+7 (963) 99-82-888 +7 (985) 838-07-00 Ежедневно с 8:00 до 20:00
Разбор устройства и работы еви теплового насоса

Разбор устройства и работы еви теплового насоса

Уважаемые потенциальные покупатели тепловых насосов! Сегодня мы с Вами разберем устройство и работу одной из моделей тепловых насосов SunDue производства Усть-Каменогорского завода. Это тепловой насос мощностью 15 кВт установлен на DX геотермальном контуре. Длина DX геотермального контура прямого испарения около 900 метров медных труб защищенных антикоррозионной оболочкой. Здесь организовано кипение фреона в грунте без посредников. В двух словах о контуре, чтобы оценить его качество в сравнении с другими решениями.. Если учесть что трубки находятся друг от друга на расстоянии около полуметра и настолько же они контактируют с землёй вокруг, то получается, что общий объем охватываемого грунта составляет более 700 кубических метров земли. То есть геотермальный контур входит в теплообмен с грунтом объёмом 700 кубических метров! Этого никогда нельзя достичь если использовать вертикальное бурение Особенно если это вертикальное бурение сильно сэкономлено. Совсем недавно мне рассказали историю о том как установили некий тепловой насос мощностью 10 кВт на 4 геотермальных зонда пробурив при этом 4 скважины по 10 м. Если посчитаем, что от каждой трубы зонд вступает в теплообмен с грунтом на полметра также как считали до этого, то получается, что теплосъем идёт с объема грунта около 30 кубических метров! Против 700 кубических метров в ДХ контуре вступающих в теплообмен! Нужно ли говорить о том как быстро произойдет вымерзание грунта объемом 30 кубометров? Правильный ответ через 13 суток непрерывной работы!!. И, соответственно, подключится встроенный электрический ТЭН. Уважаемые покупатели не хотите ли купить электрокотел по цене Теплового насоса? В завершении обзора геотермальных контуров, предлагаю вам оценить приблизительные цифры из школьной физики из этого примера. Видеоролик продублирован статьей на сайте. Таким образом у вас есть возможность детально посмотреть цифры и прокомментировать каждое предложение.

Для примера возьмем объем грунта в радиусе 0,5 метра вокруг труб. Если трубы находятся вместе,- то, соответственно, вокруг скважины диаметром 100 см. И посмотрим: сколько тепла способен отдать окружающий в радиусе полуметра грунт? Будем считать, что грунт есть неподвижная вода. Тем более это не далеко от правды, так как в любом режиме работы ТН вокруг трубок контура даже если он находится в необводненном грунте будет образовываться конденсат либо наледь. При любом раскладе вокруг трубок геоконтура будет в той или иной степени среда максимально приближенная к свойствам воды. И самое главное не имеет никакой разницы использование труб пластиковых, медных или нержавеющих. Сопротивление тепловому потоку ограничивается грунтом. Поэтому хоть золотые трубки это все пустое... Единственный способ эффективного снятия тепла, - охватить как можно больше грунта контуром. Конвективным движением воды в грунте справедливо пренебречь за очень малой его составляющей в теплопереносе особенно в вертикальном. Диаметр влияет и будет учтен в формулах.

Объем = число Пи*квадрат радиуса вокруг трубы*длину новой "ледяной трубы".= 3,14*0,25*40 (900)= 31,4м3 (31400кг) и 706,5 м3 (706500кг) соответственно. Вопрос сколько можно извлечь из ледяной трубы диаметром 1 метр если предположить, что другого поступления тепла внутрь нет вообще?

Для начала нужно остудить от 10°C до 0°C, приняв теплоемкость воды 4,2 кДж/кг*°C. То из 1 кубометра грунта (воды) мы получим 42 000 кДж. (если пересчитать на один градус, то получается что охлаждение воды на 1°C выделяет 11,7 кВт*час)

Заморозка одного куба воды выдаст 330 000 кДж

Итого 1 куб охлажденного и замороженного грунта (воды) выдаст = 330 000 кДж + 42 000 кДж=372 000 кДж. 1 кВт*час= 3600 кДж (или 1 кВт = 3600 кДж/час) Таким образом мощность 103,3 кВт требуется чтобы за один час выполнить эту работу. Для упрощения в примере не учитываем электрическую мощность, считаем будто бы вся мощность есть холодильная.

10 кВт -ный тепловой насос высосет 372 000 кДж (1 куб) за=10,3 часа

15 кВт -ный тепловой насос высосет 372 000 кДж (1 куб) за=6,9 часа

и соответственно.

10 кВт тепловой насос высосет 31,4 m³ за = 10,3 час / m³ * 31,4 m³ = 323,42 часа = 13,5 суток = 2 недели

15 кВт тепловой насос высосет 706,5 m³ за=6,9 час/ m³ * 706,5 m³=4874,85 часа = 203,12 суток = никогда (4 месяца отопительного сезона это 120 суток)

Какую температуру должна иметь труба геоконтура, чтобы температура на поверхности ледяной глыбы вокруг была 0°C для обеспечения дальнейшего теплосъема?

Теплопроводность льда 2.30 Вт/(м*К)  (предположим глыба образовалось без воздушных пор, далее будем считать идеальным вариантом и соответственно наилучшей температурой контура из всех вариантов... ниже может быть выше никак).

Так как температуру на поверхности по условию задачи принимаем 0, то температура внутри трубы для обеспечения этого условия при скважине диаметром 100 см и суммарной длинной 40 метров и мощностью 10 кВт.

=0 - (10000 Вт / (40 м * 3,14*2,30 Вт / (м * 0 К) * 2)) * натуральный логарифм отношения диаметров (ln10=2,3) = -19,9 °C

Однако при снижении температуры кипения теплового насоса от 0°C до -19,9°C в среднем для компрессоров в два раза снижается мощность и в два раза снижается КПД. Это означает что тепловой насос не справится с промораживанием этого слоя льда для доступа к новому теплу. Новая точка температуры из-за уменьшения мощности (теперь уже 5 кВт) как не трудно увидеть из формулы -39,8 °C... но такую точку без поломки компрессоры обеспечить не могут.

Вывод: Толщину льда в 50 сантиметров тепловой насос 10 кВт с контуром 30 метров не пройдет не теоретически не практически. После 2 недель непрерывной работы неизбежен переход на прямой электро обогрев встроенными ТЭНами.

Для интереса посмотрим что будет если  ТН 15 кВт работал непрерывно в течении 203 суток и без притока внешнего тепла таки наморозил вокруг трубок теплоизолирующий ледяной слой толщиной пол метра.

=0 - (15000 Вт / (900 м * 3,14 * 2,30 / (м * 0 К) * 2)) * натуральный логарифм отношения диаметров (ln100=4,6) = -5,3 °C

Таким образом ДХ тепловой насос даже при таком невероятном сценарии сможет проморозить полуметровый слой с понижением температуры кипения при этом от 0 °C до -5,3 °C. Соответственно, упадет мощность  на 17% и КПД упадет на 16%. Тепловой насос продолжит работать дальше с новой мощностью 12,45 кВт и будет намораживать новые слои пока лед вокруг не сможет теплоизолировать его работу и снизить температуру. Оставляю за читателем право самому найти максимальную толщину льда (необходимое время беспрерывной работы) из расчета, что больше -30 °C компрессор теплового насоса без поломки обеспечить не сможет.

Близится зима и покупатели, определяясь с выбором отопления порой принимают решения не вникая в содержание. Оно действительно порой бывает сложное. И это дает повод для спекуляций и даже откровенного мошенничества. Внутри теплового насоса под красивым корпусом может находится просто банальный электрокотел. Обидно, что проголосовав рублем за неэффективные и одновременно дорогие решения покупатель начинает разочаровываться в целом в теме тепловых насосов и отговаривать других дискредитируя всю идею в целом.

Обычно люди, которые ставят сильно укороченные тепло сборники низкопотенциальной энергии, также используют эффективные тепловые насосы. После достижения температуры минус 15 градусов включается встроенный электрический тэн нагреватель, в результате человек купивший такой тепловой насос только формально купил тепловой насос. По факту же, он купил сильно дорогой электронагреватель. Завтра, когда он будет платить за отопление цену чуть меньшую чем электрообогрев вполне возможно он будет рассказывать всем о том как не эффективны тепловые насосы в нашем климате. Как они много потребляет электроэнергии. Правда лишь заключается в том, что этот покупатель не разобрался в теме или его откровенно обманули. Пообещав много, а как реализованы эти обещания в железе конечно же не сказали. Обычно не имея эффективных решений внутри ТН продавцы любят прикрываться европейскими брендами, европейским качеством. Это легко заглотит неискушенный покупатель. Беспроигрышный вариант.

Смех в том, что европейцы, американцы никогда небыли лидерами качества и климатического рынка вообще. Посмотрите хотя бы по кондиционерам (другое имя воздушный тепловой насос) Daikin (Дайкин), Mitsubishi (Мицубиси), Hitachi(Хитачи), Fujitsu General (Фуджитсу Дженерал), Toshiba (Тошиба)... Почти весь качественный климатический рынок это японские бренды. В последствии открывшие свое производство в Малайзии и Тайване. Налицо работа "западной пропаганды". Под предлогом европейских ввозят замаскированные под них тепловые насосы. Да и самим европейцам без конкуренции ввозить качественный товар нет никакого смысла. Выгоднее сливать в Россию устаревшие технологии, чтоб разгрузить большие склады не инверторных компрессоров. Хотя все специалисты знают, что будущее за DC моторами (BLDC компрессорами).

ДХ геотермальный контур имеет многие неоспоримое преимущество в сравнении с традиционными зондами с промежуточным теплоносителем:

  • В первую очередь это большая надежность, не может быть завоздушен, и не зависит от насосов прокачки.
  • Он не требуют дополнительного потребление электроэнергии для прокачки через себя промежуточного теплоносителя так как сама прокачка уже включена в цикл холодильной машины.
  • Но самое главное преимущество DX геотермальных контуров прямого испарения заключается в почти 50 процентном увеличенном коэффициенте полезного действия есть расчёты это показывающие. И вы сами можете легко в них убедиться если установите себе программу подбора компрессоров. Каждый градус кипения поднимает КПД на 4, 5%. То есть если мы убираем температурный напор который может быть в диапазоне от 5 до 20 градусов. Мы получаем и эффективность DX геотермального контура в сравнении с традиционным тепло сборником порядка 25...50% сверху.

И так железо. У меня нет большого желания грузить покупателя техническими особенностями данной машины и тем более раскрывать секреты перед конкурентами коллегами. Но придется, понимая, что сказав просто то, что эффективность наших тепловых насосов может достигать 600 % мое слово будет против слова тех, кто ставит другие тепловые насосы, которые больше похожи на электрокотлы. Но как не странно стоят порой сопоставимых денег. Не, подкрепив фактами в железе, покупатель вправе игнорировать их как пустые домыслы.

Чтобы сберечь тепло и увеличить эффективность теплового насоса было применено много технических решений. За это покупатель платит деньги. Которые зачастую абсолютно сопоставимы, как не странно, с тепловыми насосами внутри которых нет таких энергоэффективных решений.

Во-первых это ЭВИ компрессор. Для чего он был сделан? Идея заключается в том, что сжатие паров фреона после компрессора сильно отдаляется от линии насыщения. В результате пары фреона имеют большой объём, но несут в себе малое количество тепла. Это подобно тому как если бы в автобус пассажиры заходили с открытыми зонтиками.  Перевозка людей с открытыми зонтиками в автобусах было бы намного менее эффективной, чем если бы все люди закрыли зонтики перед входом в автобус. Чтобы это осуществить, часть дросселированной парожидкостной смеси фреона отправили на охлаждение. То есть закрытие зонтиков и приближения паров фреона к линии насыщения. Параллельно с этим мы организовали кипение фреона за счёт переохлаждения жидкости перед электронным расширительным вентилем. Основное расширение фреона не через механический термо- расширенный вентиль, а через электронный расширительный вентиль поддержание температуры с помощью которого эффективнее на 5..15% выше чем у традиционного ТРВ. Охлаждение жидкости необходимо перед дросселированием просто по причине того, что после того как мы произвели конденсацию паров фреона. И фреон отдал свое тепло в систему отопления. Жидкий сконденсированный фреон выходит из теплообменника с температурой конечно же вашей системы отопления. И это никак нельзя изменить. И чтобы это тепло убрать и не отправлять его обратно в подземный контур нужно охладить его и сам компрессор. Таким образом здесь происходит убивание сразу двух зайцев устранение необратимых потерь дросселирования и прямое снижение энергии сжатия соответственно электроэнергии потраченные на компрессор. Поэтому здесь мы видим два дополнительных теплообменника.

Устранение необратимых потерь дросселирования нужно оценить 10% производительности, а промежуточное дросселирование паров фреона в ЭВИ компрессоре можно оценить как 25% эффективности. И увеличение одновременно с этим температуры СО без падение КПД, так как пары фреона поступающие в теплообменник для отдачи тепла в вашу систему отопления являются более насыщенными и соответственно несут большее количество тепла при меньшем давлении.

