Разбомбил несколько внешних блоков сплит-систем для экспериментов.
Внутрянку поставил внешний блок от Toshiba (1.2кВт компрессор, где-то 3.5 кВт по теплу) площадь теплообменника (конденсатор) порядка 12 кв. м. с учетом трубок остается около 11 кв. м.
Объемная производительность компрессора оценивалась порядка 3.4 куб.м в час.
1. Из внешнего блока сплита сделал наружный испаритель - работает хреново. Площадь теплообменника порядка 8.3 кв. м. из-них где-то 1 кв. м. это потеря от отверстия для трубок. Всего я думаю площадь теплообмена около 7 кв. м. при 0...+4 градусов на улице температура кипения сползает на 20 градусов вниз. т. е кипит в районе -20...-15 градусов. Общее потребление порядка 800...900 Вт.
Через 2 часа работы при +4 на улице испаритель промерз насквозь - воздух не проходит.
2. Заменил внешний сплит на вдовое больший внешний блок "Энергия" не знаю что за сплит, типа сделано в России. Получилось при +13...+16 градусов на улице кипение +4...+6 градусов. Площадь теплообмена как минимум в 2 раза больше, вентилятор пятилопастной на 1500об диаметром 400мм Zenny от холодилки. Общее потребление порядка 1200Вт.
Внутренности внешнего блока - испарителя. Пришлось заменить 3-х ходовые вентили, иначе не понятно что за диаметр, может под метрическую резьбу.
Всас 12мм. Жидкостная линия - 6мм.
Перед входом жидкаря в испаритель сзади смонтировано ТРВ - вставка №02. Пробовал 3, когда на улице тепло работает нормально, если имитируем холод, то льет в компрессор кажись.
Рассчитаем баланс теплоты:
Пусть объемная производительность компрессора порядка 3.4 куб. в час. перегрев 5, переохлаждение 10.Фреон R22.
В первом случае +4 на улице кипение -15 конденсация +30. Холода 2 кВт, тепла 2,7 кВт, потребление 0,69 кВт (расчетное), тепловой COP 2,7 кВт / 0,69 кВт=3,9 по компрессору. С учетом потребления по счетчику (с учетом вентиляторов) Полный COP 2,75 кВт / 0,85 = 3.2
Во втором случае +13 на улице кипение +4 конденсация +40. Холода 4 кВт, тепла 5 кВт, потребление 1 кВт (расчетное), тепловой COP 5 кВт / 1 кВт = 5 по компрессору. С учетом потребления по счетчику (с учетом вентиляторов) Полный COP 5.05 кВт / 1.2 = 4.2.
Условия DT=10 при мощности охлаждения 4 кВт.
SC=10
SH=5
изоэнтропийный (адиабатный) КПД=0.62
Пересчитаем (методом итераций) случай с большим испарителем на +0 градусов на улице и +40 градусов конденсации. Предположим что DT=10, тогда кипение -10. Холода 2.3 кВт, тепла 3.2 кВт.
Вторая итерация, т.к мощность охлаждения 2.3 кВт то если принять линейную зависимость DT получим 4 кВт / 2,3 кВт = 1.739 значит DT=10 / 1.739 = 5.75 градуса. Кипение составит 0-5.75=-5.75 конденсация +40. Холода 2.69 кВт, тепла 3.6 кВт потребление компрессора 0.895 кВт.
Третья итерация, охлаждение 2.69 кВт. DT=10 / ( 4 / 2.69) = 10 / 1.487 = 6.725. Кипение 0-6.73=-6.73, конденсация +40. Будем считать что точность нас устраивает порядка 0.1..0.2 кВт.
Итого расчетная тепловая мощность составит 3.5 кВт (при 0 градусов на улице) и +20 градусов внутри помещения, потребление 0.89+0.2=1.09 кВт.
