Тепловой насос самому полностью 2

ZH и перформеры Данфосс в кытае появились в конце прошлого года, так что по нормальной цене данные компрессора можно приобрести уже в этом году

 

Дед марос! перформер это что?

 

Cпиральные компрессоры большой мощности от Данфосс.

 

Проблема получения горячей воды в ТН для ГВС при небольших температурах конденсации ( +35, +50 ) по большей части надумана.
В промышленных установках такие задачи реализуются при необходимости с легкостью.
Например при мощности ТН 10 квт вполне возможно организовать комфортное ГВС установив вместо одного теплообменника-конденсатора на 10 кВт два, один на 1-2 кВт и второй на 8-9 кВт последовательно.
По стоимости две штуки 8+2 будут чуть дороже одного на 10.
Первый будет снимать перегрев после компрессора, ограничивая через него проток можно регулировать температуру получаемой воды до 90 град на R407c и до 100 град на R22.
Во втором более мощном теплообменнике собственно и будет идти конденсация.
Больше чем на 10-15 процентов (по количеству тепла) переохлаждать не следует, иначе конденсация начнется раньше чем нужно и снизится температура которую могли бы получить.
Вполне можно снять 15 % тепла от перегретых паров, за сутки это до 36 кВт.час которыми можно нагреть 1 куб.метр воды
на 30 градусов или 400 литров от 10 до 85. Куда больше?
При 5 квт ТН соответственно в 2 раза меньше.
Если задаться целью, то при температуре конденсации всего +55 можно нагреть от 10 до 85 градусов и больше воды,
подогревая с 10 до 50 в конденсаторе, а с 45 до 85 в предконденсаторе. Но тогда на отопление останется гораздо меньше тепла, чем 85% в первом случае.
При снижении температуры конденсации снижается давление после компрессора и соответственно снижается температура перегрева после компрессора. Но прибавку в 25-30 градусов выше температуры конденсации для нагреваемой воды в 10-15% от общей мощности всегда можно получить.

 

А как отключать поток тепла от первого теплообменника при достигнутой
температуре в аккумуляторе ГВС ?

 

В случае использования R407C термостат бойлера ГВС при достижении нужной температуры просто отключит циркуляционный насос первичного контура бойлера. Температура в нем выше +90 не поднимется.
В случае с R22 немного сложнее, но не смертельно:
при температуре конденсации выше +50 температура предконденсатора может превысить +100 при остановленном циркуляционнике.
Поэтому надо предусмотреть байпас или по линии нагнетания в обход предконденсатора или в обход первичного контура бойлера.
Холодильщику проще первый вариант - один эл. клапан и полметра трубки.
Сантехнику второй - тут вариантов больше, вплоть до сброса лишнего тепла в систему отопления, чтоб не простаивал предконденсатор.

 

Привет жители форума, у меня вопорос, а почему до этого не додумался не один из производителей? и куда девался закон сохранения инергии? Или всё это держалось в тайне?

 

