Η αντικατάσταση ενός λέβητα με μια αντλία θερμότητας πηγής αέρα είναι κάτι περισσότερο από την αντικατάσταση της πηγής θερμότητας

Αντικατάσταση ενός παραδοσιακού λέβητα αερίου, πετρελαίου ή ηλεκτρικού με ένααντλία θερμότητας αέρα-νερούγίνεται ολοένα και πιο κοινό σε έργα ανακαίνισης κατοικιών, εμπορικών και δημόσιων κτιρίων.

Ωστόσο, μια επιτυχημένη μετασκευή δεν είναι απλώς:

Αφαιρέστε το λέβητα → εγκαταστήστε μια αντλία θερμότητας → συνδέστε τους υπάρχοντες σωλήνες.

Μια αντλία θερμότητας και ένας λέβητας λειτουργούν κάτω από πολύ διαφορετικές υδραυλικές συνθήκες και συνθήκες θερμοκρασίας.

Ένας λέβητας μπορεί κανονικά να παρέχει σχετικά υψηλές θερμοκρασίες νερού με μια σχετικά μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του νερού παροχής και επιστροφής. Μια αντλία θερμότητας, από την άλλη πλευρά, συνήθως επιτυγχάνει την καλύτερη απόδοσή της όταν παρέχει νερό χαμηλότερης θερμοκρασίας με προσεκτικά ελεγχόμενη ροή νερού.

Αυτό σημαίνει ότι πριν από την αντικατάσταση ενός λέβητα, οι μηχανικοί πρέπει να απαντήσουν σε πολλές σημαντικές ερωτήσεις:

1. Ποιο είναι το πραγματικό φορτίο θέρμανσης και ψύξης του κτιρίου;

2. Τι χωρητικότητα πρέπει να παρέχει η αντλία θερμότητας στην εξωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού;

3. Μπορούν τα υπάρχοντα fan coil, καλοριφέρ ή ενδοδαπέδια θέρμανση να λειτουργήσουν στις νέες θερμοκρασίες νερού;

4. Μπορούν οι υπάρχοντες σωλήνες να παρέχουν επαρκή ροή νερού;

5. Είναι κατάλληλη η υπάρχουσα αντλία κυκλοφορίας;

6. Απαιτείται υδραυλικός διαχωρισμός, δεξαμενή απομόνωσης ή δευτερεύον κύκλωμα;

Η κατανόηση αυτών των ερωτήσεων είναι το κλειδί για μια αξιόπιστη μετασκευή λέβητα σε αντλία θερμότητας.

1. Ξεκινήστε με το φορτίο κτιρίου, όχι με την υπάρχουσα χωρητικότητα του λέβητα

Ένα από τα πιο συνηθισμένα λάθη στις μετασκευές αντλιών θερμότητας είναι η επιλογή μιας νέας αντλίας θερμότητας σύμφωνα με την χωρητικότητα που αναγράφεται στην υπάρχουσα πινακίδα τύπου του λέβητα.

Για παράδειγμα:

Υφιστάμενη χωρητικότητα λέβητα = 100 kW
Επομένως, εγκαταστήστε μια αντλία θερμότητας 100 kW.

Αυτή η προσέγγιση μπορεί να είναι σοβαρά παραπλανητική.

Οι παραδοσιακοί λέβητες είναι συχνά υπερμεγέθεις και η ονομαστική τους χωρητικότητα δεν αντιπροσωπεύει απαραίτητα την πραγματική μέγιστη ζήτηση θέρμανσης του κτιρίου.

Το σωστό σημείο εκκίνησης είναι επομένως τοσχεδιαστικό φορτίο θέρμανσης.

Σε έργα που απαιτούν ψύξη, πρέπει επίσης να υπολογιστεί το σχεδιαστικό ψυκτικό φορτίο.

