Подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса

Конечно возможно и с компрессорами, если научитесь вручную (без компьютерных прог.) оперировать нужными данными.
Давайте подскажу как.

У компрессора самая главная характеристика - это удельная объемная производительность, то есть производительность за один из повторяющихся циклов, для привычных нам электродвигательных приводов - за один оборот.
Для поршневых компрессоров это звучит как "объем описываемый поршнем", для спиральных - "описываемый спиралями объем" и т. п.
Зная этот постоянный для компрессора параметр мы можем рассчитать всё остальное сами.
Следует обязательно учитывать один немаловажный нюанс.
Реальная объемная производительность компрессора всегда несколько меньше "описываемого объема".
Компрессор всегда всасывает меньше газа, чем может поместиться в "описываемом объеме".
Виной тому потери давления на входе, потери давления на впускном клапане, если он есть, переток газа из зоны высокого давления в зону низкого и т. д.
Производители компрессоров указывают в характеристиках чаще всего именно "описываемый объем", так как цифра эта немного больше реальной производительности, стало быть красивше, да и кто знает при каких отношениях давлений заставит работать компрессор потребитель и какие потери в связи с этим у него будут.
"Объемный КПД" или "коэффициент подачи" в зависимости от типа компрессора и режима работы может колебаться довольно в широких пределах от 0,95 до 0,5 и даже ниже.
У спиральных компрессоров на тех режимах, которые чаще всего встречаются в ТН и кондиционерах этот коэффициент где-то в районе 0,85-0,9 но зато довольно резко падает при дальнейшем увеличении отношения давлений нагнет./всас.
У поршневых на "кондиционерных" режимах работы изначально коэффициент подачи немного похуже, чем у спиральных и винтовых из-за потерь на клапанах, мертвого объема, расширения остатков предыдущей порции газа в начале следующего такта всасывания и т. д., но зато коэффициент не падает так резко, как у спиральников при более суровых режимах кипения/конденсации.

Часто указывают объемную производительность компрессора за определенный период времени, например
кубический метр в час.
Это если обороты привода компрессора постоянны, например используется асинхронный электродвигатель переменного тока.
Но если такой электродвигатель запитать от другой частоты, скажем от 60 Гц вместо 50, то частота вращения увеличится на 20% и объемная производительность компрессора тоже увеличится на 20%.
В таких случаях и в других, где меняется частота вращения, иногда все же лучше оперировать именно удельной объемной производительностью.
Можно вычислить её самостоятельно, взяв из технических характеристик объемную производительность компрессора за указываемый там период времени и разделить на количество оборотов, совершаемых за этот же период времени.

Давайте попробуем вычислить нехватающую информацию сами.

Итак, у нас есть объемная производительность компрессора, основная его характеристика.
Ну скажем 8 м3/час.
Для упрощения пока рассмотрим на примере неинверторной модели.
В 99% случаев современный компрессор с приводом от асинхронного двигателя будет иметь частоту холостого хода 3000 об/мин. (50 об/сек) при питании от 50 Гц и 3600 об/мин (60 об/сек) от сети 60 Гц, так как меньше чем двух пар полюсов у такого электродвигателя быть не может.
На самом деле частота вращения под рабочей нагрузкой немного ниже (на 1-2 об/сек) из-за эффекта скольжения.
Скажем при 48 об/сек вместо 50 об/сек это составит уже 2880 об/мин.
При модификации двигателя с 4 парами полюсов частота вращения компрессора будет уже в 2 раза меньше и производительность соответственно тоже ниже.
А зачем изготовителям увеличивать рабочий объем компрессора в 2 раза чтобы сохранить уровень производительности при более низкой частоте вращения?
Неразумно, так как модели сделанные по современным технологиям могут работать и на более высоких частотах до 6-10 тыс. об/мин. и выше и габаритные размеры как раз стараются таким образом уменьшить.

Вернемся к нашим 8 м3/час.
Разделив их на 3600 секунд и ещё на 48 оборотов получим 46,3 см3 необходимого рабочего объема компрессора.
Учтём коэффициент подачи, для этого возьмем не самый плохой коэффициент 0,9 и необходимо будет уже 51,5 см3 описываемого объема.

