Подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса

Сам себя, при дросселировании в ТРВ, фреон охлаждает и без всяких дополнительных
"Т.О. труба в трубе или маленьких ПТО".
Это происходит сразу после дюзы ТРВ, можно сказать в трубке, идущей в испаритель.
Процесс тепломассообмена идет прямо в объеме парожидкостной смеси и теплообменник для этого абсолютно не требуется.

При выкипании одного кг R407c при -5 поглощается 220 кДж теплоты, а теплоемкость парожидкостной смеси от 1,1 до 1,6 кДж/кг К в зависимости от соотношения пар/жидкость.
Стало быть до температуры -5, при давлении кипения 4,3 бар фреон может охладить сам себя с +135 градусов по Цельсию.
Но задача перед ТН стоит не только фреон охлаждать, но еще и от рассола теплоту отбирать.

Вдогонку про СОР ТН из предыдущих постов:
В режиме B0W35 на 17,24 кВт тепловой мощности, судя по табличным данным, компрессор ТН потребляет 3,75 кВт при СОР=4,6
Для идеального газа в идеальном компрессоре на сжатие потребовалось бы всего 1,96 кВт
Следовательно потери в нашем случае на неидеальность газа, неидеальность процесса сжатия, КПД электродвигателя и компрессора, потери в трубопроводах составляют 1,79 кВт.
А если учесть и потребление доп. устройств, циркуляционников и т. п. (по EN 14511),
то потерь будет как минимум 2,15 кВт.
В два раза больше необходимого.

В режиме B0W50 при получении 16,41 кВт тепла на электропотребление компрессора приходится 4,83 кВт при СОР=3,4
Потребовалось бы в идеальных условиях только 2,54 кВт.
Перерасход 2,29 кВт, по EN 14511 слегка поболее 2,5 кВт.

Как видите есть приличный запасец на совершенствование методов сжатия, снижения потерь и увеличение СОР, да только судя по всему это довольно непростая задача.

 

Подскажите пожалуйста такой момент. Я на своем ТН поднимал температуру c 0W35 до 0W45 и судя по эл. счетчику на компрессоре, потребление эл-ва компрессором не изменилось.
Там все-таки что происходит, если меняется режим, то энергопотребление компрессора меняться или меняется объем отбора тепла из испарителя и соответственно мощность насоса на выходе?

 

Цифры 35 или 45 обозначают температуру воды на выходе, а не температуру конденсации.
Поэтому сначала надо выяснить, на сколько изменились температура и давление конденсации.
Изменение температуры воды выходящей из конденсатора на 10 градусов не обязательно ведёт к изменению температуры конденсации тоже на 10 градусов.
Может у Вас в режиме 0W35 уже была завышена температура конденсации из-за неоптимальных режимов работы СО.
Влияет расход теплоносителя и дельта между подачей и обраткой.

Но если не изменилось потребление электричества компрессором, а температура конденсации повысилась, значит снизился массовый расход хладагента и отбор тепла из конденсатора.
Так как СОР не может остаться неизменным при повышении давления конденсации, а естественно снизился, то отбор тепла испарителем тоже должен уменьшиться.

 

А можно вот-этот момент поподробнее? Считаю теплый пол под ТН - к чему нужно стремиться для максимального СОР?

 

Если величину протока через конденсатор устремлять в бесконечность, то дельта между подачей и обраткой будет стремится к нулю
А значит средняя температура в полах будет стремится к температуре на которой компрессор выключается.

а я чего не могу понять.
Вот есть компрессор. Его электрическая прожорливость же не регулируется. Он как потреблял свою паспортную мощность в размере например 3 кВт., так и будет его потреблять независимо от того какие конденсаторы и испарители. Т. е. в случае всяких изменений меняется расход фреона через компрессор. Т. е. меняется производительность компрессора, но его потребление по электросчетчику как было 3 кВт так ведь и останется?