Μια απλοποιημένη προκαταρκτική εκτίμηση μπορεί να χρησιμοποιεί:

$$Q = A επί q$$

Οπου:

• Q= εκτιμώμενο φορτίο δόμησης, W

• ΕΝΑ= κλιματιζόμενο εμβαδόν δαπέδου, m²

• q= εκτιμώμενο μοναδιαίο φορτίο, W/m²

Για παράδειγμα, εάν ένα κτίριο 10.000 m² έχει εκτιμώμενο θερμαντικό φορτίο 70 W/m²:

$$10.000 φορές 70 = 700.000 W$$

Επομένως:

$$Q_{θέρμανση}=700kW$$

Ωστόσο, οι τιμές W/m² θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο γιαπροκαταρκτική εκτίμηση.

Η τελική επιλογή αντλίας θερμότητας θα πρέπει κατά προτίμηση να βασίζεται σε έναν σωστό υπολογισμό απώλειας θερμότητας/απολαβής θερμότητας κτιρίου λαμβάνοντας υπόψη τη μόνωση, τα τζάμια, τον αερισμό/διήθηση, την πληρότητα, τα εσωτερικά κέρδη, τη θερμοκρασία εξωτερικού σχεδιασμού και την απαιτούμενη εσωτερική θερμοκρασία.

2. Η χωρητικότητα της αντλίας θερμότητας πρέπει να ελέγχεται στην εξωτερική θερμοκρασία σχεδιασμού

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για αντλίες θερμότητας με πηγή αέρα.

Μια αντλία θερμότητας που διαφημίζεται ως «αντλία θερμότητας 20 kW» δεν αποδίδει απαραίτητα 20 kW υπό όλες τις εξωτερικές συνθήκες.

Καθώς η θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα μειώνεται, η διαθέσιμη θερμαντική ικανότητα και το COP μιας αντλίας θερμότητας πηγής αέρα μπορεί να αλλάξουν σημαντικά.

Επομένως, οι μηχανικοί δεν πρέπει να επιλέγουν εξοπλισμό με βάση μόνο ονομαστικές συνθήκες όπως:

A7/W35

Αντίθετα, η χωρητικότητα θα πρέπει να ελέγχεται σε σχέση με τις πραγματικές συνθήκες σχεδιασμού του έργου, για παράδειγμα:

• A7/W35

• A2/W35

• A−7/W35

• A−15/W45

• A−20/W55

ανάλογα με το κλίμα και την εφαρμογή.

Η σωστή αρχή είναι:

$$Q_{HP,design} geq Q_{building,design}$$

εκτός εάν το σύστημα έχει σχεδιαστεί σκόπιμα ως αδισθενές σύστημαμε βοηθητική θέρμανση.

Για έργα ψυχρού κλίματος, η ικανότητα θέρμανσης χαμηλής θερμοκρασίας είναι επομένως συχνά πιο σημαντική από τα ονομαστικά kW που είναι τυπωμένα σε έναν κατάλογο.

3. Τα φορτία θέρμανσης και ψύξης μπορούν να οδηγήσουν σε διαφορετικές επιλογές αντλιών θερμότητας

Για αναστρέψιμα συστήματα αντλιών θερμότητας αέρα-νερού, εμφανίζεται ένα άλλο ερώτημα:

Πρέπει να μετρήσουμε την αντλία θερμότητας ανάλογα με το φορτίο θέρμανσης ή το φορτίο ψύξης;

Η απάντηση εξαρτάται από το κλίμα.

Ψυχρό Κλίμα

Σε ένα ψυχρό κλίμα, το φορτίο θέρμανσης είναι συνήθως κυρίαρχο.

Επομένως, η αντλία θερμότητας επιλέγεται κανονικά σύμφωνα με τοχειμερινό σχέδιο θέρμανσης, αφού ελέγξουμε την ικανότητα θέρμανσης χαμηλής περιβάλλοντος.

Η θερινή ικανότητα ψύξης μπορεί τότε να επαρκεί αυτόματα.

Κλίμα Ζεστό-Καλοκαίρι / Ψυχρό-Χειμώνα

Η κατάσταση μπορεί να είναι διαφορετική σε κλίματα με σημαντική ζήτηση τόσο για θέρμανση όσο και για ψύξη.

