Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Как рассчитать тепловой насос: Расчет и проектирование тепловых насосов

Содержание

Мнение экспертов: Тепловой насос - выбор, характеристики, отзывы

Что такое тепловой насос

Тепловой насос – это устройство, которое «поглощает» тепловую энергию окружающей среды и «производит» ресурс для нагрева воды и воздуха в помещениях. Принцип работы похож с принципом работы кондиционера или холодильника, цель которых – перенести тепло с одного места в другое.

Основные элементы конструкции:

  • Помпа.
  • Теплообменники.
  • Испаритель.
  • Компрессор.
  • Расширительный клапан.

Чтобы купить тепловой насос и не разочароваться в работе системы, нужно хорошенько ознакомиться со всеми нюансами работы устройства.

Как работает тепловой насос

  • Изъятое из внешней среды тепло проходит через нагревательный контур и нагревается до определённой температуры. Затем попадает во внутренний контур устройства, заполненный хладагентом и отдает тепло.
  • Хладагент имеет низкую температуру кипения, проходя через испаритель он превращается из жидкого в газообразный.
  • После испарителя газ попадает в компрессор, где давление увеличивается в 10-12 раз, растет и температура.
  • После горячий газ поступает в конденсатор.
  • Тепло передается отопительным приборам.
  • После конденсации, когда температура хладагента опустилась, он опять начинает передвигаться к наружному блоку. Чтобы снизить давление хладагента предусмотрен расширительный клапан.
  • Давление снижено, тепло из окружающей среды поглощено и опять начинается новый рабочий цикл.

Откуда тепловой насос берет тепло зимой?

Как получить +25°С в доме, если за окном -25°С?

Источник тепла – любой объект с температурой выше +1°С:

  • Незамерзающий грунт.
  • Вода в реке.
  • Озеро под льдом.
  • Вода из скважин.

Внутренний и наружный блок соединяются трубками, по которым перемещается хладагент. На каждом участке фреоновой магистрали своя температура и давление. Управляя давлением можно контролировать процессы конденсации и испарения.

Когда тепло «всасывается» из окружающей среды, фреон испаряется, а в процессе конденсации «выбрасывается» уже в нужном месте. Поменяли направление движения хладагента и получили обогрев воздуха вместо охлаждения.

Корректировка давления системы – способ снизить температуру теплообменника до уровня, который будет ниже температуры на улице. То есть даже суровые условия позволяют устройству забрать тепло с улицы и передать хладагенту.

Некоторые установки способны работать и при -30°С.

Даже если тепловой насос не рассчитан на низкие температуры, без отопления и горячей воды дом не останется. Для этого в гидромодуле предусмотрен дополнительный электронагреватель.

Как выбрать тепловой насос

  • Вначале определитесь, для чего нужна техника – вода, отопление или и то, и то.
  • Тепловые насосы только на отопление
  • Недорогие тепловые насосы предназначены для обогрева помещений. Такие модели применяются в домах и промышленных зданиях.
  • Многофункциональные модели

Универсальные модели, способны:

  • Нагревать воздух.
  • Охлаждать воздух.
  • Нагревать воду.
  • Подогревать воду и охлаждать или греть воздух.

Установка эффективно работает при уличной температуре:

  • Если на охлаждение: до +40°С.
  • Если на обогрев: до -30°С.

*В технических характеристиках каждой модели указана граничная температура.

Чтобы реализовать функцию подогрева воды тепловой насос нужно укомплектовать накопительным бойлером косвенного нагрева. Бойлер может идти в комплекте или приобретаться отдельно.

Тепловой насос для отопления и воды

Если тепловой насос работает в комплексном режиме (вода+отопление), то нужно выбрать приоритетный режим. Если приоритет отопление, то вначале система работает на набор определенной температуры в помещении и только затем нагревает воду в бойлере.

В каких помещениях выгодно использовать тепловой насос

Устройства работают в паре не только с бойлерами, но и с теплыми полами, чиллерами-фанкойлами, солнечными батареями и другими термосистемами.

Тепловой насос для загородного дома

Это хорошее решение для частных домов, где проблемы с горячей водой или центральными системами отопления возникают часто. Поскольку тепловой насос работает за счет тепла, которое получает из окружающей среды, то такое решение получается довольно экономным.

Устанавливают тепловые насосы в домах площадью до 80-ти м². Отопить такое помещение за счет твердотопливного или газового котла – намного дороже. Простые электрические обогреватели потребляют много электроэнергии и создают некомфортные условия в помещении, поскольку сильно сушат воздух.

Тепловой насос для бассейна

Из-за высокой влажности поддерживать постоянную температуру в бассейне вдвойне сложно. К тому же количество посетителей в бассейне постоянно меняется, а значит, температура и воздуха, и воды колеблется. Тепловой насос позволяет постоянно корректировать этот параметр без вмешательства «оператора». Особенно удобно это, если оценивать объемы воды, температуру которой нужно поддерживать постоянно.

Для ресторанов и других заведений развлекательного характера

Установка таких климатических систем в ресторанах позволяет снизить затраты на отопление или охлаждение в 2-3 раза. Также тепловой насос помогает утилизировать тепло, которое выделяется в процессе приготовления еды, а значит, создает комфортные условия труда сотрудников.

Помимо этого, устройства можно объединять в комплексы и снабжать горячей водой и теплом или холодом строения разной этажности, разного назначения. В том числе и промышленные предприятия. Мощные модели стоят дорого и окупаются не сразу, но окупаются.

