Подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Нравится Вам так или нет, но такова природа вещей.

Испаритель забирает тепло из земли Qisp, далее компрессор тратит Pcom на сжатие пара. В испаритель поступает Qisp+Pcom тепла и оно конденсируется. Это идеальный случай.
В реальности мы не можем сконденсировать Qisp+Pcom, потому что температура конденсатора выше температуры испарителя. В результате мы недополучим r*dT, где dT-разность температур между испарителем и конденсатором, а r-теплоемкость жидкого фреона. Эта мощность r*dT попадает в испаритель и теперь испаритель из окружающей среды забирает (Qisp-r*dT) энергии. Т. е. у нас упала холодопроизводительность испарителя. Компрессор продолжает работать как и прежде, он понятия не имеет откуда берется пар он также тратит Pcom энергии на сжатие. В конденсатор поступает (Qisp-r*dT)+r*dT+Pcom энергии, но забрать мы можем за минусом r*dT, в результате теплопроизводительность (Qisp-r*dT)+r*dT+Pcom-r*dT=Qisp+Pcom-r*dT.
Вот так крутится энергия в тепловом насосе упрощенно. Отсюда вывод чем меньше dT тем больше теплоотдача и эффективность (к сожалению на r повлиять не можем).

Переохладить фреон на выходе из конденсатора нечем. Переохлаждать с помощью рассола без толку, потому что энергия опять будет ходить по кругу. Наша задача снижать температуру конденсации где это возможно, либо как вариант использовать многостадийную холодильную машину, но это усложнение конструкции.

Никто мне задачи не ставит.
Какая нам польза от переохлаждения фреона рассолом? Правильно никакой. Потому что в этом случае полезного тепла в доме не станет больше, а именно это определяет наши задачи. Раз тепла в доме от такого переохлаждения не становиться больше значит делать этого не нужно.

В таком случае можно добавить "маленький" тепловой насос, который будет тепло жидкого фреона на выходе из конденсатора перекачивать в полезное тепло, т. е. мы дополнительно переохладим жидкий фреон и получим дополнительно "полезное" тепло. Но это опять усложнение хотя при большой мощности имеет смысл наверно.

 

полагаю, что это опечатка в испарителе тепло не конденсируется!

В любом, даже в идеальном ТН есть разница температур между конденсатором и испарителем, ибо для этого их создавали!

что значит мы недополучим r*dT, это теплота низкого потенциала, температура фреона равна температуре обратной воды в системе отопления, ее невозможно получить путем дальнейшего теплообмена!

забудьте про испаритель, сосредоточьтесь на конденсаторе

а вот здесь, Вы правы

поскольку объемная производительность компрессора, давление в испарителе а с ним и температура кипения осталось прежним, то тепло выделенное конденсатором будет прежним, ведь массовый расход тоже останется прежним. А фразу "но забрать мы можем за минусом r*dT" надо объяснит. кто-то должен помешать это сделать конденсатору)

не сдавайтесь так быстро предыдущем посте, вы говорили что нечем, когда нашли чем сказали, что без толку.

задайте себе вопрос какая температура кипения и конденсации будут у этого ТН - вероятно те же, что и основного, и что мы получим
основной ТН будем давать тоже количество тепла, но при этом потребляя больше рассола, т. к. испарения такого же массового количества фреона потребует больше тепла, ведь r*dT уже нет, а компрессор потреблять столько же, ведь "он понятия не имеет откуда берется пар"
а дополнительный тепловой насос, затратив определенное кол-во электрической энергии даст с той же эффективностью (Ткипения и Тконденсация теже) дополнительную теплоту.
Общая эффективность системы останется прежней(

 

Ваша правда для себя в голове я не пользуюсь понятием испаритель и конденсатор. .

Не пойдет. Тепло поглощаемое испарителем и есть прирост. В противном случае если испаритель ничего не поглощает то вы получите эквивалент ТЭН. Именно чем больше тепла собирает испаритель тем больше дополнительного тепла попадет в конденсатор.

Нечем переохладить. Если вы откроете в комнате холодильник то нагрев комнаты будет незначительным, а если испаритель холодильника перенести в другую комнату, то одна комната охладиться другая нагреется сильнее. Почувствуйте разницу. Поэтому рассолом из испарителя бессмысленно переохлаждать фреон после конденсатора.