Полный COP=(3.5+0.05) / 1.09 = 3.55 / 1.09 = 3.26
То же самое рассчитаем для -15 градусов на улице и +10 градусов внутри.
Условия DT=10 при мощности охлаждения 4 кВт.
SC=10
SH=5
изоэнтропийный (адиабатный) КПД=0.62
Предположим DT=5 температура воздуха снаружи -15 тогда кипение -20, температура внутри помещения +10 тогда конденсация +30. Холода 1.5 кВт.
Вторая итерация, холода 1.5 кВт, DT=10 / (4 / 1.5) = 10 / 2.67 = 3.75 градуса. Так как полученное значение меньше 4 градусов, а это означает что ТРВ нормально работать не может то DT ниже 4...5 градусов обычно не спускается. На этом расчет можно остановить.
тепловая мощность составит 2.1 кВт, потребление компрессора 0.58 кВт + 0.2 кВт = 0.78 кВт, полный COP с учетом вентиляторов (2.1+0.05) / (0.58+0.2) = 2.15 / 0.75 = 2.86
Грел цех размером 200кв.м. для эксперимента, температура воздуха порядка +4...+10 градусов внутри помещения. В первом случае грелось очень слабо. Во втором ощутимо. Конденсация в обоих случаях была около +30...+40 градусов.
Чтобы протопить 200 кв.м. потребуется 2 или 3 таких тепловых насоса при наружной температуре 0 градусов.
Чтобы протопить цех площадью 200 кв.м. при -15 на улице потребуется 10...15 кВт. Что потребует 5...7 таких тепловых насосов. Либо компрессор производительностью 15...21 куб.м. в час.
Как вариант можно залить другой фреон R410 тогда мощность теплового насоса подрастет в 1.5 раза, но такой тепловой насос можно использовать при температуре не выше +5 градусов на улице (и не выше +15..+20 градусов внутри помещения) иначе сгорит компрессор. В этом случае при -15 такой ТН отдаст тепла 3.16 кВт и сожрет примерно 1.26 кВт. Таких ТНов потребуется при -15 градусов 3...5 штук.
Разница по площади между маленьким (от сплита 09) испарителем и большим (от сплита 18) оценивается 2.3 раза (визуально, но по расчету разница близка к 3 разам). Разница по мощности из расчетов в 2 раза по холоду. Разница в DT также в 2 раза. Ожидаемое DT при простом увеличении площади (20 / 2.3) * (4 / 2) = 17.4 градусов (после точных измерений (20 / 3) * (4 / 2)= 13.3). Однако в реальности получено около 10..12 градусов, что можно объяснить более производительным вентилятором. Для маленького блока использовался пятилопастной вентилятор диаметром порядка 25...30 см, причем вентилятор находился внутри блока и был явно меньше размера родного. А для большого пятилопастной диаметром 40 см, заметно что более мощный вентилятор слабо оказывает влияние на DT в пределах 10...25%. Само по себе попытка увеличить теплообмен за счет увеличения скорости потока воздуха ограничена обмерзанием (оледенением), другое дел конденсаторы там нет обмерзания и увеличение потока воздуха стабильно приводит к росту мощности, а с ВОПами для ТН такой фокус неоправдан (на мой взгляд).
Площадь теплообменника от сплита 18 размера S=2*0.74*0.59*0.047/0.00172=2*11.52=23 кв.м. из них вычтем примерно 2 кв.м. приходящиеся на отверстия от трубок. Итого примерно 21 кв.м. теплообмена.
Кому интересно делать воздушный ТН своими руками, может пригодится коэффициент теплоотдачи "тонких" теплообменников. 10 кв.м. теплообменной поверхности дают 2 кВт холода при DT=10, если толщина ламеля порядка 0.1...0.15мм, при обдуве вентилятором. Не верьте если с тонкими (фольга) ламелями утверждают, что выйдет больше, не выйдет, а если и выйдет то на короткое время до обледенения. Еще замечено, что теплообменную поверхность выгоднее наращивать в ширь и высоту, а не в толщину. Т.е. предпочтительно использовать несколько теплообменников в ряд или в высоту, а не увеличивать глубину прохождения воздуха.
