मानवी क्रियाकलापांच्या अनेक क्षेत्रांना ऊर्जा प्रदान करणार्‍या पर्यायी स्त्रोतांचा शोध अलीकडे एक तातडीचे कार्य बनले आहे. इमारतींच्या उष्णतेच्या पुरवठ्याशी संबंधित समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी खर्च कमी करण्यासाठी लोक सूर्य, वारा आणि जलस्रोतांची उर्जा अधिक सक्रियपणे वापरण्याचा प्रयत्न करीत आहेत. त्याच वेळी, पर्यावरणशास्त्राचा मुद्दा फारसा महत्त्वाचा नाही, कारण वातावरण प्रदूषित करणारे हानिकारक उत्सर्जन कमी करणे नेहमीपेक्षा अधिक महत्त्वाचे आहे.

मध्ये गृहनिर्माण क्षेत्रात अनुकूल आणि आरामदायी राहण्याची परिस्थिती निर्माण करणे गेल्या वर्षेउष्णता पुरवठा सुविधेचे थर्मल इन्सुलेशन वाढविण्यास मदत करणाऱ्या उपाययोजनांच्या अंमलबजावणीसह एकाच वेळी पवन जनरेटर, सौर संग्राहक आणि किफायतशीर उष्णता जनरेटर वापरण्यास सुरुवात केली.

या क्षेत्रात काम करणार्या व्यावसायिकांच्या मते, थर्मल उर्जेच्या भू-तापीय स्त्रोतांचा वापर - विशेष पंप - एक प्रभावी आणि आर्थिक उपाय मानला जातो. त्यांच्या मूलभूत डिझाइनमुळे उष्णता काढणे शक्य होते वातावरण, त्याचे रूपांतर करा आणि ते अर्जाच्या ठिकाणी हलवा (अधिक तपशील: " ").

उष्णता पंपांसाठी उर्जा स्त्रोत म्हणजे पाणी, हवा आणि माती आणि उष्णता निर्मिती प्रक्रिया रेफ्रिजरंट नावाच्या विशिष्ट पदार्थांच्या भौतिक गुणधर्मांच्या वापरामुळे होते. ते अगदी कमी तापमानात देखील उकळण्यास सक्षम आहेत.

उष्णता पंपांसाठी गणना प्रक्रिया

गणनेचा परिणाम प्रामुख्याने गरम संरचनेच्या वैयक्तिक वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असतो आणि त्यात अनेक टप्पे असतात:

1. सर्व प्रथम, इमारतीच्या लिफाफातून होणारे उष्णतेचे नुकसान (यामध्ये खिडक्या, दारे, भिंती, छत समाविष्ट आहेत) निर्धारित केले जातात. हे करण्यासाठी, खालील सूत्र वापरा:
   
   Qok = Sx(tin – tout)x(1 + Σ β) x n / Rt (W), कुठेS – सर्व संलग्न संरचनांच्या क्षेत्रांची बेरीज (m²);
   कथील - इमारतीतील हवेचे तापमान (°C);
   tout - बाहेरील हवेचे तापमान (°C);
   
   n - संरचनेच्या वैशिष्ट्यांवर आसपासच्या जागेचा प्रभाव प्रतिबिंबित करणारा गुणांक. जर खोली कमाल मर्यादेद्वारे बाहेरील वातावरणाशी थेट संपर्कात असेल, तर हे सूचक 1 च्या बरोबरीचे आहे. जेव्हा ऑब्जेक्टमध्ये पोटमाळा मजला असतो तेव्हा n 0.9 च्या बरोबरीचा असतो. जर ऑब्जेक्ट तळघराच्या वर स्थित असेल, तर गुणांक 0.75 आहे (अधिक तपशील: " ").
   β हे इमारतीच्या प्रकारावर आणि त्याच्या भौगोलिक स्थानावर अवलंबून अतिरिक्त उष्णतेच्या नुकसानाचे गुणांक आहे. हे सूचक, उष्णता पंपची गणना करताना, 0.05 ते 0.27 च्या श्रेणीत आहे;आरटी हे थर्मल प्रतिरोधकतेचे सूचक आहे, जे खालील सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाते:Rt = 1/ α अंतर्गत + Σ (δі / λі) + 1/ α बाह्य (m²x°C / W), जेथे:α अंतर्गत - फेंसिंग स्ट्रक्चर्स (W/m²x°C) च्या अंतर्गत पृष्ठभागांचे थर्मल शोषण वैशिष्ट्यीकृत गुणांक;
   δі / λі - बांधकामात वापरल्या जाणार्‍या सामग्रीच्या थर्मल चालकतेचे गणना केलेले सूचक आहे;
   α nar – फेंसिंग स्ट्रक्चर्सच्या बाह्य पृष्ठभागाच्या थर्मल डिसिपेशनचे मूल्य (W/m²x°C);
2. पुढे, उष्णता पंपांची गणना करण्यासाठी, निर्धारित करण्यासाठी सूत्र वापराइमारतीचे एकूण उष्णतेचे नुकसान:
   
   Qt.pot = Qok + Qi – Qbp, कुठे:
   
   क्यूई - नैसर्गिक गळतीच्या ठिकाणी प्रवेश करणारी हवा गरम करण्याची किंमत;
   क्यूबीपी - घरगुती उपकरणे आणि मानवी क्रियाकलापांच्या ऑपरेशनचा परिणाम म्हणून उष्णता निर्मिती.
3. या टप्प्यावर, वर्षभरातील प्रत्येक वस्तूसाठी वापरलेल्या औष्णिक उर्जेची गणना केली जाते:Qवर्ष = 24x0.63xQt. pot.х((dх (tin - tout.medi.)/ (tin - tout.)) kW/hour), कुठे:
   tout.av हे संपूर्ण गरम कालावधीत बाहेरील हवेत नोंदवलेले तापमानाचे अंकगणितीय सरासरी मूल्य आहे;
   d - हीटिंग हंगामातील दिवसांची संख्या.
4. मग आपल्याला वर्षभर पाणी गरम करण्यासाठी आवश्यक थर्मल पॉवर निर्धारित करणे आवश्यक आहे, ज्यासाठी अभिव्यक्ती वापरली जाते:
   
   Qgv = V x17 (किलोवॅट/तास प्रति कॅलेंडर वर्ष), कुठे
   व्ही x17 - 50 डिग्री सेल्सियस पर्यंत गरम पाण्याची दैनिक मात्रा.
5. थर्मल ऊर्जेचा एकूण वापर सूत्राद्वारे निर्धारित केला जातो:
   
   Q = Qgv + Qyear (एक वर्षासाठी kW/तास)

1.1 हा एक सुधारणा घटक आहे, कारण जेव्हा गंभीर तापमान येते तेव्हा उष्णता पंपावरील भार वाढू शकतो.

आवश्यक गणना केल्यावर, दिलेल्या खोलीसाठी योग्य उष्णता पंप निवडणे सोपे आहे, जे खोलीतील लोकांसाठी आरामदायक मायक्रोक्लीमेट प्रदान करेल.

देशाच्या घरासाठी हीटिंग खर्चाची गणना कशी करावी?

खालील पॅरामीटर्सवर आधारित गणना केली जाते:

पहिला पॅरामीटर ऑपरेटिंग खर्च आहे. हे खर्च निश्चित करण्यासाठी, उष्णता निर्माण करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या इंधनाची किंमत विचारात घेणे योग्य आहे. या आयटममध्ये देखभाल खर्च देखील समाविष्ट आहे. या पॅरामीटरच्या दृष्टीने सर्वात फायदेशीर हीटिंग असेल, ज्याचा ऊर्जा वाहक पुरवठा केलेला मुख्य वायू असेल. पुढील सर्वात कार्यक्षम उष्णता पंप आहे.

दुसरा पॅरामीटर म्हणजे उपकरणे खरेदी करणे आणि ते स्थापित करण्याची किंमत. खरेदी आणि स्थापनेच्या टप्प्यावर सर्वात फायदेशीर आणि किफायतशीर पर्याय म्हणजे इलेक्ट्रिक बॉयलर खरेदी करणे. गॅस टाक्या किंवा डिझेल इंधनामध्ये ऊर्जा वाहक द्रवरूप गॅस असलेले बॉयलर खरेदी करण्याचे ठरविल्यास जास्तीत जास्त खर्चाची प्रतीक्षा आहे. येथे देखील, हीट पंप इष्टतम आहे.

हीटिंग उपकरणे वापरताना तिसरा पॅरामीटर सोयीचा विचार केला पाहिजे. या प्रकरणात सॉलिड इंधन बॉयलरकडे लक्ष देण्याची सर्वात मागणी म्हणून नोंद केली जाऊ शकते. त्यांना तुमची उपस्थिती आणि अतिरिक्त इंधन लोडिंग आवश्यक आहे, तर इलेक्ट्रिक आणि मुख्य गॅस पुरवठ्याद्वारे चालणारे स्वतंत्रपणे कार्य करतात. म्हणून, देशातील घरे गरम करताना गॅस आणि इलेक्ट्रिक बॉयलर वापरण्यास सर्वात सोयीस्कर आहेत. आणि येथे हीट पंपचा एक फायदा आहे. हवामान नियंत्रण हे उष्णता पंपांचे सर्वात आरामदायक वैशिष्ट्य आहे.