Про какой компрессор тут давеча Дед говорил? - Sanyo C-SB261H5B?
У него рабочий объем 51,8 см3.
Под умеренной нагрузкой он обеспечит объемную производительность 8 м3/час с учетом
коэффициента подачи 0,9 и скольжения 2 об/сек.
Если просто перемножить 51,8 см3 на 50 об/сек и на 3600 сек, то получим 9,32 м3/час, что может привести к неполучению ожидаемой холодопроизводительности в реальном агрегате.
Идем дальше.
Как м3/час перевести в холодопроизводительность?
Для этого берем справочник с характеристиками выбранного фреона на линии насыщения.
Примерно такую для R22.
Если у нас температура кипения в испарителе будет 0 С то плотность насыщенных паров
составит 21,2 кг/м3.
Наш 8 кубовый компрессор сможет за час перекачать 21,2 х 8 = 170 кг фреона.
Вычисляем теплоту парообразования 170 кг фреона при температуре кипения 0 С по той же таблице.
Получаем 205,36 кДж/кг х 170 кг = 34911,2 кДж / 3600 = 9,7 кВт.
Наш компрессор за час перекачал 170 кг фреона, который перенес в себе 9,7 кВтчас теплоты.
Эти 9,7 кВт и будут его холодопроизводительностью при температуре кипения 0 градусов С.
При температуре -10 С плотность паров R22 15,3 кг/м3 теплота парообразования 213,13 кДж/кг.
Холодопроизводительность будет уже другая.
Считаем 15,3 х 8 х 213,13 / 3600 = 7,24 кВт

Напоследок посмотрим, что будет, если использовать другие фреоны на этом компрессоре.
Что будет с холодопроизводительностью и потребляемой мощностью электродвигателем?

Для R134 при -10 С холодопроизводительность будет 10,08 х 8 х 204,8 / 3600 = 4,6 кВт
Для R410 при -10 С холодопроизводительность будет 20,78 х 8 х 238,7 / 3600 = 11 кВт.

Для работы на R410 компрессор C-SB261H5B конечно не предназначен, это для сравнения.
И виной тому не только большое давление R410 на высокой стороне.
При температуре конденсации +40 давление R410 не будет превышать 25 бар, а компрессоры для R22 вполне допускают 30 бар.
Герметичный корпус компрессора сделать прочнее не сложно, но полноценная работа на R410 в связке мотор-компрессор все равно не получится.
Причины в следующем.
Масса 8 кубометров R22 при -10 составляет 122 кг, а масса 8 кубов R410 166 кг.
То есть объемная производительность компрессора одна и та же, а массовая производительность на R410 фреоне получается на 35% больше, соответственно и мощность электродвигателя должна быть
в 1,35 раза больше.
Конечно можно заправить R410 и подобрать такой режим работы компрессора при низкой температуре кипения и небольшой температуре конденсации, чтобы потребляемая мощность не превышала номинальную мощность двигателя.
Но вот на плюсовых температурах кипения работать не получится. С высокой плотностью R410 газа помноженной на объемную производительность компрессора электродвигатель, рассчитанный для работы на R22, может и не сдюжить.
Но где тогда такие заморочки могут пригодиться, вот вопрос?
Если холодопроизводительность компрессора все равно придется ограничивать на уровне максимально возможной холодопроизводительности на R22.
Что бы сразу тогда R22 и не заправить?
Как раз эффективность R410 и заключается в том, что можно для такой же холодопроизводительности использовать меньшие по габаритам компрессоры, но с повышенной мощностью электродвигателя.

Для R134 картина противоположная.
Масса 8 кубов при -10 составит всего 80 кг, что в 1,5 раза меньше массы 8 кубов R22.
Следовательно электродвигатель, расчитанный под R22, при работе компрессора на R134 газе окажется в 1,5 раза мощнее необходимого.
Тут ничего специально ограничивать не придется, сам R134 не позволит холодопроизводительности компрессора превысить 2/3 от мощности, достижимой на R22, а электромотор будет работать в режиме частичной нагрузки с неоптимальным cos Ф.
Тоже вариант не очень.

 

Я у оренбургских холодильщиков уже мозги сделал.

По сути для построения ТН в домашних условиях нужно решить достаточно простые задачи. Это хорошо когда есть огромный каталог и есть все справочные данные, а когда нет, что делать.

1. Выбрать теплообменник или сделать самому. Это мы уже выяснили для 10 кВт нужно 2.3 и 1,7 м2 ППТО. Или из расчета 800 Вт на м2 на градус труба в трубе. Что дешевле, то и берем (делаем). Более или менее понятно. И потом ТО это пассивный элемент и при замкнутой системе отопления служит достаточно долго.