Вернувшись к многострадальному Frigotech FD-22 у которого 22 кв.м. заявленного теплообмена при весьма тонкой алюминиевой фольге (визуально порядка 0.15мм), и заявленной мощности что-то около 5.3 кВт при DT=8. Если допустить что DT линейно от 8 до 10 то получим мощность FD-22 около 6.6 кВт при DT=10. Однако я склоняюсь (это мое мнение) основанное на моих опытах к мысли, что такую мощность FD-22 при DT=10 не отдаст, при DT=10 Frigotech FD-22 отдаст примерно столько же сколько отдает вышеуказанный внешний блок сплита 18, а именно около 4кВт, что примерно на 40% меньше заявленной в паспорте. И наоборот мощность в 6.6 кВт при DT=10 я теоретически наверное бы получил при толщине ламеля порядка 0.2...0.3мм.
Выводы:
1. Родные теплообменники сплит систем работают на DT=20 градусов (т.е если на улице -10 то кипение -30) может даже хуже.
2. Если использовать переразмерянные теплообменники все работает более или менее. DT=10 получаем взяв в 2 раза больше испаритель. По хороше обычному сплиту нужно взять испаритель в 3 раза больше.
3. На родных теплообменниках период замерзания от 1.5 часа до 2 часов при 0...+3 градусах на улице. Период оттайки в среднем 2 часа, по мне так часто слишком.
4. Вместо ТЭНов оттайки можно попробовать применить тепловентиляторы 2 кВт китайский за 460 руб. Оттайка проходит за 7 мин. Можно конечно и горячим газом, только 4-х клапана, как мне по слухам дошло, вещь не надежная.
5. Уменьшение расстояния между ламелями до 2мм и даже 1.6 мм, сказывается на периоде оттайки, но не ухудшает сам параметр теплового напора. Разница в том что широко ламельные не затыкаются, а узколамельные забиваются насквозь. Хотя этот факт может и полезен если оттайку делать автоматическую на дифференциальном датчике давления.
6. Как вариант можно использовать вместо дорогих ВОПов (ну кому надо) конденсаторы - однако нужно решить граблю с оттайкой. Сплит система удобнее ибо ящик у нее больше и туда можно засунуть либо тепловентиляторы либо тепловую завесу маленькую.
Объемная производительность компрессора оценивалась порядка 3.4 куб.м в час.
Через 2 часа работы при +4 на улице испаритель промерз насквозь - воздух не проходит.
2. Заменил внешний сплит на вдовое больший внешний блок "Энергия" не знаю что за сплит, типа сделано в России. Получилось при +13...+16 градусов на улице кипение +4...+6 градусов. Площадь теплообмена как минимум в 2 раза больше, вентилятор пятилопастной на 1500об диаметром 400мм Zenny от холодилки. Общее потребление порядка 1200Вт.
Внутренности внешнего блока - испарителя. Пришлось заменить 3-х ходовые вентили, иначе не понятно что за диаметр, может под метрическую резьбу.
Всас 12мм. Жидкостная линия - 6мм.
Перед входом жидкаря в испаритель сзади смонтировано ТРВ - вставка №02. Пробовал 3, когда на улице тепло работает нормально, если имитируем холод, то льет в компрессор кажись.
Рассчитаем баланс теплоты:
Пусть объемная производительность компрессора порядка 3.4 куб. в час. перегрев 5, переохлаждение 10.Фреон R22.