आज, मॉस्को प्रदेशात खालील किंमतीची परिस्थिती विकसित झाली आहे... खाजगी घरांना गॅस जोडण्यासाठी सुमारे 600 हजार रूबल खर्च येतो. तसेच आवश्यक डिझाइन कामआणि संबंधित मंजूरी, ज्या काहीवेळा अनेक वर्षे टिकतात आणि त्यासाठी पैसेही लागतात. येथे उपकरणांची किंमत आणि तुलनेने कमी कालावधीची झीज जोडा (म्हणूनच गॅस कंपन्या अधिक शक्तिशाली गॅस बॉयलर देतात जेणेकरून बॉयलरची झीज होण्यास जास्त वेळ लागतो). उष्णता पंपांसह गरम करणे आधीच वरील किंमतीशी तुलना करता येते, परंतु कोणत्याही मंजुरीची आवश्यकता नाही. उष्णता पंप हे एक सामान्य इलेक्ट्रिक घरगुती उपकरण आहे जे पारंपारिक इलेक्ट्रिक बॉयलरपेक्षा 4 पट कमी वीज वापरते आणि ते एक हवामान नियंत्रण साधन देखील आहे, म्हणजे एअर कंडिशनर. आधुनिक उष्मा पंपांचे मोटर लाइफ, आणि विशेषत: उच्च-गुणवत्तेचे (प्रीमियम वर्ग), त्यांना 20 वर्षांहून अधिक काळ ऑपरेट करण्याची परवानगी देते.

आम्ही विविध प्रकारच्या आणि आकारांच्या घरांसाठी उष्णता पंपांची गणना करण्याचे उदाहरण देतो.

प्रथम, आपल्याला त्याच्या स्थानाच्या क्षेत्रावर अवलंबून, आपल्या इमारतीच्या उष्णतेचे नुकसान निश्चित करणे आवश्यक आहे. "संपूर्ण बातम्या" मध्ये अधिक वाचा

सर्व प्रथम, आपल्याला उष्णता पंप किंवा बॉयलरच्या सामर्थ्यावर निर्णय घेण्याची आवश्यकता आहे, कारण हे निर्णायकांपैकी एक आहे तांत्रिक वैशिष्ट्ये. हे इमारतीच्या उष्णतेच्या नुकसानाच्या प्रमाणात आधारित निवडले जाते. घराच्या उष्णतेच्या संतुलनाची गणना, त्याच्या डिझाइनची वैशिष्ट्ये विचारात घेऊन, एखाद्या विशेषज्ञाने केली पाहिजे, तथापि, या पॅरामीटरच्या अंदाजे अंदाजासाठी, जर घराचे बांधकाम बांधकाम मानके लक्षात घेऊन डिझाइन केले असेल तर, आपण हे करू शकता खालील सूत्र वापरा:
Q = k V ΔT
1 kW/h = 860 kcal/h
कुठे
प्रश्न - उष्णता कमी होणे, (kcal/h)
V म्हणजे खोलीची मात्रा (लांबी × रुंदी × उंची), m3;
ΔT - हिवाळ्यात खोलीच्या बाहेरील आणि आतल्या हवेच्या तापमानात कमाल फरक, °C;
k हा इमारतीचा सामान्यीकृत उष्णता हस्तांतरण गुणांक आहे;
k = 3…4 - बोर्ड बनलेली इमारत;
k = 2…3 - एका थरात विटांच्या भिंती;
k min-max = 1…2 - मानक दगडी बांधकाम (दोन स्तरांमध्ये वीट);

k = 0.6...1 - चांगली उष्णतारोधक इमारत;

आपल्या घरासाठी गॅस बॉयलरची शक्ती मोजण्याचे उदाहरण:

व्हॉल्यूम V = 10m × 10m × 3m = 300 m3 असलेल्या इमारतीसाठी;

वीट इमारतीचे उष्णतेचे नुकसान (k कमाल = 2) असेल:
Q = 2 × 300 × 50 = 30000 kcal/तास = 30000 / 860 = 35 kW
ही आवश्यक किमान बॉयलर पॉवर असेल, जास्तीत जास्त मोजली जाईल...

सामान्यतः, 1.5-पट पॉवर रिझर्व्ह निवडले जाते, तथापि, खोलीचे सतत वायुवीजन चालू असणे, खिडक्या आणि दरवाजे उघडणे, मोठे ग्लेझिंग क्षेत्र इत्यादी घटक विचारात घेतले पाहिजेत. जर आपण डबल-सर्किट बॉयलर (खोली गरम करणे आणि गरम पाणी पुरवठा करणे) वापरण्याची योजना आखत असाल तर त्याची शक्ती आणखी 10 - 40% ने वाढविली पाहिजे. ऍडिटीव्ह गरम पाण्याच्या प्रवाहाच्या प्रमाणात अवलंबून असते.

तुमच्या घरासाठी उष्णता पंपाची शक्ती मोजण्याचे उदाहरण:

ΔT = (Tvn - Tnar) = 20 - (-30) = 50°C वर;
वीट इमारतीचे उष्णतेचे नुकसान (k min = 1) असेल:
Q = 1 × 300 × 50 = 15000 kcal/तास = 30000 / 860 = 17 kW
ही बॉयलरची आवश्यक किमान उर्जा असेल, ज्याची किमान गणना केली जाते, कारण उष्णता पंपमध्ये बर्नआउट होत नाही आणि संसाधन त्याच्या मोटरच्या आयुष्यावर आणि दिवसभरात सायकल चालवण्यावर अवलंबून असते... चालू/बंद सायकलची संख्या कमी करण्यासाठी उष्णता पंप, उष्णता संचयक टाक्या वापरल्या जातात.

तर: प्रति तास 3-5 वेळा सायकल चालवण्यासाठी तुम्हाला उष्णता पंप आवश्यक आहे.
त्या 17 kW/तास -3 चक्र

आपल्याला बफर टाकीची आवश्यकता असेल - 3 चक्र - 30 l/kW; 5 स्ट्रोक - 20 l/kW.

17 kW*30l=500l स्टोरेज क्षमता!!! गणना अंदाजे आहेत, येथे एक मोठी बॅटरी चांगली आहे, परंतु सराव मध्ये ते 200 लिटर वापरतात.

आता उष्मा पंपाची किंमत आणि तुमच्या घरासाठी त्याची स्थापना करूया:

इमारतीची मात्रा समान V = 10m × 10m × 3m = 300 m3 आहे;
आम्ही अंदाजे शक्ती -17 kW मोजली. वेगवेगळ्या उत्पादकांच्या वेगवेगळ्या पॉवर लाइन्स असतात, त्यामुळे आमच्या सल्लागारांसह गुणवत्ता आणि खर्चावर आधारित उष्णता पंप निवडा. उदाहरणार्थ, वॉटरकोटमध्ये 18 किलोवॅटचा उष्मा पंप आहे, परंतु तुम्ही 15 किलोवॅटचा उष्णता पंप देखील स्थापित करू शकता, कारण पुरेशी उर्जा नसल्यास, प्रत्येक उष्णता पंपमध्ये 6 किलोवॅट शिखर जवळ आहे. पीक रीहीटिंग तुलनेने लवकर होते आणि त्यामुळे उष्मा पंपासाठी जास्त पैसे देण्याची गरज नाही. म्हणून, तुम्ही 15 kW निवडू शकता, कारण अल्पावधीत 15+6=21 kW तुमच्या उष्णतेच्या गरजेपेक्षा जास्त आहे.

चला 18 किलोवॅटवर थांबूया. सल्लागारांसह उष्मा पंपाची किंमत तपासा, कारण आज डिलिव्हरी परिस्थिती "ते सौम्यपणे सांगा" अप्रत्याशित आहे. म्हणून, फॅक्टरी आवृत्ती साइटवर सादर केली आहे.

जर तुम्ही दक्षिणेकडील प्रदेशात असाल, तर वरील गणनेवर आधारित तुमच्या घराची उष्णतेची हानी कमी होईल, कारण ΔT = (Tvn - Tnar) = 20 - (-10) = 30°C. किंवा अगदी ΔT = (Tvn - Tnar) = 20 - (-0) = 20°C. तुम्ही कमी पॉवरचा उष्णता पंप निवडू शकता आणि हवा-ते-पाणी ऑपरेटिंग तत्त्वावर देखील. आमचे हवा स्त्रोत उष्णता पंप -25 अंशांपर्यंत कार्यक्षमतेने कार्य करतात आणि म्हणून त्यांना ड्रिलिंगची आवश्यकता नसते.

