Воздушные тепловые насосы
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.