В первом случае +4 на улице кипение -15 конденсация +30. Холода 2 кВт, тепла 2,7 кВт, потребление 0,69 кВт (расчетное), тепловой COP 2,7 кВт / 0,69 кВт=3,9 по компрессору. С учетом потребления по счетчику (с учетом вентиляторов) Полный COP 2,75 кВт / 0,85 = 3.2
Во втором случае +13 на улице кипение +4 конденсация +40. Холода 4 кВт, тепла 5 кВт, потребление 1 кВт (расчетное), тепловой COP 5 кВт / 1 кВт = 5 по компрессору. С учетом потребления по счетчику (с учетом вентиляторов) Полный COP 5.05 кВт / 1.2 = 4.2.
Условия DT=10 при мощности охлаждения 4 кВт.
SC=10
SH=5
изоэнтропийный (адиабатный) КПД=0.62
Пересчитаем (методом итераций) случай с большим испарителем на +0 градусов на улице и +40 градусов конденсации. Предположим что DT=10, тогда кипение -10. Холода 2.3 кВт, тепла 3.2 кВт.
Вторая итерация, т.к мощность охлаждения 2.3 кВт то если принять линейную зависимость DT получим 4 кВт / 2,3 кВт = 1.739 значит DT=10 / 1.739 = 5.75 градуса. Кипение составит 0-5.75=-5.75 конденсация +40. Холода 2.69 кВт, тепла 3.6 кВт потребление компрессора 0.895 кВт.
Третья итерация, охлаждение 2.69 кВт. DT=10 / ( 4 / 2.69) = 10 / 1.487 = 6.725. Кипение 0-6.73=-6.73, конденсация +40. Будем считать что точность нас устраивает порядка 0.1..0.2 кВт.
Итого расчетная тепловая мощность составит 3.5 кВт (при 0 градусов на улице) и +20 градусов внутри помещения, потребление 0.89+0.2=1.09 кВт.
Полный COP=(3.5+0.05) / 1.09 = 3.55 / 1.09 = 3.26
То же самое рассчитаем для -15 градусов на улице и +10 градусов внутри.
Условия DT=10 при мощности охлаждения 4 кВт.
SC=10
SH=5
изоэнтропийный (адиабатный) КПД=0.62
Предположим DT=5 температура воздуха снаружи -15 тогда кипение -20, температура внутри помещения +10 тогда конденсация +30. Холода 1.5 кВт.
Вторая итерация, холода 1.5 кВт, DT=10 / (4 / 1.5) = 10 / 2.67 = 3.75 градуса. Так как полученное значение меньше 4 градусов, а это означает что ТРВ нормально работать не может то DT ниже 4...5 градусов обычно не спускается. На этом расчет можно остановить.
тепловая мощность составит 2.1 кВт, потребление компрессора 0.58 кВт + 0.2 кВт = 0.78 кВт, полный COP с учетом вентиляторов (2.1+0.05) / (0.58+0.2) = 2.15 / 0.75 = 2.86
Грел цех размером 200кв.м. для эксперимента, температура воздуха порядка +4...+10 градусов внутри помещения. В первом случае грелось очень слабо. Во втором ощутимо. Конденсация в обоих случаях была около +30...+40 градусов.
Чтобы протопить 200 кв.м. потребуется 2 или 3 таких тепловых насоса при наружной температуре 0 градусов.
Чтобы протопить цех площадью 200 кв.м. при -15 на улице потребуется 10...15 кВт. Что потребует 5...7 таких тепловых насосов. Либо компрессор производительностью 15...21 куб.м. в час.
Как вариант можно залить другой фреон R410 тогда мощность теплового насоса подрастет в 1.5 раза, но такой тепловой насос можно использовать при температуре не выше +5 градусов на улице (и не выше +15..+20 градусов внутри помещения) иначе сгорит компрессор. В этом случае при -15 такой ТН отдаст тепла 3.16 кВт и сожрет примерно 1.26 кВт. Таких ТНов потребуется при -15 градусов 3...5 штук.
