Подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Вот те раз! А нам ничего не рассказали. Или я что-то пропустил?

 

Согласен, тоже дюже любопытно...

 

Поделитесь.
Для меня сейчас выбор насоса основная проблема.
Унипумп эко мини 0 - единственная доступная модель на 250вт в городе.
Харьковского "Водолея" в продаже нет. Да и кушает он 400вт.
Какого-то маломощного с трехфазным двигателем тоже не найти - заточены под артезианские скважины.
В общем - головняк ещё тот .

 

В основном статистика по десятку насосов с движками от 0,75 кВт и до 5.
Это не бог весть что, но по интересовавшему меня направлению позволило составить какое-то
определённое мнение про эффективность работы ТН на воде с подъёмом на 10-100 метров и с расходом 2-10 кубов/час.

Начнём с того, что чем меньше насос, тем хуже у него КПД.
У маленьких, мощностью по 0,2-0,3 кВт да ещё от малоизвестных производителей,
КПД не выше 15-20% А то и меньше, если помониторить.
Я за ними лично не наблюдал, но более высоких цифр они и не заявляют.
Но на маленьких мощностях и сами затраты денег невелики.
Поэтому стремиться экономить копейки - это только при постановке перед собой цели достижения КОПа как можно более высокого.
Я думаю, 300 руб в месяц или 450 рэ на потребление водяного насоса, разница в деньгах несущественна при умеренном водопотреблении, хотя эти 50% (1,5 раза) лишнего потребления по воде конечно повлияют на итоговый СОР в худшую сторону, если такой водяной насос использовать в паре с тепловым насосом
Стоит ли всегда гнаться за повышением СОРа, покупая более дорогое водоперекачивающее оборудование, даже на 100% лучшей эффективности (в 2 раза) - чуть ниже.

Более мощные водяные насосы экономичнее мелких.
Но ещё зависит от желания производителя работать над совершенствованием конструкции.
Взять тот же БЦПЭ (харьковский водолей).
Как уже говорилось надёжный насос, по очень и очень многим отзывам.
И дешёвый при этом.
Там стоит двухфазный эл. движок, со сдвигающим конденсатором для питания от однофазной сети.
Конденсатор вынесен в коробку на поверхность.
Это изрядно улучшает ремонтопригодность, так как при необходимости поменять конденсатор легко не вытаскивая насос на поверхность.
В то же время КПД такого двигателя оставляет желать лучшего, - это и сам принцип работы с фазосдвигающим конденсатором, да и заводской кабель по сечению и качеству так себе.
Но зато этот кабель идёт в комплекте практически даром и длиной на весь рабочий напор насоса.
Поменять или укоротить кабель без лишения гарантии нельзя - насос и конденсаторная коробка опломбированы.
Да это особо не улучшит картину, сами рабочие колёса в нагнетательных ступенях насоса тоже неоптимальны по форме и зазорам, что изрядно снижает КПД насосной части. Зато песок легко проходит мимо рабочих поверхностей, мало их изнашивая. Хотя теперь в паспорте пишут, что насос должен работать на чистой воде, первоначально, несколько лет назад, разрешали перекачивать изрядное количество песка, вроде до 150 г на куб воды, точно не помню.
Всё это в сумме даёт общий КПД около 30% при работе в самой выгодной точке напорной характеристики. По мере отклонения к краям, КПД падает ещё сильнее.
При использовании этого насоса для снабжения дома питьевой и хозяственной водой больше и не надо.
Подняли скажем на поверхность даже 30-50 кубов воды в месяц на семью из 4 человек (пусть из расчёта 250-400 л. чел. сутки) с глубины 30 метров, с учётом давления 2 бара в кранах, израсходовали всего 18 кВтчас эл. энергии на каких то там 60 руб в месяц.
(40*50*9,8*/3,6)/0,3=18
Это с КПД 30% и стоимостью насоса менее 10 тыс руб.
Теперь опускаем в скважину трёхфазный грундфос, скажем серии SP за 35 тыс руб, который путём оптимизации рабочих колёс, зазоров и пр. добился КПД 60% и платим в месяц за электричество в 2 раза меньше, по 30 руб. Насос прослужит 10-15 лет, если конечно сможет, за это время сэкономит нам грундфос 3-4 тысячи рублей на потреблении при разнице в цене 25 тысяч.
Даже без всякого учёта роста тарифов видно - абсолютно не выгодно.