Да температуры будут теми же, но вы уменьшите температуру фреона основного ТН, а КОП маленького ТН позволит вам сделать это в КОП раз эффективнее. Скажем у большого ТН 30% фреона самозакипает. Вы ставите маленький ТН на переохлаждение, теперь в большом ТН самозакипание 0%, но в маленьком будет самозакипание также 30% фреона, но маленький по мощности всего 30% от основного. В результате самозакипание в маленьком 0.3*0,3=0,09 к основному, т. е не 30% потери хладопроизводительности, а около 9% в целом по системе.

Неверно. Основной увеличит хладопроизводительность на r*dT, а после конденсатора маленький ТН доберет r*dT от жидкаря повысит температуру и отправит опять в конденсатор, но маленький потеряет около 9% тепла из-за того что его опять некем переохладить.

Общая хладопроизводительность вырастет на 30%-9%=21% (примерно на пальцах), Отсюда увеличиться на 21%+Pcom2 тепло в конденсаторе, где Pcom2 мощность маленького компрессора. Общее потребление станет Pcom+Pcom2.

 

ни как не могу понять, почему вы считаете что переохладив фреон, теплоотдача основного ТН повыситься.
массовый расход фреона останется прежним, компрессор тоже будет потреблять столько же и как следствие теплоотдача от конденсатора будет такая же! (кол-во сконденсированного фреона в единицу времени останется прежним)
про маленький ТН пока не будем, давай разберемся с основным)

 

Andre74,
https://www.forumhouse.ru/threads/95637/page-3#post-2461684

 

Попробуем разобраться.
Итак возьмем компрессор 20 куб. м. в час кипение -10 конденсация +70 градусов Фреон R22. Что получим? Мощность компрессора 6,733 кВт (при КПД=0.7), Испаритель 9,3 кВт, конденсатор 15.46 кВт.
переохлаждение 2, перегрев 5. Если не ошибся то кол-во самозакипающего фреона будет 0.48 кг на каждый килограмм циркулирующего фреона, т. е почти половина фреона кипит само по себе, КОП=1.382 (по холоду) или по теплу КОП=15,46/6,733=2,29.

1. Если добьемся переохлаждения фреона в конденсаторе 10 градусов то получим. Мощность компрессора 6.733 кВт, Испаритель 10,26 кВт, конденсатор 16,41 кВт, коэффициент самозакипания 0,42 кг на кг. Мы видим что если мы снизили температуру жидкого фреона на 8 градусов то в целом при том же потреблении получили прирост по холоду, теплу и КОП=1,524 (по холоду).

2. Посмотрим теоретически если я доведу температуру жидкого фреона скажем до 0 градусов (переохлаждение 70), Компрессор кушает 6.733 кВт, Испаритель 16.42 кВт, Конденсатор 22.57 кВт, КОП=2.439 (по холоду), самозакипание 0,06кг на кг.

Теперь грабли. Как осуществить переохлаждение фреона?

1. Есть такая вещь как РТО он охлаждает фреон за счет перегрева пара перед компрессором, включим и посмотрим что будет. Чисто теоретически РТО=1 тогда на вход компрессора пар попадет с температурой близкой к 68 градусам, а температура жидкого станет около 32 градусов (катастрофа для компрессора, но нам нужна теория). Теперь компрессор кушает 6.761 кВт. Испаритель 9.98 кВт, конденсатор 16.22 кВт, РТО перегоняет 3,06 кВт КОП=1,476 (по холоду). Правда такой РТО убьет компрессор из-за перегрева.
2. Как уже было сказано в системе отопления нечем переохладить жидкий фреон. Я не буду рассматривать охлаждение рассолом потому как бессмысленно. Пусть система отопления в режиме +70 на +50 градусов. Тогда у нас есть техническая возможность охладить жидкий фреон с +68 до +50 градусов для этого наверно можно взять конденсатор покрупнее и жидкий фреон более эффективно охлаждаться. А можно посмотреть в системе отопления низкотемпературный узел - например нам надо топить гараж или теплый пол у которых температура на выходе скажем +20 градусов. Тогда ставим после конденсатора теплообменник для доохлаждения жидкого фреона низкотемпературной системой отопления. Мы получим рост КОП и теплопроизводительности.

3. вариант если у нас нет РТО и нет низкотемпературного узла СО и никак не удается упасть ниже конденсации +70 и переохлаждение +2, режим отопления +68 на +66 (с потолка взял).
Есть два варианта как улучшить ситуацию с низким КОП.
а. Двухстадийная или (многостадийная) холодильная машина. В этом случае у нас получиться две или n циклов с меньшей разностью температур и соотвественно уменьшится самозакипание фреона.
б. Попробовать доохладить жидкий фреон с помощью дополнительного маленького ТН. 1 кг фреона (теплоемкость 1.1 кДж на кг на град.) требуют 1,1*70=77 кДж. Умножим на массовую произв. компрессора 0,08089*77=6,23 кВт. Маленький ТН мощность охлажд 6,23 кВт будет кушать 4,508 кВт и дополнительно добавит в конденсатор 10.35 кВт.
Итак соберем баланс. Теперь общий ТН потребляет 6,733+4,508=11,24 кВт испаритель 16,42 кВт Конденсатор 22,57+10,35=32,92 кВт. Посчитаем общий холодильный КОП=16,42/11,24=1,46, а тепловой КОП=32,92/11,24=2,93. Теперь на цифрах все видно.

