Подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса

Замечательная тема, автору огромное спасибо.
Вопрос о выборе геотермального контура. Дача в Тверской области, Конаковский район.
Теплопотери стоящегося каркасника по расчетам 11 Квт (при -30). Как понял, надо строить ТН на 70 %, т. е. 8 Квт, отопление теплые полы. Бурить скважины не хочу, но участок позволяет выделить под геоконтр 15х30 м. Почва - песок (берег Волги), при этом уровень грунтовых вод в колодце в феврале-марте (самый низкий уровень зимой, как понял из инета) приблизительно 2 м.
Что менее затратно и более надежно с точки зрения съема тепла, проложить 500 м (цифра почти от балды, боюсь надо больше) трубы на глубине 1,5 м, при этом использовать трубокапатель, или заглубиться на глубину не менее 2,5 м, где грунтовые воды и соответственно можно существенно снизить длину труб. Правдо не совсем понятно, как и чем копать, как правильно организовать работу экскаватора по изготовлению контура и каков реальный съем с 1 м в системе песок-вода в моих условиях.

 

Ув. Decabrino! Есть вопрос про ЭТРВ.
Попала ко мне документация от ЭТРВ Carel. Так вот, там указано, что для работы этого девайса нужны два датчика - температуры и давления. Причем, идеальное расположение этих датчиков - на выходе испарителя (оба рядом).
Я почему-то думал, что ТРВ должен измерять температуру до и после испарителя, а получается не так. Расскажите, в чем соль?

 

Обычный механический ТРВ до испарителя температуру не измеряет, ведь требуется для вычисления перегрева определять температуру кипения в испарителе.
Да и само значение температуры для ТРВ в общем то не важно, а требуется именно разница температур между паром на выходе испарителя и температурой кипения в испарителе.

Температура кипения соответствует определённому давлению насыщенного пара.
По силе давления пара на подпружиненную через шток запорной иглы мембрану в корпусе ТРВ и определяется это давление.
Естественно, для разных типов фреонов соответствия между температурами и давлениями различаются.
Именно поэтому механические ТРВ предназначены только для определенного газа, отличаются между собой усилием пружин и диаметрами мембран.

Выносной термобаллон ТРВ, прикреплённый к выходному патрубку испарителя, преобразует температуру этого патрубка в давление парожидкостной смеси, содержащейся в термобаллоне.
И это давление тоже прикладывается к мембране ТРВ, только с другой стороны.
Мембрана выступает в виде аналогового сумматора усилий от регулировочной пружины ТРВ, давления в термобаллоне и давления кипения в испарителе.
В зависимости от полученного суммарного усилия, которое как раз и показывает величину перегрева пара, мембрана прикрывает или открывает иглу ТРВ.
Естественно и заправка (содержимое) термобаллона тоже предназначена только для определённого хладагента.

Что мы видим?
В механическом ТРВ отправная точка для вычисления перегрева - именно давление.
В ТРВ с внешним уравниванием это давление с выхода испарителя (чтобы исключить влияние гидравлических потерь в испарителе) через трубку уравнивания подаётся к мембране.
К той же мембране, но с другой стороны, подаётся давление от термобаллона, который прикреплён тоже к выходному патрубку испарителя.
Так и в ЭТРВ.
Датчик давления устанавливается после испарителя, по аналогии с уравнительной линией.
Датчик температуры рядом, по аналогии с термобаллоном.
Ну а тип фреона заложен в прошивке контроллера ЭТРВ, который анализируя давление кипения и температуру на выходе испарителя управляет электровентилем на входе.

 

Разрешите, я попробую вам объяснить. На самом деле ТРВ не "измеряет" температуру на входе в испаритель (я кстати почему-то тоже так думал вначале своего изучения). Если найдете в гугле описание работы ТРВ, то обратите внимание, что там пишут про три силы, которые уравновешиваются. Вот нашел здесь это описание.

Итак, смотрим внимательно: Давление P1 - давление фреона из термобаллона, давление P2 - давление внутри испарителя (или в случае с внешним уравниванием давление на его выходе), и давление P3 - сила, со стороны пружины регулировочной.



Видно из схемы, что сила P3 является воплощением перегрева, на который будет настроен наш ТРВ.

Как видим, ни одно из этих давлений не связано с температурой на входе в испаритель или ТРВ.

Выходит, что теоретически без разницы какой температуры жидкий хладон будет поступать в ТРВ и далее испаритель. Там он кипит (или сначала охлаждается, а потом кипит), принимая температуру испарителя (а точнее той среды, которую охлаждает) и немного перегревается (на сколько ему позволяет наш ТРВ).

Так вот, для того чтобы понимать на сколько был перегрет наш хладон в испарителе необходимо знать марку этого хладона (а в контроллере ЭРВ всегда, как я понял, она задается), давление на выходе из испарителя (потому что по этому давлению мы всегда сможем узнать температуру кипения для конкретного фреона) и температуру, которая должна быть больше температуры кипения фреона на величину перегрева.

Вот и получается, что достаточно двух датчиков на выходе испарителя: один давления и второй температуры, ну и контроллера соответствующего.

Жаль, что для моего контроллера перестали выпускать карелы драйвер ЭРВ. Хотел было тоже заморочиться его установкой. Но пока решил отказаться.

пордон, не успел

 

Фуууф! Осилил наконец-то эту тему форума
Dekabrino, огромное спасибо Игорь за доступно изложенные азы! Теперь понимаю как работают тепловые машины и почему одни из них становятся холодильниками, а другие - тепловыми насосами.
Dekabrino, Прошу прощения, что здесь спрашиваю, но ваша фамилия, случайно, не Севастьянов?

 

Нет, первая буква М.

 

Ну и слава богу
Ещё раз спасибо за участие в этом разделе форума!
Вы настолько доходчиво рассказываете об устройстве тн, что я уже тщательно изучаю каталоги Копланда и Данфоса и присмотрел посудомоечную машину под будущий корпус

 

Приветствую, коллеги!

Хочется вынести на обсуждение тему питающих водяных насосов. Вроде как и часть системы ТН, а совсем не много об этом информации на форуме.

В этом сезоне у меня с моим ТН случился первый казус. Клапан на скважине засорился и застрял в открытом положении. Вода ушла в скважину завоздушив питающий насос. ТН разумется перестал работать. На улице -18с. Съездил в магазин купил новый клапан. Поменял. Обратил внимание, что у нового клапана немного шире проушина которая держит сердцевину, а стало быть и меньше условный проход. Так и есть, давление кипения с обычных 4,7 упало до 4,6 бара. Вроде и пустячёк, а за годы работы по 300 ватт в час тепла теряется.

Решил при случае клапан поменять всё таки на полнопроходной, а за одно и обновить питающий насос на более мощный. Но как выбрать оптимальный? Помогите разобраться, не хватает академичности знаний, того что понимаю интуитивно.

В данный момент успешно работает Cadoppi CPN 50M, засасывая воду с зеркала с двух метров под землёй и нагнетая на метр в высоту. Получается перекачивать у него ровно 1,8 кубометра в час при электропотреблении 220 ватт или 1 А. По таблице видим, что сопротивление протоку составляет 11 метров.

Если менять, то хочется выбрать из извeстных брендов, так как характеристики у них при прочих равных лучше. Пока остановился на Pedrollo PKM60 или Pedrollo PCM130. Какой из этих двух насосов мог бы быть оптимальней для систем как у меня и показывал бы лучший КПД? Есть ли какие идеи оптимизации?

 

А скважный попробовать не хотите? По крайней мере старт всегда с водой будет. Вот напимер погружной скважинный насос AQUARIO ASP1E-30-90
http://ovk-dom.ru/magazin/nasosi/skvazhinnie/aquario/asp-1e-30-90-kabel-25m

 

Спасибо, но у меня скважина внутренним диаметром 40 мм, не залезет.

 

мощность необходимая для перекачки 1,8 куб/час на 3 метра без гидросопротивлений 15 (пятнадцать) Вт
рабочая точка насоса 11м 1,8 куб/час, это 55 Вт (гидравлических) то-есть 40 ватт сжирают трубы, клапаны, повороты, кпд насоса 25% что вобщем-то нормально для вихревечка такого размера и качества, вобщем-то зона стабильного кпд, а учитывая растущий от производительности момент рискуешь только ухудшить характеристику более мощным насосом, тем более при общем кпд системы в 7%, оптимизировать надо также трубопроводы: кпд системы 27%. Как вариант при установке более мощного насоса, кпд можно повысить частотником, но это уже другая песня.

 

Понятно, что поставив насос по мощней, общее сопротивление системы вырастет. Что то я склоняюсь всё больше к центробежному, но у него такой маленький напор. Не будет ли у него в конечном итоге объём прокачки даже меньше вихревика?

 

Система имеет рабочую точку 1,8 куб/ч - 11м график характеристики системы будет парабола выходящая из нуля, крутизну параболы можно попытаться рассчитать, либо замерить любым другим насосом с известной характеристикой, выбрав насос с большей мощностью вы перейдете на характеристику которая расположена выше, а парабола пересекается с ней дальше, соответственно выделяющаяся в сисетму мощность больше, а полезная всего 55 Вт и это условная константа, если потока хватает, для "разрядки" испарителя и нет желания увеличивать диаметр трубопровода. Центробежный насос должен иметь характеристику проходящую через эту же точку, а предельные характеристики насоса при расчете статического потока не нужны.

 

Уважаемый, Lozhkin, ух, тяжело с ходу мне разобраться! Буду вникать.
От себя замечу, что трубопровод на всасывании на два размера больше требуемого (то есть 40мм стоит), а на подаче на 1 размер больше требуемого (32мм стоит). Поэтому и думаю, что разок взмахнуть веслом (цетробежный с бОльшим рабочим колесом) будет эффективней, чем часто загребать ложкой (вихревой).

 

Скорее всего у вас много поворотов, и большое сопротивление в испарителе 11 метров напора на 2х кубах в час это на мой взгляд "перебор", если конечно не 50метров линия. На такую маленькую мощность: ватт так на 150 найти насос с напором 11 метров - задача для настоящих героев, повторюсь: обычно берут ЦБ насос большей мощности трехфазный и при помощи частотника (инвертера) 1ф230в - 3ф230в понижают обороты подгоняя оптимальную точку кпд, но цена такой переделки окупится если годами экономить тысячи килловатт.