Теперь другой случай - тепловой насос 10 кВт, средняя мощность 5 квт за 200 суток отопительного сезона. Пусть предполагаемый СОР=4
ТН сожрал 6 000 кВтчас, выдал на гора 24 000.
Воды на 18 000 кВтчас холода при дельте 4К надо за сезон поднять 3 900 кубов.
Если поднимать с тех же 30 метров, да те же 2 бара взять на потери напора в трубах и теплообменниках, то Водолей с КПД 30% израсходует 1800 кВтчас электроэнергии,
а Грундфос с КПД 60% израсходует 900 кВтчас.
Если теперь пересчитать СОР, то с Водолеем он снизится до 3,08
а с Грундфосом до 3,48.
Разница 0,4 по СОРу не в пользу Харькова.
Разница 0,4 это 900 кВтчас электричества.
Разница в стоимости насосов 25 тысяч
С одной стороны СОР 3,5 лучше, чем 3,1.
Но не факт, что во всех этих случаях стоит стремиться к более высокому СОРу, устанавливая более экономичный, но более дорогой водяной насос.
Разница в цене 25 тысяч между насосами совсем не маленькая и даже при подъёме 40 000 кубов за 10 лет может не оправдаться.

Однозначно оценивать сложно, ибо тарифы за эл. эн гуляют от 1 рубля до 5,35, да и рост тарифов за десять лет службы насоса ощутим, раза в 2,5 минимум, но не все это признают в сравнительной оценке расходов за период.

Поэтому можно для примера взять в среднем 3 рубля за кВтчас, тогда 900 кВтчас экономии выльются в 2700 руб в год.
За 10 лет службы насоса только-только оправдываются эти лишние 25 тысяч рублей, несмотря на в 2 раза более высокий КПД Грундфоса, относительно Харькова.
Если прослужит насос только 9 лет, то не оправдается такая замена.
С учётом роста тарифов, по видимому, оправдывается раньше, лет за 6-7.
Но это если по 3 рубля.

При цене 1 руб вообще молчу, даже рост тарифов никак не оправдает такую замену.
Около тысячи рублей экономии в год никак не оправдают за 10 лет переплату 25 тысяч

Вот при цене 5 руб/кВтчас перерасход энергии Водолеем составит минимум 45 тыс руб за 10 лет, с учётом роста тарифов тыщ 60 наверно. В итоге Грундфос поможет сэкономить москвичу 20-30 тыщ. рублей. Но это в Москве. И за 10 лет.
Опять же не вся Россия в пределах МКАДа,
бывает иные насосы и по 5 лет не выхаживают,
бывает не 3900 кубов в год надо поднимать, а больше или меньше,
и не с 30 метровой глубины, а с 10 метровой например,
или наоборот, со 100 метровой...
Так что всё оччень индивидуально...

 

@Dekabrino,
Моя ситуация - вода близко и ее много, но в конце февраля уровень падает. Это приводит к падению производительности всасывающей станции, работает на грани фола.
Т. е. напора в 15м мне просто за глаза. Линия на 2.5м3 даст около 2м потерь, ПТО или все-таки соберу "междутруб" - пусть ещё 3-5м.
В общем, практически любой скважинный насос имеет избыточную мощность.
Мне интересно услышать, стоит ли или как скажется "удушение" насоса тиристорным регулированием.
Всё -таки насос не вентилятор.

В Леруа есть Оазис за 4тыр, но 4 дюймовый. это где-то 3.5 куба в час. Это много. Придется как-то душить...

 

Чьё производство, какая модель? Какие сейчас у вас теплопотери стали? Замеры сор, температуры конденсации и испарения не проводили ? Сколько скважинный насос кушает по сравнению с самим ТН?
И куда же вы 50 кубов сливаете ?