Благодарю за вопрос, а то и мне самому было интересно посчитать что почем.

 

ответь на три вопроса
1. изменится ли массовый расход фреона в основном ТН в случае переохлаждения жидкого фреона до температуры кипения дополнительным ТН и в случае отсутствия такого охлаждения ? (Ткип поддерживаем одинаковой)
2. Изменится ли потребление электроэнергии компрессором основного ТН и в том и в другом случае?
3. Изменится теплоотдача от конденсатора?
просьба ответить только на эти вопросы и в случае изменения какого либо параметра, объяснить почему!

 

Думаю что нет, если под массовым расходом понимается массовая производительность компрессора.
Как мы выяснили компрессору все равно откуда берется пар поэтому его производительность зависит от температуры кипения (немного от перегрева пара) и объемной производительности. В реальности зависит еще от давления конденсации (влияет на КПД подачи).

Нет. Компрессора "не знает" откуда берется пар и сколько пар забирает от испарителя энергии.

Для основного конденсатора: Нет, если будем переохлаждать с помощью дополнительного "маленького" ТН. Да если будем переохлаждать за счет снижения температуры входящего теплоносителя.

Здесь важно понять, что тепло конденсатора состоит из тепла конденсации пара и тепла переохлаждения жидкого фреона.

Тепло конденсации зависит от массовой производительности компрессора, давления конденсации и температуры газа в линии нагнетания. Грубо говоря это тепло конденсации от нас не зависит, при фиксированной температуре конденсации, нами почти не управляется.

Второе - это тепло переохлаждения жидкого фреона оно зависит от величины переохлаждения жидкого фреона с температуры конденсации до температуры входящего теплоносителя. Грубо говоря чем ниже температура входящего теплоносителя тем больше тепла мы дополнительно заберем в конденсатор с жидкого фреона.

На пальцах:
1. Пусть мы понизим проток воды через конденсатор тогда на входе у нас температура понизиться, а на выходе повыситься (для воды). Почему? Потому что повыситься средняя температура воды и повысится температура конденсации, но низкая температура входящей воды увеличит переохлаждение. Таким образом получим высокую температуру конденсации при хорошем переохлаждении. В общем это вызовет увеличение потребления компрессора, но понизит количество самозакипающего фреона. Какой процесс "победит" то и получим либо повысим КОП либо понизим.
2. Пусть наоборот мы повысим проток тогда температура воды на входе и выходе сравняются. Температура конденсации понизится, а переохлаждение уменьшится. В итоге компрессор меньше кушает, а фреона самозакипает побольше. Опять какой процесс "победит" то и получим либо КОП увеличиться либо уменьшится.
Вывод обычно теплоемкость жидкого фреона меньше чем теплота конденсации - это означает что понижение температуры конденсации на 1 градус выгоднее чем увеличение переохлаждения на 1 градус. Отсюда больше смотрят на температуру конденсации. Но если переохлаждать не на 1-2 градуса а скажем 10-20 градусов, то это уже существенный прирост тепла и не замечать его уже нельзя.

 

Так, раз при использовании маленького ТН для переохлаждения жидкого фреона основной ТН свою теплопроизводительность не увеличил (массовый расход остался тем же) он так же не увеличил и не уменьшил свое энергопотребление компрессора, значит эффективность основного ТН ну ни как выше не стало!
более того основному ТН теперь нужно больше рассола или воды из скважины т. к. в результате переохлаждения фреона холодопроизводительность возросла на величину

т. е. основной ТН стал
1. потреблять больше тепла из скважины на величину r*dT
2. потреблять столько же эл. энергии
3. давать столько же тепла в конденсаторе

еще раз попробуй сделать анализ эффективности основного ТН

теперь, что имеем на вспомогательном ТН (переохлаждающем жидкий фреон до Ткипения в испарителе основного ТН)
1. на входе у него тепло от жидкого фреона r*dT
2. КОП такой же как и у основного (Т кипения и Т конденсации такие же)
3. на выходе кол-во теплоты =преобразованное с той же эффективностью теплота (r*dT)

вывод связка из двух ТН будет
1. давать больше тепла на величину "преобразованное с той же эффективностью теплота (r*dT)"
2. будет потреблять больше электроэнергии на величину мощности второго компрессора
3. будет потреблять больше низко потенциального тепла на величину (r*dT)

Вопрос будет ли эта система эффективней?

здесь важно понять, что при сравнении эффективности двух систем (обычный ТН и ТН с системой переохлаждением жидкого фреона доп. ТН до Т кипения) со стороны конденсатора температурный перепад системы отопления принимается таким же!

и как привлечь внимание к этому вопросу автора этой ветки?

может так

 

Смайлик только куда-то пропал, меняющий смысл цитаты на противоположный:

Я слежу за всеми темами "теплонасосного" подраздела нашего форума и каждый день с интересом просматриваю новые сообщения, появившиеся в этих темах.

Вопрос касается только переохлаждения?
Или, судя по разгоревшейся полемике, вопрос касается баланса между собой всех этапов холодильного цикла?

 

А куда денется доп тепло из скважины? Отправится в конденсатор? А как оно туда попадет? Через "маленький ТН" Рассматривать по отдельности уже не получается.

Здесь наверно ошибка. Два раза мощность r*dT.
Наверно должно быть Конденсатор 15,46+10,35=25,81 кВт, или 23,04+4,508=27,55. тепловой КОП=25,81/11,24=2,29 или 27,55/11,24=2,45. Различный результат от того, что я примерно оценил теплоемкость r*dT=6.23кВт, во втором случае ее посчитал coolpack (23.04-15.46=7.58кВт).

В результате маленький ТН немного улучшает холодильный КОП с 1,38 до 1,46 на +5.8%. И то если я не ошибся .
Насчет теплового КОП надо более внимательно посмотреть по идее с ростом холодильного КОПа как-то должен расти и тепловой.

По сути выходит что переохлаждение фреона с помощью "маленького ТН" есть мера неэффективная, тут уж лучше двустадийную машину строить, чем так заморачиваться или оптимизировать систему отопления таким образом, чтобы переохладить фреон с помощью низкотемпературных контуров отопления.

 

тепло из скважины пойдет на процесс парообразования, ведь после охлаждения жидкого фреона дополнительным ТН, фреон уже не самозакипает и для испарения такого же кол-ва фреона (в единицу времени) потребуется больше низкопотенциального тепла. Отправиться естественно в конденсатор в виде сжатого компрессором и сконденсированного в конденсаторе пара.

 

вопрос касается эффективности дополнительного переохлаждения (от температуры жидкого фреона выходящего из конденсатора до Ткипения в испарителе.

В ТН, полезная работа это давать тепло, а не охлаждать рассол.
почему самоиспаряющийся фреон не участвует в полезной работе?
если температура жидкого фреона равна температуре (в идеале) обратной воды в системе отопления значит все тепло, которое мы могли бы использовать в системе отопления мы забрали, осталось только низкопотенциальное в виде жидкого фреона, что бы повысить его потенциал нам его надо обратно завести в цикл ТН, что мы и делаем. и эта самая избыточная энтальпия делает свое дело - производит дополнительный пар (не требующий рассола), который будучи сжатым компрессором отдаст свою часть тепла в систему отопления.

вот это и непонятно)

 

Andre74, телега не толкает лошадь (когда нам этого нужно), недостаточно переохлаждённый фреон (по Вашему Разумению) забирает теплоту сам у себя, а не у рассола. Соответсвенно, ничего полезного для нас
совершить не может. Вожделенное Вами тепло просто гоняется компрессором по кругу.

 

Потому что сколько он дает тепла при самозакипании столько тепла он уносит из конденсатора ввиде жидкаря.

Сегодня мучил свой ТН - именно мучил (надеюсь он не сдох). На работе в боксе собрал воздухоохладитель (водяной) + емкость ГВС (50л) + ТН вода-вода. При температуре ГВС +54 (конденсац около +61) градуса ток компрессора вырос до 22А, и он встал, либо по термальной защите либо по просадке напруге в удлинителе (через 16 минут работы удлинитель стал горячим). Согласно паспорту мощность компрессора 3.03 кВт при режиме +7,2/+54,5., но в даташите нет значения тока. Клещи у меня в доме показывали 15-17А при режиме +3/+60 (защита не срабатывала).

Отсюда кто знает как правильно по току определить мощность P=U*I*cos, но чему равен косинус однофазного компрессора. Например с потолка, 0.7*220*22=3,39 кВт Верно?