Какой тепловой насос лучше

Отзывы не всегда расскажут, какой тепловой насос лучше, ведь для каждого здания, помещения нужно искать свое решение. Однако самые популярные тепловые насосы в 2019 году это:

  • Cooper & Hunter CH-HP12SINM.
  • Cooper & Hunter CH-HP8.0SINK3.
  • Cooper & Hunter CH-HP14SINK.

Что нужно оценивать при выборе теплового насоса

Мощность и площадь обработки

Если поставить тепловой насос мощностью, рассчитанной на помещение 30 м2 в дом, где площадь в 2 раза больше, то эффективность не будет ожидаемой. Чем выше мощность, тем дороже установка. Многие забывают об этом, обращая внимание на дешевые модели и думая, что и такие подойдут.

Также плохо выбирать мощный тепловой насос для небольших помещений. Такие модели более дорогие, а покупка просто не будет оправданной.

КПД

Этот параметр показывает соотношение взятого из окружающей среды тепла и тепла (или холода), полученного на выходе. Выше КПД – эффективнее работа установки.

Возможность работы и на воду, и на отопление

Поскольку не все модели способны подогревать воду, этот момент стоит уточнять. Хотя, если вы приходите к профессиональному консультанту, то вас и так спросят об этом.

Фирма производителя

На сайте «Холод-Сервис» представлены только американские модели. Это не значит, что другие бренды не выпускают оборудование. Однако предложения именно американских компаний собирает лучшие отклики пользователей.

Сколько стоит насос – не тот параметр, на который нужно ориентироваться при выборе. Пытаясь сэкономить и покупая не совсем то, что необходимо на самом деле, в итоге вы потратите больше.

Кто должен и как установить тепловой насос

Установка тепловых насосов – дело специалиста, знающего, где установить лучше, как провести фреоновую магистраль, как закрепить. Лучше покупать и заказывать монтаж у одной фирмы. Почему? Если вдруг с оборудованием что-то случается и в работе происходит сбой, то компания несет полную ответственность за проданный и установленный продукт. Если кто-то один продает, а другой устанавливает, то определить чья вина в поломке климатической системы уже сложнее.

Монтаж таких систем проще установки иного оборудования. Нет затрат на бурение скважин, а также траты времени на получение разрешений, монтаж дымоходов и вентиляционных коробов.

Для наибольшей эффективности системы важно правильно обустроить геотермические источники тепла.

Кто проводит обслуживание тепловых насосов

Ремонт оборудования дорогой и легче позаботиться о «профилактике» – своевременном обслуживании техники. Компания «Холод-Сервис», например, проводит ежегодное обслуживание климатических систем, проверяя: герметичность соединений, состояние хладагента, степень износа компрессора и много других моментов. Благодаря таким проверкам обнаружить “слабые места” техники можно еще до того, как проблема станет серьезной. И провести мелкие работы по обслуживанию – намного дешевле, чем заменить компрессор или починить другой важный элемент.

Сколько стоит тепловой насос

Цена теплового насоса – не самый приятный момент при выборе установки. Стоимость оборудования зависит от сложности конструкции, наличия определенных функций, мощности, КПД, фирмы-производителя. Самые популярные модели – Cooper&Hunter, американского производства. Цену «продукта» этого производителя нужно уточнять.

7 причин купить тепловой насос

  1. Возможность получить горячую воду и теплый воздух в домах, где нельзя провести горячее водоснабжение.
  2. Отменная альтернатива котлам, которые сильно загрязняют окружающую среду угарным газом, копотью.
  3. Экономное потребление электричества, не только из-за низкого потребления электричества, но и благодаря наличию уникальных функций. Например, опции: «Выходной день», которая срабатывает за отсутствия жителей дома (компрессор переходит в энергосберегающий режим).
  4. Для монтажа не нужно много места. Установки не отнимают квадратные метры участка. Наружный блок крепится на стене здания, а гидромодуль размером с обычный котел присоединяется к стене в помещении.
  5. Монтаж не требует согласований и бумажной волокиты.
  6. Взрыво- и пожаробезопасность.
  7. Работой климатической системы можно управлять на расстоянии, используя для этого телефон и интернет.

Перед тем, как приобрести тепловой насос у компании “Холод-Сервис”, вы можете заказать бесплатный выезд на замеры. Предложение действительно для Хмельницкой, Черновицкой и Тернопольской областей.

Особенности работы и принцип действия теплового насоса, как рассчитать мощность теплового насоса. | Конвекторы | Инженерия | Дом

Принцип действия теплового насоса
Во-первых, тепловой насос оправдывает себя только в хорошо утепленном здании.
Во-вторых, чем больше разница температур теплоносителей во входном и выходном контурах, тем меньше коэффициент преобразования тепла, то есть меньше экономия электроэнергии. Поэтому выгоднее подключение агрегата к низкотемпературным системам отопления. Прежде всего, имеется в виду обогрев от водяных полов или теплым воздухом, так как в этих случаях теплоноситель по медицинским требованиям не должен быть горячее 35°C.
В-третьих, для достижения большей выгоды практикуется эксплуатация тепловых насосов в паре с дополнительным генератором тепла (другими словами — использование бивалентной схемы отопления).
В доме с большими теплопотерями ставить насос большой мощности (более 30 кВт) невыгодно. Он громоздкий, а работать будет в полную силу всего лишь около месяца. Ведь количество действительно холодных дней в климатических условиях Украины зачастую не превышает 10–15% от длительности отопительного сезона. Поэтому часто мощность теплового насоса назначают равной 70–80% от расчетной отопительной. Она будет покрывать все потребности дома в тепле до тех пор, пока уличная температура не опустится ниже определенного расчетного уровня (температуры бивалентности), например, минус 5–10°C. С этого момента в работу включается второй генератор тепла. Есть разные варианты его использования. Чаще всего таким помощником служит небольшой электронагреватель, но можно поставить и жидкотопливный котел.