Некоторые мысли про компрессоры для самодельных ТН вслух:
Перед тем как покупать компрессор для самостоятельного изготовления ТН, неплохо бы определиться с типом внешнего контура.
Если будет открытая система с водой из скважины, с плюсовой температурой кипения в испарителе, то максимальную температуру на выходе определит только тип используемого фреона.
Серия спиральников ZR от Копланда будет хорошим выбором, на R22 и R407С температура конденсации до +65, на R134а до +75. Это теоретически, самодельщикам на практике все же лучше закладывать на пару-тройку градусов меньше, фреоны от разных производителей по качеству отличаются.
Если будет грунтовый коллектор или зонд, в которых температура кипения до -5, в ZR на R22 и R407С температура конденсации
до +60, а на R134а до +66, и определяется уже рабочим диапазоном компрессоров серии ZR.
Устанавливать более дорогие ZH из-за 5 градусов неразумно. Кроме того не все компрессоры серии ZH позволяют производить впрыск пара в область спиралей (для охлаждения оных), а только с индексом KVE, ZH с индексом K4E практически ничем не отличаются от ZR. В официальных характеристиках разрешенную температуру конденсации при температурах кипения ниже -5
подняли на 4 градуса. И все. Одновременно запретив использовать R22.
Пытаться исправить ситуацию, возникшую из-за плохо сделанных зондов, с температурой вымораживаемого грунта ниже -10, установкой компрессора ZH KVE с впрыском пара безсмысленно. Просто немного отодвинете смерть системы. Надо понимать что производительность компрессора (неинверторного) и холодопроизводительность испарителя должны соответствовать друг другу. Установив более мощный компрессор или быстро выморозите грунт, с соответсвующим опусканием температуры
кипения за диапазон работы компрессора или правильно настроенная по критическим температурам автоматика будет отключать компрессор каждые 5-10 мин. Необходимого тепла для отопления естественно не получите.
Зато ТН прослужит долго и бесполезно.
Если ТН будет отбирать тепло от внешнего воздуха, тогда температура кипения установится на 15 градусов ниже окружающей температуры ( при стандартных размерах воздухоохладителя).
Тут вам даже серия ZH KVE c впрыском пара не поможет. Минимальная температура кипения у ZH и ZR практически одинаковая, ZH KVE отличается возможностью поднять температуру конденсации до +62 при температуре кипения -20.
Этого можно достичь только охлаждая спирали парами фреона, дополнительно подаваемыми через специальный штуцер.
Естественно необходимо дополнительное оборудование в виде еплообменника, капилляра, электрического клапана, примитивного контроллера ( или реле ).
При температуре кипения -20 на улице должно быть не ниже -5, если будет -15 чтобы не снижать температуру кипения придется устанавливать другие воздухоохладители, раз в 5 эффективнее (чтобы была дельта 5 градусов при той же мощности). Цена такого решения может превысить стоимость геотермального контура.
А чтобы еще понизить температуру кипения потребуется установить компрессоры серии ZF c промежуточным охлаждением спиралей жидким фреоном. Также необходимо дополнительное оборудование в виде электронного клапана, датчиков и уже не примитивного контроллера. Цена такого решения также не гуманна. Стоимость спиральника ZF сопоставима со стоимостью хорошего поршневого Битцера на ту же мощность при явных недостатках спиральников для низких температур.
Кроме Копланда на низкие температуры их почти никто не использует. Копланд путем технологических ухищрений ( впрыск пара для среднего холода и впрыск жидкости для низкого) пытается приспособить отлично зарекомендовавшие себя в кондиционировании спиральники и урвать по куску в соответствующих рыночных нишах.
Выводы можете сделать сами.
Мое мнение такое:
Для самодельного ТН с грунтовыми зондами, речными, скважинными и т.д. где температура кипения не опускается ниже -5 спиральник ZR (или его аналоги) будет лучшим выбором по цене и произволительности.
Если у вас уже есть другой компрессор, то выбор контура должен происходить исходя из его возможностей.
Фреон желательно R22. Будет работать в любых спиральниках. За бугром вынуждены использовать R407C из за законодательных ограничений.
Немного лучших характеристик можно добиться на R410а, но пусть нас не мучает мысль что на нем работают все Зубаданы, да и вообще все современные кондиционеры.
Разница столь незначительна, а рабочее давления выше значительно, и работать на нем могут только специально разработанные компрессоры. Это относится и к трубопроводам, фильтрам, маслоотделителям, ресиверам, клапанам, испарителям и т.д. Посмотрите по прайсам, на сколько дороже Вам обойдутся теплообменники для R410а с рабочим давлением под 3,5 МПа.
Там у них выбора другого нет. Выбирая между R407c и R410а производитель
естественно отдаст предпочтение R410а. А если бы мог, то выбрал R22.

 

Воздушник для самостоятельного изготовления актуален для межсезонья, при положительных температурах кипения, чтобы не заморачиваться с оттайкой, да и компрессор пойдет практически любой.

