Расчет мощности теплового насоса: Калькулятор тепловых насосов

Расчет мощности теплового насоса для дома: методика и формула

Использование тепловых насосов обеспечивает экономию на горячей воде, отоплении, кондиционировании при задействовании температуры внешней среды в качестве источника тепла. Оптимальной энергоэффективности можно добиться, если правильно рассчитать мощность теплового насоса. Тип объекта, оснащенного подобной отопительной системой при этом не имеет значения. Теплонасос будет эффективен при работе в здании любого назначения будь то частный дом, квартира, промышленные сооружения или загородный коттедж. Важным моментом при создании энергосберегающих контуров ГВС, охлаждения и обогрева помещений является грамотный расчет мощности в соответствии с видом ТН.

Виды тепло насосов

Принцип работы всех типов ТН состоит в отборе тепла от низкотемпературного источника, преобразовании его и передаче потребителю. Классификации тепловых приборов по источнику тепловой энергии подразделяет их на:

• воздушные — энергия извлекается из атмосферы;

• геотермальные – обеспечение энергией происходит из воды или грунта;

• использующие вторичное тепло – энергия пополняется из воды, воздуха и даже канализационных стоков.

На абсорбционные и компрессионные ТН подразделяются по виду передачи энергии. Разделение происходит и по теплоносителю контура, который делит их на оборудование типа воздух-воздух, грунт-вода, вода-вода, воздух-вода, вода-воздух.

В чем особенность деления тепло насосов

Прежде чем приступать к расчету теплового насоса, стоит понимать, какие еще разновидности приборов существуют. Так, воздушное оборудование разнится и по конструкции – есть моноблочные ТН и сплит-системы, включающие внутренний и наружный блоки и автоматику управления. Геотермальные по типу установки коллектора делятся на вертикальные, которые погружаются в специальную скважину, созданную бурением, и горизонтальные — прокладываемые ниже глубины промерзания под слоем грунта. Выбор коллектора осуществляется, принимая во внимание особенности участка земли. Прежде чем монтировать ТН, необходимо рассчитать его эффективность исходя из основных характеристик.

Формула расчета

Потенциальным потребителям стоит понимать, что знание всех особенностей типов оборудования и их преимуществ не всегда является гарантией выбора наиболее эффективного. К основным параметрам, характеризующие эффективность относятся коэффициенты — полезного действия (КПД) — отражает соотношение потраченной на выработку энергии и полученной, эффективности трансформации. Всегда лучше обратиться за помощью к специалистам. Однако тем, кто чувствует в себе способность справиться с задачей самостоятельно, может помочь калькулятор теплового насоса. Еще один способ предварительного расчета мощности – использование программ, которые предоставляет производитель ТН.

Методика и значения

Для определения мощности ТН можно воспользоваться формулой для расчетов вручную — R = (k x V x T) / 860. В ней символы имеют следующие значения:

• R — размер потребляемых энергоресурсов в киловаттах и кКал/ч;
• k — усредненный коэффициент теплопотерь здания;
• V — объемы отапливаемых площадей;
• T — перепад температур с учетом минимальных показателей внутри и снаружи помещения.

Коэффициент теплопотерь, влияющий на конечный результат, зависит от материала изготовления особняка или дачи, качества утепления и означает:

• тщательное утепление — 0,6-1;

• 2-х слойное кирпичное сооружение — 1-2;

• однослойная кирпичная кладка — 2-3;

• дерево — 3-4.

Для получения показателя мощности в кВт/ч значение делят на 860.

Расчет мощности геотермальных насосов

Универсальной формулы, которая бы подходила для того, чтобы рассчитать мощность теплового насоса любого типа, не существует. Каждый вид оборудования имеет свои нюансы. Так, чтобы выбрать геотермальный прибор нужной мощности можно использовать калькулятор. Методика расчета для геотермальных насосов учитывает длину наружного контура, который размещается в грунте или водоеме. Помимо этого в расчет принимается длина труб, площадь участка для горизонтального геотермального контура. При использовании вертикальных находят длину скважин с размещенными в них геотермальными зондами. Если схема подключения открытая из скважины в скважину, определяют подходящий дебет для подбора погружного насоса.