Кроме этого поставлен ещё дополнительный регенеративный теплообменник и он выполняет одновременно функцию маслоотделителя. Масло влияет на теплообмен и создает дополнительное термическое сопротивление тепловому потоку его можно оценить как потерю 1-2 градусов тепла. Как было ранее сказано. Каждый градус нам обходится 5% в общем КПД. Устранение масла из испарения дает эффективность системы в 5...10%. И ещё установленный регенеративный теплообменник позволяет уменьшить до минимума перегрев выходящих паров фреона DX контура прямого испарения. Устранение избыточного перегрева служащего по сути в холодильных машинах подушкой безопасности, (которая снижает эффективность, но защищает от гидравлического удара компрессор) приводит к увеличению эффективности теплового насоса и лучшему охлаждению самого компрессора, повышая долговечность его работы. Безопасность работы теплового насоса обеспечивается автоматический перегревание входящий жидкости в регенеративным теплообменником. Таким образом при данном решении перегрев может составлять минимальные 1 и даже 0 градусов.

Возможно слушатели сочтут, что тепловой насос менее эффективен чем газовое отопление. И чтобы я смог доказать им обратное. Я должен поставить его рядом с газовым отоплением посмотреть, кто же съест больше электричества. Какой способ производства тепла будет стоить дороже? Конечно же это не реально и к проводимому таким образом эксперименту все равно останутся вопросы в точности. Но зачем такие эксперименты? Не секрет, что каждый компрессор можно посмотреть в программе по любым параметрам его работы. И все его характеристики теплопроизводительность холодопроизводительность и потребление электричества можно определить исходя из трех показателей:

Температура кипения подземного контура. Откуда всасывается низкопотенциальное тепло.

Температура конденсации,- это температура чуть выше температуры Вашей системы отопления.

И третий показатель это перегрев есть стандарт EN12900 согласно которому все компрессора экспериментально должны быть проверены по точке перегрева 10 градусов и переохлаждения 0. Это прописано в ГОСТ Р 54381-2011(ЕН 12900:2006) и каждый наш пользователь может скачать себе программу подбора компрессоров будь то BITZER, Danfoss (Данфосс), Copeland (Копланд) (есть хорошая программа CoolPack для расчета циклов). Или другие известные производители и сам убедиться какой КПД будет его условиях работы и в дальнейшем отслеживать работу установленного своего теплового насоса, смотря на манометры: температуру кипения и температуру конденсации. Тепловые насосы SUNDUE работают с перегревом около 0....40C за счет дополнительно установленного оборудования, что повышает их эффективность надежность и долговечность компрессора.

Покупатель конечно же не должен быть специалистом в холодильной технике. Но ответьте себе на простой вопрос? Зачем производителю выбрасывать деньги и продать потом коробочку за те же деньги, что и стоит традиционный ТН? Даже дешевле некоторых как не странно, в которых ничего такого нет. А ведь все это стоит денег и не малых. А покупатель даже не откроет коробочку (которая ничего не стоит) тем более если она красивая и на ней написано импортное словечко. Два дополнительных теплообменника, ресивер, реверс кондиционирования, дополнительный ТРВ. Фактически внутри "собрано" два ТН если смотреть на цикл. Получается почти "каскадная двухступенчатая холодильная машина". Как вы видите данному тепловому насосу есть чем подтвердить свою повышенную эффективность в железе.

Для большей наглядности если позволит хозяин данного теплового насоса Возможно в последствии установить теплосчетчик и электросчетчик. Тогда можно будет мониторить: сколько было произведено тепла и сколько потрачено электроэнергии. Подписывайтесь на канал ЭТНОклимат, вполне возможно у этого ролика будет продолжение. Наверное нашему потенциальному покупателю нет необходимости вдаваться в детали как мы сделали для него высокоэффективную машинку для экономии его денег и надежности работы, но это не значит, что стоит голосовать рублем за какие-то красивые коробочки пусть европейские. Если в них не установлены входящие в цену энергосберегающие процессы, например те которые я описывал. Если это не сделано, тепловой насос не может стоить дороже нашего теплового насоса. Возможно я совершенно зря открываю секреты гидравлической схемы его устройства, но в оправдание я могу сказать, что данный тепловой насос уже снят с производства. И заменен более эффективными инверторным тепловыми насосами которые по цене стоят сколько же как некоторые старт-стопные насосы. А данная модель с ЕВИ впрыском в компрессор тоже однажды найдет свое продолжение. И это будет ЕВИ инверторный тепловой насос. Как скоро? Пока сказать затрудняюсь. И это в том числе зависит будут ли покупатели голосовать рублем за эффективную прогрессивную технику или  их устраивают устаревшие решения. Подписывайтесь на канал ЭТНОклимат в ютюб, заходите на сайт SunDue.ru. Смотрите развитие этого теплового насоса. У него будет логическое продолжение в инверторном исполнением с BLDC инверторным компрессором Mitsubishi (Мицубиси). Однажды здесь вы увидите в кого он вырос.