Ας υποθέσουμε ότι ένα εμπορικό κτίριο έχει:

$$Q_{θέρμανση}=700 kW$$

αλλά:

$$Q_{ψύξη}=1.500 kW$$

Το μέγεθος ολόκληρης της εγκατάστασης αντλίας θερμότητας για 1.500 kW απλώς και μόνο λόγω της αιχμής ψύξης μπορεί να δημιουργήσει ένα υπερμεγέθη σύστημα θέρμανσης.

Μια πιθανή λύση μηχανικής είναι ένα υβριδικό εργοστάσιο:

Αντλίες θερμότητας αέρα-νερού → θέρμανση βάσης + μερική ψύξη

συν

Ψυκτικό συγκρότημα → συμπληρωματική ψύξη κορυφής

Αυτό μπορεί να προσφέρει καλύτερη χρήση του εξοπλισμού και πιο ευέλικτη λειτουργία της μονάδας.

Η ακριβής διαμόρφωση θα πρέπει να καθορίζεται από τα προφίλ φορτίου, το κλίμα, τις ώρες λειτουργίας, τα τιμολόγια ηλεκτρικής ενέργειας, τις απαιτήσεις πλεονασμού και το κόστος κύκλου ζωής—όχι μόνο τη μέγιστη χωρητικότητα.

4. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα υπάρχοντα Fan Coils με αντλία θερμότητας;

Σε πολλά έργα αντικατάστασης λέβητα, το κτίριο περιέχει ήδη υδραυλικές μονάδες fan coil.

Τα καλά νέα είναι:

Τα υπάρχοντα fan coils δεν χρειάζονται αυτόματη αντικατάσταση.

Αλλά η απόδοσή τους πρέπει να επαληθεύεται στις νέες θερμοκρασίες λειτουργίας.

Η χωρητικότητα του fan coil εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του νερού που εισέρχεται στο πηνίο και του αέρα του δωματίου. Επομένως, η μείωση της θερμοκρασίας του νερού γενικά μειώνει την απόδοση θέρμανσης. Οι πίνακες απόδοσης του κατασκευαστή θα πρέπει να χρησιμοποιούνται όποτε είναι διαθέσιμοι. (Caleffi Spa)

Για παράδειγμα, ένα fan coil που σχεδιάστηκε αρχικά γύρω από:

Σύστημα λέβητα

Παροχή 70°C / επιστροφή 60°C

μπορεί να παρέχει σημαντικά λιγότερη θερμότητα όταν λειτουργεί σε:

Σύστημα αντλίας θερμότητας

Παροχή 45°C / επιστροφή 40°C.

Άρα η σωστή ερώτηση δεν είναι:

«Μπορεί ένα fan coil να λειτουργήσει με νερό 45°C;»

Είναι:

«Μπορεί αυτό το fan coil να παρέχει την απαιτούμενη ικανότητα θέρμανσης χώρου στους 45°C νερό υπό τις πραγματικές συνθήκες ροής αέρα και ροής νερού;»

Αυτή η διάκριση είναι εξαιρετικά σημαντική.

5. Τα fan coils είναι ιδιαίτερα ελκυστικά για συστήματα αντλιών θερμότητας θέρμανσης + ψύξης

Τα συστήματα fan coil έχουν ένα σημαντικό πλεονέκτημα στα έργα μετασκευής αντλιών θερμότητας:

Το ίδιο τερματικό μπορεί συνήθως να παρέχει τόσο θέρμανση όσο και ψύξη.

Κατά τη διάρκεια του χειμώνα:

Αντλία θερμότητας πηγής αέρα → ζεστό νερό → fan coil → θέρμανση χώρου

Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού:

Αντλία θερμότητας πηγής αέρα → κρύο νερό → fan coil → ψύξη χώρου

Αυτό κάνει τα fan coils ιδιαίτερα ελκυστικά για ξενοδοχεία, γραφεία, σχολεία, διαμερίσματα και εμπορικά κτίρια που απαιτούν HVAC όλο το χρόνο.

Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείται κρύο νερό, το fan coil και το σύστημα σωληνώσεων πρέπει επίσης να είναι σχεδιασμένα για έλεγχο συμπύκνωσης, συμπεριλαμβανομένης της κατάλληλης μόνωσης και αποστράγγισης συμπυκνωμάτων.