Расчет мощности воздушных насосов

При использовании воздушных аппаратов вначале рассчитывают теплонагрузку, для снабжения дома ГВС и подогрева помещений. Алгоритм вычислений следующий:

• Рпод. = 0,050х300= 15 кВт, где 0,050 кВт / м2 — норма теплопотерь дома с утеплением; 300 – его площадь.
• Ргвс = 0,25х6=1,5 кВт, где 0,25 – тепло мощность на 1 чел. для ГВС; 6 –число жильцов.
• Робщ.=15+1,5=16,5 кВт.
• Расчетное значение с учетом точки бивалентности и разницы температур:
• Ртн =(15+1,5)х (20-(-7))/(20-(-22))= 16,5х27/42=10,56 кВт,
• где +20, -7, -22 – величины температур воздуха в помещении, точки бивалентности и наружной.

Аналогично определяется нужная мощность при работе ТН в качестве кондиционера.

Расчет мощности ТН, использующих вторичное тепло

Обычно ТН, использующие вторичное тепло, применяются на промышленных предприятиях с паразитными теплоисточниками по принципу «утилизация тепла». Их температурные характеристики, обеспечивающие высокую эффективность, постоянны. Проекты с использованием подобного тепла требуют тщательных расчетов. К примеру, при работе со сточными водами нужно принимать во внимание промежуточный теплообменник с высокой коррозионной стойкостью. Возможна установка геотермальных коллекторов прямо в отстойниках для стоков. При расчете теплового насоса, использующего альтернативные источники тепла типа вентиляционного воздуха или выделяемого серверами в дата-центрах, требуется учитывать их специфику.

Как подобрать тепло насос для отопления дома

Выбрать модель ТН для нагрева помещений в доме с подходящими параметрами, позволит корректное определение теплопотерь объекта. При подборе, кроме расчета теплового насоса, стоит учитывать климат региона, место расположения строения и его площадь. Например, геотермальный насос – не лучшее решение при размещении дома на небольшом каменистом участке. Важны и нюансы эксплуатации объекта. Так, для обогрева бассейна или работы отеля требуется много горячей воды. В этих случаях отлично подойдет ТН «воздух-вода». Лучшими объектами для установки прибора«воздух-воздух» станут квартиры, а «вода-вода» — дома, находящиеся рядом с водоемом, или имеющие нужный дебет подземных вод.

Калькулятор тепловых насосов



Предварительный расчёт применения реверсивного теплового насоса

ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОСЪЁМА

ТРЕБУЕМОЕ КОЛ-ВО КВТ/Ч

ВОЗДУХ-ВОДА

ГРУНТ-ВОДА

ВОДА-ВОДА

ПРЕДЛАГАЕМЫЕ МОДЕЛИ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ / кВт/ч

Местоположения на карте >>>

Итог:

—

COP:

—

Пиковая нагрузка:

—

Энергопотребление и затраты на эксплуатацию теплового насоса (Советы по экономии)

Тепловые насосы представляют собой высокоэффективные системы охлаждения и обогрева. Это потому, что, в отличие от печей, они на самом деле не производят тепло, чтобы согреть ваш дом, а передают его. Тепловые насосы питаются от электричества и работают, перемещая тепло снаружи дома внутрь дома или наоборот. Двумя наиболее распространенными типами тепловых насосов являются геотермальные и воздушные тепловые насосы, которые работают за счет передачи тепла от земли и воздуха соответственно.

Тепловые насосы — самый энергоэффективный способ отопления дома. Но при этом для их работы по-прежнему требуется электричество, а это значит, что у вас, вероятно, есть возможности для экономии. Приведенный ниже калькулятор стоимости теплового насоса поможет вам понять, сколько энергии потребляет ваш тепловой насос и сколько стоит его эксплуатация. Проверьте это!

Идет загрузка…

Как использовать этот калькулятор:

Сколько киловатт потребляет ваш тепловой насос?

Киловатты измеряют скорость, с которой электричество проходит через прибор. Больше киловатт означает больше электроэнергии, а более крупные тепловые насосы обычно потребляют больше ватт.

Средняя мощность теплового насоса составляет около 15 000 Вт. Конечно, это число может варьироваться в зависимости от типа теплового насоса. Например,

Чтобы получить наиболее точное число, посмотрите на заднюю часть теплового насоса. Вы можете рассчитать киловатты, умножив ампер и вольт и разделив на 1000.

киловатт = (ампер x вольт) / 1000

Какова средняя стоимость электроэнергии?

По данным Управления энергетической информации США, средняя стоимость электроэнергии в США составляет 13 центов/кВтч. Однако это число может варьироваться в зависимости от поставщика электроэнергии. Сегодня люди в некоторых штатах имеют возможность покупать электроэнергию по более низким тарифам.

Какова стоимость и энергопотребление различных тепловых насосов?

Вт	Cost / hr*	Avg cost / month*
2000 W	26¢	$39
3000 W	39¢	$58. 5
4000 W	52 ¢	$ 78
5000 W	65 ¢	$ 97,5

*Предполагая, что показатель электричества составляет 13 ¢ на км.0027 Как сэкономить на отоплении?

• Изоляция вашего дома

  Изоляция вашего дома может помочь вам сэкономить деньги по многим причинам — как летом, так и зимой. Это руководство от Energy.gov может помочь вам подумать о том, как лучше всего утеплить свой дом. Несмотря на то, что есть небольшие первоначальные затраты, в конечном итоге вы сэкономите деньги в долгосрочной перспективе.

• Наденьте куртку или уютный свитер

  Куртки — это старомодное решение для согревания по одной причине: они просты и легки в исполнении, и они работают.

• Получите одеяло с подогревом

  Мы рекомендуем приобрести одеяло с подогревом, несмотря ни на что, потому что, ну, они такие уютные. Но они также потребляют меньше электроэнергии, чем тепловые насосы.

• Использование обогревателя

  Хотя обогреватели не так эффективны, как тепловые насосы, они могут быть полезны для целенаправленного обогрева. Если вам холодно и вы собираетесь проводить время только в одной комнате, то обогреватель может помочь вам сэкономить деньги, поскольку вы можете направить свои усилия по обогреву и затраты на электроэнергию в этой конкретной комнате.

• Выберите Perch Energy

  В Perch мы стремимся сделать чистую энергию более доступной, доступной и справедливой для всех. Независимо от того, снимаете ли вы квартиру, владеете домом или ведете бизнес, Perch предлагает множество способов сэкономить деньги на счетах за электроэнергию или даже помочь планете.

  • Для гарантированной экономии годовой стоимости электроэнергии присоединитесь к общественному проекту солнечной энергетики в вашем районе. Perch поможет подобрать вам местную солнечную ферму — вы будете поддерживать работу этой фермы, чтобы она могла генерировать и вносить как можно больше чистой солнечной энергии в общую сеть. Вы не получаете электроэнергию напрямую от солнечной энергии, которую вы поддерживаете, но благодаря государственным стимулам вы будете получать кредиты на оплату собственных счетов за коммунальные услуги. По сути, вы получаете скидки на собственную электроэнергию, потому что вы обеспечиваете солнечную генерацию и развитие в своем штате.
  • С помощью Perch вы сможете еще больше сэкономить на ископаемом топливе и сэкономить деньги, если вы также переключите электроэнергию своего дома или предприятия на более чистую энергию. Если вы используете базовый тариф на обслуживание по умолчанию, это «смешанный» энергетический план (частично за счет ископаемого топлива, частично за счет возобновляемых ресурсов). Но Perch может переключить вас на недорогой план более чистой энергии — помимо того, что предлагает ваша коммунальная служба — который на 100% поддерживается чистыми, возобновляемыми ресурсами, такими как солнечная энергия и ветер. Мы найдем для вас цену ниже рыночной на аналогичные варианты в вашем регионе. Вам не нужно ничего делать по-другому, но вы будете чувствовать себя прекрасно, зная, что ваше личное потребление электроэнергии теперь способствует оздоровлению планеты, и вы уменьшили свой ежедневный углеродный след.