मध्य रशिया आणि सायबेरियामध्ये, "पाणी-ते-पाणी" तत्त्वावर कार्यरत भू-तापीय उष्णता पंप अधिक प्रभावी आहेत.

भू-औष्णिक क्षेत्रासाठी ड्रिलिंगची किंमत प्रदेशानुसार भिन्न असेल. मॉस्को प्रदेशात, खर्चाची गणना खालीलप्रमाणे आहे:

आम्ही आमच्या उष्णता पंपची शक्ती घेतो -18 किलोवॅट. अशा भू-तापीय उष्णता पंपाचा विद्युत वापर एका आउटलेटमधून अंदाजे 18/4 = 4.5 kW/तास आहे. वॉटरकोटमध्ये त्याहूनही कमी आहे (या वैशिष्ट्याला COP म्हणतात. वॉटरकोट उष्णता पंपांना 5 किंवा त्याहून अधिक COP असते). उर्जेच्या संवर्धनाच्या कायद्यानुसार, विद्युत उर्जा प्रणालीमध्ये हस्तांतरित केली जाते, थर्मल पॉवरमध्ये रूपांतरित होते. आम्ही गहाळ उर्जा भू-तापीय स्त्रोताकडून प्राप्त करतो, म्हणजेच, ड्रिल करणे आवश्यक असलेल्या प्रोबमधून. उदाहरणार्थ पृथ्वीपासून 18-4.5 = 13.5 kW (कारण या प्रकरणात स्त्रोत क्षैतिज संग्राहक, एक तलाव इ. असू शकतो).

वेगवेगळ्या ठिकाणी मातीचे उष्णता हस्तांतरण, अगदी मॉस्को प्रदेशात देखील भिन्न आहे. सरासरी, मातीच्या ओलाव्यावर अवलंबून 30 ते 60 डब्ल्यू प्रति 1 एम.पी.

13.5 kW किंवा 13500 W उष्णता हस्तांतरणाद्वारे विभाजित. सरासरी ते 50W आहे त्यामुळे 13500/50=270 मीटर. ड्रिलिंग कामाची किंमत सरासरी 1200 रूबल/एम.पी. आम्हाला 270*1200=324000 रुबल मिळतात. हीटिंग स्टेशनमध्ये प्रवेशासह टर्नकी.

इकॉनॉमी क्लास हीट पंपची किंमत 6-7 हजार डॉलर्स आहे. त्या 180-200 हजार रूबल

किंमत एकूण 324 हजार + 180 हजार = 504 हजार रूबल

स्थापनेची किंमत आणि उष्णता संचयकाची किंमत जोडा आणि आपल्याला 600 हजार रूबलपेक्षा थोडे अधिक मिळतील, जे मुख्य गॅस पुरवण्याच्या किंमतीशी तुलना करता येईल. Q.E.D.

पाणी गरम करण्यासाठी आणि गरम करण्यासाठी निम्न-दर्जाच्या वातावरणीय उष्णतेचा वापर प्रणालीच्या दीर्घकालीन वापरासह आर्थिकदृष्ट्या फायदेशीर ठरतो. अशा उपकरणांच्या व्यापक वापरासाठी अडथळा म्हणजे उपकरणांची उच्च प्रारंभिक किंमत आणि त्याची स्थापना. म्हणून, आपल्या स्वत: च्या हातांनी उष्मा पंपची पूर्ण किंवा आंशिक स्थापना नेहमीच संबंधित असते, ज्यामुळे आपण महत्त्वपूर्ण पैसे वाचवू शकता.

तांदूळ. 1 घरात पाणी-ते-पाण्याची उष्णता पंप

गरम करण्यासाठी उष्णता पंप तयार करताना, हवेच्या वस्तुमान, माती आणि पाण्याची नैसर्गिक निम्न-दर्जाची उष्णता वापरली जाते. जलचर प्रजाती विहिरी, विहिरी, तलाव आणि पाण्याच्या इतर खुल्या संस्थांमधून थर्मल ऊर्जा शोषून घेतात. उष्णता पंप रेफ्रिजरेटरप्रमाणे काम करतो, जो रेफ्रिजरेटरच्या कंपार्टमेंटमधून उष्णता घेतो आणि बाह्य रेडिएटरद्वारे बाहेर सोडतो.

स्थापनेदरम्यान, परिसंचारी शीतलक असलेले प्राथमिक उष्णता एक्सचेंजर पाण्याच्या कंटेनरमध्ये ठेवले जाते, ज्यामधून उष्णता घेतली जाते. पाण्याच्या पंपाद्वारे पाणी शोषले जाते, पाईप सिस्टममधून जाते आणि नंतर बाष्पीभवनात प्रवेश करते - डिव्हाइसमध्ये, जेव्हा द्रव गरम होते तेव्हा ते बाष्पीभवन होते. बाष्पीभवन यंत्रामध्ये, शीतलक उष्णता फ्रीॉनमध्ये स्थानांतरित करते, ज्यासाठी 6 - 8 सेल्सिअसचे एक लहान सकारात्मक तापमान उकळते बिंदू आहे आणि वायू रेफ्रिजरंट कंप्रेसरमध्ये प्रवेश करतो.

तेथे ते संकुचित केले जाते, ज्यामुळे गॅसच्या तापमानात वाढ होते आणि कंडेनसरला पुढील पुरवठा होतो. कॅपेसिटरमध्ये औष्णिक ऊर्जा 40 - 70 सेल्सिअस तापमान असलेल्या गॅसमधून हीटिंग सिस्टममधील पाण्यात हस्तांतरित केले जाते, थंड केलेला वायू घनरूप होतो आणि दाब कमी करणार्‍या वाल्वमध्ये (थ्रॉटल) प्रवेश करतो. त्याचा दाब कमी होतो - यामुळे वायू द्रव स्थितीत अधिक थंड होतो, ज्यामध्ये तो पुन्हा बाष्पीभवनाला पुरवला जातो. प्रणाली गोलाकार बंद चक्रीय मोडमध्ये कार्य करते.

उष्णता पंप गणना

आपल्या स्वत: च्या हातांनी सिस्टम डिझाइन करण्यासाठी, आपल्याला प्रथम औष्णिक ऊर्जेच्या गरजा लक्षात घेऊन गणना करणे आवश्यक आहे (घराला गरम पाण्याचा पुरवठा करण्यासाठी पंप देखील वापरले जाऊ शकतात) आणि संभाव्य नुकसान. गणना अल्गोरिदममध्ये खालील ऑपरेशन्स असतात.

1. गरम खोलीचे क्षेत्रफळ मोजले जाते.
2. प्राप्त मूल्यांच्या आधारावर, हीटिंगसाठी आवश्यक उर्जेची एकूण रक्कम प्रति चौरस मीटर 70 - 100 वॅट्सच्या गणनेच्या आधारे निर्धारित केली जाते. पॅरामीटर छताची उंची, उत्पादनाची सामग्री आणि घराच्या थर्मल चालकतेची डिग्री यावर अवलंबून असते.
3. गरम पाणी पुरवठा प्रदान करताना, प्राप्त मूल्य 15 - 20% ने वाढविले जाते.
4. प्राप्त शक्तीवर आधारित, एक कंप्रेसर निवडला जातो, सिस्टमचे मुख्य घटक मोजले जातात आणि डिझाइन केले जातात: पाइपलाइन, बाष्पीभवन, कंडेनसर, इलेक्ट्रिक पंप आणि इतर घटक.

स्वतंत्रपणे उत्पादित केल्यावर उष्णता पंपसह हीटिंग सिस्टमसाठी घटक

घरगुती आणि परदेशी उत्पादकांच्या औद्योगिक उष्मा पंपांशी स्पर्धा करणे सामान्य घरमालकासाठी कठीण आहे, तथापि, त्याची स्थापना आणि वैयक्तिक घटकांचे उत्पादन हे अशक्य कार्य नाही. उष्मा पंप स्थापित करताना मुख्य कार्य गणनाची शुद्धता राहते, कारण एखादी त्रुटी असल्यास, सिस्टमची कार्यक्षमता कमी असू शकते आणि अप्रभावी होऊ शकते.

कंप्रेसर

स्थापनेसाठी आपल्याला नवीन किंवा वापरलेल्याची आवश्यकता असेल. कंप्रेसर योग्य उर्जेच्या कालबाह्य संसाधनासह कार्यरत स्थितीत आहे. नेहमीच्या कंप्रेसरची शक्ती गणना केलेल्या 20 - 30% असावी; आपण रेफ्रिजरेटर्स किंवा सर्पिल एअर कंडिशनर्ससाठी मानक फॅक्टरी युनिट्स वापरू शकता, ज्याची पिस्टन उपकरणांच्या तुलनेत उच्च कार्यक्षमता आहे.