 

Что выдаёт интернет про Оазис:

Не буду ругать, не буду хвалить, ибо сам не сталкивался с этим брендом.
Завод Форте Пром есть в Волгограде, выпускает радиаторы и водонагреватели Оазис.
Несмотря на российское производство, российского там мало, да и европейского тоже мало...
Где выпускают насосы, не знаю, может у нас, может в китае, может ещё где, интернационал в общем...
Например есть техника, насосы в том числе, с названиями Зубр, Прораб, Калибр и т. п., несмотря на Российский бренд, делаются не у нас, а где придётся, качество так себе, не связывался бы.
Взять бытовую технику AL-KO, европейский бренд, но производство тоже не пойми где, лучше Калибра конечно, для бытовухи и огорода конечно сойдёт.
Не буду больше агитировать ни за ни против, есть отзывы на любую технику, можно поискать, почитать, исключить предвзятость и рекламные вбросы и составить своё мнение.

Всасывающие насосы имеют изначально небольшой КПД, да ещё значительно падающий при увеличении глубины всасывания и отклонения от напорной характеристики, но при бытовом потреблении это не заметно.
Я уже показывал на примере выше, разница в стоимости менее экономичного и более эффективного насосов значительно превышает возможную экономию за весь срок службы насоса.
При больших расходах воды, как для переливного теплового насоса, экономичность может иметь значение, но её также надо учитывать, связывая со стоимостью энергии, годового расхода и примерного срока службы. Срок службы - важный параметр. Два выработанных Оазиса по 4 тысячи или один Водолей за 6 тысяч - разница небольшая, но она есть, плюс хлопоты по замене насоса в неподходящий момент. Количество нагнетательных ступеней и конструкция нагнетателей (импеллеров) тоже имеет значение для КПД.
Например у 3,6 кубового (max) Оазиса с 85 метровым (max) напором их 24 штуки, а у аналога по максимальной производительности (3,6) и напору 90 м Водолея БЦПЭ 0,5 только 10 штук.
Похожего аналога этим насосам у Грундфоса в линейке SP нет, SP 2A имеет максимальную производительность 2,5 куба, а SP 3A уже 4,5 куба. При этом SP 2A-13 cо своими 13 ступенями даёт
75 м (max) напора, SP 2A-18 с 18 ступенями 115 метров (max) напора, SP 3A-15 с 15 ступенями даёт 95 метров (max) напора.
КПД Грундфоса SP 2A в середине напорной характеристики 50%, у SP 3A повыше, 60%
Потребление по эл. энергии насосов Оазис и Водолей вряд-ли будет превышать КПД 30%.
Но Водолей надёжнее и проще, хотя бы по количеству импеллеров, да и электродвижки от Промэлектро хороши, с запасом по мощности.

Самый маленький Водолей БЦПЭ 0,5-16 при напоре 16 метров даёт 1,8 м3/час, потребляя примерно 300 Вт. Требуемые 2,5 куба он даст при 10 метрах напора потребляя меньше, около 250 Вт.
Номинал движка (паспортный) при этом 400 Вт
БЦПЭ 0,5-25 нужные 2,5 куба даст с напором 16 метров, потребляя 400 Вт.
Номинал движка 550 Вт.
Указанные на движки номиналы в паспорте не означают, что потребление всегда будет таким.
Потребление зависит от совершаемой работы, с учётом КПД эл двигателя и КПД насоса в рабочей точке напорной характеристики.
Например, если полностью закрыть задвижку на выходе, то КПД насоса резко упадёт, так как вода не перемещается никуда, работа идёт только на нагрев от трения воды о крыльчатку.
Но и полностью освоить мощность двигателя не удастся, так как зазоры, форма и конфигурация рабочих поверхностей рассчитаны на перемещение воды, а не на её нагрев. В результате потребляемая мощность двигателя снизится, несмотря на закрытый кран. Не до нуля конечно, рассеиваемой мощности в воде вскоре хватит привести к перегреву.
При свободном изливе - работе без напора, КПД насоса тоже далеко не оптимальный, так как не для такого применения насос конструировался, в результате потребляемая мощность падает.
Самое большое потребление и наилучший КПД - в середине напорной характеристики насоса.