Возможны и более сложные тепловые бивалентные схемы, например включение солнечного коллектора.
У некоторых серийных систем тепловых насосов и солнечных коллекторов такая возможность предусмотрена в конструкции. В этом случае смешивание тепла, идущего от теплового насоса (это достаточно инерционная система) и от солнечного коллектора (малоинерционная система) производится в выравнивающем бойлере. Какой котел лучше выбрать.

Как рассчитать мощность насоса

Выбирая теплонасос, необходимо правильно рассчитать отапливаемую поверхность. Она рассчитывается, исходя из следующей отопительной нагрузки:
— пассивный дом — 10 Вт/м2,
— дом с низким потреблением энергии — 40 Вт/м2,
— новостройка с хорошей изоляцией — 50 Вт/м2,
— дом с нормальной изоляцией — 80 Вт/м2,
— старый дом без особой изоляции — 120 Вт/м2.
Например, необходимо просчитать мощность теплового насоса для нового, утепленного, дома площадью 180 м2. При максимальном времени, когда система не рабо-тает от 3 х2 часов и при минимальной температуре окружающей среды, требуемая мощность составляет 10 кВт.
За один день отопительная нагрузка составляет 240 кВт (10 кВтх 24 часа). За счет времени, когда система не работает (3 х2 часа) покрытие максимальной дневной потребности в отопительной нагрузке будет составлять всего 18 часов в день. В этом расчете остаются без внимания два часа, необходимые для инерции здания. Исходя из этого расчета, можно сделать вывод, что для работы теплового насоса необходимо 12 кВт (240 кВт/20 часов=12 кВт/ч).
Стоимость теплонасоса зависит от его мощности. Чем больше мощность насоса — тем меньше цена установленного киловатта. Отличается и стоимость установки теплонасосного оборудования в зависимости от источника тепла. Если устанавливается тепловой насос, который использует тепло грунта, необходимо установить горизонтальный или вертикальный коллектор. Пробурить вертикальный коллектор стоит около $100 за 1 м. Горизонтальный коллектор — дешевле, но для его обустройства необходима большая площадь. Установка же воздушного насоса по стоимости практически не отличается от установки обычного котла.

Особенности работы тепловых насосов
Тепловой насос, установка и интегрирование которого не занимают много времени, на сегодняшний момент считается самым удобным технологическим решением экономии энергии. «Для распространенных в Украине отопительных агрегатов, использующих геотермальную энергию, оборудуются специальные скважины, в которые погружается термический зонд. Скважина может быть пробурена не везде, и не в любом типе грунта. Поэтому при строительстве дома необходимо заранее проконсультироваться со специалистом и выбрать подходящее для внедрения зонда место. В каждом городе будут свои особенности. Например, установка тепловых насосов в Севастополе, Алуште, Ялте будет находиться в прямой зависимости от того, может ли на данной территории буриться скважина для теплового насоса. Местность на юго-западе Крыма бедна грунтовыми водами, под 20–30 см грунта почти повсюду в данном регионе начинается довольно жесткая скальная порода или известняк. А устанавливаемые в Харькове, Днепропетровске или Донецке тепловые насосы, наоборот, могут быть внедрены практически повсеместно. Поэтому каждый конкретный случай установки теплового насоса и бурения скважины для геотермального теплового насоса должен рассматриваться отдельно и обязательно с участием квалифицированных специалистов», — говорит Эдуард Пастушенко, генеральный директор компании В. Д. Е.-Украина.
Перспективным направлением для Украины специалисты считают относительно недорогие тепловые насосы типа «вода-вода», использующие незамкнутый внешний контур, то есть две водяные скважины (подающую и инжекционную). «Такие системы могут достаточно экономично устанавливаться повсеместно, где залегание водоносных слоев с необходимым дебетом находится на глубине от 40 до 50 м. Для Киевской области водоносный горизонт на отметке 40-45 м позволяет монтировать скважины с дебетом 4-4, 5 м3/час, что вполне достаточно для работы теплонасоса с тепловой мощностью до 25 кВт. При этом высокий коэффициент трансформации обеспечивается за счет высокой (9-11°С) температуры скважинной воды», - отмечает Анна Замудрякова, директор НПО ТЕПЛОХОЛОД.
Выбирая тепловой насос, специалисты советуют отдавать предпочтение производителям с мировым именем, имеющим большой опыт производства и монтажа таких систем отопления. В настоящее время в Украине уже представлена продукция многих ведущих производителей — SART Technologies (Великобритания), ECR Technologies, ClimateMaster (США), Thermia (Швеция), Vaillant, Viessmann (Германия). Представители этих компа

Все правда о тепловых насосах: victorborisov — LiveJournal

? LiveJournal
  • Main
  • Ratings
  • Interesting
  • iOS & Android
  • Disable ads
Login
  • Login
  • CREATE BLOG Join
  • English (en)
    • English (en)
    • Русский (ru)
    • Українська (uk)
    • Français (fr)
    • Português (pt)
    • español (es)
    • Deutsch (de)
    • Italiano (it)
    • Беларуская (be)

Расчет требований к мощности | Тутко

Выполните этот пошаговый процесс, чтобы узнать, как подобрать систему отопления для вашего технологического процесса.