Для отрицательных (-10 ) уличных температур РАБОЧИМ решением воздушника будет все же не самодельный, а ПОКУПНОЙ Зубадан, специально разработанный для температур до -25, там есть и впрыск в зону спиралей и защита от температуры нагнетания пара выше 90 градусов. Но все эти хитрости не приблизят температуру кипения к температуре воздуха. В лучшем случае -30 при забортной -20.
Работать то будет, но как, и ведь главное не с каким СОР, а сколько всего тепла он даст в морозы.
ZUBADAN PUHZ-HRP125 за 10 000 у.е выдает 14 кВт тепла потребляя 3,88 кВт от сети при плюсовой температуре на улице.
Когда на улице -15 он даст чуть больше 7 кВт тепла потребляя те же 3,88 квт от сети. И больше от сети электропривод копрессора взять не сможет. И что нам дает рекламируемая эффективность не менее 2 в морозы?
Вот и получается что при теплопотерях дома 14 кВт при -15 град. нам надо покупать 2 Зубадана по 14 квт максимальной мощности за 20 000 у.е. А при плюсовых температурах эти 28 квт нам девать некуда, разве что в бассейн.

Остается для самоделки практически один путь - тепло от земли + спиральник ZR (или такой же от Данфосса) или другой, который удалось купить по дешевке или стянуть. В этом случае может быть и Битцер и т.д. и т. п.
Теплообменники надо бы понадежнее, ведь от качества и стойкости к коррозии теплообменников надежность ТН в основном и зависит.

 

Закон сохранения энергии в данном случае никак не пострадает.
В недорогих бытовых тепловых насосах используется один теплообменник для конденсации.
Сжатый пар из компрессора с температурой +90 ( для R407c) в самом начале конденсатора ( в первых 10% по ходу пара) охлаждается до температуры начала конденсации, скажем +55, далее в следующих 80 % объема теплообменника идет конденсация практически с постоянной температурой
( для R407c снижается к концу на 5 градусов из-за температурного глайда этого газа), в остальной части теплообменника происходит переохлаждение жидкости.
Входящая в теплообменник противотоком вода из системы отопления должна иметь температуру не более +40, чтобы обеспечить переохлаждение фреона хотя бы на 5 градусов, с +50 ( окончание конденсации) до +45. Сама она нагревается всего на один градус. Далее она отбирает тепло конденсации фреона в основных 80% площади теплообменника и повышает свою температуру еще на 6-7 градусов, скажем до +48. Далее в зоне снятия перегрева она нагревается еще на пару градусов, до +50. Несмотря на высокую температуру входящего в теплообменик пара, тепла в этой зоне
снимается всего 10-15% от общего количества. Поэтому температура воды повышается незначительно, всего на 1/10 - 1/7 от общего нагрева.

Если разделить эти зоны на 2 разных теплообменника то тогда можно будет получить 10-15% высокотемпературного тепла в виде воды для ГВС с температурой на 20-30 град. выше температуры конденсации и основную часть 85-90% тепла для отопления с температурой на 5 градусов ниже температуры конденсации.
Используя на выходе еще один регенеративный теплообменник, можно часть тепла жидкого фреона отдать парам фреона перед компрессором. Таким образом можно улучшить эффективность испарителя, убрав оттуда зону перегрева паров, необходимую для сухого хода компрессора. Поставив еще один теплообменник для дальнейшего охлаждения жидкого фреона почти до температуры кипения, мы еще увеличим эффективность испарителя за счет использования всей его площади для испарения, исключив потери в ТРВ. Использовать нужно рассол из контура или воду из скважины до подачи в испаритель, чтобы и эти крупицы тепла пошли в дело.
В больших промышленных установках все это реализовано вместе или по отдельности, в зависимости от задачи. В дорогих ТН на заказ под конкретные условия тоже. В стандартных комплектациях стоят только регенеративные теплообменники и то не всегда. Для R22 например лишний перегрев пара перед компрессором вреден, так как снижает объемную производительность. Переохлаждение жидкого фреона приветствуется всегда, чем больше тем лучше, только нужно тепло отданное фреоном обязательно утилизировать в полезных целях, а то может оказаться, что улучшая эффективность испарителя мы снижаем общий СОР.

