Воздушные тепловые насосы

  1. Прямой источник питания
  2. С буфером
  3. Основной источник тепла
  4. суммирование

При установке тепловых насосов одной из самых важных вещей является достижение минимально возможной температуры подачи для отопительной установки. Неадекватное решение системы приведет к значительному снижению коэффициента эффективности КПД, что напрямую приведет к увеличению эксплуатационных расходов (даже в несколько раз).
Схемы, представленные в следующей статье, я решил разделить на два основных типа - то есть низкоэнергетические дома, чаще всего недавно построенные со всеми оговорками, обусловленными низкотемпературным строительством (тепловой насос как основной источник отопления) и модернизированными домами, где тепловые насосы присоединяются к существующим установкам для снижения расходы на отопление (во второй части статьи). Статья посвящена исключительно решениям для отопления зданий - всегда предполагалось, что нагрев воды для бытового потребления осуществляется с помощью змеевика, отвечающего требованиям насоса с инверторным компрессором (минимум 0,2 м2 поверхности теплообмена на 1 кВт номинальной мощности теплового насоса) и защитой нагревателя. бытовая горячая вода в накопительном баке.

Предполагалось, что дом приспособлен для отопления с помощью низкотемпературного теплоносителя с небольшой вычислительной потребностью в тепле. Лучше всего, если во всем доме будет установлена ​​труба для обогрева пола (без стандартных обогревателей, требующих более высокой температуры подачи).

Прямой источник питания

Прямые поставки теплого пола показаны на схеме 1.
преимущества:
* температура воды, нагреваемой от теплового насоса, равна температуре воды для нагрева, поступающей в установку (без перемешивания) - улучшение КПД / эксплуатационных расходов,
* без дополнительного буфера, дополнительных циркуляционных насосов - снижение инвестиционных затрат.
Недостатки:
* необходимость собирать потоки, необходимые для теплового насоса и отопительной установки - тепловому насосу требуется относительно большой поток отопительной воды через конденсатор, обычно намного больший, чем напольная установка; увеличивая поток при установке на полу, мы должны увеличить производительность циркуляционного насоса, что также увеличивает наши эксплуатационные расходы; в некоторых установках будет невозможно сбалансировать необходимый поток для теплового насоса и отопительной установки,
* возможность подключения только напольного отопления - радиаторы, подключенные к воздушному тепловому насосу, будут циклически охлаждаться из-за необходимости извлекать тепло для оттаивания испарителя теплового насоса; на радиаторах должен быть тепловой буфер,
* приведенная ниже работа рекомендуется только для тепловых насосов инверторного типа, так называемых модуляция мощности нагрева,
* тепло для размораживания испарителя теплового насоса берется непосредственно из отопительного контура (обычно под полом с подогревом, что в этом случае из-за высокой тепловой инерции вряд ли заметно).
Эта система рекомендуется только в небольших зданиях с одним отопительным контуром, где нет дополнительных нагревательных устройств для обогрева каждого (в дополнение к проточному нагревателю) и / или камина без водяной рубашки. Эта система запрещает использование термостатов, закрывающих петли в отдельных помещениях (или необходимо дополнительно использовать предохранительный клапан). Система должна быть сделана сознательным установщиком, который рассчитал сопротивление систем теплых полов и уравнял их с требованиями к расходу теплового насоса.

С буфером

На схеме 2 показана отдельная система (буферная или с гидравлической муфтой).

Рис. 2. Тепловой насос вместе с любыми другими нагревательными устройствами питает буфер или сцепление. Отвод тепла от муфты производится с помощью насосов для отдельных отопительных контуров.

преимущества:
* четкое разделение на контуры питания и отопления - возможность устанавливать оптимальные потоки для эффективности каждого из них,
* возможность подключения практически неограниченного количества источников тепла и приемников тепла,
* накопление тепла для буферов - параметр, необходимый для тепловых насосов без инверторного компрессора, где мы ограничиваем минимальное рабочее время компрессора,
* простота исполнения с точки зрения дизайна,
* нет охлаждения контуров отопления во время цикла оттаивания испарителя теплового насоса (тепло для оттаивания берется из буфера).
Недостатки:
* тепловой насос, работающий через муфту или буфер, должен работать со средней температурой выше на 2-3 К на подаче - в муфте или буфере возврата из контуров отопления, смешанных с более высокой температурой на выходе теплового насоса из теплового насоса - в среднем, коэффициент полезного действия падает даже на прибл. 10% за весь период годовой эксплуатации.
Такое расположение в основном рекомендуется, если вы хотите подключить больше отопительных контуров (например, пол с подогревом и радиаторы) и / или добавить другие источники тепла. Это решение с подходящим размером буфера необходимо для включения / выключения тепловых насосов (без модуляции мощности нагрева). Такая установка также рекомендуется для установщиков, не имеющих достаточного опыта в расчете потоков и создании установки.

Основной источник тепла

Схема 3, в свою очередь, показывает схему соединения элементов прямой и буферной системы.

Рис. 3. Тепловой насос питает систему отопления напрямую. Поток в размере, обусловленный потребностью циркуляционных насосов, поступает непосредственно в установку, не поступая в буфер. Избыточный поток от теплового насоса направляется в буфер. Это позволяет регулировать наилучшие потоки для каждого контура, поддерживая наилучшую эффективность в каждом из них. Буфер можно подключить к дополнительному источнику нагрева, который не будет мешать работе теплового насоса.

преимущества:
* температура воды, нагреваемой от теплового насоса, равна температуре воды для нагрева, поступающей в установку (без перемешивания) - улучшение КПД / эксплуатационных расходов,
* буфер, выбранный для системы, может быть намного меньше, чем в случае типичной буферной системы,
* возможность подключения большего количества источников тепла,
* возможность подключения большего количества тепловых цепей, выбирая тепло из буфера,
* поддержание оптимальных потоков для контуров отопления и теплового насоса,
* возможность эффективного соединения с солнечной установкой для целей отопления - солнечная установка повышает температуру нагреваемой воды, и тепловой насос нагревает ее до желаемого значения (в этом случае возврат из буфера в тепловой насос должен быть увеличен примерно до половины буфера).
Недостатки:
* по сравнению с прямой системой, инвестиции более дорогостоящие по крайней мере для одного насоса отопительного контура (в прямом режиме насос конденсатора также является насосом отопительного контура)
* некоторые технические ограничения и оговорки: сумма потоков циркуляционных насосов отопительных контуров должна быть меньше, чем поток, генерируемый в тепловом насосе; трубопровод до буфера (жирный шрифт на диаграмме) должен быть сделан на один диаметр больше, чем тот, который получен в результате расчета,
* дополнительный источник тепла может работать только альтернативным способом (нет возможности нагревать теплоноситель, например, источник с более высокими эксплуатационными расходами в случае автоматических котлов),
Эта система рекомендуется, по мнению автора, практически во всех возможных применениях, где тепловой насос должен быть основным источником тепла в здании.

суммирование

Каждое из применяемых решений имеет свои преимущества и недостатки. В зависимости от выгод и затрат, которые могут быть понесены на этапе инвестирования, и требований, возникающих, например, от количества источников и контуров отопления, выбор схемы должен использоваться отдельно в каждой установке.
Во второй части статьи диаграммы будут описаны с использованием тепловых насосов для модернизированных зданий или тех, где инвестор решает использовать больше источников тепла (решения с газовыми или масляными котлами и с твердотопливными котлами).
Шимон Пивоварчик
Рис. Из арки. Hewalex.

Рис. 1. Тепловой насос напрямую питает систему подогрева пола.