Расчет требуемой мощности для обогрева системы - простой процесс, если учитываются все возможности поступления тепловой энергии в систему и из нее. Необходимо учитывать следующие требования к теплу:

  • Начальный нагрев для запуска системы, обычно от температуры окружающей среды до желаемой температуры обработки.
  • Потери из-за изменения фазы материалов либо во время первоначального нагрева, либо во время обработки (плавление твердого вещества в жидкость или кипение жидкости в газ).
  • Нагрев обрабатываемого материала во время работы.
  • Нагревание материала, протекающего в процессе, например жидкости, которая будет нагреваться и перекачиваться для использования в другом месте.
  • Потери тепла в окружающую среду из-за теплопроводности, конвекции и излучения.

Перед тем, как приступить к расчетам, важно понять разницу между энергией и мощностью и их соотношение с требованиями к мощности.В метрических единицах мощность измеряется в ваттах (Вт), а энергия - в ваттах, умноженных на часы (Вт x час). В английских единицах энергия измеряется в британских тепловых единицах (БТЕ), а мощность - в БТЕ / час.

Также следует отметить, что разница между начальной и конечной температурами во время подачи энергии обычно обозначается как дельта T (ΔT). Если процесс запускается при комнатной температуре, скажем, 80 o F, а температура процесса нанесения составляет 800 o F, тогда? T составляет 800 o F минус 80 o F или 720 o F. .


Начальный нагрев для запуска

Первый расчет включает определение количества тепла, необходимого для повышения температуры системы до желаемой температуры. Необходимо учитывать все компоненты системы. В простейшем случае нагревается блок материала; в более сложных ситуациях необходимо выполнять расчеты для нескольких материалов.

Энергия (E), необходимая для повышения температуры материала на ΔT, рассчитывается по следующей формуле:

E Исходный = вес материала x удельная теплоемкость материала x ΔT

Пример поможет продемонстрировать, поэтому я буду использовать примеры повсюду. В этом случае предположим, что вы хотите рассчитать энергию, необходимую для подъема блока олова весом 23 фунта с температуры окружающей среды 70 o F до 300 o F, учитывая, что удельная теплоемкость олова составляет 0,056 БТЕ / фунт o F. Зная, что 1 BTU равняется 0,2930711 Вт-час, удельную теплоемкость олова также можно записать как 0,0164 Вт-час / фунт o F. Следовательно:

ΔT = 300 o F - 70 o F = 230 o F

E Начальный = 23 фунта x 0.0164 Вт-час / фунт o F x 230 o F

E Начальный = 86,8 Вт-час

Это означает, что потребуется 86,8 Вт энергии, чтобы поднять температуру блока олова весом 23 фунта с 70 до 300 o F за один час. Поскольку требования к мощности рассчитываются с шагом в один час, требования для более быстрого или медленного нагрева рассчитываются пропорционально. Если необходимо достичь температуры быстрее, скажем, за полчаса, то потребность в мощности увеличится вдвое.

Потери из-за существенных фазовых изменений

Если в нагреваемой системе содержится материал, который подвергнется фазовому превращению (плавлению или кипению), расчеты немного сложнее и должны быть разбиты на части, но они следуют тем же правилам. Представьте себе систему, которая нагревается от 70 до 300 o F. В нагреваемом сосуде содержится масса сплава ABC, которая плавится при 200 o F. Требуемая мощность для нагрева емкости рассчитывается, как показано выше. но нагрев сплава ABC должен выполняться в два этапа.

В этом случае требуемая мощность рассчитывается от температуры окружающей среды (70 o F) до точки плавления (200 o F) для сплава ABC с использованием удельной теплоемкости сплава ABC в твердом состоянии. Второй расчет выполняется от 200 до 300 o F с использованием теплоемкости сплава ABC в жидком состоянии. Кроме того, требуется дополнительная энергия, чтобы «подтолкнуть» материал из одного состояния в другое, и она рассчитывается следующим образом:

E PhaseChange = скрытая теплота плавления x вес

Или, в случае кипения жидкости уравнение гласит:

E PhaseChange = скрытая теплота испарения x вес

Продолжая пример, предположим, что скрытая теплота плавления сплава ABC составляет 100 БТЕ / фунт, а его вес составляет 6 фунтов. Вам нужно рассчитать энергию, необходимую для его плавления. Чтобы решить эту проблему, вы знаете, что 1 БТЕ составляет 0,2930711 Вт-час. Итак, скрытая теплота плавления сплава ABC также может быть записана как 29,30711 Вт-час / фунт.

E PhaseChange = 29,30711 Вт-час / фунт x 6 фунтов E PhaseChange = 175,8 Вт-час

Помните, что это значение не включает энергию, необходимую для того, чтобы сплав ABC достиг своей точки плавления, или желаемой температуры после плавления. Это должно быть рассчитано отдельно, как указано выше.

Нагрев материала во время обработки

После достижения температуры процесса процесс может начинаться. Если применимо, теперь необходимо учитывать потери энергии, вызванные попаданием материалов в систему во время обработки.