बाष्पीभवक आणि कंडेनसर

द्रवपदार्थ थंड आणि गरम करण्यासाठी, ते सहसा उष्णता एक्सचेंजर असलेल्या कंटेनरमध्ये ठेवलेल्या तांब्याच्या पाईपमधून जातात. कूलिंग क्षेत्र वाढविण्यासाठी, तांबे पाईप सर्पिलच्या स्वरूपात व्यवस्थित केले जाते; क्रॉस-सेक्शनने विभाजित केलेल्या क्षेत्राची गणना करण्यासाठी सूत्र वापरून आवश्यक लांबीची गणना केली जाते. उष्णता विनिमय टाकीची मात्रा प्रभावी उष्णता विनिमयाच्या अंमलबजावणीवर आधारित मोजली जाते, नेहमीचे सरासरी मूल्य सुमारे 120 लिटर असते. उष्णता पंपसाठी, एअर कंडिशनर्ससाठी पाईप्स वापरणे तर्कसंगत आहे, ज्याचा सुरुवातीला सर्पिल आकार असतो आणि कॉइलमध्ये विकला जातो.

तांदूळ. 3 हीट एक्सचेंजरसाठी कॉपर पाईप आणि टाकी

उष्मा पंपांच्या अनेक निर्मात्यांनी "पाइप-इन-पाइप" तत्त्वावर उष्मा एक्सचेंज वापरून हीट एक्सचेंजर्सची रचना अधिक कॉम्पॅक्ट पद्धतीने बदलली आहे. बाष्पीभवनासाठी प्लास्टिक पाईपचा मानक व्यास 32 मिमी आहे, त्यात 19 मिमी व्यासाचा एक तांबे पाईप ठेवला आहे, बाष्पीभवक थर्मलली इन्सुलेटेड आहे, हीट एक्सचेंजरची एकूण लांबी सुमारे 10 - 12 मीटर आहे. कंडेनसर, आपण 25 मिमी वापरू शकता. धातू-प्लास्टिक पाईप आणि 12.7 मिमी. तांबे.

हीट एक्सचेंजरचे क्षेत्रफळ आणि कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी, काही कारागीर अनेक लहान-व्यासाच्या तांब्याच्या पाईपची वेणी फिरवतात, त्यांना पातळ वायरने झाकतात आणि रचना प्लास्टिकमध्ये ठेवतात. हे आपल्याला 10-मीटर विभागामध्ये सुमारे 1 घन मीटरचे उष्णता विनिमय क्षेत्र प्राप्त करण्यास अनुमती देते.

थर्मोस्टॅटिक वाल्व

योग्यरित्या निवडलेले डिव्हाइस बाष्पीभवन भरण्याच्या डिग्रीचे नियमन करते आणि संपूर्ण सिस्टमच्या कार्यक्षमतेसाठी मुख्यत्वे जबाबदार असते. उदाहरणार्थ, जर रेफ्रिजरंटचा पुरवठा खूप मोठा असेल तर त्याला पूर्णपणे बाष्पीभवन होण्यास वेळ लागणार नाही आणि द्रवाचे थेंब कंप्रेसरमध्ये प्रवेश करतील, ज्यामुळे त्याचे कार्य व्यत्यय येईल आणि आउटलेट गॅस तापमानात घट होईल. कंप्रेसरमध्ये तापमान वाढविल्यानंतर बाष्पीभवनमध्ये फारच कमी फ्रीॉन आवश्यक प्रमाणात पाणी गरम करण्यासाठी पुरेसे नाही.

सेन्सर्स

वापर सुलभ करण्यासाठी, ऑपरेशनचे निरीक्षण करणे, दोष शोधणे आणि सिस्टम सेट करणे, अंगभूत तापमान सेन्सर असणे आवश्यक आहे. सिस्टमच्या ऑपरेशनच्या सर्व टप्प्यांवर माहिती महत्वाची आहे; केवळ त्याच्या मदतीने, सूत्रांचा वापर करून, वॉटर हीट पंपसाठी स्थापित उपकरणांचे सर्वात महत्वाचे पॅरामीटर स्थापित करू शकते - COP कार्यक्षमता निर्देशक.

पंप उपकरणे

जेव्हा उष्णता पंप चालतात, तेव्हा विहीर, विहीर किंवा खुल्या जलाशयातून पाणी पंप वापरून पाणी घेतले जाते आणि पुरवले जाते. सबमर्सिबल किंवा पृष्ठभागाचे प्रकार वापरले जाऊ शकतात, सहसा त्यांची शक्ती कमी असते, 100 - 200 डब्ल्यू पाणी पुरवण्यासाठी पुरेसे असते. ऑपरेशन नियंत्रित करण्यासाठी आणि पंप आणि सिस्टमचे संरक्षण करण्यासाठी, फिल्टर, प्रेशर गेज, वॉटर मीटर आणि साधे ऑटोमेशन अतिरिक्तपणे स्थापित केले आहेत.

वेल्डिंग आणि सोल्डरिंग कॉपरसाठी विशेष साधन कसे हाताळायचे हे आपल्याला माहित असल्यास आपल्या स्वत: च्या हातांनी उष्मा पंप उपकरणे एकत्र करणे कोणत्याही मोठ्या अडचणी येत नाहीत. पूर्ण झालेले काम महत्त्वपूर्ण निधी वाचविण्यात मदत करेल - घटकांची किंमत सुमारे 600 USD असेल. म्हणजेच, औद्योगिक उपकरणे खरेदी करण्यासाठी 10 पट जास्त (सुमारे 6000 USD) खर्च येईल. स्वयं-एकत्रित रचना, जर योग्यरित्या गणना केली आणि कॉन्फिगर केली असेल, तर त्याची कार्यक्षमता (COP) सुमारे 4 आहे, जी औद्योगिक डिझाइनशी संबंधित आहे.

तुम्हाला माहिती आहेच, उष्मा पंप विनामूल्य, नूतनीकरणक्षम ऊर्जा स्त्रोतांचा वापर करतात: हवा, माती, भूगर्भातील, खुल्या, नॉन-फ्रीझिंग जलाशय, कचरा आणि कचरा पाणी आणि हवा, तसेच तांत्रिक उपक्रमांमधून कचरा उष्णता. हे गोळा करण्यासाठी, वीज खर्च केली जाते, परंतु प्राप्त झालेल्या औष्णिक उर्जेच्या प्रमाणात वापरलेल्या विद्युत उर्जेच्या प्रमाणाचे प्रमाण सुमारे 3-7 पट आहे.

जर आपण आपल्या सभोवतालच्या निम्न-दर्जाच्या उष्णतेच्या स्त्रोतांबद्दल बोललो तर ते गरम करण्याच्या उद्देशाने वापरतात, हे आहे; -3 ते +15 डिग्री सेल्सिअस तापमानासह बाहेरील हवा, खोलीतून बाहेर पडलेली हवा (15-25 डिग्री सेल्सिअस), मातीची माती (4-10 डिग्री सेल्सिअस) आणि भूजल (सुमारे 10 डिग्री सेल्सियस), तलाव आणि नदीचे पाणी (5 -10 °C), जमिनीचा पृष्ठभाग (गोठणबिंदूच्या खाली) (3-9°C) आणि जमिनीवर खोल (6 m - 8 o C पेक्षा जास्त).

वातावरणातून उष्णता काढणे (आतील जिल्हा).

एक द्रव कार्यरत माध्यम, रेफ्रिजरंट, कमी दाबाने बाष्पीभवनमध्ये पंप केले जाते. बाष्पीभवनाच्या सभोवतालच्या तापमानाची थर्मल पातळी कार्यरत माध्यमाच्या संबंधित उकळत्या बिंदूपेक्षा जास्त असते (शीतक अशा प्रकारे निवडले जाते की ते शून्य उप-शून्य तापमानात देखील उकळू शकेल). तापमानाच्या या फरकामुळे, उष्णता वातावरणात, कार्यरत वातावरणात हस्तांतरित केली जाते, जी या तापमानात उकळते आणि बाष्पीभवन होते (वाफेत बदलते). यासाठी लागणारी उष्णता वरीलपैकी कोणत्याही कमी-संभाव्य उष्णता स्रोतातून घेतली जाते.

अक्षय ऊर्जा स्रोतांबद्दल अधिक जाणून घ्या

जर वातावरणीय किंवा वायुवीजन हवा उष्णतेचा स्त्रोत म्हणून निवडली गेली असेल तर, हवा-पाणी योजनेनुसार चालणारे उष्णता पंप वापरले जातात. बिल्ट-इन किंवा रिमोट कंडेनसरसह पंप घरामध्ये किंवा घराबाहेर असू शकतो. पंखा वापरून हीट एक्सचेंजर (बाष्पीभवक) द्वारे हवा उडविली जाते.