Η σύγχρονη καθοδήγηση σχεδίασης υδρονικού συστήματος αναγνωρίζει επίσης τα fan coils ως χρήσιμους εκπομπούς θερμότητας για αντλίες θερμότητας αέρα-νερού, ιδιαίτερα όταν έχουν σχεδιαστεί με επαρκώς μεγάλες επιφάνειες εναλλάκτη θερμότητας για χαμηλότερες θερμοκρασίες νερού. (Caleffi Spa)

6. Πρέπει να αντικατασταθούν οι υπάρχοντες σωλήνες Fan Coil;

Όχι απαραίτητα.

Η θεμελιώδης σχέση που διέπει τη μεταφορά θερμότητας σε ένα υδρονικό κύκλωμα είναι:

$$Q=dot m c_pDelta T$$

Οπου:

• Q= ρυθμός μεταφοράς θερμότητας

• ṁ= ρυθμός ροής μάζας νερού

• Cp= ειδική θερμοχωρητικότητα

• ΔT= διαφορά θερμοκρασίας νερού παροχής-επιστροφής

Αυτή η εξίσωση εξηγεί μια από τις πιο σημαντικές διαφορές μεταξύ υδρονικών συστημάτων λέβητα και αντλίας θερμότητας.

Για τον ίδιο ρυθμό μεταφοράς θερμότητας:

$$τελεία m propto frac{1}{Delta T}$$

Επομένως, καθώς η σχεδίαση ΔT γίνεται μικρότερη, η απαιτούμενη ροή νερού γίνεται μεγαλύτερη. (Caleffi Spa)

7. Γιατί οι αντλίες θερμότητας συχνά απαιτούν υψηλότερη ροή νερού

Εξετάστε ένα απλό παράδειγμα.

Ένα σύστημα πρέπει να μεταφέρει:

$$Q=100kW$$

Για το νερό, μια βολική μετρική προσέγγιση είναι:

$$Q(kW)περίπου 1,163 φορές ροή(m³/h) φορέςΔέλτα T(K)$$

Επομένως:

$$Flow=frac{Q}{1.163timesDelta T}$$

Σε ΔT = 10°C

$$Ροή=frac{100}{1.163 φορές10}$$ $$Flowapprox8,6 m³/h$$

Σε ΔT = 5°C

$$Ροή=frac{100}{1.163 φορές5}$$ $$Flowapprox17,2 m³/h$$

Μειώνοντας λοιπόν το ΔT από 10°C σε 5°C περίπουδιπλασιάζει την απαιτούμενη ροή νερού.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η αντικατάσταση ενός λέβητα με αντλία θερμότητας μπορεί να δημιουργήσει υδραυλικά προβλήματα ακόμα και όταν η θερμαντική ικανότητα έχει υπολογιστεί σωστά.

Ο υπάρχων σωλήνας μπορεί απλώς να είναι πολύ μικρός για την απαιτούμενη ροή αντλίας θερμότητας.

8. Γιατί η απλή εγκατάσταση μιας μεγαλύτερης αντλίας δεν είναι πάντα η λύση

Μια κοινή αντίδραση είναι:

«Αν η παροχή είναι πολύ χαμηλή, απλώς εγκαταστήστε μια μεγαλύτερη αντλία κυκλοφορίας».

Μερικές φορές αυτό λειτουργεί.

Μερικές φορές δημιουργεί ένα άλλο πρόβλημα.

Η αύξηση της κεφαλής της αντλίας δεν μπορεί να αντισταθμίσει επ' αόριστον τις μικρού μεγέθους σωληνώσεις. Η υπερβολική ταχύτητα μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα:

• αυξημένη πτώση πίεσης?

• υψηλότερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας αντλίας.

• θόρυβος ροής?

• θόρυβος βαλβίδας?

• κίνδυνος διάβρωσης·

• κακή υδραυλική εξισορρόπηση.

• ανεπαρκής ροή σε απομακρυσμένους κλάδους.

Η σωστή διαδικασία λοιπόν είναι:

Απαιτούμενη θερμική ικανότητα → απαιτούμενη ροή νερού → πτώση πίεσης σωλήνα → διαθέσιμη κεφαλή αντλίας → επιλογή αντλίας κυκλοφορίας

αντί να επιλέγετε την αντλία ανεξάρτητα.