Если процесс включает нагрев кусков пластика до желаемой температуры со скоростью 10 штук / час, то необходимо рассчитать мощность, необходимую для нагрева этого материала. Метод такой же, как и при первоначальном разогреве. Помните, что если каждый кусок пластика весит 1 шт.764 унции (50 г), затем 17,64 унции (500 г) материала обрабатываются за один час, что является временной основой для всех расчетов. Позвоните по этому номеру E Process .

Аналогичным образом, если жидкость протекает через процесс и требует нагрева до желаемой температуры, необходимо рассчитать ее потребляемую мощность. Уравнение очень похоже на предыдущие:

E Процесс = Вес материала, протекающего в час x удельная теплоемкость материала x ΔT

Предположим, что циркуляционный насос пропускает 150 фунтов морской воды через систему каждые 10 минут.Вода поступает при температуре 110 o F и должна быть при 160 o F, когда она существует. Предполагая, что удельная теплоемкость морской воды составляет 0,95 БТЕ / фунт o F, какая мощность требуется?

Чтобы решить эту проблему, вы знаете, что 1 БТЕ составляет 0,2930711 Вт-час, поэтому удельную теплоемкость морской воды также можно записать как 0,278 Вт • час / фунт o F. Следовательно:

E Процесс = 150 фунтов x 0,278 Вт-час / фунт o F x (160 o F - 110 o F)

E Процесс = 2088.1 Вт-час

Если прохождение через систему занимает один час, потребуется примерно 2090 Вт для повышения температуры морской воды. Поскольку морскую воду необходимо нагреть за 10 минут, требуемая мощность составляет примерно 2090 Вт, умноженное на (60 мин / 10 мин), или 6, что составляет примерно 12540 Вт.

Тепловые потери в окружающую среду

Помимо определения количества тепла, необходимого для нагрева материала до желаемой температуры, необходимо также учитывать потери в окружающую среду.

В предыдущем примере оловянного блока, когда блок нагревается до 300 o F, он также теряет тепло в окружающую среду. Это означает, что предыдущий расчет 86,8 Вт-ч недостаточен для того, чтобы оловянный блок достиг температуры 300 o F за 1 час. Часть энергии уходит в окружающую среду и не используется для повышения или поддержания температуры блока. Убытки в окружающую среду возникают при нагреве и после достижения температуры процесса.

Существует три типа теплопередачи, которые могут привести к потерям тепла из системы в окружающую среду:

Потери проводимости.

Это происходит, когда горячий объект касается более холодного объекта, и тепловая энергия переходит от горячего объекта к холодному.

Конвекционные потери.

Это происходит, когда тепловая энергия уносится из системы окружающими газами или жидкостями. Расчеты, связанные с конвекцией, могут быть сложными, но их можно оценить с удовлетворительной степенью точности.

Радиационные потери.

Они возникают при отсутствии какого-либо прикосновения или передающей среды и представляют собой форму электромагнитного излучения.Радиация - это способ, которым тепло распространяется от Солнца к Земле через космический вакуум.

Рассчитывая сначала потери теплопроводности, тепловые потери (L) рассчитываются по следующей формуле:

L Проводимость = теплопроводность материала, воспринимающего тепло x площадь контакта x ΔT x 1 час на толщину материала, принимающего тепло

Чтобы продолжить приведенный выше пример с оловом, предположим, что оловянный блок имеет форму куба размером 4,44 дюйма с каждой стороны и опирается на пластину из 0.Слюда толщиной 5 дюймов. Рассчитайте потери проводимости, учитывая, что теплопроводность слюды составляет 3,1 БТЕ x дюйм / (час x фут 2 x o F).

Чтобы решить эту проблему, вы знаете, что 1 BTU составляет 0,2930711 Вт-час, теплопроводность слюды также можно записать как 0,91 Вт-час x дюйм / (час x фут 2 x o F).

Потери проводимости возникают только там, где олово контактирует со слюдой, поэтому потери возникают только через нижнюю поверхность блока и рассчитываются следующим образом:

L Проводимость = 0. 91 Вт-час • дюйм / (час • фут 2 o F) x (4,44 дюйма 2 ) x 230 o F x 1 час / 0,5 дюйма x (1 фут 2 /144 дюйма 2 )

л Электропроводность = 57,3 Вт-ч

Тепловые потери из-за конвекции вычислить труднее, потому что существует множество способов отвода тепла от объекта через окружающую среду. Основная проблема, помимо прочего, связана с тем, что конвекционная среда может быть неподвижной или текущей, что называется естественной конвекцией или принудительной конвекцией.На скорость конвекции также влияет ориентация объекта в среде из-за эффектов конвективных пограничных слоев в среде. Например, горячая стальная пластина, ориентированная горизонтально в неподвижном воздухе, теряет тепло в окружающую среду с другой скоростью, чем если она ориентирована вертикально.

Расчет конвективных потерь может быть чрезвычайно сложным, включая расчеты механики жидкости и числа с такими именами, как Рейнольдс, Прандлт, Нуссельт, Рэлей, Грец и Грасхоф. К счастью, есть способы значительно упростить эти расчеты, и было разработано множество таблиц и диаграмм, чтобы помочь в большинстве ситуаций с конвекцией. Любая хорошая книга по теплопередаче поможет с этими расчетами.

Упрощенная формула для расчета потерь тепла за счет естественной конвекции:

L Конвекция = Потери поверхности (Вт / дюйм 2 ) x Площадь x 1 час

Продолжая пример с оловянным блоком, предположим, что блок, лежащий на пластине слюды, окружен неподвижным воздухом, за исключением того, который поднимается после нагревания блоком.Рассчитайте конвекционные потери, учитывая, что потери на поверхности при 300 o F составляют 0,7 Вт / дюйм 2 .