 

Самый маленький Водолей 0.32/25, потребление заявлено 440вт.
Дальше да, 0.5/16. Напорные характеристики попадают в диапазон.
Откуда цифра 250вт? Простым умножением, делением?

Собственно за бренды такого же мнения - гарантий на примененные материалы и качество изготовления никто не даст.
Но, правильно ли я рассуждаю, предполагая, что насос в 3 дюйма будет эффективней при недогрузе двигателя, чем насос 4 дюйма? Насколько я понимаю, обороты одинаковые, двигатели залиты гелем, следовательно 4 дюймовый насос даст бОльшую круговую скорость-радиус больше, обороты и там и там 2800-2900..Т.е. потери на трение выше.
Соответственно уменьшением количества колес, можно ещё уменьшить потери.

 

Вы не смотрите на то, что если 0,5 литра в секунду больше, чем 0,32 л/с, то значит 0,5 - насос больше.
Сравнивать надо расход при одинаковом напоре или напор при одинаковом расходе,
ну и с учётом запаса по мощности электродвигателя
Самый маленький насос всё же БЦПЭ 0,5-16, весом 7,3 кг, 3 ступени, 400 Вт движок.
На 20 метрах напора имеет производительность 1,25 м3/час
Насос БЦПЭ 0,32-25 весит 8,3 кг имеет 5 ступеней и 440 Вт движок.
На 20 метрах напора имеет производительность 1,8 м3/час.

Вот дальше ставить в ряд труднее.
Или по мощности или по ступеням?
БЦПЭ 0,5-25 весит 9,2 кг, 4 ступени, 550 Вт,
БЦПЭ 0,32-32 весит 9,7 кг, 6 ступеней 500 Вт.
Тем не менее, невзирая на более мощный движок,
0,5-25 всё равно слабее, при 30 метрах напора расход 1 куб,
а 0,32-32 при тех же 30 метрах напора даёт расход 1,7 куба в час.

 

Точное значение можно сказать только на основании результатов испытаний конкретного экземпляра.
Приблизительное значение при работе на воде, плюс/минус где-то 20% (погрешность на температуру, вязкость и пр.) можно прикинуть по известной формуле mgh, зная показатели максимального КПД насосов этой серии в середине рабочего диапазона напорной характеристики и представляя, как у таких насосов изменяется КПД на всей напорной характеристике.
Поясняю.
В середине напорной характеристики насоса его КПД максимален, со снижением до нулевого значения при максимальном напоре и нулевом расходе.
Можно сказать, что снижение расхода в три раза от оптимальной средней точки ведёт к плавному снижению КПД примерно на треть.
Это грубо, но легко запоминается.
Например, снизился расход с 3 кубов средней точки до 1 куба, КПД снизился с максимальных 30% до 20%.
Это как раз нижняя граница рабочего диапазона, выходить за которую не рекомендуют.
Дальше и КПД и расход одинаково быстро падают к нулю, напор при этом максимальный (режим закрытой задвижки).

При свободном изливе (работа без напора) КПД насоса, как правило, составляет примерно половину от своего максимального значения.
Верхняя граница рабочего диапазона по производительности тоже определяется показателем КПД на уровне примерно 2/3 от максимального, развиваемый напор насоса в этой точке равен половине от максимального, расход - примерно полтора раза от номинального.
Максимальный расход насоса при режиме свободного излива - примерно два раза от номинального.
Всё это довольно условно, но напорные графики изменяются плавно и для манипуляций с цифрами в уме вполне сойдёт.
Для более точных вычислений надо пользоваться каталогами с напорными графиками, диаграммами, таблицами, которые для своей продукции составляют добросовестные производители.