2. Найти какой нибудь доступный компрессор. Компрессор -активный элемент срок службы ограничен ресурсом механики.
Самый доступный это у местных холодильщиков или от сплитов.

Сплиты информации у неизвестных моделей найти трудно есть параметр BTU или кВт холодопроизводительности. Ход моих мыслей, например нашел я 55T300JTAEX - указано 30 kBTU/h или 8.3 кВт. Что это за цифры? Я предполагаю режим (50 Гц, условия эксплуатации ARI
To = +7.2°C, Tc = 54.4 °C, SC = 8.3 K, SH = 11.1 K) Сколько такой компрессор будет "кушать"? Из наблюдений, "Мой кондер на кухне 12 kBTU "кушает" 1250 Вт примерно что на нагрев что на охлаждение". Значит продолжив рассуждать линейно наш 30 kBTU должен кушать не меньше 3.0 кВт. Теперь если мы попытаемся перейти к другим температурам как пересчитать. Для ТН мне нужно режим -10 на +40. Для этого я попробую взять данные от какого-нибудь компрессора и посмотреть как меняются характеристики при переходе на другой режим. Нашел я таблицу для MT032-4 (для R22 50 Гц, условия эксплуатации ARI
To = +7.2°C, Tc = 54.4 °C, SC = 8.3 K, SH = 11.1 K) 8 кВт холода при 3 кВт потребления. Теперь смотрю режим (для R22 50 Гц, условия эксплуатации EN12900
To = -10 °C, Tc = 45 °C, SC = 0 K, SH = 10 K) 4кВт холода и 2.1 кВт потребления. Мне надо температуру конденсации 40 стало быть холода будет чуть поболее. Есть еще таблица для ZR34-K3E там соответственно для режима R407C (-10 / +40 перегрев 10 переохлаждение 0) будет 4,1 кВт потребление 1.8 кВт.) для режима (+5 / +40 перегрев 10 переохлаждение 0) 7,9 кВт потребление также 1.8 кВт. Самое интересно разные компрессоры при примерно одинаковой хладопроизводительности жрут разное количество энергии.
Компрессор 55T300JTAEX в моем ТН даст 4-5 кВт по холоду и 6-7 кВт тепла. То есть до 10кВт его не хватает.
Что дальше, есть ZF15K4E R407C (-10 / +40 перегрев 10 переохлаждение 0) 8.1 кВт холода и 3.1 кВт потребление, а есть ZF13KVE R407C (-10 / +40 перегрев 10 переохлаждение 0) 8.7 кВт холода и 2,7 кВт потребления.
Я рассмотрел:
ротационный 55T300JTAEX - стоит 9990 рублей в ТН выдаст расчетно около 6 кВт тепла и сожрет ориентировочно 2,1 кВт электро. Эффективность 2,9
поршневой MT032-4 - стоит примерно 20000 рублей в ТН выдаст около 6 кВт тепла и сожрет 2.1 кВт электро. Эффективность 2,9
спиральный ZR34-K3E - стоит примерно 24000 рублей выдаст около 6 кВт тепла и съест 1,8 кВт электро. Эффективность 3,33
спиральный ZF15K4E - стоит около 55000 рублей выдаст около 11 кВт тепла и съест 3,1 кВт электро. Эффективность 3,55
спиральный ZF13KVE - стоит 1734*41=71000 рублей выдаст около 12 кВт тепла и съест 2,7 кВт электро. Эффективность 4,44.
А теперь экономика - Если мы эксплуатируем ТН 3 месяца (в году) на полную мощность то через 2 года эксплуатации выгода которую даст каждый компрессор составит согласно таблицы, рублей.

55T300JTAEX = 31266 руб. (с учетом двух компрессоров)
MT032-4 = 11246 руб. (с учетом двух компрессоров)
ZR34-K3E = 7188 руб. (с учетом двух компрессоров)
ZR61KCE = 18867 руб.
ZF15K4E = -3097 руб. (за пару лет не окупиться)
ZF13KVE = -9899 руб. (за пару лет не окупиться)

победитель 55T300JTAEX только из-за цены.
через 5 лет
55T300JTAEX = 108135 руб.
MT032-4 = 88115 руб.
ZR34-K3E = 89970 руб.
ZR61KCE = 106576,5 руб.
ZF15K4E = 74757,5 руб.
ZF13KVE = 81752,5 руб.
более 5 лет рассматривать можно, но неизвестно выдержат ли компрессоры если выдержат то через 10-20 лет победит ZR61KCE. ZF13KVE победит через 24 года если доживет.
А теперь о старом, кто может указать сколько протянет каждый компрессор в часах непрерывной работы в среднем для каждой указанной модели? Про шум уже и не спрашиваю ответа видимо не будет.