Разница по площади между маленьким (от сплита 09) испарителем и большим (от сплита 18) оценивается 2.3 раза (визуально, но по расчету разница близка к 3 разам). Разница по мощности из расчетов в 2 раза по холоду. Разница в DT также в 2 раза. Ожидаемое DT при простом увеличении площади (20 / 2.3) * (4 / 2) = 17.4 градусов (после точных измерений (20 / 3) * (4 / 2)= 13.3). Однако в реальности получено около 10..12 градусов, что можно объяснить более производительным вентилятором. Для маленького блока использовался пятилопастной вентилятор диаметром порядка 25...30 см, причем вентилятор находился внутри блока и был явно меньше размера родного. А для большого пятилопастной диаметром 40 см, заметно что более мощный вентилятор слабо оказывает влияние на DT в пределах 10...25%. Само по себе попытка увеличить теплообмен за счет увеличения скорости потока воздуха ограничена обмерзанием (оледенением), другое дел конденсаторы там нет обмерзания и увеличение потока воздуха стабильно приводит к росту мощности, а с ВОПами для ТН такой фокус неоправдан (на мой взгляд).
Площадь теплообменника от сплита 18 размера S=2*0.74*0.59*0.047/0.00172=2*11.52=23 кв.м. из них вычтем примерно 2 кв.м. приходящиеся на отверстия от трубок. Итого примерно 21 кв.м. теплообмена.
Да еще забыл обратить внимание что толщина ламеля (китайской фольги) на кондиционерах как бритва, визуально я оцениваю ее от 0.1 до 0.15 мм.
Закуплены теплообменные элементы отечественного производства (Калориферный завод) с толщиной ребра в основании 0.5 и на вершине 0.3 мм. Вот это будет интересно сравнить по теплоотдаче.
Теоретическая мощность самодельного испарителя от сплита 4 кВт при DT=10 при плюсовой температуре.
Цена испарителя хм.
Внешний блок сплита 18 за вычетом внутренностей кроме теплообменника. +
+ 2*490=980 руб за 2 кВт тепловентиляторы (одного должно хватить, но можно и два поставить).
+ 1000 руб перепаять
+ 1000 руб за выкинуть ненужные потроха.
Итого стоимость внешнего блока+2980 руб. Значит если я куплю б/у внешний блок за 3 000 руб. плюс апгрейт 2980 руб. Общая стоимость б/у теплообменника оценивается в 5980 руб. за 4кВт при DT=10
Кому интересно делать воздушный ТН своими руками, может пригодится коэффициент теплоотдачи "тонких" теплообменников. 10 кв.м. теплообменной поверхности дают 2 кВт холода при DT=10, если толщина ламеля порядка 0.1...0.15мм, при обдуве вентилятором. Не верьте если с тонкими (фольга) ламелями утверждают, что выйдет больше, не выйдет, а если и выйдет то на короткое время до обледенения. Еще замечено, что теплообменную поверхность выгоднее наращивать в ширь и высоту, а не в толщину. Т.е. предпочтительно использовать несколько теплообменников в ряд или в высоту, а не увеличивать глубину прохождения воздуха.
Вернувшись к многострадальному Frigotech FD-22 у которого 22 кв.м. заявленного теплообмена при весьма тонкой алюминиевой фольге (визуально порядка 0.15мм), и заявленной мощности что-то около 5.3 кВт при DT=8. Если допустить что DT линейно от 8 до 10 то получим мощность FD-22 около 6.6 кВт при DT=10. Однако я склоняюсь (это мое мнение) основанное на моих опытах к мысли, что такую мощность FD-22 при DT=10 не отдаст, при DT=10 Frigotech FD-22 отдаст примерно столько же сколько отдает вышеуказанный внешний блок сплита 18, а именно около 4кВт, что примерно на 40% меньше заявленной в паспорте. И наоборот мощность в 6.6 кВт при DT=10 я теоретически наверное бы получил при толщине ламеля порядка 0.2...0.3мм.