तुलनेने कमी तापमान असलेले भूजल किंवा पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील मातीचा वापर कमी-संभाव्य थर्मल ऊर्जेचा स्रोत म्हणून केला जाऊ शकतो. मातीच्या वस्तुमानातील उष्णतेचे प्रमाण सामान्यतः जास्त असते. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील थरांमधील मातीची थर्मल व्यवस्था दोन मुख्य घटकांच्या प्रभावाखाली तयार होते - पृष्ठभागावरील सौर किरणोत्सर्गाची घटना आणि पृथ्वीच्या आतील भागातून रेडिओजेनिक उष्णतेचा प्रवाह. सौर किरणोत्सर्गाची तीव्रता आणि बाहेरील हवेच्या तापमानातील हंगामी आणि दैनंदिन बदलांमुळे मातीच्या वरच्या थरांच्या तापमानात चढ-उतार होतात. बाहेरील हवेच्या तापमानातील दैनंदिन चढउतारांची आत प्रवेशाची खोली आणि विशिष्ट माती आणि हवामानाच्या परिस्थितीनुसार सौर किरणोत्सर्गाची तीव्रता अनेक दहा सेंटीमीटर ते दीड मीटरपर्यंत असते. बाहेरील हवेच्या तापमानात हंगामी चढउतारांच्या प्रवेशाची खोली आणि घटना सौर किरणोत्सर्गाची तीव्रता, नियमानुसार, 15-20 मीटरपेक्षा जास्त नाही.

क्षैतिज उष्णता एक्सचेंजर्सचे प्रकार:

1. मालिका-कनेक्ट पाईप्सचे बनलेले उष्णता एक्सचेंजर;
2. समांतर जोडलेल्या पाईप्सचे बनलेले उष्णता एक्सचेंजर;
3. खंदक मध्ये घातली क्षैतिज कलेक्टर;
4. लूप-आकाराचे उष्णता एक्सचेंजर;
5. क्षैतिजरित्या स्थित सर्पिलच्या आकारात उष्णता एक्सचेंजर (तथाकथित "स्लिंकी" कलेक्टर);
6. उभ्या असलेल्या सर्पिलच्या स्वरूपात हीट एक्सचेंजर.

पाणी सौर उष्णता चांगल्या प्रकारे जमा करते. अगदी थंड हिवाळ्यातही, भूजलाचे तापमान +7 ते +12 डिग्री सेल्सियस असते. या उष्णता स्त्रोताचा हा फायदा आहे. तापमानाच्या स्थिर पातळीमुळे, या उष्णतेच्या स्त्रोताचा वर्षभर उष्णता पंपाद्वारे उच्च रूपांतरण दर असतो. दुर्दैवाने, सर्वत्र भूजल पुरेशा प्रमाणात उपलब्ध नाही. स्त्रोत म्हणून भूजल वापरताना, विहिरीतून सबमर्सिबल पंप वापरून "वॉटर-टू-वॉटर/ओपन सिस्टम" योजनेनुसार कार्यरत उष्मा पंपाच्या उष्णता एक्सचेंजर (बाष्पीभवक) च्या प्रवेशद्वारापर्यंत पुरवठा केला जातो; हीट एक्सचेंजरचे आउटलेट, पाणी एकतर दुसर्या विहिरीत पंप केले जाते किंवा जलाशयात टाकले जाते. ओपन सिस्टमचा फायदा मिळण्याची शक्यता आहे मोठ्या प्रमाणाततुलनेने कमी खर्चात थर्मल ऊर्जा. मात्र, विहिरींची देखभाल करावी लागते. याव्यतिरिक्त, अशा प्रणालींचा वापर सर्व क्षेत्रांमध्ये शक्य नाही. माती आणि भूजलाच्या मुख्य गरजा खालीलप्रमाणे आहेत:
- मातीची पुरेशी पारगम्यता, पाण्याचे साठे पुन्हा भरण्याची परवानगी देते;
- भूजलाची चांगली रासायनिक रचना (उदाहरणार्थ, लोहाचे प्रमाण कमी), जे पाईपच्या भिंतींवर ठेवी आणि गंज तयार होण्याशी संबंधित समस्या टाळते.

मोठ्या इमारतींना हीटिंग किंवा कूलिंग पुरवण्यासाठी ओपन सिस्टीमचा वापर अधिक वेळा केला जातो. जगातील सर्वात मोठी जिओथर्मल उष्णता हस्तांतरण प्रणाली भूजलाचा वापर कमी दर्जाच्या थर्मल ऊर्जेचा स्रोत म्हणून करते. ही प्रणाली यूएसए मध्ये लुईसविले, केंटकी येथे आहे. हॉटेल आणि ऑफिस कॉम्प्लेक्सच्या उष्णता आणि थंड पुरवठ्यासाठी ही प्रणाली वापरली जाते; त्याची शक्ती अंदाजे 10 मेगावॅट आहे.

चला दुसरा स्त्रोत घेऊ - एक जलाशय; त्याच्या तळाशी प्लॅस्टिक पाईपचे लूप घातले जाऊ शकतात, एक "पाणी-पाणी/बंद प्रणाली" योजना. इथिलीन ग्लायकोल सोल्यूशन (अँटीफ्रीझ) पाइपलाइनमधून फिरते, जे उष्णता पंपच्या उष्णता एक्सचेंजर (बाष्पीभवक) द्वारे रेफ्रिजरंटमध्ये उष्णता हस्तांतरित करते.
मातीमध्ये दीर्घ कालावधीत सौर ऊर्जा जमा करण्याची क्षमता असते, ज्यामुळे वर्षभर उष्णतेच्या स्त्रोताचे तुलनेने एकसमान तापमान आणि त्यामुळे उष्णता पंपाचे उच्च रूपांतरण गुणांक सुनिश्चित होते. जमिनीच्या वरच्या थरातील तापमान हंगामानुसार बदलते. अतिशीत रेषेच्या खाली, हे तापमान चढउतार लक्षणीयरीत्या कमी होतात. जमिनीत जमा झालेली उष्णता क्षैतिजरित्या ठेवलेल्या सीलबंद हीट एक्सचेंजर्सद्वारे काढली जाते, ज्यांना ग्राउंड कलेक्टर देखील म्हणतात, किंवा उभ्या ठेवलेल्या हीट एक्सचेंजर्सद्वारे, तथाकथित भू-तापीय प्रोबद्वारे काढले जाते. सभोवतालची उष्णता पाणी आणि इथिलीन ग्लायकोल (ब्राइन किंवा मध्यम) च्या मिश्रणाद्वारे हस्तांतरित केली जाते, ज्याचा गोठवण्याचा बिंदू अंदाजे -13 डिग्री सेल्सियस असावा (निर्मात्याचा डेटा विचारात घ्या). याबद्दल धन्यवाद, ऑपरेशन दरम्यान समुद्र गोठत नाही.
याचा अर्थ जमिनीपासून कमी दर्जाची उष्णता मिळविण्यासाठी दोन संभाव्य पर्याय आहेत. क्षेत्राच्या हवामान परिस्थितीनुसार 1.3-1.7 मीटर खोली असलेल्या खंदकांमध्ये प्लास्टिकच्या पाईप्सचे आडवे घालणे किंवा 20-100 मीटर खोली असलेल्या उभ्या विहिरी. खंदकांमध्ये पाईप्स घालणे देखील या स्वरूपात केले जाऊ शकते. सर्पिल, परंतु 2-4 मीटरच्या खोलीसह, यामुळे खंदकांची एकूण लांबी लक्षणीयरीत्या कमी होईल. पृष्ठभागावरील मातीचे कमाल उष्णता हस्तांतरण 7 ते 25 डब्ल्यू प्रति मी.पी. पर्यंत असते, भूऔष्मिक 20-50 डब्ल्यू प्रति मी.पी. उत्पादक कंपन्यांच्या मते, खंदक आणि विहिरींचे सेवा आयुष्य 100 वर्षांपेक्षा जास्त आहे.

उभ्या ग्राउंड हीट एक्सचेंजर्सबद्दल थोडे अधिक.

1986 पासून, झुरिच जवळ स्वित्झर्लंडमध्ये उभ्या ग्राउंड हीट एक्सचेंजर्ससह प्रणालीवर संशोधन केले जात आहे. जमिनीच्या वस्तुमानात 105 मीटर खोलीसह उभ्या समाक्षीय प्रकारचे ग्राउंड हीट एक्सचेंजर स्थापित केले गेले. या उष्मा एक्सचेंजरचा वापर एकल-अपार्टमेंट निवासी इमारतीमध्ये स्थापित उष्णता हस्तांतरण प्रणालीसाठी निम्न-श्रेणीच्या थर्मल उर्जेचा स्त्रोत म्हणून केला गेला. उभ्या ग्राउंड हीट एक्सचेंजरने सुमारे 70 डब्ल्यू प्रति मीटर लांबीची शिखर शक्ती प्रदान केली, ज्यामुळे आसपासच्या जमिनीच्या वस्तुमानावर महत्त्वपूर्ण थर्मल भार निर्माण झाला. थर्मल ऊर्जेचे वार्षिक उत्पादन सुमारे 13 MWh आहे.
मुख्य विहिरीपासून 0.5 आणि 1 मीटर अंतरावर, दोन अतिरिक्त विहिरी ड्रिल केल्या गेल्या, ज्यामध्ये तापमान सेन्सर 1, 2, 5, 10, 20, 35, 50, 65, 85 आणि 105 मीटर खोलीवर स्थापित केले गेले. त्यानंतर विहिरी माती-सिमेंट मिश्रणाने भरल्या गेल्या. दर तीस मिनिटांनी तापमान मोजले जात होते. जमिनीच्या तपमानाच्या व्यतिरिक्त, इतर पॅरामीटर्स रेकॉर्ड केले गेले: शीतलकच्या हालचालीची गती, कंप्रेसर ड्राइव्हद्वारे ऊर्जा वापर, हवेचे तापमान इ.

पहिला निरीक्षण कालावधी 1986 ते 1991 पर्यंत चालला. मोजमापांवरून असे दिसून आले आहे की बाहेरील हवेच्या उष्णतेचा आणि सौर किरणोत्सर्गाचा प्रभाव मातीच्या पृष्ठभागाच्या थरामध्ये 15 मीटर खोलीपर्यंत दिसून येतो. या पातळीच्या खाली, मातीची थर्मल व्यवस्था प्रामुख्याने उष्णतेमुळे तयार होते. पृथ्वीच्या आतील भागाचा. ऑपरेशनच्या पहिल्या 2-3 वर्षांमध्ये, उभ्या उष्मा एक्सचेंजरच्या सभोवतालच्या मातीच्या वस्तुमानाचे तापमान झपाट्याने घसरले, परंतु दरवर्षी तापमानात घट झाली आणि काही वर्षांनी प्रणाली स्थिरतेच्या जवळ पोहोचली, जेव्हा तापमान हीट एक्सचेंजरच्या सभोवतालच्या मातीचे वस्तुमान सुरुवातीच्या पेक्षा 1 कमी झाले. -2 डिग्री सेल्सियस.

1996 च्या शरद ऋतूमध्ये, प्रणाली कार्य करण्यास सुरुवात केल्यानंतर दहा वर्षांनी, मोजमाप पुन्हा सुरू करण्यात आले. या मोजमापांवरून असे दिसून आले की जमिनीच्या तापमानात फारसा बदल झालेला नाही. त्यानंतरच्या वर्षांमध्ये, वार्षिक हीटिंग लोडवर अवलंबून 0.5 °C च्या आत जमिनीच्या तापमानात किंचित चढ-उतार नोंदवले गेले. अशा प्रकारे, ऑपरेशनच्या पहिल्या काही वर्षानंतर सिस्टम अर्ध-स्थिर मोडवर पोहोचली.

प्रायोगिक डेटाच्या आधारे, मातीच्या वस्तुमानात होणार्‍या प्रक्रियेचे गणितीय मॉडेल तयार केले गेले, ज्यामुळे मातीच्या वस्तुमानाच्या तापमानातील बदलांचा दीर्घकालीन अंदाज करणे शक्य झाले.

गणितीय मॉडेलिंगने दर्शविले की तापमानात वार्षिक घट हळूहळू कमी होईल आणि उष्णता एक्सचेंजरच्या सभोवतालच्या मातीच्या वस्तुमानाचे प्रमाण, तापमानात घट झाल्यास, दरवर्षी वाढेल. ऑपरेटिंग कालावधीच्या शेवटी, पुनर्जन्म प्रक्रिया सुरू होते: मातीचे तापमान वाढू लागते. पुनरुत्पादन प्रक्रियेचे स्वरूप उष्णता "निवड" प्रक्रियेच्या स्वरूपासारखेच आहे: ऑपरेशनच्या पहिल्या वर्षांत मातीच्या तापमानात तीव्र वाढ होते आणि त्यानंतरच्या वर्षांत तापमान वाढीचा दर कमी होतो. "पुनरुत्पादन" कालावधीची लांबी ऑपरेटिंग कालावधीच्या लांबीवर अवलंबून असते. हे दोन कालखंड अंदाजे समान आहेत. विचाराधीन प्रकरणात, ग्राउंड हीट एक्सचेंजरच्या ऑपरेशनचा कालावधी तीस वर्षे होता आणि "पुनरुत्पादन" कालावधी देखील तीस वर्षे अंदाजित आहे.

अशा प्रकारे, पृथ्वीवरील कमी-दर्जाची उष्णता वापरणार्‍या इमारतींसाठी हीटिंग आणि कूलिंग सिस्टम सर्वत्र वापरल्या जाऊ शकणार्‍या उर्जेचा विश्वसनीय स्त्रोत दर्शवितात. हा स्त्रोत बराच काळ वापरला जाऊ शकतो आणि ऑपरेटिंग कालावधीच्या शेवटी त्याचे नूतनीकरण केले जाऊ शकते.

क्षैतिज उष्णता पंप कलेक्टरची गणना

पाईपच्या प्रत्येक मीटरमधून उष्णता काढून टाकणे अनेक घटकांवर अवलंबून असते: बिछानाची खोली, भूजलाची उपस्थिती, मातीची गुणवत्ता इ. अंदाजे आम्ही असे गृहीत धरू शकतो की क्षैतिज संग्राहकांसाठी ते 20 W.m.p. अधिक तंतोतंत: कोरडी वाळू - 10, कोरडी चिकणमाती - 20, ओली चिकणमाती - 25, जास्त पाणी सामग्री असलेली चिकणमाती - 35 W.m.p. गणनामध्ये लूपच्या फॉरवर्ड आणि रिटर्न लाईन्समधील शीतलक तापमानातील फरक सामान्यतः 3 °C मानला जातो. कलेक्टर साइटवर, कोणत्याही इमारती उभारल्या जाऊ नयेत जेणेकरून पृथ्वीची उष्णता, म्हणजे. आमचा उर्जा स्त्रोत सौर किरणोत्सर्गाच्या ऊर्जेने भरला गेला.

घातलेल्या पाईप्समधील किमान अंतर किमान 0.7-0.8 मीटर असणे आवश्यक आहे. एका खंदकाची लांबी 30 ते 150 मीटर पर्यंत बदलू शकते, हे महत्वाचे आहे की कनेक्ट केलेल्या सर्किटची लांबी अंदाजे समान आहे. प्राथमिक शीतलक म्हणून अंदाजे -13 o C च्या अतिशीत बिंदूसह इथिलीन ग्लायकोल द्रावण (मध्यम) वापरण्याची शिफारस केली जाते. गणना करताना, हे लक्षात घेतले पाहिजे की 0 डिग्री सेल्सियस तापमानात द्रावणाची उष्णता क्षमता 3.7 kJ/(kg K), आणि घनता 1.05 g/cm 3 आहे. माध्यम वापरताना, पाईप्समधील दाब कमी होणे पाणी फिरवण्याच्या तुलनेत 1.5 पट जास्त असते. उष्णता पंप स्थापनेच्या प्राथमिक सर्किटच्या पॅरामीटर्सची गणना करण्यासाठी, आपल्याला माध्यमाचा प्रवाह दर निर्धारित करणे आवश्यक आहे:

वि = Qo 3600 / (1.05 3.7 .t),
जेथे t हा पुरवठा आणि रिटर्न लाइनमधील तापमानाचा फरक आहे, जो अनेकदा 3 o K च्या बरोबरीने घेतला जातो. मग Qo ही कमी-संभाव्य स्त्रोताकडून (जमिनीवर) प्राप्त होणारी थर्मल पॉवर आहे. नंतरचे मूल्य उष्मा पंप Qwp ची एकूण शक्ती आणि रेफ्रिजरंट P गरम करण्यासाठी खर्च केलेली विद्युत शक्ती यांच्यातील फरक म्हणून मोजले जाते:

Qo = Qwp - P, kW.

कलेक्टर पाईप्स L ची एकूण लांबी आणि त्यासाठी क्षेत्र A चे एकूण क्षेत्रफळ सूत्रे वापरून मोजले जाते:

येथे q विशिष्ट (पाईपच्या 1 मीटरपासून) उष्णता काढणे आहे; da - पाईप्समधील अंतर (पिच घालणे).

गणना उदाहरण. उष्णता पंप.
प्रारंभिक परिस्थिती: 120-240 मीटर 2 क्षेत्रासह कॉटेजची उष्णता मागणी (घुसखोरी लक्षात घेऊन उष्णतेच्या नुकसानावर आधारित) - 13 किलोवॅट; हीटिंग सिस्टममध्ये पाण्याचे तापमान 35 डिग्री सेल्सियस (अंडरफ्लोर हीटिंग) घेतले जाते; बाष्पीभवनाच्या आउटलेटवर किमान शीतलक तापमान 0 °C आहे. इमारत गरम करण्यासाठी, 14.5 किलोवॅट क्षमतेचा उष्मा पंप विद्यमान तांत्रिक श्रेणीतील उपकरणांमधून निवडला गेला, ज्यामध्ये 3.22 एवढी औष्णिक ऊर्जा निवडताना आणि हस्तांतरित करताना, माध्यमाच्या चिकटपणामुळे होणारे नुकसान लक्षात घेऊन. kW मातीच्या पृष्ठभागावरील थरातून उष्णता काढून टाकणे (कोरडी चिकणमाती), q 20 W/m.p. सूत्रांनुसार आम्ही गणना करतो:

1) कलेक्टरची आवश्यक थर्मल पॉवर Qo = 14.5 - 3.22 = 11.28 kW;
2) एकूण पाईप लांबी L = Qo/q = 11.28/0.020 = 564 m.p. अशा कलेक्टरचे आयोजन करण्यासाठी, 100 मीटर लांबीचे 6 सर्किट आवश्यक असतील;
3) 0.75 मीटरच्या बिछानाच्या पायरीसह, साइटचे आवश्यक क्षेत्र A = 600 x 0.75 = 450 m2 आहे;
4) इथिलीन ग्लायकोल द्रावणाचे एकूण फिलिंग Vs = 11.28 3600/ (1.05 3.7 3) = 3.51 m3, एका सर्किटमध्ये 0.58 m3 आहे.

कलेक्टर स्थापित करण्यासाठी, आम्ही 32x3 आकाराचे प्लास्टिक पाईप निवडतो. त्यात दबाव कमी 45 Pa/m.p. असेल; एका सर्किटचा प्रतिकार अंदाजे 7 kPa आहे; शीतलक प्रवाह गती - 0.3 मी/से.

प्रोब गणना

20 ते 100 मीटर खोली असलेल्या उभ्या विहिरी वापरताना, यू-आकाराचे प्लास्टिक पाईप्स (32 मिमी व्यासासह) त्यामध्ये बुडविले जातात. नियमानुसार, एका विहिरीत दोन लूप घातले जातात, निलंबन सोल्यूशनने भरलेले असतात. सरासरी, अशा प्रोबचे विशिष्ट उष्णता काढणे 50 W/m.p च्या बरोबरीने घेतले जाऊ शकते. आपण उष्णता काढून टाकण्याच्या खालील डेटावर देखील लक्ष केंद्रित करू शकता:

• कोरडे गाळाचे खडक - 20 W/m;
• खडकाळ माती आणि पाणी-संतृप्त गाळाचे खडक - 50 W/m;
• उच्च थर्मल चालकता असलेले खडक - 70 W/m;
• भूजल - 80 W/m.

15 मीटर पेक्षा जास्त खोलीवर मातीचे तापमान स्थिर असते आणि अंदाजे +9 डिग्री सेल्सियस असते. विहिरींमधील अंतर 5 मीटरपेक्षा जास्त असावे. भूमिगत प्रवाहाच्या उपस्थितीत, विहिरी प्रवाहाच्या लंब असलेल्या रेषेवर स्थित असाव्यात.
पाईप व्यासांची निवड आवश्यक शीतलक प्रवाहासाठी दबाव तोट्यावर आधारित केली जाते. द्रव प्रवाहाची गणना t = 5 °C साठी केली जाऊ शकते.

गणना उदाहरण.

प्रारंभिक डेटा क्षैतिज जलाशयाच्या वरील गणनेप्रमाणेच आहे. 50 W/m च्या प्रोब विशिष्ट उष्णता काढून टाकण्यासाठी आणि 11.28 kW च्या आवश्यक शक्तीसह, प्रोबची लांबी L 225 मीटर असावी.
कलेक्टर स्थापित करण्यासाठी, 75 मीटर खोलीसह तीन विहिरी ड्रिल करणे आवश्यक आहे. त्या प्रत्येकामध्ये आम्ही मानक आकाराचे 32x3 दोन पाईप लूप ठेवतो; एकूण - प्रत्येकी 150 मीटरचे 6 सर्किट.

t = 5 °C वर एकूण शीतलक प्रवाह दर 2.1 m3/h असेल; एका सर्किटमधून प्रवाह दर 0.35 m3/h आहे. सर्किट्समध्ये खालील हायड्रॉलिक वैशिष्ट्ये असतील: पाईपमधील दाब कमी होणे - 96 Pa/m (कूलंट - 25% इथिलीन ग्लायकोल द्रावण); सर्किट प्रतिरोध - 14.4 kPa; प्रवाह गती - 0.3 मी/से.

उपकरणे निवड

अँटीफ्रीझचे तापमान बदलू शकते (-5 ते +20 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत), उष्णता पंप इंस्टॉलेशनच्या प्राथमिक सर्किटमध्ये हायड्रॉलिक विस्तार टाकी आवश्यक आहे.
उष्णता पंपच्या हीटिंग (कंडेन्सर) लाइनवर स्टोरेज टाकी स्थापित करण्याची देखील शिफारस केली जाते: उष्णता पंप कंप्रेसर "ऑन-ऑफ" मोडमध्ये कार्य करतो. खूप वारंवार सुरू झाल्यामुळे त्याच्या भागांचा वेग वाढू शकतो. पॉवर आउटेज झाल्यास टाकी ऊर्जा साठवण्याचे साधन म्हणून देखील उपयुक्त आहे. त्याची किमान मात्रा 20-30 लिटर प्रति 1 किलोवॅट उष्मा पंप पॉवरच्या दराने घेतली जाते.

बायव्हॅलेन्स, दुसरा उर्जा स्त्रोत (इलेक्ट्रिक, गॅस, द्रव किंवा घन इंधन बॉयलर) वापरताना, ते बॅटरीच्या टाकीद्वारे सर्किटशी जोडलेले असते, जे थर्मल हायड्रॉलिक वितरक देखील असते; बॉयलरचे सक्रियकरण उष्णता पंपद्वारे नियंत्रित केले जाते किंवा एक उच्च-स्तरीय ऑटोमेशन प्रणाली.
संभाव्य पॉवर आउटेजच्या बाबतीत, तुम्ही फॉर्म्युलाद्वारे गणना केलेल्या घटकाद्वारे स्थापित उष्णता पंपची शक्ती वाढवू शकता: f = 24/(24 - t off), जेथे t off हा वीज पुरवठा खंडित होण्याचा कालावधी आहे.

4 तास संभाव्य वीज खंडित झाल्यास, हा गुणांक 1.2 च्या बरोबरीचा असेल.
उष्मा पंपची शक्ती त्याच्या ऑपरेशनच्या मोनोव्हॅलेंट किंवा बायव्हॅलेंट मोडवर आधारित निवडली जाऊ शकते. पहिल्या प्रकरणात, असे गृहीत धरले जाते की उष्णता पंप केवळ थर्मल ऊर्जेचा जनरेटर म्हणून वापरला जातो.

हे लक्षात घेतले पाहिजे: आपल्या देशातही, कमी हवेच्या तापमानासह कालावधीचा कालावधी हा गरम हंगामाचा एक छोटासा भाग आहे. उदाहरणार्थ, साठी मध्य प्रदेशरशियामध्ये, जेव्हा तापमान -10 डिग्री सेल्सिअसच्या खाली येते तेव्हा फक्त 900 तास (38 दिवस) असतो, तर हंगामाचा कालावधी स्वतः 5112 तास असतो आणि जानेवारीमध्ये सरासरी तापमान -10 डिग्री सेल्सियस असते. म्हणून, उष्मा पंप बायव्हॅलेंट मोडमध्ये चालवणे सर्वात योग्य आहे, ज्यामध्ये हवेचे तापमान एका विशिष्ट पातळीच्या खाली जाते तेव्हा अतिरिक्त स्त्रोत चालू करणे समाविष्ट असते: रशियाच्या दक्षिणेकडील प्रदेशांमध्ये -5 °C, -10 °C मध्ये मध्यवर्ती प्रदेश. हे आपल्याला उष्णता पंपची किंमत कमी करण्यास आणि विशेषत: प्राथमिक सर्किटची स्थापना (खंदक घालणे, विहिरी ड्रिलिंग इ.) कमी करण्यास अनुमती देते, जे वाढत्या स्थापना शक्तीसह मोठ्या प्रमाणात वाढते.

रशियाच्या मध्य प्रदेशातील परिस्थितीमध्ये, उष्मापंपाची निवड करताना अंदाजे अंदाजानुसार, द्विसंवेदनशील मोडमध्ये चालणारे उष्मा पंप निवडताना, आपण 70/30 च्या गुणोत्तरावर लक्ष केंद्रित करू शकता: 70% उष्णतेची मागणी ही उष्णता पंपाद्वारे व्यापली जाते आणि उर्वरीत 30% विद्युत किंवा थर्मल उर्जेच्या अन्य स्त्रोताद्वारे. दक्षिणेकडील प्रदेशांमध्ये, आपल्याला उष्णता पंप आणि अतिरिक्त उष्णता स्त्रोताच्या शक्तीच्या गुणोत्तराद्वारे मार्गदर्शन केले जाऊ शकते, बहुतेकदा पश्चिम युरोपमध्ये वापरले जाते: 50 ते 50.

70 W/m2 उष्णतेचे नुकसान असलेल्या 4 लोकांसाठी 200 m2 क्षेत्रफळ असलेल्या कॉटेजसाठी (हवेच्या तापमानाच्या बाहेर -28 °C वर गणना केली जाते), उष्णतेची आवश्यकता 14 kW असेल. या मूल्यामध्ये स्वच्छताविषयक गरम पाणी तयार करण्यासाठी 700 डब्ल्यू जोडले पाहिजे. परिणामी, आवश्यक उष्णता पंप शक्ती 14.7 किलोवॅट असेल.

तात्पुरते वीज खंडित होण्याची शक्यता असल्यास, तुम्हाला ही संख्या योग्य घटकाने वाढवणे आवश्यक आहे. समजा दैनिक शटडाउन वेळ 4 तास आहे, नंतर उष्णता पंपची शक्ती 17.6 किलोवॅट (वाढणारा घटक - 1.2) असावी. मोनोव्हॅलेंट मोडच्या बाबतीत, आपण 17.1 किलोवॅट क्षमतेसह 6.0 किलोवॅट वीज वापरणारा भू-जल उष्णता पंप निवडू शकता.

गरम पाणी आणि सुरक्षितता घटकांच्या गरजेसाठी अतिरिक्त इलेक्ट्रिक हीटर आणि 10 डिग्री सेल्सिअस थंड पाणी पुरवठा तापमान असलेल्या बायव्हॅलेंट सिस्टमसाठी, उष्णता पंपची शक्ती 11.4 डब्ल्यू आणि इलेक्ट्रिक बॉयलर - 6.2 किलोवॅट (एकूण - १७.६). प्रणालीद्वारे वापरली जाणारी सर्वोच्च विद्युत उर्जा 9.7 kW असेल.

उष्मा पंप मोनोव्हॅलेंट मोडमध्ये चालू असताना प्रति हंगामात वापरल्या जाणार्‍या विजेची अंदाजे किंमत 500 रूबल असेल आणि द्विसंधी मोडमध्ये (-10C) - 12,500 पेक्षा कमी तापमानात. फक्त योग्य बॉयलर वापरताना उर्जेची किंमत असेल: वीज - 42,000, डिझेल इंधन - 25,000, आणि गॅस - सुमारे 8,000 रूबल. (रशियामध्ये पुरवठा केलेल्या पाईप आणि कमी गॅसच्या किमतींच्या उपस्थितीत). सध्या, आमच्या परिस्थितीनुसार, ऑपरेटिंग कार्यक्षमतेच्या बाबतीत, उष्णता पंपची तुलना केवळ नवीन मालिकेच्या गॅस बॉयलरशी केली जाऊ शकते आणि ऑपरेटिंग खर्च, टिकाऊपणा, सुरक्षितता (बॉयलर रूमची आवश्यकता नाही) आणि पर्यावरण मित्रत्वाच्या बाबतीत, ते सर्वांपेक्षा मागे आहे. इतर प्रकारचे थर्मल ऊर्जा उत्पादन.

लक्षात घ्या की उष्णता पंप स्थापित करताना, सर्वप्रथम, आपण इमारतीचे इन्सुलेशन आणि कमी थर्मल चालकता असलेल्या दुहेरी-चकाकीच्या खिडक्या स्थापित करण्याची काळजी घेतली पाहिजे, ज्यामुळे इमारतीच्या उष्णतेचे नुकसान कमी होईल आणि त्यामुळे काम आणि उपकरणांची किंमत कमी होईल.

ही वस्तुस्थिती लक्षात घेऊन उष्मा पंप हे उपकरण आहे ज्यासाठी संपादन आणि स्थापनेसाठी महत्त्वपूर्ण खर्च आवश्यक आहे, त्याच्या निवडीचा मुद्दा विशेषतः काळजीपूर्वक हाताळला पाहिजे. संभाव्य खरेदीदारास आवश्यक असलेली पहिली गोष्ट म्हणजे विशिष्ट परिस्थितीत कार्यक्षम ऑपरेशनसाठी योग्य असलेल्या उपकरणांच्या शक्तीची किमान अंदाजे गणना करणे. नक्कीच, आपण उष्मा पंप डिझाइन काढण्यासाठी तज्ञांकडे वळू शकता, परंतु अंदाजे खर्चाचा अंदाज घेण्यासाठी, आपण स्वतः काही प्रारंभिक गणना करू शकता.

उष्मा पंप, ज्याची रचना एक जटिल उपक्रम आहे, घराचे क्षेत्रफळ, त्याच्या इन्सुलेशनची डिग्री आणि थंड हंगामात सरासरी तापमान मूल्यांवर अवलंबून निवडले जाते. आवश्यक शक्तीची गणना करण्याव्यतिरिक्त, पूर्ण प्रकल्पामध्ये भू-औष्णिक पंपसाठी मातीच्या जलाशयाचे मापदंड निश्चित करणे, पाणी-पाणी प्रणालीच्या बाबतीत विहिरीसाठी पाईप्सची संख्या आणि व्यास मोजणे समाविष्ट आहे. उष्मा पंपाच्या अचूक गणनामध्ये अनेक घटकांचा समावेश होतो: साइटवरील मातीच्या वैशिष्ट्यांपासून ते घर ज्या सामग्रीतून बांधले आहे.

उष्णता पंपावर आधारित हीटिंग सिस्टमचा विकास

उष्मा पंपांसारख्या घर गरम करण्याच्या अशा प्रगतीशील पद्धतीमध्ये तुम्हाला गंभीरपणे स्वारस्य असल्यास, अशा उपकरणांसह काम करताना विशेष शिक्षण आणि विस्तृत अनुभव असलेल्या तज्ञांच्या सेवांना प्राधान्य देणे चांगले आहे. याचे कारण असे की उष्मा पंपाचा योग्य विकास आणि घरासाठी संपूर्ण हीटिंग सिस्टम आपल्याला बर्याच वर्षांपासून उष्णतेच्या समस्यांबद्दल विसरण्यास अनुमती देईल, स्थिर आनंद घेते. कार्यक्षम कामउपकरणे

सर्व प्रथम, उष्णतेच्या स्त्रोतावर निर्णय घेणे योग्य आहे जे हीटिंग सिस्टममध्ये शीतलकसाठी उर्जेमध्ये रूपांतरित केले जाईल. माती, पाणी किंवा हवा दोन्ही उष्मा पंपांचे उत्पादन (किंवा त्याऐवजी, उत्पादन तंत्रज्ञान), तसेच उपकरणांची उत्पादकता आणि किंमत आणि स्थापना कार्य दोन्ही निर्धारित करते. सर्वात प्रभावी प्रणालींपैकी एक म्हणजे पाणी-ते-पाणी, परंतु त्यासाठी घराजवळ एक जलाशय किंवा साइटवर पुरेसे भूजल असणे आवश्यक आहे.

हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की उष्णता पंप कमी-तापमानाच्या उष्णतेच्या स्त्रोतांसाठी अधिक वापरला जातो, आदर्शपणे "उबदार मजला" प्रणालीसह एकत्रित केला जातो, परंतु पारंपारिक जनरेटरसह संयोजन देखील शक्य आहे. उष्णता पंप निवडताना, त्यांची थर्मल गणना अशा प्रकारे केली जाते की ते अत्यंत थंडीत देखील खोली स्वतंत्रपणे गरम करण्यास सक्षम आहे की नाही किंवा सिस्टममध्ये अतिरिक्त उष्णता स्त्रोत प्रदान करणे आवश्यक आहे की नाही हे विचारात घेतले जाते. , उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रिक बॉयलर. थर्मोडायनामिक गणना हिवाळ्यात पोहोचू शकणारे किमान तापमान विचारात घेते.

घरामध्ये गरम पाणी पुरवठ्याची गरज लक्षात घेणे देखील आवश्यक आहे; जर अशी कार्यक्षमता आवश्यक असेल तर आवश्यक शक्तीमध्ये अतिरिक्त 20% समाविष्ट केले जाईल.

उष्णता पंप गणनाचे उदाहरण

तर, आमच्याकडे 250 चौरस मीटर क्षेत्रफळ असलेली दुमजली इमारत आहे. 2.7 मीटरच्या कमाल मर्यादेच्या उंचीसह. खोलीतील तापमान +20°C आणि बाहेर -26°C आहे असे गृहीत धरू. पुढे, आम्ही घर गरम करण्यासाठी उष्णता पंपची शक्ती मोजतो:

0.434*250*2.7*(20-(-26)) = 13475.7 kW - SP 50.13330-2012 नुसार जास्तीत जास्त आवश्यक हीटिंग पॉवर

या गणनेमुळे मोठे नुकसान होत नाही. या प्रकरणात नुकसान 13475.7 किलोवॅटपेक्षा कमी असू शकते.

अधिक अचूक थर्मल गणना वैयक्तिकरित्या केली जाऊ शकते. हे भिंती, खिडक्या, छत इत्यादी सर्व साहित्य विचारात घेईल.

उष्णता पंप सर्किटची गणना, ज्याचा वापर खोली गरम करण्यासाठी आणि थंड करण्यासाठी केला जाईल, अधिक जटिल आहे आणि तज्ञांद्वारे केला जातो.