прикладываю таблицу моих расчетов.

 

Подскажите пожалуйста. Запустил ТН но в испарителе пульсирует давление и перегревается компрессор. Температура кипения +5 гр., температура воды на входе испарителя +10, температура конденсации +40. В чём причина -малая площадь испарителя или неправильно подобрана дюза в ТРВ. Заранее спасибо за ответ.

 

Спасибо за ответ!
Конденсатор действительно планирую один. А вот с двумя параллельными ТРВ я точно лопухнулся.
Наверное необходимо ставить два соленоидных клапана и два ТРВ с разной производительностью.
Или, как вариант, может быть поставить один ТРВ, расчитанный на работу с одним компрессором и в параллель капилярную трубку, которая расчитана также на производительность одного компрессора и которая будет открываться соленоидным клапаном при работе двух компрессоров? При этом суммарная производительность ТРВ и капилярки будет будет соответствовать производительности двух компрессоров. Понятно, что в такой схеме вентиль не сможет перекрываться полностью, вопрос, а нужно ли оно? Ведь при полном закрывании ТРВ испаритель будет получать фреона в два раза меньше.

 

Привет всем !
дико извиняюсь. но-читал данную тему 2 дня
куча информации куча цифр и расчетов
вопрос остался
читал что 1кВт потреблённый компрессором можно с помощью ТН преобразовать в 3-5кВт тепла
у меня дом 250м2 из расчета 100Вт/м2 =25кВт/ч т. епри цене 1кВт/ч=2р/условно/ 50руб/ч
36000руб/месяц
при использовании ТН 7200-12000руб/месяц
как то всё равно дорого
может я не так считаю?

 

День добрый!
Чем отапливаетесь в настоящее время? Простой расчет- если электрокотел к примеру то реально потребеленное электричество поделите на 3и,получите цифру- если топить ТНом с радиаторами и поделите на 4,5 если ТН с теплым полом. 250м2 никак не будет 25кВт по теплопотерям, скорее всего в районе 18кВт навскидку, а то и меньше.

 

Чуда не будет.

36000 руб за месяц против 12000 руб в месяц как-то лучше смотрится.
газ обойдется примерно 25 кВт/ 6 (кВт на куб. м газа в идеале) * 750 часов (в месяц) * 3,18 руб за куб. м. = 9937 рублей в месяц. Это без учета КПД котла и потерь из-за вынужденной вентиляции при горении газа.
Получаем из ТН 7200-12000 против 10000 от газа. Выбор за Вами как говориться.
Но лучше вложить немного денег в теплоизоляцию. Ибо служит она долго и со временем все равно окупиться и при правильной установки не требует ремонта в отличии от ТН и газовых котлов. 100 Вт на м2 это много хорошо бы до 50 Вт на м2 довести.

 

Это ясно, просто человек если далек от расчетов теплопотерь то такие циферки и появляются, а холодные дома сейчас практически никто не строит надеюсь)

 

У меня расчетная теплопотеря 53 Вт на м2 прошлой зимой 9кВт котлом не смог разогрет теплее +5 сырой дом 1 этаж 160 м2. На днях хочу запустить опять 9 кВт электрокотел дом сушил все лето. Вот и посмотрим насколько теория отличается от практики. Стены 40см керамзитоблок 5см пенопласт 12см облицовочный кирпич, а надо было 10см пенопласт, теперь уже если вешать то снаружи.


Насчет холодных домов - строят. Из экономии строят каркас из керамзитоблоков или пеноблоков толщиной 30-40см на фундаменте оставляют выступ под облицовку 12-20см. Затем в такой дом пытаются заселиться в надежде, что когда будут деньги доделать облицовку кирпичом. НО не все оставляют место под утеплитель. В таком случае я всем рекомендовал забить на кирпич и отделать сайдинг + 10 см утеплитель. Никто не послушал. Такие дела. У меня сосед пытается начать зимовать в таком недостроенном (недоутепленном) доме, топит дровами, а температура за бортом +5, что будет делать когда станет -20, вопрос. Вот тебе и экономия - все нужно считать, а никто считать не хочет.