Чтобы найти решение, вы знаете, что площадь открытой поверхности пяти сторон оловянного куба равна 5, умноженному на 4,44 в 2 . Следовательно:

L Конвекция = 0,7 Вт / дюйм 2 x 98,568 дюйма 2 x 1 час

л Конвекция = 69,0 Вт-час

Вычисление усложняется, когда жидкость (например, воздух) движется над нагретым объектом с известной скоростью потока (обычно выражается в кубических футах в минуту или кубических футах в минуту). Потери из-за излучения обычно незначительны при низких температурах, но они могут вносить большой вклад в тепловые потери при температурах выше 500 o F и должны учитываться при расчете необходимой мощности. Материал и обработка поверхности объекта определяют его коэффициент излучения. Совершенно излучающее «черное тело» по определению имеет коэффициент излучения 1. Коэффициент излучения - это число, используемое для сравнения излучения от объекта с идеально излучающим черным телом. Коэффициент излучения обычно трудно определить точно, но существует множество таблиц для различных материалов и отделки поверхности.Итак, формула расчета потерь тепла за счет излучения:

L Излучение = Потери на излучение (Вт / дюйм 2 ) x Площадь x Коэффициент излучения x 1 час

Например, предположим, что оловянный блок имеет потери на излучение 1,1 Вт / дюйм 2 и коэффициент излучения 0,04. Предположим, вы хотите рассчитать радиационные потери. Вы знаете, что площадь поверхности пяти сторон куба, которые могут излучать тепло, равна 5, умноженному на 4,44 в 2 или 98,568 в 2 .

L Излучение = 1,1 Вт / дюйм 2 x 98,568 дюйма 2 x 0,04 x 1 час

л Излучение = 4,3 Вт / ч


Окончательное определение требований к мощности

Теперь, когда все требования к мощности и потери известны, пришло время рассчитать мощность, необходимую для применения оловянных блоков.

Напомним, блок олова, лежащий на пластине слюды толщиной 0,5 дюйма, нагревается от 70 до 300 o F и имеет теплопотери за счет теплопроводности, конвекции и излучения.Необходимо вычислить два числа.

  • Мощность, необходимая для достижения желаемой температуры (начальная мощность нагрева). Мощность, необходимая для поддержания желаемой температуры.
  • Требуемая мощность - это большее из двух. При расчете начальной мощности нагрева начальная мощность, необходимая для системы, должна быть достаточно высокой, чтобы нагреть систему и компенсировать любые потери при достижении этой температуры.

Когда система находится при температуре окружающей среды, ее потери равны нулю.Когда система достигает желаемой температуры, ее потери составляют 100 процентов. Во время нагрева потери увеличиваются и должны быть включены в начальную потребляемую мощность. Избегая расчета интегрирования, можно приблизительно определить, что потери составляют около 65 процентов от 100-процентной суммы потерь во время периода нагрева. Поэтому потребность в мощности во время нагрева рассчитывается следующим образом:

W Начальный = E Начальный + E PhaseChangeDuringHeatup + 0.65 x (L Проводимость + L Конвекция + L Излучение )

Применяя эту формулу к примеру оловянного блока:

W Исходный = 86,8 + 0 + 0,65 x (57,3 + 69,0 + 4,3)

Вт Начальный = 171,7 Вт-час

Рабочая мощность рассчитывается путем сложения всех потерь во время обработки при температуре. Применяя эту формулу к примеру оловянного блока:

Вт В рабочем состоянии = E Процесс + E Смена фаз во время обработки + L Проводимость + L Конвекция + L Излучение

Вт Рабочий = 0 + 0 + 57.3 + 69,0 + 4,3

Вт В рабочем состоянии = 130,6 Вт / ч

Видно, что мощность, необходимая для нагрева блока (171,7 Вт), больше, чем мощность, необходимая для поддержания его температуры (130,6 Вт). Следовательно, 171,7 Вт доведет оловянный блок до температуры за 1 час и будет более чем достаточно для поддержания желаемой температуры при правильном регулировании.

Необходимо увеличить эту сумму на коэффициент безопасности, чтобы покрыть любые ошибки в упрощениях, сделанных во время расчетов.В зависимости от критического характера приложения хорошее практическое правило - применять коэффициент безопасности от 10 до 25 процентов. Если используется коэффициент безопасности 20 процентов, просто умножьте требование на 1,2. Применение коэффициента безопасности 20 процентов к 171,7 Вт-час дает 206,0 Вт-час.

Теперь, когда известна требуемая мощность, перейдите к выбору наилучшего метода нагрева системы.

Как быстро тепловой насос может обогреть мой бассейн / спа?

Обычный вопрос, который мы в AquaCal часто получаем от клиентов: «Сколько времени требуется тепловому насосу для обогрева моего бассейна / спа?» Это отличный вопрос, но на него сложно ответить.В этой статье мы обсудим несколько факторов, которые влияют на время нагрева вашего бассейна или спа.

Требуемое время нагрева вашего бассейна или спа зависит от таких факторов, как температура воздуха, размер теплового насоса, размер бассейна или спа, текущая температура воды, желаемая температура воды и использование солнечного покрова. Мы подробно рассмотрим каждый из этих факторов ниже.