Также я бы мог сейчас показать вам высокую эффективность данного теплового насоса, что его кипения сейчас составляет порядка 5 градусов, но я не хочу обманывать. Потому, что сейчас лето и температуру грунта выше чем это будет осенью. И тем более зимой. Хоть и не существенно. Но тем не менее. Скоро зима и многие тех кто просматривает это видео задумываются о отоплении, которое, они будут использовать в своем доме. Я не хотел бы вас уговаривать остановиться на тепловых насосах САНДИ. Хотя из автоматизированных систем отопления сейчас сделаны инверторные DX тепловые насосы серии Droid на базе скрол BLDC компрессоров производства Mitsubishi (Мицубиси) совершение их КПД достигает 600% с удаленным управлением из любой точки планеты. Своим рассказом я хочу лишь уберечь покупателей от мошенничества и неоправданных трат. И оставить несколько советов: как сделать правильный выбор?

Я бы искренне хотел помочь покупателям экологичных энергосберегающих решений с выбором. Даже если это не несет коммерческой выгоды. Если Вы решили остановиться на тепловом насосе для отопления Вашего загородного дома обязательно уточните, что предлагают? Какую эффективность? И, главное, как технически в железе они готовы осуществить предложенную вам эффективность? Что они сделали внутри? Или только ли они говорят о том что европейские комплектующие или прикрываются какими-то европейскими брендами или прочее... Или они реально позаботились о ваших деньгах и последующих затратах на отопление. Осторожно спросите: есть ли внутри "ТЭН" обогреватель? Якобы "на всякий случай", мол переживаете справится ли тепловой насос на случай поломки и т.д. И если электрообогревательный "ТЭН" есть внутри.  НЕ ПОКУПАЙТЕ! Не голосуйте за обман рублем, купите просто масленые радиаторы. Крайне настороженно советую вам относиться к тепловым насосом внутри которых встроен электронагреватель. Электрокотёл стоит много меньших денег!

Что является не менее важным это сам геотермальный контур будь хоть трижды супер эффективной тепловой насос, но он называется тепловым насосом только тогда, когда не сам производит тепло, но перекачивает его из низкопотенциального источника энергии. Это то количество низкопотенциального тепла, которое готов отдать грунт, и именно оно определяет вашу экономию и вашу мощность теплового насоса. Таким образом вертикальное бурение скважин, если это делать честно всегда будет стоить дороже, чем горизонтальные контура хотя бы потому, что в вертикальной скважине находится одновременно две трубы которые влияют друг на друга паразитным теплообменом. И в целом и эффективность при расположении этих трубок друг другу будет почти что в дважды меньше, чем если эти трубки разнесены на полметра друг от друга тем не менее установщики вертикальных скважин почему-то считают наоборот. Что их скважины более эффективные чем горизонтальный контур и даже ДХ горизонтальный контур, и поэтому, согласно их рассуждениям, длина скважин должно быть меньше. Чудес не бывает, неправильно подобранные по длине вертикальная геотермальные зонды с промежуточным охладителем с каждым годом замораживают вокруг себя всё больше и больше грунта и в отличие от горизонтальных контуров у них нет возможности за межотопительный лето оттаится и набрать себе тепло. Солнечное тепло с большим трудом сможет пройти на глубину 30 или 50м единственная надежда на водоносный слой, что вдоль трубок будет проходить вода, но загвоздка заключается в том, что вода будет проходить вдоль труб, то есть нести холод и тепло вдоль трубок не поперек, а вдоль под влиянием конвекции. Что означает, что более холодные водяные массы будут охлаждаться всё сильнее и сильнее вдоль всей трубки. Если на прохождении зонда будет подземная река или водоносный слой, то повезло.  В других случаях, чтобы обеспечить нужную производительность на вертикальных контурах нужно ни в коем случае не уменьшать их длину, но честно рассчитывать. Не более 20...30 ват низко-потенциального тепла с метра скважины (из двух труб).

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Последний комментарий