Вернемся к нашим ТН. Уважаемый Дед марос, Вы указали что для 10 кВт нужно теплообменник 2.3 и 1.7 м2. Связался я с GEA блин как обычно есть цены и марки, но нет параметров. Запросил параметры прислали толмуд на 3,6 мб с параметрами. Не могли бы Вы для простоты указать марку GEA которую Вы используете, а то у меня уже стали доставать менеджеры и кривые программы подбора, которые не работают на моей компьютере.


Еще вопрос в чем разница ТН грунт-вода и вода-вода, что-то я не догнал?

 

Да,.знакомо. Как то тоже сушили прогревали домик уже осенью, успевший тем более подмерзнуть, ТНом. Зак топал ногами-типа ТН не тянет, воткнули электрокотел в 1,5 раза мощнее ТНа -та же история). Через 2е недели ток в себя пришел когда просох-прогрелся и все устаканилось. Хорошо ТН работал на открытой схеме, а то высосали бы геоконтур на пол сезона вперед).

 

Спасибо за информацию везде при расчетах отопления исходят 100-150Вт/м2
у меня дом 80м2 -полуподвал +80м2-1 эт +_80-2 эт и при этом окно 3*5/витраж/
силикатный кирпич 120мм+минвата пт-75 50мм+ газобетон 300мм
по моим подсчетам теплосопротивление = 3.19 хотя и по снипам надо для стен 3.4

отопление еще не монтировалось но на 1 и 2-м этажах будут и теплый пол и радиаторы
подвал пока подождет.

Вот я и ищу чем отапливать дом
газом пока не пахнет-пока только обещания

закопал во дворе емкость 8м3 под отработку

ищу еще варианты


да вот еще по ТН рассматриваю варианты или пробурить скважину методом горизонтального бурения или более эффективней тянуть тепло из центральной канализации

 

Может кто подскажет чем приварить к пто медную трубку? Серебряный и меднофосфорный даже не цепляется к пто.

 

Обсуждали этот вопрос, -флюсованный Харрис 5%, если в хладотехнике искать будете, смотрите круглые прутки с белым или ярко синим покрытием.

 

Мне почему-то кажется, что тут дело не в припое.
Скорее всего просто не прогреваете до нужной температуры.
Горелка нужна с кислородом, тогда все получится.

Медь с медью паяется меднофосфористым припоем и соединение получается достаточно надежным, а если хочется более качественного соединения, то можно паять медь с медью припоем с небольшим содержанием серебра, хуже от этого не будет.

Чтобы надежно соединить сталь с медью или сталь со сталью, любой, черной или нержавеющей,
в припое серебро должно быть уже обязательно. Чем больше серебра, тем надежне будет шов, но и стоимость пайки тоже будет выше.
Серебро в припое нужно для получения прочного и в то же время пластичного шва при пайке стали со сталью или стали с медью или некоторыми сплавами.

Спаять сталь и медь между собой можно и дешевым меднофосфористым, только соединение получается при этом хрупким и герметичность при вибрациях деталей долго не продержится.

Я например паяю для себя обычным меднофосфористым флюсованным и сталь и медь и нержавейку, но только если это времянки для кратковременных экспериментов.
Тем не менее всё прекрасно прилипает, если конечно прогреть детали до нужной температуры, но надежным такое соединение назвать естественно нельзя.
Если требуется продолжительная служба этого соединения без утечек и заломов, то паять надо с серебром.

Ampel, Вы какой горелкой пытались припаять?
Если без кислорода, то естественно нифига не получится.
Если с кислородом, то штуцеры ППТО нужно греть сильно и быстро, и паять тоже быстро.
У нержавейки теплопроводность плохая, в 20 раз хуже меди, тем не менее очень долго их греть все равно не стоит, не забывайте, что ППТО тоже паяные.

 

Здесь бы я с вами поспорил старина) Сам на первых машинкам убил много времени в цеху у знакомых холодильщиков при спайке ПТОшников с медными трубками, пробовал вплоть до скелетной пайки но выходило не очень. Процентовку серебра так же пробовал с 5 до 40 - результат такой же, далее перепробовал несколько видов флюсов и терпение начало кончаться когда несколько готовых спаев зашипели после денька работы ККБ на вибростенде)