 

Уважаемые гуру!
Научите меня немного уму-разуму.
Хочу собрать свой ТН воздух-вода. Целей у этой работы несколько. 1 - научиться уму-разуму. 2- сделать ТН для своего летнего домика. 3- разработать и отладить свой собственный контроллер для ТН.
Собственно, я понимаю, что руки у меня не шибко заточены под холодилку, однако инженерное образование дает о себе знать. Однако, чтобы дорога шла минимальными потерями, комплектующие я выбирал по минимальной цене.
Итак:
1. компрессор китайский QXR-44E 6BT1
Может, кто скажет, что это за бренд? Как по качеству? Уж очень цена нравится
2. испаритель отечественного производства вот такой: http://hladograd.ru/goods/5R-550. габариты его 550х260мм, два вентилятора, 5 рядов трубы медной... Буду брать две штуки. И сразу первый вопрос - как их соединять - последовательно или параллельно? Стоять будут вертикально. Есть у меня такое чувство, что это не совсем правильный путь. Направьте правильно.
3. конденсатор - ПТО. вот такой на 50 пластин. Сдается мне, что он будет маловат (просто уже есть такой). Если мал, то подскажите, на сколько его нужно увеличить для мощности 10кВт
4. ТРВ Danfoss TX2 с дюзой номер 5 (или 4?). В перспективе - ЭТРВ
5. Реле давления Danfoss KP5 (высокое) и KP1 (низкое)
6. соленоидный вентиль (подберу по диаметру трубопровода)
7. 2 манометра на высокое и низкое давление.
8. фильтр-осушитель.
Ну, для начала, наверно все.

 

Достойная задача!

Ток еще ресивер понадобится ну и четырехходовой, конечно...

 

Разработка и производство промышленных контроллеров - мой основной вид деятельности. Вот, как раз испытательный стенд будет.
Ну а четырехходовый, наверно, добавлю. А ресивер, вроде, на компрессоре есть. Или я чего-то не понимаю?

 

Нет! Не останется.
Электрическая прожорливость электродвигателя очень даже саморегулируется в зависимости от совершаемой им работы.
Этому способствуют, кроме активно-резистивно-реактивного сопротивления обмотки, также её индуктивность, магнитная проницаемость магнитопровода, вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой обмотку ротора с некоторым отставанием по частоте вращения

Чем больше совершаемой работы компрессором (больше расход фреона и создаваемое давление), тем больше тормозящий момент на валу электродвигателя и тем более сильный ток, проходящий через обмотки статора, инициируют вышеперечисленные силы.

 

Ресивер ставится в жидкостной линии, а тот бочонок, что прикручен к ротационному компрессору, стоит на всасывающей (газовой) и выполняет функции отделителя жидкости.
А так, бывает не нужно не того, не другого, а иногда требуется предусматривать эти железяки или по отдельности или одновременно.
Все зависит от задач ХМ, условий её работы и используемых компонентов.

 

Dekabrino спасибо за науку!
Если я правильно понял то при существующих методах сжатия COP практически максимальный, т. е достигнут оптимальный баланс между степенью сжатия и энергопотреблением компрессора. А остальные примочки лишь "уравновешивают" систему и на COP влияния не оказывают.

 

Оптимальная дельта между подачей и обраткой около 4-6 градусов.
Для отопления именно от ТН.
Снижение дельты до 5 градусов, некоторым увеличением расхода теплоносителя позволяет снизить температуру подачи при еще приемлемых скоростях в СО.
Снижение температуры подачи снижает температуру конденсации и увеличивает СОР.

Пример на нашем 17 кВт ТН
Подача +35, обратка +25, дельта 10К, циркуляция должна быть 1,5 м3/час (для воды).
Подача +32,5 обратка +27,5 дельта уже 5К, циркуляция для 17 кВт на воде должна быть 3 м3/час.
В первом случае температура конденсации явно будет больше, чем во втором.
На два градуса или на один, но больше.

На самом деле зависимости сложнее, хотя и в первом и во втором случае средняя температура по теплоносителю вроде осталась одинаковой (+30), но изменится многое.
В процессе участвует теплоотдача от труб к полу, от пола к воздуху, учитывать надо и их температуры.
Средняя температура пола совсем не равна средней температуре по теплоносителю и будет несколько иная.

