Важно знать: как продумать расчет теплового насоса

Поиск альтернативных источников, обеспечивающих энергией многие сферы человеческой деятельности, стал в последнее время актуальной задачей. Люди стремятся активнее использовать энергию солнца, ветра, источников воды, чтобы снизить затраты на решение проблем, связанных с теплоснабжением зданий. При этом, вопрос экологии имеет немаловажное значение, поскольку уменьшение вредных выбросов, загрязняющих атмосферу, важен как никогда. 
Для создания благоприятных и комфортных условий проживания в жилищно-бытовом секторе в последние годы начали применять ветрогенераторы, солнечные коллекторы, экономные теплогенераторы одновременно с реализацией мероприятий, которые помогают повысить теплоизоляцию объекта теплоснабжения. 

По мнению профессионалов, работающих в данной сфере, эффективным и экономичным мероприятием считается использование геотермальных источников тепловой энергии – специальных насосов. Их принципиальное устройство позволяет извлекать тепло из окружающей среды, трансформировать его и перемещать к месту применения (детальнее: " Геотермальные тепловые насосы для отопления: принцип устройства системы"). 
 
Коэффициент производительности тепловых насосов, благодаря их характеристикам, достигает 3-5 единиц. Это означает, что при затрате в процессе работы 100 Вт электрической энергии прибором, потребители получают примерно 0,5 кВт мощности обогрева.

Порядок расчета тепловых насосов

Решение относительно выбора и расчет тепловых насосов, таких как на фото, представляет определенную сложность.
Результат вычислений зависит в основном от индивидуальных особенностей обогреваемого строения и состоит из нескольких этапов:

Прежде всего, определяют потери тепла, происходящие через ограждающие конструкции постройки (к ним относятся окна, двери, стены, перекрытия). Для этого пользуются следующей формулой:
Qок = Sх( tвн – tнар)х(1 + Σ β ) х n / Rт (Вт), где
S – сумма площадей всех ограждающих конструкций (м²);
tвн – температура воздуха внутри здания (°С);
tнар – температура воздуха снаружи (°С);
n – коэффициент, отражающий влияние окружающего пространства на характеристики строения. Если помещение напрямую контактирует с наружной средой посредством перекрытия, то данный показатель равен 1. Когда объект имеет чердачные перекрытия, п равно 0,9. Если объект находится над подвальным помещением, коэффициент составляет 0,75 (детальнее: " Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь").
β – коэффициент дополнительных теплопотерь, зависящий от типа постройки и его географического местоположения. Данный показатель, когда производится расчет теплового насоса, находится в интервале от 0,05 до 0,27;
Rт – это показатель теплосопротивления, которое определяется по следующей формуле:
Rт = 1/ α внутр + Σ ( δі / λі ) + 1/ α нар (м²х°С / Вт), где:
α внутр – коэффициент, характеризующий тепловое поглощение внутренних поверхностей конструкций ограждения (Вт/ м²х°С);
δі / λі – является расчетным показателем теплопроводности материалов, применяемых при строительстве;
α нар – величина теплового рассеивания наружных поверхностей конструкций ограждения (Вт/ м²х°С);

Далее, чтобы сделать расчет тепловых насосов, применяют формулу для определения  суммарных потерь тепла строения:
Qт.пот = Qок + Qи – Qбп , где:
Qи - затраты на подогрев воздуха, который поступает через естественные неплотные места;
Qбп - выделение тепла в результате работы бытовых приборов и человеческой деятельности.

На данном этапе рассчитывают потребляемую тепловую энергию для каждого из объектов в течение года:
Qгод = 24х0.63хQт. пот.х(( dх ( tвн - tнар.ср.)/ ( tвн - tнар.)) кВт/час), где:
tнар.ср – среднеарифметическое значение температур, которые фиксируются у наружного воздуха на протяжении всего отопительного периода;
d – количество дней в отопительном сезоне.

Затем нужно определить тепловую мощность, необходимую для разогрева воды в течение года, для чего используют выражение:
Qгв = V х17 (кВт/час за календарный год), где
V х17 – ежедневный объем нагрева воды до 50 °С.

Суммарное потребление тепловой энергии определяют по формуле:
Q = Qгв + Qгод (кВт/час за один год)

Преимущества использования теплового насоса, смотрите на видео:

После того, как завершен расчет теплового насоса, с учетом полученных данных приступают к выбору данного прибора для обеспечения теплоснабжения и горячего водоснабжения. При этом расчетную мощность определяют, исходя из выражения: 
Qтн=1,1хQ, где:
1,1 является корректирующим коэффициентом, поскольку при возникновении критических температур возможно увеличение нагрузок на тепловой насос. 
Когда сделаны необходимые расчеты, несложно подобрать подходящий для данного помещения тепловой насос, который обеспечит комфортный микроклимат в нем для людей, находящихся в комнате.