Выводы:
1. Родные теплообменники сплит систем работают на DT=20 градусов (т.е если на улице -10 то кипение -30) может даже хуже.
2. Если использовать переразмерянные теплообменники все работает более или менее. DT=10 получаем взяв в 2 раза больше испаритель. По хороше обычному сплиту нужно взять испаритель в 3 раза больше.
3. На родных теплообменниках период замерзания от 1.5 часа до 2 часов при 0...+3 градусах на улице. Период оттайки в среднем 2 часа, по мне так часто слишком.
4. Вместо ТЭНов оттайки можно попробовать применить тепловентиляторы 2 кВт китайский за 460 руб. Оттайка проходит за 7 мин. Можно конечно и горячим газом, только 4-х клапана, как мне по слухам дошло, вещь не надежная.
5. Уменьшение расстояния между ламелями до 2мм и даже 1.6 мм, сказывается на периоде оттайки, но не ухудшает сам параметр теплового напора. Разница в том что широко ламельные не затыкаются, а узколамельные забиваются насквозь. Хотя этот факт может и полезен если оттайку делать автоматическую на дифференциальном датчике давления.
6. Как вариант можно использовать вместо дорогих ВОПов (ну кому надо) конденсаторы - однако нужно решить граблю с оттайкой. Сплит система удобнее ибо ящик у нее больше и туда можно засунуть либо тепловентиляторы либо тепловую завесу маленькую.
Завод Вентс (Украина) запустил в серию приточно-вытяжные вентиляционные установки со встроенным тепловым насосом воздух-воздух. Работают до -25 на улице, но там есть встроенный электропреднагрев. Без преднагрева тепловой насос в режиме нагрев нормально работает до -8...-10. Фреон R410A
ОтветитьУдалитьТак понимаю реклама, но сей тепловой насос никакой ценности не представляет ибо является по сути копией кондиционера со всеми вытекающими.
УдалитьРуслан, здравствуйте!
ОтветитьУдалитьПрошу уточнить не измеряли ли вы распределение температуры по поверхности испарителя? Если ничего не менять в конденсаторе типового сплита то там должны быть вертикальные коллекторы объединяющие секции, один входной для газа второй выходной для жидкости (в т.ч. масла).
В качестве испарителя такая схема не оптимальна, надо равномерно распределить поток жидкости (после ТРВ таки все таки кипящяя жидкость при перегр. 7-8 К). В общем сам пока не экспериментировал, но факт что на всех
прецезионниках распределитель стоит.
Ну и еще вопрос имея в виду "родной тепообменник" это значит и вентилятор родной? есть смысл подумать о развороте потока воздуха внутрь тепообменника и установке более мощного вентилятора. Разворот может и не повлияет особо, но масло в подшипниках будет работать на более высоких температурах.
Сплиты на сегодня рассчитаны на охлаждение и обогрев. По фото видно что конденсатор сплита представляет собой два теплообменника соединенных параллельно. Непосредственно температуры не мерил. Но т.к теплообменник двойной то внутренний работает в худших условиях чем внешний, а при оттайке (тепловентиялтором) наоборот внутренний отогревается быстрее внешнего. Насчет разворота не заморачивался ибо работают штатные теплообменник из ряда вон плохо. Как указано в теме нужно брать солидный запас (в 3 раза) чтобы температура испарения была выше точки росы тогда оттайка реже происходит.
УдалитьРуслан, развейте сомнения.
ОтветитьУдалитьСобираю воздушный ТН на базе двух сплитов - объединяю наружные блоки в одну систему. Испарители собираюсь паять последовательно. А что будет, если теплообменники наружных блоков запараллелить?? Спасибо.
Сразу вопрос зачем объединять сплиты? Мы с моим другом обсуждали и пришли к выводу, что как бы лучше объединять испарители параллельно. Во вторых испарители из сплитов имеют типа паука на входе, а последовательно соединять пауки в принципе плохая идея.
Удалить