• Расчёт теплового насоса

Расчет теплового насоса

Как мы работаем?

Во время проектирования или реконструкции дома вопросы эффективности и экономичности отопительной системы всегда актуальны. Энергосберегающие технологии предлагают массу вариантов для преобразования тепла из альтернативных источников энергии. Газ, электричество, различные виды топлива стоят недешево. Да и классические системы теплообеспечения не отличаются высокой эффективностью. 

Использование тепловых насосов — грамотное, финансово оправданное решение для обогрева помещения, получения горячей воды и охлаждения воздуха (при необходимости).

Тепловые насосы используют альтернативные источники энергии

Принцип преобразования тепла, который используется в тепловом насосе, хорошо известен и широко используется в холодильниках и кондиционерах. С той только разницей, что технологический процесс происходит «с точностью до наоборот».

Источником низкопотенциальной тепловой энергии для большинства моделей теплонасосов являются природные объекты (почва, вода, атмосферный воздух). Само техническое устройство не вырабатывает тепловую энергию. Его задача — преобразовать и приумножить ее с минимальным использованием энергоресурсов.

Большинство моделей тепловых насосов из 1 кВт электрической энергии выдают около 5 кВт тепловой. В усовершенствованных новейших моделях этот показатель достигает 6-7.

Виды тепловых насосов, их выбор

В зависимости от используемого альтернативного источника тепла насосы бывают:

Воздушные. Преобразуют тепловую энергию атмосферного воздуха. Разновидности этих и других теплонасосов классифицируют в зависимости от особенностей входного и выходного контуров. Для данного типа — это воздух-воздух, воздух:вода.

Геотермальные. Используют тепловую энергию почвы, подземных вод или природных водоемов. В эту товарную линейку входит оборудование типа: вода-вода, вода-воздух, грунт-вода.

Работающие от вторичного тепла отопительной системы (канализации).

Анализ преимуществ моделей каждого типа не облегчит вам выбор. Все они имеют массу преимуществ и достойны внимания. Подбор оборудования должен делать специалист, он же должен производить необходимые расчеты. Если вы уверены в собственных силах, можно воспользоваться онлайн-калькулятором или произвести вычисления вручную с использованием специальной формулы.

Как рассчитать тепловой насос

Тепловой насос должен обеспечить полноценное функционирование отопительной системы. Комфортные температурные показатели в помещении, независимо от погодных условий и времени года — показатель правильного расчета.

Основные физические параметры, характеризующие эффективность работы теплонасоса:

• коэффициент полезного действия (КПД) — показывает процентное соотношение полученной энергии и потраченной на ее выработку;
• коэффициент эффективности трансформации (СОР, в переводе на английский язык — coefficient of performance).

Рекламная информация об эффективности тепловых насосов убеждает потенциальных покупателей, что КПД оборудования 500%. Люди, которые хорошо знают физику, хорошо понимают, что выше 100% КПД не бывает. Что тогда подразумевается под цифрой 500%? Все просто: соотношение затраченной и полученной (полезной) энергии у большинство моделей тепловых насосов 1:5.                

Для характеристики продуктивности теплового насоса лучше использовать показатель СОР. Он в технических характеристиках прописывается цифрами от 1 до 7. Чем цифра выше, тем работа устройства более эффективна. Информацию о КПД 500% нужно трактовать как СОР равен 5.

Формула расчета

Мощность — главный показатель, на который нужно ориентироваться при выборе модели теплового насоса. Расчет производится с использованием формулы R = (k x V x T) / 860.

Трактовка значений:

R — мощность помещения (потребляемое количество энергоресурсов кВт/ч, кКал/ч); 

k — коэффициент теплопотерь здания (усредненное значение);

V — общий объем отапливаемых помещений;

T — перепад температурных значений внутри помещения и снаружи с учетом минимальных показателей.

Более точный расчет получается при введении в формулу конкретных значений коэффициента теплопотерь. Этот показатель зависит от материала, из которого изготовлен дом и качества его утепления:

• 0,6-1 — здание тщательно утеплено;
• 1-2 — строение из кирпича, положенного в два слоя;
• 2-3 — дом с однослойной кирпичной кладкой;
• 3-4 — сооружение из деревянных досок.

Полученное по формуле произведение необходимо разделить на 860. Это необходимо для получения показателя мощности не в кКал/ч, а в кВт/ч.

При использовании геотермальных насосов для расчета мощности обязательно учитывается длина наружного контура, который помещается в водоем или почву.  

Расчет теплового насоса воздух-вода

При расчете мощности оборудования важно учитывать, что агрегаты «воздух-вода» предназначены для обогрева помещения и обеспечения работы системы горячего водоснабжения (СГВ).

Например, необходим теплонасос для обогрева дома, площадь которого 100 кв. м:

Для вычисления мощности необходимо значение объема здания. Для нужно перемножить длину, ширину, высоту. Например, 10 х 10 х 2,5 = 250 куб. м.

Для определения Т важно знать минимальные значения температур. Например, внутри здания — +20°С, снаружи — -30°С. Т= 20 - (-30) = 50.

Коэффициент теплопотерь дома — 1.

 R = 250 х 50 х 1 = 12500 (кКал). При делении полученного значения на 860 получаем 14,53 кВт. Значит для отопления дома площадью 100 кв. м необходим тепловой насос мощностью 14,5 кВт. Специалисты рекомендуют брать оборудование с запасом мощности, приблизительно на 10%. Оптимальный вариант выбора — агрегат на 16 кВт. Это только для обеспечения отопления.

Значение R необходимо обязательно скорректировать с учетом энергоресурсов, которые необходимы для подогрева воды. Для этого лучше воспользоваться стандартными нормами потребления. Суточное потребление горячей воды (температура 45 °C) на бытовые нужды одним человеком — 50 л. Для этого необходимо 0,25 кВт электроэнергии, на семью из 4 человек — 1 кВт.          

Как подобрать тепловой насос воздух-вода?

При выборе теплового насоса воздух-вода нужно ориентироваться на следующие параметры:

1. СОР. Чем выше его значение, тем более экономичен агрегат.
2. Мощность. Важно достичь разницы между максимальной производительностью и потреблением. Чем она больше, тем дольше прослужит оборудование.
3. Окупаемость. Время, за которое вы вернете вложенные средства за счет экономии на энергоресурсах. Для многих покупателей это важный вопрос.

Почему специалисты рекомендуют покупать устройства с запасом мощности:

• разные показатели температуры входящей воды в зависимости от сезона (зимой водопроводная вода значительно холоднее);
• вода, нагретая для бытовых нужд, находится в баке и постепенно остывает, если она не используется, ее необходимо догревать до заданной температуры.

Доверьте выбор и монтаж энергосберегающей системы отопления и ГВС профессионалам. Центр тепловых насосов предлагает свои услуги. Наши специалисты избавят вас от утомительных подсчетов, подберут и установят оборудование, соответствующее вашим запросам и требованиям энергоэффективности.