Числа и расчеты – тепловые насосы John Cantor

Всегда важно выполнять простые расчеты. Это НАМНОГО лучше, чем руководствоваться интуицией и догадками.

Некоторые полезные цифры и преобразования

1 кВт (киловатт) является единицей Мощность или норма энергии. (Типичный небольшой электрический обогреватель потребляет от 1 до 2 кВт)

В 1 кВт содержится 3411 БТЕ. т. е. 10 кВт = 31 400 БТЕ/час.

В 1 кВт 860 ккал/час

Обычный погружной нагреватель потребляет 3 кВт при нагреве

1 кВтч. (киловатт-час) — это количество энергии

( Нагреватель мощностью 1 кВт потребляет 24 кВтч каждый день )

I кВтч. = 1 единица электроэнергии = (использование 1 кВт в течение 1 часа)

1 кДж x 3600 = 1 кВтч.

Примечание. Тепловые насосы оцениваются по их тепловой мощности, а не по потребляемой электрической мощности.

Формула, связывающая тепло, время и температуру: –
кВт (тепло)  =    расход воды (литры/сек)  x  4,2  x   Повышение температуры (dt в градусах Цельсия)
(4,2 – удельная теплоемкость воды)

Если из воды с расходом 0,8 л/с извлекать 10 кВт, то температура понизится на 3°C (3K). Используйте этот калькулятор.

Резервуары для воды и емкости для хранения.

Вы можете использовать приведенный выше калькулятор, чтобы рассчитать, как быстро цилиндр нагреется при известном подводе тепла. например Погружной нагреватель мощностью 3 кВт поднимет 100-литровый баллон примерно на 26 градусов за один час.

Тепловой насос с тепловой мощностью 10 кВт и КПД 4 может быть представлен следующими уравнениями:-

COP = тепловая мощность / потребление электроэнергии

10 кВт / 2,5 кВт = COP 4

тепло, извлеченное из земли = переданное тепло – потребление электроэнергии = 10 кВт – 2,5 кВт = 7,5 кВт

0°C = 32°F (точка замерзания воды)

10°C = 50°F

20°C = 68°F (комнатная температура)

100°C = 212°F (точка кипения воды)

или, если у вас есть калькулятор, °F -32, /9, x5 = °C или, °C x9, /5, +32 = °F

1 л/с = 3,6 м³/ч. = 13,19Галлов (Великобритания)/мин.

На этой диаграмме показаны значения расхода теплового насоса мощностью 10 кВт (тепловая мощность), получающего тепло из реки или источника.

(предполагается, что извлекаемое тепло составляет 7,5 кВт)

В нашем примере для системы с речным источником скорость потока должна быть не менее 0,6 литра в секунду, чтобы свести к минимуму риск замерзания испарителя. Для родникового источника скорость потока в идеале была бы такой же, но если подача была ограничена или накачка требовала много энергии, то может быть достаточно половины этой скорости.

Обратите внимание, это примерные значения. Данные производителя должны быть доступны для конкретного оборудования.

Чистота воды для обычных паяных медью теплообменников из нержавеющей стали, используемых почти во всех тепловых насосах.

Следующий список дает некоторое представление о требованиях. Обратитесь к производителю теплового насоса, чтобы получить конкретные данные, касающиеся отдельных тепловых насосов.