Посмотрите, в первом случае, хотя температура подачи +35, температура воздуха в помещении даже теоретически не сможет подняться выше +25.
Потому, что обратка +25. Если в помещении выше +25, то как обратка могла охладиться до +25? Чему она отдала избыточное тепло? Полу? Значит он холоднее воздуха и обогревать тем более не может. Это так чисто по философски.
Значит обратка будет теплее, а для передачи 17 кВт тепла при 1,5 м3/час дельта должна быть не менее 10К, следовательно и подача погорячеет и конденсация.

А во втором, хотя подача всего +32,5 воздух теоретически может прогреться почти до 27,5.
Это теоретически, на практике скромнее, но тем не менее изменение одних параметров системы всегда неминуемо ведет к сдвигу других.

При дельте 5К расходе 3м3/час и мощности 17 кВт подача может быть
+35, обратка +30, тогда воздух возможно прогреть еще сильнее, или
+30, обратка +25, тогда температура воздуха меньше чем в самом первом варианте, зато конденсация ещё ниже.
Для каждого случая свой вариант теплообмена между трубами, полом и воздухом.
И температура воздуха будет разная и мощность в конце концов тоже.

Попытка еще сильнее снизить дельту приведет к неоправданным затратам на увеличение мощности, идущей на преодоление гидравлического сопротивления при циркуляциии, со значительным увеличением шума в СО или потребует увеличение диаметра труб ТП и объема теплоносителя.
А сколько всего получится отвоевать героическими усилиями из оставшихся 5 градусов?
Пару градусов, не больше.

Ну если устремлять величину протока в бесконечность, надо и проходные сечения конденсатора, трубопроводов и приборов отопления тоже устремлять в бесконечность.

А так конечно, при увеличении протока дельта снижается.
Но снижается по экспоненте.
Сначала быстро, потом не очень.

При отоплении от электрических, газовых, дизельных, ТТ котлов дельта между подачей котла и его обраткой подбирается уже из других соображений и может быть намного больше.
Дельта на теплые полы отдельно формируется смесительным узлом.

 

Ну да, если спроектирован грамотно, а дополнительные пассивные примочки могут даже ухудшить СОР если будут вносить дополнительные гидропотери.
А методы для повышения СОР, это снижение потерь в компрессоре, снижение потерь в газовых трубопроводах, диаметры которые можно увеличивать, но в разумных пределах, так как против играет цена на медь и необходимая минимальная скорость газа для возврата масла.
Так же и в отношении теплообменников, некоторое небольшое разумное увеличение их размеров, обязательно сопоставляя затраты с экономией.
Использование новых типов компрессоров, так использование впрыска снижает давление в середине цикла сжатия и снижает потери.
Эта активная примочка приносит повышение СОР, так как общие потери снижаются сильнее, чем она требует расхода энергии (на впрыск) для этого.
Разработка других методов сжатия может совершить сдвиг в развитии ХМ, усовершенствование безкомпрессорных технологий, адсорбционных, абсорбционных и т. п.

 

А характеристика протока по конденсатору, которая указывается производителем, это постоянная величина?
Или она оптимальная? Т. е. контур ТП по протоку желательно приближать к этой величине для максимальной эффективности?

 

Естественно, во взаимном согласии всё намного эффективнее работает.
И не только бездушные железяки.

Чем выше скорость охлаждающей жидкости в конденсаторе, тем выше коэффициент теплопередачи к жидкости от стенки теплообменника, с обратной стороны которой конденсируется фреон.
Разумные пределы этой скорости, при которой гидросопротивление еще допустимое, определяет теплопередающие характеристики теплообменника, которые указывает производитель.
Также обязательно указывается перепад давления, при котором могут быть достигнуты эти величины.
Меньше будет скорость, будет меньше перепад, скромнее будут параметры теплообмена.
Больше скорость, будет лучше теплопередача, но про гидросопротивление, которое растет быстрее, чем квадрат от скорости, забывать тоже нельзя.