Воздушный тепловой насос для отопления зимой

Если вы хотите использовать наружный в качестве тепловентилятора а внутренний закопать то тогда может быть можно обойтись минимумом переделок!

 

У меня уже установлен кондиционер. Он хорошо обогревает помещение (используется в основном на обогрев), но делает это только при достаточно высоких наружных температурах. Я хочу малой кровью провести эксперимент. Суть эксперимента будет состоять в следующем:
1. Закопать ДХ контур (это делать я научился быстро и недорого)
2. Отпилить радиатор внешнего блока кондиционера
3. Установить маслоотделитель на то место где был вход радиатора внешнего блока
4. Подключить вместо радиатора внешнего блока ДХ контур.
5. Ну и соответственно, ликвидоровать вентилятор, смонтировать подогрев картера.
Вопрос с возвратом масла из ДХ контура, я надеюсь, будет частично решаться маслоотделителем, частично циклом оттайки.
Плюсом этого решения я вижу невысокую стоимость. Минусов, наверно, будет достаточно много - вопрос насколько они (эти минусы) критичны. Если удастся получить итоговый КОП=3, то будет совсем замечательно.
Попутно еще вопрос - фильтр-осушитель мне не поможет (хотя бы частично) в борьбе с влагой, которую насосет масло

 

Закончу критику, раз обещал.
Ничего личного, как говорится, к суровым челябинским мужикам нет...

На чём там остановились?

Проверим для начала геометрию трубы, на основании указанных на чертежах размеров.
Площадь оребрения погонного метра изделия 0,65 м2, ещё 0,055 м2 это площадь неоребрённой поверхности трубы, остальные 0,03 по всей видимости торцы оребрения.
Хотя торцы в теплообмене практически не участвуют (при таком отношении толщины ребра к его высоте), да и края оребрения при небольших температурных напорах тоже не работают, ибо имеют температуру, близкую к температуре воздуха, но да ладно, посчитано производителем всё скрупулезно, а организация правильного теплообмена это удел потребителя

Что такое DT=5 или DT=7 ?
Величина температурного напора между температурой поверхности теплообмена и температурой воздуха?
Так температура там неравномерна, ближе к трубе горячее, дальше от трубы холоднее.
Может имеется в виду средняя температура поверхности теплообмена?
Или разница между температурой хладагента и температурой воздуха?
Или..?
Вот этот параметр и стоит рассмотреть внимательнее, ибо при разной по сути DT результаты расчётов могут отличаться в 2-3 раза.
Представьте себе эту 19 мм оребрённую трубу с внешним диаметром оребрения 43 мм, внутренним диаметром для теплоносителя 17 мм, диаметром наружной накатки у основания ребер 21,2 мм, толщиной ребра у основания накатки 0,5 мм, на вершине 0,35 мм, с шагом оребрения 3,4 мм...
Кто затрудняется представить, см. чертёж https://www.forumhouse.ru/attachments/1582304/
Высота ребра 11 мм при толщине 0,5 мм у основания и 0,35 мм у вершины.
Материал ребер алюминиевый сплав АД1 с теплопроводностью 226 Вт/(м*К)
Тепловой поток от теплоносителя от внутренней поверхности трубы через стенку трубы идёт к поверхности, обдуваемой воздушным потоком.
Если с межрёберным пространством всё понятно, тепло через относительно тонкую стенку конструкции (2,1 мм) передаётся от поверхности к воздуху, то в случае с тепловым потоком через основания ребер к их вершинам не всё так прямолинейно.
Площадь "межреберной" поверхности метрового куска оребрённой трубы составляет 0,055 м2, что только 7,5% от общей площади теплообмена 0,735 м2.

Так сколько тепла может пройти через основания алюминиевых ребер площадью 0,0098 м2 и рассеяться с их поверхности площадью 0,65 м2 при высоте каждого из 294 ребер 11 мм и какая будет при этом вышеупомянутая DT?

Если принять, что DT=7 К это температура между хладагентом и воздухом, то стоит учесть, что средняя температура поверхности теплообмена будет как минимум в 2 раза меньше, так как края оребрения будут иметь температуру, близкую к температуре воздуха, а основания рёбер температуру близкую к температуре хладагента.
Даже при указанном запредельном коэффициенте 0,127 получим не 6,5 кВт с 10 метровой оребрённой трубы, а в 2 раза меньше, а при более реальных коэффициентах 0,025-0,04 будет около 0,65-1,0 кВт теплоотдачи при нашем DT=7
На самом деле средняя температура, а вернее средняя интегральная будет ещё меньше по причине потерь температурного напора теплового потока, проходящего через основания ребер.
При боковой площади оребрения 10-ти метрового куска трубы 6,5 м2 суммарная площадь сечения
оснований всех 2940 рёбер составляет всего 0,098 м2.
А через это сечение должно пройти более 90% теплового потока, даже при высокой теплопроводности материала ребер 226 Вт/(м*К) сечение 0,098 м2 по сравнению с теплообменной площадью 6,5 м2 внесёт свои коррективы и хоть на немного, но средняя изотерма сместится ближе к основанию ребер, что ещё снизит среднеинтегральную температуру и теплоотдачу.
Отношение высоты ребра 11 мм к средней толщине 0,4 мм слишком велико для того, чтобы эффективно участвовала в теплообмене вся площадь оребрения.
Такие теплообменники, с отношением длины ребра к толщине более 10-15, хорошо работают на больших перепадах температур, а при работе в качестве испарителя ТН площадь теплообмена будет использоваться очень неэффективно.

 

Ljutik
хороши вакумник и осушитель решат проблему влаги в масле. осушитель ток несколько раз сменить нужно. можно взять со сменным картриджем но я люблю обычные на развальцовках и краны с 2 сторон .

 

Что будем делать?
Хотел купить 10м для эксперимента на зимний самопальный воздушник. Думаете не стоит?
Вообще то эти трубки от систем охлаждения, то ли турбин то ли еще чего-то там. Кажись по трубкам циркулирует вода или масло - это я допек их фреонами вот они мне и выдали тех. документы.

 

К стати они могут по просьбе изготовить трубки с другим шагом и высотой ребра.
Те что на чертежах самые ходовые и всегда имеются на складе.

 

Для высоких перепадов температур и высоких давлений жидкости внутри - самое оно, скажем внутри около 90-100 градусов, а воздух вокруг обычный атмосферный, но при больших скоростях потока 5-6 м/с, тогда становятся оправданы расстояния между рёбрами 3,4 мм. Для меньших скоростей воздуха при охлаждении жидкостей можно меньше расстояние между ламелями, для маленьких давлений тоньше трубки, как в автомобильных радиаторах.

Для воздушного испарителя ТН оптимальным размерчиком будут рёбра с отношением
высота/толщина не более 10 и треугольным (трапециевидным) профилем.
Скажем если высота будет как у этих труб 11 мм, то толщина у основания под 2 мм, с уменьшением до 0 к вершине, а расстояние между рёбрами 6-10 мм для того, чтобы незначительное обмерзание не ухудшало теплоотдачу, а увеличивало. Оттайка нужна будет только к тому моменту, когда всё расстояние между ламелями полностью зарастёт инеем.

Но такие трубки выйдут очень небюджетно из-за нетехнологичности процесса изготовления, даже в промышленных ВО рёбра делают попроще, конечно потолще, чем 0,5 мм, но накаткой, при которой коэффициент трапециевидности меньше и только совсем дорогущие теплообменники делают на сварке трубы с отдельно изготовленными трапециедапльными ламелями, рассчитанными по оптимальным размерам для конкретного режима работы данного устройства.

Так, что дешевле, чем эта труба никак не получится, но если сделают дешевле с более низким оребрением, скажем 5 мм вместо 11, и трубу потоньше, вместо 19 например 15, то можно брать.
Стоит учесть, что теплоотдача при этом для наших условий практически не изменится, по сравнению со стандартным изделием которое мы обсуждали, так как часть площади такого высокого и тонкого оребрения практически не работает при низких перепадах температур.
Чтобы показатели стали получше требуется увеличить среднюю толщину ламелей, при их высоте 11 мм хотя-бы до 1 мм.

 

В целом скорость теплосъёма с поверхности стенки значительно превышает скорость теплопередачи по металлу. Именно этим в частности вызваны к жизни т. н. "тепловые трубы" с очень большой мощностью по сравнению с теплообменом путём теплопроводности.
Полагаю менее металлоёмким использование простых труб чем труб с оребрением. Либо для увеличения теплообмена в условиях очень низкой теплопроводности одной из теплообменных сред - турбулинизаторы в потоке воздуха, вполне подойдут импровизированные или изготовленные на коленке.
Но я могу и ошибаться.

 

Руслан, вот еще тема - я как-то прорабатывал вопрос об испарителе по типу Октопуса. В России производят подобный профиль. Есть интересное решение - сделать испаритель как часть забора (например с соседом). Есть специальный профиль для этого. Если интересно - отстучись - контакты скину.

 

Конечно интересно.
Каждый день иду в школу с детьми, а там в школе забор из профиля 20*20мм (квадратная труба). Я даже прикинул площадь поверхности и даже подумывал сварить забор из такого профиля. В такой профиль хотелзалить фреон и использовать в качестве огромного испарителя длина забора вокруг моего дома (40+30)*2=140 пог. м. Но как-то я не уверен в своих способностях заварить герметично такую кучу трубок.

 

Вот такой испаритель с площадью теплообмена 12 квадратных метров обойдется примерно 40000 рублей. Считаю, что ценник достаточно гуманный.
ценник на тот, что во вложении - порядка 70тыс руб плюс НДС. Это 28 квадратных метров поверхности
Есть вариант сделать двухреберный - как раз для забора.
Модератору: это не реклама. Кому надо - пусть обращается ко мне, сосватаю с производителем. Я к производству и продаже подобных изделий отношения не имею.

 

В верхнюю заборную трубу просунуть медную трубу по которой пусть бегает фреон. Сами трубчатые конструкции заполнить незамерзайкой. Медная труба будет отбирать тепло от незамерзайки которая в свою очередь будет отбирать тепло от воздуха. Тёплая незамерзайка всегда будет вверху, остывшая опускаться вниз, нагреваться и подниматься снова.
Минус - образование гальванопары медь/железо. Фреоновую трубу нужно делать из чего-то другого.
Ну и КПД чуть ниже.

Или упростить и сделать наземный заборный контур из незамерзайки.
Но забор всегда будет влажным при работе испарителя и может быстро сгнить.
Тогда забор из ПНД трубы? :0)

 

кстати, интересная мысль!
В любом случае, есть часть забора с соседями. Если сосед нормальный, то можно договориться чтоб мою трубу не трогал

 

Что-тол сильно смахивает на а-ля OCTOPUS

 

В оригинале (OCTOPUS) медная труба запрессована в алюминиевый профиль звездообразный