Харьковский завод результаты заводских испытаний своих насосов в свободный доступ не выкладывает, но на основании добытой отрывочной информации и результатов своих личных замеров и наблюдений, можно сказать, что эффективность его равна где-то половине от эффективности аналогичных по производительности моделей Grundfos серии SP. Тут свой вклад в низкий КПД внесли и однофазный двигатель с приличным запасом по мощности, что с одной стороны повысило надёжность, но снизило косинус фи, и несовершенная конструкция рабочих колёс ступеней, но зато устойчивая к песку и прочая всякая культура производства.
КПД аналогичных по производительности насосов Грундфос SP равен от 40% (SP 1A), 50% (SP 2A),
до 60% (SP 3A-SP5A) в середине напорной характеристики.
Мощные насосы SP с производительность 100-300 кубов в час (SP 77-215) могут иметь КПД до 80%
при условии оптимального соотношения напора к расходу.
Харьковский завод делает мощные промышленные водяные насосы тоже, но речь сейчас про бюджетный, недорогой, простенький бытовой "Водолей".
Кстати, бывшее торговое название "Водолей" на территории России харьковский завод "Промэлектро" потерял. Теперь в легальных поставках насосы называются "Промэлектро-Харьков БЦПЭ", а не "Водолей"

Вот теперь, можно простым умножением, делением выяснить сколько жрёт этот насос,
поднимая в час 2,5 тонны воды на 10 метров.
Плюс/минус 20% на погрешность, таблиц и графиков мощности ведь нет.
2500 кг * 10 м напора *9,8 / 25% = 980 кДж/час это 270 Вт
Маловато как-то

Ошибка вкралась, не в ту сторону +/- 20% пошли
следует читать - "потребляя больше, около 340 Вт"
Так как точнее будет 2500 кг * 10 м напора *9,8 / 20% = 1225 кДж/час или 340 Вт
Ведь рабочая точка лежит практически на верхней границе рабочего диапазона насоса,
КПД там составляет примерно 2/3 от номинального, это не 25%, а 20%.

 

@Dekabrino,
Взял вчера унипумп эко 0. https://www.unipump.ru/products/70/82/
Продавцы (гарантийная мастерская при магазине) больно хвалили.
На моих 10-15м расход от 2.5 до 3м.
3000*10м*9.8=300кдж или 111вт
Двигатель 250вт, 111/250=44% - КПД насоса. только отсутствие привязки расход/напор/потребление, соответственно, приводит к отсутствию доверия приведенным цифрам.
Но, позже подключу его через 3*220 инвертор, чисто к одной фазе...Напомеряю чего-нибудь.

 

Для этого малыша насоса КПД 44% как 250 км/час для "Матиза" (Daewoo).
Где-то в 2 раза завышен.

Тоже ошипка вкралась.
3000*10м*9.8=294 кДж или 82 Вт
Двигатель 250 Вт, 82/250 = 33% - КПД насоса.
Вот теперь больше похоже на правду, но и то...
Нюанс, мощность двигателя может быть указана при максимальном возможном косинусе,
зачем производителю лишнее потребление себе приписывать. Пусть потребитель оптимизирует.
В реальности, при мощности двигателя 250 Вт из сети будет потребляться больше, с учётом недобора косинуса фи и потерь в фазосдвигающей цепи.
Процентов 15 на косинусе движка с фазоздвигающим конденсатором приукрасили - кто проверит, на сколько градусов там ток относительно напряжения в основной обмотке сдвигается, и на сколько фазосдвигающий конденсатор сдвигает во второй обмотке, относительно основной, на 90 или на 70 градусов, вот уже реальное потребление из розетки не 250, а 300-350 Вт.
И КПД уже не 33%, а 27 или 23%.
Насос то малюсенький.
Реальные результаты покажут ходовые испытания со счётчиком воды, электрическим счётчиком и манометром, но порядок цифр - верный

 

Есть задача обеспечить охлаждение приточного воздуха в коммерческой бане. В бане 2 бассейна. Теплый (28-30 гр Ц) и холодный. Короб приточной вентиляции проходит через помещение где стоят насосы и фильтры бассейнов.
Само собой напрашивается решение установить самодельный тепловой насос. Мощность по холоду примерно 30000 BTU. В какую сумму примерно обойдётся оборудование?

 

Самое простое - установить в приток водяной КСК и посадить его на проточную воду, которой подозреваю запитан "холодный " бассейн.