  1. Температура воздуха: Как мы объясняем в нашей статье, озаглавленной «Как работает тепловой насос-источник-воздух-бассейн», тепловые насосы с источником воздуха зависят от температуры воздуха, поскольку они используют тепло от воздух, чтобы согреть ваш бассейн или спа.Тепловые насосы наиболее эффективно работают при температурах, превышающих 50 ° F (10 ° C). При температурах ниже в среднем 10 ° C (50 ° F) тепловые насосы не могут эффективно улавливать тепло из воздуха и, следовательно, требуют больше времени для обогрева бассейна или спа.
  2. Размер теплового насоса: Размеры нагревателей бассейнов и спа рассчитаны в соответствии с их британскими тепловыми единицами (БТЕ) ​​в час. Одна БТЕ поднимает один фунт воды на 1 ° F (0,6 ° C). Один галлон воды равен 8,34 фунту воды, поэтому 8,34 БТЕ поднимают один галлон воды на 1 ° F (0.6 ° С). Потребители часто покупают тепловые насосы с недостаточной мощностью, чтобы сэкономить деньги, но блоки с недостаточной мощностью имеют более высокие эксплуатационные расходы и требуют больше времени для нагрева вашего бассейна. Чтобы правильно выбрать размер теплового насоса, щелкните здесь.
  3. Бассейн или спа Размер: Другие факторы остаются неизменными, более крупные бассейны и спа требуют более длительного времени нагрева.
  4. Текущая и желаемая температуры воды: Чем больше разница между вашей текущей и желаемой температурами воды, тем дольше вам нужно будет эксплуатировать тепловой насос.
  5. Использование солнечного одеяла: Помимо снижения затрат на обогрев плавательного бассейна и спа, солнечные одеяла также сокращают необходимое время обогрева. 75% теплопотерь в бассейне происходит из-за испарения. Солнечное одеяло сохраняет тепло бассейна или спа, сводя к минимуму испарение. Он действует как барьер между воздухом и вашим бассейном или спа. Узнайте больше о солнечных одеялах здесь.

В целом тепловому насосу обычно требуется от 24 до 72 часов для нагрева бассейна на 20 ° F (11 ° C) и от 45 до 60 минут для нагрева спа на 20 ° F (11 ° C).

Итак, теперь вы знаете некоторые факторы, которые влияют на требуемое время нагрева вашего бассейна или спа. Однако имейте в виду, что условия вокруг каждого бассейна и спа уникальны. Время нагрева сильно различается. Если у вас есть вопросы или мысли, обязательно оставьте комментарий ниже!

Как рассчитать тепловую нагрузку в электрическом или электронном шкафу

Общая тепловая нагрузка складывается из теплоотдачи снаружи панели и тепла, рассеиваемого внутри блока управления.

Полезные термины и преобразования:

1 БТЕ / час = 0,293 Вт
1 БТЕ / час - 0,000393 л.с.
1 Вт = 3,415 БТЕ / час
1 л.с. = 2544 БТЕ / час
1 Вт = 0,00134 л.с.
1 квадратный фут = 0,0929 квадратных метров
1 квадратный метр = 10,76 квадратных футов

Типовая мощность вентилятора:

4-дюймовый вентилятор: 100 куб. Фут / мин (2832 л / мин)
6-дюймовый вентилятор: 220 куб. Фут / мин (6230 л / мин)
8-дюймовый вентилятор: 340 куб. Фут / мин (9628 л / мин)
вентилятор 10 дюймов 550 куб. / Мин (15574 л / мин)

БТЕ / час.охлаждающий эффект от вентилятора 1,08 x (температура внутри панели в ºF - температура снаружи панели в градусах F) x CFM

Ватт охлаждающего эффекта от вентилятора: 0,16 x (температура внутри панели в ºC - температура снаружи панели в градусах C) x LPM

Расчет БТЕ / час. или Вт:

  1. Определите тепло, выделяемое внутри шкафа. Может потребоваться приближение. Например, если вам известна мощность, генерируемая внутри устройства, предположите, что 10% энергии рассеивается в виде тепла.
  2. Для теплопередачи снаружи рассчитайте площадь, подверженную воздействию атмосферы, за исключением верхней части панели управления.
  3. Выберите желаемую внутреннюю температуру и выберите разницу между ней и максимальной ожидаемой внешней температурой.
  4. Из приведенной ниже таблицы преобразования определите БТЕ / час. на квадратный фут (или ватт на квадратный метр) для разницы температур.
  5. Умножьте площадь поверхности панели на БТЕ / час. на квадратный фут (или ватт на квадратный метр), чтобы получить внешнюю теплопередачу в БТЕ / час или в ваттах.
  6. Суммирует вычисленные внутренние и внешние тепловые нагрузки.
  7. Если вам неизвестна мощность, потребляемая в шкафу, но вы можете измерять температуру, затем измерьте разницу температур снаружи при текущей температуре и текущей внутренней температуры шкафа.
  8. Обратите внимание на размер и количество внешних вентиляторов. Предоставьте эту информацию компании Nex FlowT, чтобы помочь в выборе подходящей системы охлаждения.
Разница температур в градусах F БТЕ / ч / кв.фут Разница температур в градусах Цельсия Ватт / кв.м
5 1,5 3 5,2
10 3,3 6 11,3
15 5,1 9 17,6
20 7,1 12 24,4
25 9,1 15 31.4
30 11,3 18 39,5
35 13,8 21 47,7
40 16,2 24 55,6

Пример:

Как рассчитать тепловые потери

Вы когда-нибудь задумывались, как рассчитать теплопотери? В этой статье, опубликованной в журнале Process Heating, рассматриваются основные принципы теплопередачи, а также расчеты, которые используются для труб и резервуаров.Подробнее читайте здесь.

