (metër kub standard)

Q = fuqia e marrë për sm3 (metër kub standard) gaz (9,6 kWh për metanin dhe 24,5 kWh për LPG).

  • Shënim: LPG zakonisht blihet në litra. Ka një vlerë kalorifike më të ulët prej 12.790 W / kg - 6.500 W / litër dhe 24.500 W / sm3

η = efikasiteti i bojlerit (0,82 dhomë e hapur - 0,86 dhomë e mbyllur - 0,97 kondensim).

N = është numri i përdoruesve për konsumin e ujit të ngrohtë

500 = konsumi vjetor i energjisë për frymë për prodhimin e DHW (ujë i nxehtë shtëpie) i shprehur në kWh

S = sipërfaqe e dobishme: sipërfaqe neto e lëvizshme e dhomave të ngrohta të ndërtesës.

Le të marrim një shembull

C = 833 sm3

Q = 10,5 kW / orë

h = 0,97

N = 4 persona

DHW = konsumi 500 kW/h

S = 90 m2

Zbatimi i formulës:

Me vlerën ETH të llogaritur në këtë mënyrë, është e mundur, duke përdorur metodën e mëparshme, të ktheheni në fuqinë nominale të nxehtësisë (P.tn) të makinës shprehur në kW.

Të shikosh: "Përmasat e pompës së nxehtësisë - metoda"

3 - Metoda e tretë

Metoda që merr në konsideratë faktorët mjedisorë duke dhënë si përgjigje kërkesën termike të nevojshme për çdo mjedis të vetëm.

Më e shtrenjtë se metodat e mëparshme, por, sipas mendimit tonë modest, më e besueshme dhe që tregon jashtëzakonisht kërkesën për ngrohje të ndarë për çdo dhomë të vetme.

Kohët e ngrohjes së një dhome janë shkurtuar, shpejtësia e caktuar arrihet së pari, por kjo padyshim përfshin një ngarkesë më të madhe. 

Vlera e kërkuar duhet të futet në çdo qelizë të vetme. Është e nevojshme të futen dimensionet aktuale në gjerësi, gjatësi dhe lartësi të çdo dhome të vetme, ekspozimin kardinal, llojin e ndërtimit, temperaturën e jashtme. Rezultatet mund të kërkohen në njësitë e treguara të matjes.

Duke futur COP (Koeficienti i Performancës) është gjithashtu e mundur të gjurmohet konsumi elektrik në kW.

COP është një koeficient i performancës dhe tregon cilësinë e makinës. Sa më e lartë të jetë vlera e saj, aq më shumë makina do të sigurojë performancë të lartë. Me fjalë të tjera, nëse COP është e barabartë me 3.5, për çdo kW energji të përthithur nga makina, ajo do t'i sigurojë mjedisit energji termike të barabartë me 3,5 kW nga e cila 1 kW energji elektrike e konsumuar dhe 2,5 kW e marrë nga mjedisi i jashtëm.

Klasat e efikasitetit të energjisë sipas pompave të nxehtësisë tregohen në direktivën evropiane 2002/31 / EC.

Të shikosh: "Përmasat e pompës së nxehtësisë - kalkulator"

 3 - Instalimi

 Prodhimi i DHW

Pompat e nxehtësisë standarde dhe të klimës së ftohtë janë projektuar për të funksionuar me ftohës si R410 ose R32 (shih "Raporti i presionit të temperaturës së ftohësit") për ata të gjeneratës së fundit. Ato janë në gjendje të prodhojnë ujë të nxehtë deri në 55 ° C dhe mund të përdoren gjithashtu për prodhimin e ujit të nxehtë shtëpiak. Për shkak të temperaturës nën 60 ° C ata nuk janë në gjendje të kryejnë ciklet e dezinfektimit termik të nevojshëm për të shmangur formimin e mundshëm të kolonive bakteriale (legionella).

Këshillohet që ato të përdoren vetëm për ngrohje dhe/ose ftohje (në rastin e një makinerie të kthyeshme), duke e lënë prodhimin e ujit të ngrohtë në një njësi të pavarur më specifike, për shembull një ngrohës uji me pompë nxehtësie, i cili falë përdorimit të R134a ftohësi është në gjendje të kryejë ciklet e dezinfektimit.

Nëse, nga ana tjetër, keni një makinë për prodhimin e ujit me temperaturë të lartë që funksionon me ftohës R407C (ose me një makinë specifike për ngrohjen dhe prodhimin e ujit të ngrohtë me anë të një faze të dytë kompresimi me R134a), atëherë është e mundur dhe e përshtatshme. për të ruajtur të gjithë prodhimin e nxehtësisë brenda së njëjtës njësi.

Akumulimi termik i volantit

Edhe nëse pompa e nxehtësisë është një makinë moduluese, këshillohet gjithmonë të futni një rezervuar të ruajtjes së kompensimit të ngarkesës termike (rezervurë tampon ose volant termik) në qark për arsyet e mëposhtme:

  • siguron kushte optimale të funksionimit të pompës së nxehtësisë duke optimizuar ciklet e ndalimit - nisjes (ndezjes - fikjes) të kompresorit me pasojë uljen e konsumit.
  • lejon lidhjen midis qarqeve të ndryshme të ngrohjes.
  • Ai lejon shkëputjen hidraulike midis pompës së nxehtësisë dhe sistemit në mënyrë që të dy qarqet të mund të funksionojnë me shpejtësinë më të përshtatshme të rrjedhës dhe diferencën e temperaturës. Pompat e nxehtësisë zakonisht funksionojnë me DT = 5 ° C, ndërsa, në varësi të terminaleve të sistemit të pranishëm, qarku i shpërndarjes mund të funksionojë me DT edhe më të lartë.

Nëse makina është e pajisur me një kompresor rrotullues (ndezur - fikur), ruajtja inerciale është e detyrueshme. Madhësia tipike e vëllimit të ruajtjes mund të merret direkt nga "Llogaritja e depozitave inerciale“Dhe është një minimum prej 5.5 litrash për kW të prodhimit të nxehtësisë që mund të furnizohet nga makina.

 Enë zgjerimi

Ena e zgjerimit është një "mushkëri" që lidhet me sistemin e ujit; shërben për të përballuar ndryshimin e volumit të shkaktuar nga ngrohja/ftohja e ujit brenda sistemit (shih "Masa dhe vëllimi i ujit". Kjo eliminon problemet e pakëndshme për shkak të rritjes së menjëhershme të presionit si: hapja e valvulave të sigurisë ose thyerja e nyjeve dhe tubave shpërndarës.

Për të përmasuar një anije zgjerimi, referojuni programit: "Llogaritja e vëllimit të anijes së zgjerimit".

Për të zbuluar litrat e ujit që qarkullojnë brenda sistemit, referojuni programit: "Llogaritja e vëllimit të ujit të sistemit".

Furnizimi me energji elektrike

Për pjesën elektrike të sistemit, për të projektuar linjat e energjisë, mund të përdorni programin: Madhësia e kabllove elektrike - kalkulator.

Për të vendosur nëse do të adoptoni një sistem njëfazor ose trefazor, referojuni programit të mëposhtëm: Llogaritja e rrymës dhe rryma motorike

Programe të tjera falas të të njëjtit lloj të ofruara nga itieffe ▼

◄ Mbrapa