 

у кытов это используется кругом, а у европейцев не встречал ни раз.

Dekabrino- Вы самый грамотный холодильщик из всех кого я встречал

 

Давайте тему с получением ГВС развивать. С испльзованием доп. теплообменника в принципе все понятно, при использовании R407C все достаточно просто.

Возможен вариант аналогичный обычным котлам? Например газовый котел, имеет раздельные регулировки температуры для отопительного контура и для бойлера. Если поступает сигнал датчика бойлера, отопительный контур отключается, котел переключается на бойлер, температура подачи увеличивается, бойлер нагревается до необходимой температуры. Затем котел подключается к отопительному контуру, устанавливается температура воды для отопления.

В варианте с ТН самым экономичным вариантом является подача воды в контур ТП, без смесительного узла, как сделал aparat2 - копеландовская программка в режиме 0/35 показывает СОР 5,5 для ZH трехфазного. Есть практический вариант ТП в плите с подачей воды +28, в этом случае СОР показывает как 6,1. Температура отключения ТН по воде завязана с забортным датчиком. Вот и есть идея, добавить режим подключения бойлера (на уровне гидравлики), при этом контроллер ТН скажет греть воду до 55 градусов, затем ТН переключится от бойлера обратно к ТП и будет использользовать внешний датчик для определения температуры нагрева подачи в ТП.

Попробовал в копеландовской программке сравнить серии ZH и ZR для одинаковых условий, у ZH COP 5,5 показывает, для ZR 4,3 всего

 

Да, тут покумекать надо, так как единого лучшего варианта пока нет.

Варианта даже три:
1. Использовать предконденсатор для снятия с фреона температур с +90с до температуры конденсации для нагрева санитарной воды. Вопрос, хватит ли мощности? Как запитать в момент простоя компрессора?

2. Использовать дополнительный теплообменник конденсатора на ГВС и включать контур по необходимости с помощью 4-х ходового фреонового вентиля. Минусы тут есть тоже: стоимость доп.теплообменника, меньшая надёжность фреонового контура.

3. Использовать 3-х ходовой вентиль по воде, переключаясь с подачи на тёплые полы, на подачу на бойлер по сигналу. Минусов меньше, но обтимальный ли это будет вариант?

К слову, на использаванном мной контроллере Карел Гео есть фунция потдержки температуры воды ГВС, её приоритет перед отоплением и завязка сигнала на сервопривод переключающегося вентиля.

На холодильных компрессорах отображается СОР по холоду.
Зайдите в раздел "Характеристики", возьмите значение "Теплопроизводительность в конденсаторе" и разделите на "Потребление тока".

 

aparat2, дык Вам и карты в руки по методу 3, учитывая полную готовность ТН и наличия функции в контроллере. И водяной клапан гораздо дешевле должен стоить. В сумме такое решение более простое (особенно для таких чайников как я), с водяной частю не так страшно как с газовой - если что - тряпочкой протереть.

И пускай СОР будет при нагреве бойлера ниже, допустим 3,3 при достижении +55 в любом случае это в финале экономичнее чем вода +35 нагретая ТН с +7 и затем догрев с +35 до +55 голым электричеством.

Все котлы сделаны по принципу приоритета ГВС перед отоплением - если мы говорим не о общественной бане, расход энергии для ГВС на порядок ниже чем для отопления. Я вот определил что за 6 лет в квартире у нас расход горячей воды примерно 70 л в сутки на человека.

В варианте 3 можно на бойлер кинуть всю мощь ТН, быстро нагрев воду, у системы отопления ТП большая инерционность, и заметного охлаждения не случиться.

 

Получается в случае использования ТН с прямым подключением к ТП, можно использовать серию ZR вместо специальной ZH, если имеется заметная разница в стоимости компрессора. Небольшие преимущества ZH появляются только на высоких температурах, вот поиграл с программкой для варианта 14 kW, для 0/35 COP одинаковый.

ZH38K4E-TFD ZR61KSE-TFM

0/35 5,5 5,5
0/55 3,38 3,18