На рисунке 1 (ниже) показан вид в разрезе типичной системы трубопроводов. Он состоит из трубы, утеплителя, погодного барьера и промежутков между слоями. Если труба и ее содержимое теплее окружающей среды, тепло будет передаваться от трубы к воздуху. Если из трубы передается достаточно тепла, содержимое трубы может утолщаться или затвердеть, что приведет к повреждению труб или насосного оборудования. Тепло передается от одного объекта к другому так же, как вода.Объекты с неравными температурами в тепловой системе стремятся к тепловому равновесию. Более горячий объект передает часть своего тепла более холодному объекту, пока он не достигнет той же температуры. Тепло может передаваться посредством теплопроводности, конвекции и излучения.

Проводимость

Электропроводность определяется как передача тепла или электричества через проводящую среду посредством прямого контакта. Скорость теплопередачи зависит от того, какое сопротивление существует между объектами с разными температурами.Во многих случаях требуется передача тепла от одной среды к другой. Приготовление пищи - это повседневный пример предполагаемой теплопередачи. Кроме того, большинство электронных компонентов работают более эффективно, если избыточное тепло, выделяемое оборудованием, отводится в среду, на которую не влияет добавление тепла.

Действует ли вещество как теплопроводник или изолятор, зависит от терморезистивных свойств вещества. Тепловое сопротивление (R) - это мера способности объекта замедлять теплопередачу посредством проводимости через заданную толщину вещества.

Математически R равно: R = L / k, где L - толщина изоляции в дюймах, а k - теплопроводность, (BTU) (дюйм) / (фут2) (oF) (ч)

Изменение толщины (L) влияет на значение R или тепловое сопротивление изоляции. Значения K - это константы, которые зависят от физических свойств данного материала. Они измеряют способность материала передавать тепло. Некоторые общие значения K, измеренные при комнатной температуре, для материалов: 325,300 для стали, 2750,700 для меди, 0.250 для стекловолокна и 0,167 для воздуха. Новый призыв к действию

Конвекция

Потери из-за конвекции могут быть незначительными в системе без обширных расчетов. В любой трубопроводной системе существуют небольшие воздушные зазоры между поверхностной стеной и изоляцией. Воздушные зазоры обычно небольшие - менее одной десятой дюйма - и препятствуют потоку воздуха, который ограничивает конвекцию. Хотя небольшие воздушные зазоры не влияют на потерю тепла за счет конвекции, их терморезистивные свойства следует проанализировать, чтобы определить вклад в потери тепла в системе за счет теплопроводности.
Для иллюстрации предположим, что труба, показанная на рисунке 1, состоит из 1-дюймовой стекловолоконной изоляции, а воздушный зазор между стенкой трубы и изоляцией составляет 0,05 дюйма. Используя уравнение значения R, вы можете рассчитать сопротивление изоляции и воздушный зазор. Соотношение двух сопротивлений указывает на то, что изоляция оказывает наибольшее влияние на общее тепловое сопротивление, а незначительные дефекты в применении изоляции минимальны.

Процент сопротивления за счет воздушного зазора равен 0,299, деленному на 4.299, или 6,95 процента.

Радиация

Потеря тепла из-за излучения происходит в результате передачи тепла высокоэнергетическими молекулами посредством волн или частиц. Для значительных потерь тепла из-за излучения более горячая поверхность должна быть значительно выше температуры окружающей среды - намного выше, чем наблюдается в типичных применениях с обогревом. Следовательно, потерями тепла из-за излучения можно пренебречь.
В практических применениях при низких и средних температурах конвекция и излучение составляют около 10 процентов общих тепловых потерь системы.Добавив 10 процентов, можно рассчитать общую формулу для расчета теплопотерь системы через теплопроводность, конвекцию и излучение.

Расчет потерь тепла на плоской поверхности

Термин «потеря тепла» обычно относится к теплопередаче объекта окружающей среде. Это означает, что рассматриваемый объект - например стена - имеет температуру выше температуры окружающей среды (рис. 2). Математически формула для расчета теплопотерь системы за счет теплопроводности, выраженная в БТЕ / час:

Q = (U) (A) (T)

, где U - проводимость, БТЕ / (фут 2 ) ( o F) (час)

A - площадь поверхности объекта, ft 2
ΔT - разность температур (T1 -T2), o F
Проводимость - это величина, обратная сопротивлению, R, и может быть выражена как U = 1 / R или U = k / L.

Следовательно, другой способ выразить основную теплопотери (Q):

Q = [(k) (A) (ΔT) (1.1)] / л Потери тепла, БТЕ / ч

БТЕ и ватты: сравнение.

Приведенное выше уравнение вычисляет теплопотери всей квартиры в БТЕ / час, но электричество обычно продается в киловатт-часах. Следовательно, уравнение требует коэффициента преобразования для преобразования БТЕ в ватты. Один ватт равен 3,412 БТЕ. Изменение уравнения дает новую формулу:

Q = [(k) (A) (ΔT) (1.1)] / (3,412) (л) Тепловые потери, Вт / ч

Не можете получить достаточно информации? Подробнее читайте здесь.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *