Επιλέγοντας σωστά τορυθμιστικό δοχείο και αντλίες κυκλοφορίαςείναι ένα από τα πιο σημαντικά μέρη του σχεδιασμού ενός δευτερεύοντος υδρονικού συστήματος για μια αντλία θερμότητας αέρα-νερού.

Μια αντλία θερμότητας μπορεί να έχει εξαιρετικό COP, συμπιεστή μετατροπέα υψηλής απόδοσης και προηγμένα χειριστήρια—αλλά εάν η δεξαμενή αποθήκευσης έχει λανθασμένο μέγεθος ή οι αντλίες κυκλοφορίας λειτουργούν μακριά από τα σημεία σχεδιασμού τους, το πλήρες σύστημα μπορεί να εξακολουθεί να υποφέρει από:

• Συχνή ανακύκλωση συμπιεστή

• Υπερβολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας αντλίας

• Ανεπαρκής ροή νερού

• Μεγάλες διακυμάνσεις θερμοκρασίας νερού

• Περιττή υδραυλική ανάμειξη

• Μειωμένη απόδοση της αντλίας θερμότητας

• Κακή απόδοση θέρμανσης ή ψύξης

• Συναγερμοί ροής και ασταθής λειτουργία

Επομένως, ο στόχος δεν είναι απλώς να εγκαταστήσετε μια «αρκετά μεγάλη» δεξαμενή και μια «αρκετά ισχυρή» αντλία.

Η καλή υδρονική μηχανική σημαίνει την επιλογή κάθε στοιχείου σύμφωνα με τοπραγματικό θερμικό φορτίο, ροή νερού, πτώση πίεσης, ελάχιστη απόδοση αντλίας θερμότητας και χαρακτηριστικά λειτουργίας του κτιρίου.

Ας δούμε τις μηχανικές αρχές πίσω από το μέγεθος της δεξαμενής προσωρινής αποθήκευσης και την επιλογή της αντλίας κυκλοφορίας.

1. Κατανόηση του δευτερογενούς υδρονικού συστήματος πρώτα

Πριν επιλέξουμε εξαρτήματα, πρέπει να καταλάβουμε τι κάνουν.

Ένα τυπικό δευτερεύον σύστημα αντλίας θερμότητας περιέχει δύο κυκλώματα νερού.

Πρωτεύον κύκλωμα

Αντλία θερμότητας → Πρωτεύουσα αντλία κυκλοφορίας → Δεξαμενή ρυθμιστή → Αντλία θερμότητας

Το πρωτεύον κύκλωμα εξυπηρετεί κυρίως την αντλία θερμότητας.

Δευτερεύον κύκλωμα

Δεξαμενή Buffer → Δευτερεύουσα αντλία κυκλοφορίας → Τερματικά κτιρίου → Buffer Tank

Το δευτερεύον κύκλωμα εξυπηρετεί το κτίριο.

Αυτά τα τερματικά μπορεί να περιλαμβάνουν:

• Ενδοδαπέδια θέρμανση

• Καλοριφέρ

• Μονάδες fan coil

• Μονάδες διαχείρισης αέρα

• Πολλαπλές ζώνες θέρμανσης

Αυτός ο διαχωρισμός είναι σημαντικός γιατί η αντλία θερμότητας και το κτίριο δεν απαιτούν απαραίτητα την ίδια ροή ταυτόχρονα.

Η κύρια αντλία μπορεί επομένως να επιλεγεί γύρω από τοτις υδραυλικές απαιτήσεις της αντλίας θερμότητας, ενώ η δευτερεύουσα αντλία επιλέγεται γύρω από τοαπαιτήσεις του συστήματος διανομής.

2. Γιατί έχει σημασία το μέγεθος της δεξαμενής προσωρινής αποθήκευσης

Μια δεξαμενή αποθήκευσης δεν είναι απλώς ένα μεγάλο δοχείο νερού.

Μία από τις κύριες λειτουργίες του είναι να παρέχει επαρκήθερμική μάζα.

Ο πολύ μικρός όγκος νερού του συστήματος μπορεί να προκαλέσει ταχεία αλλαγή της θερμοκρασίας του νερού.

Αυτό αυξάνει τον κίνδυνο:

Αντλία θερμότητας ON → Επιτεύχθηκε θερμοκρασία στόχου → OFF → Πτώση θερμοκρασίας → ON Again

Με άλλα λόγια:

Σύντομη Ποδηλασία

Αλλά το να κάνεις το ρεζερβουάρ υπερβολικά μεγάλο δεν είναι απαραιτήτως καλύτερο.

Μια υπερμεγέθη δεξαμενή μπορεί να αυξήσει:

• Κόστος εξοπλισμού

• Χώρος εγκατάστασης

• Μόνιμη απώλεια θερμότητας

• Χρόνος προθέρμανσης συστήματος

• Συνολικός όγκος νερού

Ο στόχος λοιπόν είναι:

Παρέχετε αρκετή θερμική μάζα για να επιτύχετε σταθερή λειτουργία της αντλίας θερμότητας χωρίς άσκοπη αύξηση του όγκου του συστήματος.

3. Μην μετράτε το μέγεθος μιας δεξαμενής προσωρινής αποθήκευσης μόνο με βάση την ονομαστική χωρητικότητα της αντλίας θερμότητας

Μια κοινή συντόμευση του κλάδου είναι:

"Χ λίτρα ρεζερβουάρ ανά kW χωρητικότητας αντλίας θερμότητας."

Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο για προκαταρκτική εκτίμηση, αλλά δεν πρέπει να αντιμετωπίζεται ως καθολικός κανόνας σχεδιασμού.

Γιατί;

Επειδή η σύντομη ποδηλασία δεν καθορίζεται μόνο από την ονομαστική χωρητικότητα.

Εξετάστε δύο αντλίες θερμότητας 15 kW.

Η αντλία θερμότητας Α μπορεί να ρυθμιστεί έως και 3 kW.

Η αντλία θερμότητας Β μπορεί να ρυθμιστεί μόνο έως 6 kW.

Εάν η ελάχιστη ζήτηση ενεργού θέρμανσης του κτιρίου είναι 2 kW, τα δύο συστήματα συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά.

Για την αντλία θερμότητας Α:

3 − 2 = 1 kW πλεονάζουσα ισχύ

Για την αντλία θερμότητας Β:

6 − 2 = 4 kW πλεονάζουσα απόδοση

Επομένως, η αντλία θερμότητας Β απαιτεί πολύ μεγαλύτερη θερμική προσωρινή αποθήκευση για να επιτευχθεί ο ίδιος ελάχιστος χρόνος λειτουργίας του συμπιεστή.

Αυτός είναι ο λόγοςελάχιστη χωρητικότητα αντλίας θερμότηταςείναι συχνά πιο σημαντική από την ονομαστική χωρητικότητα κατά την αξιολόγηση του κινδύνου σύντομου κύκλου.

4. Ένας περισσότερος υπολογισμός δεξαμενής προσωρινής αποθήκευσης βάσει μηχανικής

Ένας χρήσιμος απλοποιημένος υπολογισμός βασίζεται στη θερμική ενέργεια που πρέπει να απορροφηθεί κατά τον επιθυμητό ελάχιστο χρόνο λειτουργίας του συμπιεστή.

Ο απαιτούμενος αποτελεσματικός όγκος νερού μπορεί να εκτιμηθεί από:

V = Q × t / (ρ × Cp × ΔT)

Για το νερό, αυτό μπορεί να απλοποιηθεί για πρακτικούς υπολογισμούς HVAC σε:

V ≈ 14,3 × P × t / ΔT

όπου:

V= απαιτούμενος ενεργός όγκος νερού σε λίτρα
Π= υπερβολική ισχύς θερμότητας σε kW
t= επιθυμητός ελάχιστος χρόνος εκτέλεσης σε λεπτά
ΔT= επιτρεπόμενη αλλαγή θερμοκρασίας νερού σε °C

Ο βασικός όρος είναιυπερβολική παραγωγή θερμότητας:

P = Ελάχιστη ισχύς αντλίας θερμότητας − Ελάχιστο ενεργό φορτίο κτιρίου

Αυτό δίνει μια πιο ρεαλιστική εκτίμηση από τον απλό πολλαπλασιασμό της ονομαστικής χωρητικότητας της αντλίας θερμότητας με μια αυθαίρετη τιμή λίτρα ανά kW.

5. Παράδειγμα μεγέθους δεξαμενής προσωρινής αποθήκευσης

Ας υποθέσουμε ότι μια αντλία θερμότητας μετατροπέα έχει:

Ελάχιστη ισχύς θέρμανσης = 6 kW

Κατά τη διάρκεια ήπιου καιρού, το ελάχιστο ενεργό φορτίο κτιρίου είναι:

2 kW

Επομένως:

Υπερβολική απόδοση = 6 − 2 = 4 kW

Ας υποθέσουμε ότι θέλουμε τουλάχιστον:

Ελάχιστος χρόνος λειτουργίας συμπιεστή 15 λεπτά

και αφήστε τη θερμοκρασία του νερού του συστήματος να αυξηθεί κατά:

5°C

Τότε:

V ≈ 14,3 × 4 × 15 / 5

V ≈ 172 λίτρα

Αυτό είναι το κατά προσέγγισηαποτελεσματικός όγκος νερού που απαιτείται για την απορρόφηση της προσωρινής αναντιστοιχίας εξόδου.

Αλλά αυτό δεν σημαίνει αυτόματα ότι χρειαζόμαστε μια δεξαμενή 172 L.

Γιατί;

Επειδή το υπάρχον υδρονικό σύστημα περιέχει ήδη νερό.

6. Να μετράτε πάντα τον υπάρχοντα όγκο νερού συστήματος

Ας υποθέσουμε ότι ο υπολογιζόμενος ελάχιστος ενεργός όγκος νερού μας είναι:

172 Λ

Όμως το σύστημα περιέχει ήδη:

• Σωλήνες ενδοδαπέδιας θέρμανσης: 70 L

• Κύρια σωληνώσεις: 20 L

• Αντλία θερμότητας Εναλλάκτης θερμότητας και εσωτερικές σωληνώσεις: 10 L

Συνολικός υπάρχων όγκος:

100 L

Επομένως, ο επιπλέον απαιτούμενος όγκος θα είναι περίπου:

172 − 100 = 72 L

Μπορεί στη συνέχεια να εξεταστεί μια εμπορικά διαθέσιμη δεξαμενή απομόνωσης γύρω από το επόμενο κατάλληλο μέγεθος, ανάλογα με τις απαιτήσεις του κατασκευαστή της αντλίας θερμότητας και την πραγματική υδραυλική διαμόρφωση.

Αυτή είναι μια πολύ πιο ορθολογική προσέγγιση από την αυτόματη εγκατάσταση μιας δεξαμενής 200 L ή 300 L.

7. Γιατί τα 15 λεπτά είναι συχνά ένας χρήσιμος έλεγχος σχεδιασμού

Μια ελάχιστη περίοδος λειτουργίας, όπως 10–15 λεπτά, χρησιμοποιείται συχνά ως μηχανικός έλεγχος κατά την αξιολόγηση της θερμικής μάζας και του κύκλου.

Ο σκοπός είναι απλός.

Θέλουμε να αποφύγουμε:

ON → OFF → ON → OFF

κάθε λίγα λεπτά.

Οι μεγαλύτεροι κύκλοι λειτουργίας παρέχουν γενικά πιο σταθερές θερμοκρασίες συστήματος και επιτρέπουν στις αντλίες θερμότητας μετατροπέα να διαμορφώνονται πιο αποτελεσματικά.

Ωστόσο, δεν υπάρχει κανένας γενικός κανόνας που να λέει ότι κάθε αντλία θερμότητας πρέπει να λειτουργεί για ακριβώς 15 λεπτά.

Ελέγχετε πάντα:

• Ελάχιστος όγκος νερού κατασκευαστή

• Στρατηγική ελέγχου συμπιεστή

• Ελάχιστες απαιτήσεις χρόνου εκτέλεσης

• Απαιτήσεις απόψυξης

• Εύρος διαμόρφωσης μετατροπέα

Τα δεδομένα του κατασκευαστή θα πρέπει να έχουν προτεραιότητα έναντι των γενικών κανόνων μεγεθών.

8. Ο σχεδιασμός της σύνδεσης δεξαμενής προσωρινής αποθήκευσης έχει επίσης σημασία

Ο όγκος της δεξαμενής από μόνος του δεν καθορίζει εάν το σύστημα είναι αποτελεσματικό.

Η υδραυλική σύνδεση είναι εξίσου σημαντική.

Μια παραδοσιακή διάταξη προσωρινής αποθήκευσης τεσσάρων σωλήνων μπορεί να παρέχει ισχυρό υδραυλικό διαχωρισμό μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος κυκλώματος.

Ωστόσο, μπορεί επίσης να δημιουργήσειανάμιξη μέσα στη δεξαμενή.

Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι το νερό που επιστρέφει από ένα σύστημα ενδοδαπέδιας θέρμανσης είναι:

35°C

Εάν η υδραυλική ανάμειξη κάνει το νερό που εισέρχεται στην αντλία θερμότητας να ανέλθει σε:

36°C

η αντλία θερμότητας πρέπει να λειτουργεί με ελαφρώς υψηλότερη θερμοκρασία επιστροφής.

Αυτό μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία συμπύκνωσης και να μειώσει την απόδοση θέρμανσης.

Η ακριβής ποινή COP δεν μπορεί να αντιπροσωπεύεται από ένα καθολικό ποσοστό επειδή εξαρτάται από:

• Ψυκτικός

• Συμπιεστής

• Εξωτερική θερμοκρασία

• Θερμοκρασία νερού

• Συχνότητα συμπιεστή

• Σχεδιασμός εναλλάκτη θερμότητας

Αλλά η αρχή της μηχανικής είναι σαφής:

Για μια αντλία θερμότητας, οι περιττές αυξήσεις στη θερμοκρασία του νερού γενικά μειώνουν την απόδοση.

9. Γιατί πρέπει να ελαχιστοποιούμε την περιττή ανάμειξη

Οι αντλίες θερμότητας είναι ιδιαίτερα ευαίσθητες στη θερμοκρασία του νερού.

Όσο χαμηλότερη είναι η απαιτούμενη θερμοκρασία θέρμανσης-νερού, τόσο πιο εύκολο είναι γενικά για τον κύκλο ψύξης να μεταφέρει θερμότητα.

Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο οι αντλίες θερμότητας λειτουργούν ιδιαίτερα καλά με:

Ενδοδαπέδια Θέρμανση

επειδή η θέρμανση δαπέδου μπορεί συχνά να λειτουργεί σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες παροχής-νερού.

Εάν η περιττή υδραυλική ανάμειξη αναγκάσει την αντλία θερμότητας να λειτουργεί σε υψηλότερη θερμοκρασία εξόδου νερού από αυτή που πραγματικά χρειάζεται το κτίριο, το COP μπορεί να πέσει.

Επομένως, η δεξαμενή απομόνωσης δεν πρέπει να παρέχει μόνο θερμική μάζα.

Η διάταξη των σωληνώσεων θα πρέπει επίσης να είναι σχεδιασμένη ώστε να ελαχιστοποιεί την περιττή ανάμειξη.

10. Δεξαμενές απομόνωσης δύο σωλήνων εναντίον τεσσάρων σωλήνων

Αυτή είναι μια σημαντική διάκριση.

Τετρασωλήνες Buffer Tank

Τα κυκλώματα της αντλίας θερμότητας και του κτιρίου συνδέονται χωριστά στη δεξαμενή.

Τυπική διάταξη:

Αντλία θερμότητας → Δεξαμενή → Αντλία θερμότητας

και:

Δεξαμενή → Κτίριο → Δεξαμενή

Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:

• Ισχυρός υδραυλικός διαχωρισμός

• Ανεξάρτητη πρωτογενής και δευτερεύουσα ροή

• Ευκολότερη ενσωμάτωση πολλών ζωνών

Πιθανό μειονέκτημα:

• Περισσότερη υδραυλική ανάμειξη εάν η κύρια και η δευτερεύουσα ροή διαφέρουν σημαντικά

Διευθέτηση Buffer / Volumizer δύο σωλήνων

Η δεξαμενή μπορεί να εγκατασταθεί σε σειρά ή ως μέρος μιας κοινής διάταξης επιστροφής.

Ο κύριος σκοπός του μπορεί να είναι:

• Αυξήστε τον όγκο νερού του συστήματος

• Παρέχετε θερμική μάζα

• Μειώστε την ποδηλασία

ενώ ελαχιστοποιείται μέρος της ανάμειξης που σχετίζεται με τον πλήρη υδραυλικό διαχωρισμό.

Ποια διαμόρφωση είναι καλύτερη;

Εξαρτάται από το εάν το έργο χρειάζεται πρωτίστως:

Θερμικός Όγκος

ή:

Υδραυλικός Διαχωρισμός + Θερμικός Όγκος

Αυτό θα πρέπει να αποφασιστεί κατά τον σχεδιασμό του συστήματος.

11. Πώς να επιλέξετε την κύρια αντλία κυκλοφορίας

Μόλις δημιουργηθεί η διάταξη buffer, μπορούμε να επιλέξουμε τις αντλίες.

Η κύρια αντλία εξυπηρετεί το κύκλωμα της αντλίας θερμότητας.

Δύο παράμετροι είναι απαραίτητες:

Απαιτούμενος ρυθμός ροής

και

Απαιτούμενη κεφαλή αντλίας

Ας ξεκινήσουμε με τη ροή.

12. Υπολογισμός ροής νερού αντλίας θερμότητας

Για συστήματα νερού, η θερμική απόδοση είναι περίπου:

Q = 1,163 × Ροή × ΔΤ

όπου:

Q= θερμική ικανότητα σε kW
Ροή= ροή νερού σε m³/h
ΔT= διαφορά θερμοκρασίας νερού σε °C

Επομένως:

Ροή = Q / (1,163 × ΔT)

Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι μια αντλία θερμότητας παράγει:

12 kW

και έχει σχεδιαστεί για:

ΔT = 5°C

Τότε:

Ροή = 12 / (1.163 × 5)

≈ 2,06 m³/h

Έτσι η αντλία πρέπει να είναι ικανή να παρέχει περίπου:

2,1 m³/h

στην απαιτούμενη κεφαλή πίεσης συστήματος.

Αλλά η ροή από μόνη της δεν αρκεί.

13. Η κεφαλή της αντλίας είναι εξίσου σημαντική

Μια αντλία κυκλοφορίας πρέπει να υπερνικήσει την υδραυλική αντίσταση του κυκλώματος.

Το πρωτεύον κύκλωμα μπορεί να περιλαμβάνει:

• Αντλία θερμότητας εναλλάκτης θερμότητας

• Σωλήνες

• Αγκώνες

• Μπλουζάκια

• Βαλβίδες

• Βαλβίδες αντεπιστροφής

• Σουρωτήρες

• Μετρητές ροής

• Συνδέσεις δεξαμενής προσωρινής αποθήκευσης

Κάθε συστατικό δημιουργεί πτώση πίεσης.

Η συνολική απαιτούμενη κεφαλή αντλίας είναι περίπου:

Συνολική πτώση πίεσης = Απώλεια σωλήνα + Απώλεια συναρμολόγησης + Απώλεια εξοπλισμού

Η επιλεγμένη αντλία κυκλοφορίας πρέπει να παρέχει την απαιτούμενη ροή σχεδιασμούσε αυτή την πτώση πίεσης.

Αυτό σημαίνει ότι η επιλογή της αντλίας θα πρέπει πάντα να χρησιμοποιεί τον κατασκευαστήκαμπύλη απόδοσης αντλίας.

Μην επιλέγετε μια αντλία μόνο από τη μέγιστη παροχή της.

Και μην το επιλέξετε μόνο από τη μέγιστη κεφαλή του.

Η σημαντική παράμετρος είναι η πραγματική:

Λειτουργικό σημείο = Απαιτούμενη ροή + Απαιτούμενη κεφαλή

14. Γιατί τα δευτερεύοντα συστήματα κάνουν την επιλογή της κύριας αντλίας ευκολότερη

Ένα πλεονέκτημα του υδραυλικού διαχωρισμού είναι ότι το πρωτεύον κύκλωμα είναι συνήθως σχετικά απλό.

Για παράδειγμα:

Αντλία θερμότητας → Αντλία → Δεξαμενή αποθήκευσης → Αντλία θερμότητας

Το μήκος του σωλήνα και τα εξαρτήματα είναι γνωστά.

Αυτό καθιστά τον υπολογισμό της πτώσης πίεσης σχετικά απλό.

Επομένως, η κύρια αντλία μπορεί να επιλεγεί με ακρίβεια για την αντλία θερμότητας.

Αυτό είναι πολύ πιο εύκολο από το να ζητήσετε από μια αντλία να εξυπηρετήσει:

Αντλία θερμότητας + Τρεις ορόφους + Καλοριφέρ + Ενδοδαπέδια θέρμανση + Fan Coils + Βαλβίδες Ζώνης

όπου η αντίσταση του συστήματος μπορεί να αλλάζει συνεχώς.

15. Πώς να επιλέξετε τη δευτερεύουσα αντλία κυκλοφορίας

Η δευτερεύουσα αντλία έχει διαφορετική δουλειά.

Προμηθεύει το σύστημα διανομής κτιρίων.

Επομένως, ο σχεδιασμός του θα πρέπει να λάβει υπόψη:

• Απαιτήσεις τερματικής ροής

• Μήκη σωλήνων

• Διάμετροι σωλήνων

• Αριθμός εξαρτημάτων

• Βαλβίδες ελέγχου

• Βαλβίδες ανάμειξης

• Πολλαπλοί

• Καλοριφέρ

• Fan coils

• Βρόχοι ενδοδαπέδιας θέρμανσης

• Ταυτόχρονη λειτουργία ζώνης

Η συνολική δευτερεύουσα ροή βασίζεται στο ενεργό τερματικό φορτίο.

Αλλά η απαιτούμενη κεφαλή αντλίας καθορίζεται συνήθως από τοπιο απαιτητικό υδραυλικά κύκλωμα, όχι απλώς προσθέτοντας την πτώση πίεσης κάθε παράλληλου κλάδου μαζί.

Αυτή η διάκριση είναι εξαιρετικά σημαντική.

16. Παράδειγμα: Δευτερεύουσα αντλία ενδοδαπέδιας θέρμανσης

Ας υποθέσουμε ότι ένα σύστημα ενδοδαπέδιας θέρμανσης απαιτεί:

Συνολική παροχή = 1,8 m³/h

Οι πιο απαιτητικές σωληνώσεις βρόχου συν διανομής παράγουν μια υπολογιζόμενη πτώση πίεσης που ισοδυναμεί με:

4,0 m κεφαλή νερού

Επομένως, η αντλία θα πρέπει να επιλεγεί για να λειτουργεί αποτελεσματικά γύρω από:

1,8 m³/h @ 4,0 m κεφάλι

— όχι απλώς επειδή η πινακίδα του λέει:

Μέγιστη παροχή = 4 m³/h

ή:

Μέγιστη κεφαλή = 7 m

Η καμπύλη της αντλίας πρέπει να ελεγχθεί.

17. Γιατί οι μεγαλύτερες αντλίες δεν είναι καλύτερες

Η υπερμεγέθης αντλία κυκλοφορίας είναι ένα συνηθισμένο λάθος.

Μια πολύ μεγάλη αντλία μπορεί να προκαλέσει:

• Υπερβολική ταχύτητα νερού

• Μεγαλύτερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας

• Θόρυβος βαλβίδας

• Θόρυβος ροής

• Υπερβολική διαφορική πίεση

• Περιττό στραγγαλισμό

• Κακός έλεγχος ζώνης

Μπορεί επίσης να ωθήσει το σύστημα πολύ μακριά από το προβλεπόμενο σημείο υδραυλικής σχεδίασης.

Μια αντλία μικρού μεγέθους δημιουργεί διάφορα προβλήματα:

• Ανεπαρκής ροή νερού

• Υπερβολικό ΔT

• Κακή έξοδο τερματικού

• Συναγερμοί ροής

• Ασταθής λειτουργία αντλίας θερμότητας

Επομένως, το σωστό μέγεθος είναι κρίσιμο.

18. Γιατί προτιμώνται συνήθως οι αντλίες μεταβλητής ταχύτητας

Τα συστήματα θέρμανσης και ψύξης κατοικιών σπάνια λειτουργούν με σταθερή ροή.

Φανταστείτε μια βίλα με δέκα ζώνες θέρμανσης.

Σε συνθήκες σχεδιασμού:

10 Ανοιχτές Ζώνες

Κατά την κανονική λειτουργία του χειμώνα:

6 Ανοιχτές Ζώνες

Σε ήπιο καιρό:

2 Ανοιχτές Ζώνες

Η απαιτούμενη δευτερεύουσα ροή αλλάζει σημαντικά.

Η λειτουργία μιας αντλίας σταθερής ταχύτητας σε πλήρη απόδοση σπαταλά συνεχώς ενέργεια και μπορεί να δημιουργήσει υπερβολική διαφορική πίεση όταν οι ζώνες κλείνουν.

Ένας σύγχρονος κυκλοφορητής ECM μεταβλητής ταχύτητας μπορεί να προσαρμόσει την ταχύτητά του σύμφωνα με την πραγματική ζήτηση.

Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο με:

• Πολλαπλών ενδοδαπέδιας θέρμανσης

• Θερμοστατικές βαλβίδες καλοριφέρ

• Βαλβίδες ζώνης

• Βαλβίδες ελέγχου fan coil

19. Γιατί η άντληση μεταβλητής ταχύτητας εξοικονομεί τόση πολλή ενέργεια

Η ενέργεια της αντλίας έχει πολύ σημαντική σχέση με την ταχύτητα.

Σύμφωνα με τους νόμους συγγένειας αντλίας:

Ροή ∝ Ταχύτητα

Κεφαλή ∝ Ταχύτητα²

Ισχύς ∝ Ταχύτητα³

Αυτό σημαίνει ότι η μείωση της ταχύτητας της αντλίας μπορεί να μειώσει δραματικά την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.

Ως απλοποιημένο θεωρητικό παράδειγμα:

Εάν η ταχύτητα της αντλίας μειωθεί στο 80%:

Ισχύς ≈ 0,8³ = 0,512

ή περίπου:

51% της αρχικής θεωρητικής ισχύος

Τα πραγματικά συστήματα θα διαφέρουν λόγω της απόδοσης της αντλίας και των χαρακτηριστικών του συστήματος, αλλά η αρχή είναι εξαιρετικά σημαντική:

Μην μετακινείτε περισσότερο νερό από αυτό που πραγματικά χρειάζεται το κτίριο.

20. Ποιος τύπος αντλίας πρέπει να χρησιμοποιηθεί;

Για σύγχρονα συστήματα αντλιών θερμότητας για οικίες και ελαφρά εμπορικά, προτιμώνται γενικά οι ηλεκτρονικά ελεγχόμενοι κυκλοφορητές υψηλής απόδοσης.

Τα κοινά πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:

• Λειτουργία μεταβλητής ταχύτητας

• Τεχνολογία κινητήρα μόνιμου μαγνήτη

• Καλύτερη απόδοση μερικού φορτίου

• Έλεγχος διαφορικής πίεσης

• Χαμηλότερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας

• Χαμηλότερος θόρυβος

• Καλύτερη συμβατότητα με τη χωροθέτηση

Ανάλογα με τον κατασκευαστή, οι τρόποι ελέγχου μπορεί να περιλαμβάνουν:

Σταθερή πίεση

Χρήσιμο για συστήματα όπου οι βαλβίδες ζώνης ανοίγουν και κλείνουν συχνά.

Αναλογική πίεση

Συχνά χρήσιμο για συστήματα καλοριφέρ με θερμοστατικές βαλβίδες.

Σταθερή Ταχύτητα

Μπορεί να εξακολουθεί να είναι κατάλληλο για συγκεκριμένα πρωτεύοντα κυκλώματα σταθερής ροής.

Η σωστή λειτουργία εξαρτάται από τον υδραυλικό σχεδιασμό.

21. Τι γίνεται με τις φυγόκεντρες αντλίες;

Οι μεγαλύτερες φυγοκεντρικές αντλίες παραμένουν κατάλληλες για πολλά εμπορικά και βιομηχανικά συστήματα HVAC.

Το θέμα δεν είναι αν μια αντλία είναι "φυγόκεντρη" ή "μη φυγόκεντρη"—πολλοί υδραυλικοί κυκλοφορητές χρησιμοποιούν βασικά φυγόκεντρες υδραυλικές αρχές.

Τα σημαντικά ερωτήματα είναι:

• Είναι η αντλία κατάλληλη για το απαιτούμενο σημείο λειτουργίας;

• Μπορεί να διαμορφώσει αποτελεσματικά;

• Ποια είναι η απόδοση του κινητήρα του;

• Ποια είναι η απόδοσή του σε μερικό φορτίο;

• Είναι κατάλληλο για τη στρατηγική ελέγχου του συστήματος;

• Είναι κατάλληλη η ακουστική απόδοση;

Για οικιακές εγκαταστάσεις, η απόδοση θορύβου και μερικού φορτίου είναι ιδιαίτερα σημαντικά.

Για μεγάλα εμπορικά έργα, οι σωστά επιλεγμένες αντλίες μεταβλητής συχνότητας μπορεί να είναι πιο κατάλληλες.

22. Ένα συνηθισμένο λάθος: Χρήση του ύψους κτιρίου ως κεφαλής αντλίας

Αυτό αξίζει ιδιαίτερης προσοχής.

Σε ένακλειστό υδρονικό σύστημα, ένα τριώροφο κτίριο δεν σημαίνει ότι η αντλία κυκλοφορίας πρέπει να "ανεβάζει" συνεχώς νερό σε όλο το ύψος του κτιρίου.

Μόλις το σύστημα γεμίσει και συμπιεστεί, οι στατικές κεφαλές προς τα πάνω και προς τα κάτω ισορροπούν σε μεγάλο βαθμό.

Η αντλία κυκλοφορίας πρέπει κυρίως να ξεπεράσει:

Απώλεια πίεσης τριβής

από:

• Σωλήνες

• Εξαρτήματα

• Βαλβίδες

• Εναλλάκτες θερμότητας

• Πολλαπλοί

• Τερματικά

Το ύψος του κτιρίου εξακολουθεί να είναι σημαντικό γιαστατική πίεση πλήρωσης, σχεδιασμός δοχείου διαστολής και ελάχιστη πίεση συστήματος, αλλά δεν πρέπει απλώς να προστίθεται απευθείας στην κεφαλή της αντλίας κυκλοφορίας.

Αυτή είναι μια από τις πιο κοινές παρανοήσεις σχετικά με το μέγεθος της αντλίας στον σχεδιασμό υδραυλικού HVAC.

23. Οι πρωτογενείς και οι δευτερεύουσες αντλίες πρέπει να έχουν διαφορετικούς στόχους ελέγχου

Σε ένα σωστά σχεδιασμένο δευτερεύον σύστημα:

Πρωτογενής Αντλία

Ο στόχος είναι:

Διατηρήστε την απαιτούμενη ροή μέσω της αντλίας θερμότητας.

Η λειτουργία του θα πρέπει κανονικά να ακολουθεί τις απαιτήσεις της αντλίας θερμότητας και τη λογική ελέγχου του κατασκευαστή.

Δευτερεύουσα Αντλία

Ο στόχος είναι:

Παρέχετε τη ροή που πραγματικά απαιτείται από τους τερματικούς σταθμούς του κτιρίου.

Η λειτουργία του μπορεί να ανταποκρίνεται σε:

• Θερμοστάτες δωματίου

• Βαλβίδες ζώνης

• Διαφορική πίεση

• Σύστημα διαχείρισης κτιρίου

• Απαίτηση θέρμανσης/ψύξης

Αυτός ο διαχωρισμός επιτρέπει σε κάθε αντλία να λειτουργεί σύμφωνα με την πραγματική της λειτουργία.

24. Η επιλογή της δεξαμενής και της αντλίας πρέπει να εξεταστεί μαζί

Η δεξαμενή και οι αντλίες δεν πρέπει ποτέ να σχεδιάζονται ανεξάρτητα.

Η πλήρης σχέση σχεδιασμού είναι:

Χωρητικότητα αντλίας θερμότητας

↓

Απαιτούμενη κύρια ροή

↓

Πρωτογενής Αντλία

↓

Buffer Tank / Υδραυλική Διασύνδεση

↓

Φορτίο Κτιρίου

↓

Δευτερεύουσα ροή

↓

Δευτερεύουσα Αντλία

↓

Τερματικές μονάδες

Κάθε συστατικό επηρεάζει τα άλλα.

Για παράδειγμα, η αλλαγή του ακροδέκτη ΔT αλλάζει την απαιτούμενη ροή.

Αλλαγή των απαιτούμενων αλλαγών ροής:

• Ταχύτητα σωλήνα

• Πτώση πίεσης σωλήνα

• Σημείο λειτουργίας αντλίας

• Κατανάλωση ρεύματος αντλίας

• Υδραυλικές συνθήκες ανάμειξης

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο σχεδιασμός του υδρονικού συστήματος θα πρέπει πάντα να αντιμετωπίζεται ως ένα πλήρες μηχανολογικό πρόβλημα.

25. Λίστα ελέγχου πρακτικού σχεδιασμού

Πριν επιλέξετε τη δεξαμενή απομόνωσης και τις αντλίες κυκλοφορίας για ένα σύστημα αντλίας θερμότητας αέρα-νερού, ένας μηχανικός θα πρέπει να καθορίσει:

Αντλία θερμότητας

• Ονομαστική ικανότητα θέρμανσης/ψύξης

• Ελάχιστη ικανότητα διαμόρφωσης

• Ελάχιστη ροή κατασκευαστή

• Συνιστώμενη ροή σχεδίασης

• Ελάχιστος όγκος νερού συστήματος

• Απαιτείται ΔT

• Απαιτήσεις απόψυξης

Buffer Tank

• Υφιστάμενος όγκος νερού συστήματος

• Ελάχιστο ενεργό φορτίο κτιρίου

• Επιθυμητός ελάχιστος χρόνος εκτέλεσης

• Επιτρεπόμενη εναλλαγή θερμοκρασίας

• Απαιτούμενος υδραυλικός διαχωρισμός

• Διαμόρφωση δύο σωλήνων ή τεσσάρων σωλήνων

• Επίπεδο μόνωσης

Πρωτογενής Αντλία

• Απαιτούμενη ροή αντλίας θερμότητας

• Πτώση πίεσης εναλλάκτη θερμότητας

• Πρωτεύουσα αντίσταση σωλήνα

• Αντοχή βαλβίδας και τοποθέτησης

• Σημείο λειτουργίας αντλίας

Δευτερεύουσα Αντλία

• Φορτίο σχεδιασμού κτιρίου

• Τερματική ροή

• Το πιο απαιτητικό υδραυλικό κύκλωμα

• Στρατηγική ελέγχου ζώνης

• Λειτουργία μερικού φορτίου

• Απαιτήσεις μεταβλητής ταχύτητας

Εάν αυτές οι παράμετροι είναι γνωστές, η επιλογή εξαρτημάτων γίνεται πολύ πιο αξιόπιστη.

26. Τελική Αρχή Μηχανικής

Όταν επιλέγετε μια δεξαμενή και αντλίες, μεγαλύτερη δεν σημαίνει αυτόματα ασφαλέστερη.

Υπερμεγέθη Δεξαμενή → Περισσότερο Κόστος + Περισσότερη Απώλεια Θερμότητας + Αργή Απόκριση

Υπερμεγέθη Αντλία → Περισσότερος Ηλεκτρισμός + Περισσότερος Θόρυβος + Υπερβολική Διαφορική Πίεση

Δεξαμενή μικρού μεγέθους → Αυξημένος κίνδυνος βραχυκυκλώματος

Αντλία μικρού μεγέθους → Ανεπαρκής ροή + κακή μεταφορά θερμότητας

Ο στόχος είναι να βρεθεί η σωστή ισορροπία λειτουργίας.

Για ένα καλά σχεδιασμένο δευτερεύον υδρονικό σύστημα:

Η αντλία θερμότητας θα πρέπει να λαμβάνει τη ροή που χρειάζεται, το κτίριο θα πρέπει να λαμβάνει τη ροή που χρειάζεται και καμία αντλία δεν πρέπει να μετακινεί περισσότερο νερό από όσο χρειάζεται.

Αυτή είναι η βάση του αποτελεσματικού υδρονικού σχεδιασμού.

Συμπέρασμα: Σχεδιάστε το σύστημα, όχι μόνο την αντλία θερμότητας

Η επιλογή μιας αποτελεσματικής αντλίας θερμότητας με πηγή αέρα είναι μόνο η αρχή.

Η πραγματική απόδοση της εγκατάστασης εξαρτάται από τον τρόπο λειτουργίας ολόκληρου του υδρονικού συστήματος:

Αντλία θερμότητας + Δεξαμενή προσωρινής αποθήκευσης + Πρωτογενής Αντλία + Δευτερεύουσα Αντλία + Σωληνώσεις + Χειριστήρια + Ακροδέκτες + Φορτίο Κτιρίου

Μια δεξαμενή ρυθμιστή με σωστό μέγεθος μπορεί να παρέχει επαρκή θερμική μάζα, να μειώσει τη σύντομη ανακύκλωση και να παρέχει υδραυλικό διαχωρισμό όταν απαιτείται.

Μια σωστά επιλεγμένη κύρια αντλία μπορεί να διατηρήσει σταθερή ροή μέσω της αντλίας θερμότητας.

Μια σωστά ελεγχόμενη δευτερεύουσα αντλία μπορεί να ανταποκριθεί αποτελεσματικά στην πραγματική ζήτηση του κτιρίου.

Όταν αυτά τα στοιχεία σχεδιάζονται ως ένα σύστημα, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι:

Πιο σταθερή λειτουργία | Χαμηλότερη Βοηθητική Κατανάλωση Ενέργειας | Καλύτερη άνεση | Ευκολότερος έλεγχος | Καλύτερη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία

Ο στόχος δεν είναι να χρησιμοποιήσετε τη μεγαλύτερη δεξαμενή απομόνωσης ή την ισχυρότερη αντλία κυκλοφορίας.

Ο στόχος είναι να κάνουμε κάθε εξάρτημα να λειτουργεί όσο το δυνατόν πιο κοντά στο δικό τουπραγματική απαίτηση σχεδιασμού.

Αυτό είναι καλή μηχανική αντλιών θερμότητας.

Για περισσότερες τεχνικές πληροφορίες σχετικά μεαντλίες θερμότητας με πηγή αέρα, συστήματα υδρονικής θέρμανσης, δεξαμενές απομόνωσης, ενδοδαπέδια θέρμανση και λύσεις αντλιών θερμότητας OEM, επισκεφθείτε:

www.ecoheat-pump.com

FAQ: Buffer Tank and Pump Selection

Πόσο μεγάλη πρέπει να είναι μια δεξαμενή αποθήκευσης για μια αντλία θερμότητας πηγής αέρα;

Δεν υπάρχει γενικό μέγεθος δεξαμενής απομόνωσης. Θα πρέπει να προσδιορίζεται από την ελάχιστη απόδοση αντλίας θερμότητας, το ελάχιστο φορτίο κτιρίου, τον υπάρχοντα όγκο νερού, την επιτρεπόμενη εναλλαγή θερμοκρασίας, τον επιθυμητό ελάχιστο χρόνο λειτουργίας του συμπιεστή, τη ζώνη και τις απαιτήσεις του κατασκευαστή.

Τα 10 ή 20 λίτρα ανά kW είναι καλός κανόνας του ρεζερβουάρ;

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως προκαταρκτικός εμπειρικός κανόνας σε ορισμένες εφαρμογές, αλλά δεν θα πρέπει να αντικαθιστά τις απαιτήσεις του κατασκευαστή ή τον υπολογισμό θερμικού όγκου. Δύο αντλίες θερμότητας με την ίδια ονομαστική χωρητικότητα μπορεί να έχουν πολύ διαφορετικά ελάχιστα επίπεδα διαμόρφωσης.

Πώς μπορώ να υπολογίσω τη ροή νερού της αντλίας θερμότητας;

Για το νερό, μια χρήσιμη προσέγγιση είναι:

Ροή (m³/h) = Χωρητικότητα (kW) / [1,163 × ΔT (°C)]

Για μια αντλία θερμότητας 12 kW που λειτουργεί σε ΔT 5°C, η παροχή είναι περίπου2,06 m³/h.

Πώς μπορώ να επιλέξω μια αντλία κυκλοφορίας αντλίας θερμότητας;

Προσδιορίστε την απαιτούμενη ροή νερού και τη συνολική πτώση πίεσης του κυκλώματος και, στη συνέχεια, επιλέξτε μια αντλία της οποίας η καμπύλη απόδοσης παρέχει αυτή τη ροή στην απαιτούμενη κεφαλή. Ποτέ μην επιλέγετε μια αντλία που χρησιμοποιεί μόνο τη μέγιστη παροχή ή τη μέγιστη κεφαλή.

Πρέπει η κύρια και η δευτερεύουσα αντλία να έχουν το ίδιο μέγεθος;

Όχι απαραίτητα. Η κύρια αντλία επιλέγεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις του κυκλώματος αντλίας θερμότητας, ενώ η δευτερεύουσα αντλία επιλέγεται σύμφωνα με το σύστημα διανομής του κτιρίου.

Είναι καλύτερη μια αντλία κυκλοφορίας μεταβλητής ταχύτητας για μια αντλία θερμότητας;

Είναι συχνά ευεργετικό, ιδιαίτερα σε συστήματα μεταβλητής ροής και πολλαπλών ζωνών. Ωστόσο, η στρατηγική ελέγχου πρέπει να διατηρεί την ελάχιστη απαίτηση παροχής του κατασκευαστή της αντλίας θερμότητας.