9. Οι υπάρχουσες σωληνώσεις θα πρέπει να αξιολογούνται πριν από την αντικατάσταση

Η αντικατάσταση όλων των υπαρχόντων υδραυλικών σωλήνων μπορεί να κάνει μια μετασκευή εξαιρετικά δαπανηρή και ενοχλητική.

Ως εκ τούτου, οι μηχανικοί θα πρέπει πρώτα να διερευνήσουν εάν το υπάρχον δίκτυο μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί.

Ελεγχος:

• κύρια διάμετρος σωλήνα?

• διάμετρος σωλήνα διακλάδωσης?

• μήκος σωλήνα?

• εξαρτήματα και απώλεια πίεσης βαλβίδων.

• υπάρχουσα καμπύλη αντλίας.

• διαθέσιμη διαφορική πίεση.

• απαιτούμενη ροή αντλίας θερμότητας.

• Επιτρεπόμενη ταχύτητα νερού.

• υδραυλική ισορροπία.

Εάν οι υπάρχουσες σωληνώσεις μπορούν να φέρουν την απαιτούμενη ροή με αποδεκτή απώλεια πίεσης και ταχύτητα, μπορεί να μην υπάρχει λόγος να την αντικαταστήσετε.

Αυτή είναι μια από τις μεγαλύτερες ευκαιρίες για τη μείωση του κόστους μετασκευής.

10. Η ενδοδαπέδια θέρμανση είναι συνήθως ένα εξαιρετικό ταίρι για τις αντλίες θερμότητας

Η υπάρχουσα υδραυλική ενδοδαπέδια θέρμανση μπορεί συχνά να είναι ακόμη πιο κατάλληλη για αντλίες θερμότητας από τα συμβατικά καλοριφέρ.

Γιατί;

Επειδή η ενδοδαπέδια θέρμανση χρησιμοποιεί μια πολύ μεγάλη επιφάνεια εκπομπής θερμότητας.

Μια μεγαλύτερη περιοχή μεταφοράς θερμότητας επιτρέπει στο κτίριο να θερμαίνεται χρησιμοποιώντας σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες νερού.

Αυτό ακριβώς προτιμά μια αντλία θερμότητας.

Οι σύγχρονες οδηγίες σχεδίασης αντλιών θερμότητας προσδιορίζουν την καλοσχεδιασμένη θέρμανση δαπέδου ως ιδιαίτερα κατάλληλη για αντλίες θερμότητας αέρα-νερού, επειδή μπορεί να παρέχει την απαιτούμενη απόδοση θερμότητας δωματίου σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες νερού παροχής, βελτιώνοντας την απόδοση της αντλίας θερμότητας. (Caleffi Spa)

Η τυπική λειτουργία θέρμανσης σε χαμηλή θερμοκρασία μπορεί να είναι περίπου:

30–35°C παροχή νερού

ή

35–40°C παροχή νερού

ανάλογα με το φορτίο του κτιρίου, την κατασκευή δαπέδου, την απόσταση των σωλήνων, την επένδυση δαπέδου και τις συνθήκες εξωτερικού χώρου.

Η πραγματική θερμοκρασία σχεδιασμού πρέπει πάντα να υπολογίζεται αντί να θεωρείται.

11. Η σημαντική διαφορά: Ενδοδαπέδια θέρμανση ΔT

Το υπάρχον κύκλωμα θέρμανσης δαπέδου μπορεί να έχει σχεδιαστεί για μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας τροφοδοσίας-επιστροφής από αυτή που απαιτεί η αντλία θερμότητας.

Ας υποθέσουμε ότι το παλιό κύκλωμα δαπέδου λειτουργεί σε:

$$Δέλτα Τ=10°C$$

αλλά η αντλία θερμότητας απαιτεί περίπου:

$$Δέλτα Τ=5°C$$

Για την ίδια ικανότητα θέρμανσης, η πλευρά της αντλίας θερμότητας απαιτεί περίπου διπλάσια ροή νερού.

Αυτό μπορεί να δημιουργήσει μια αναντιστοιχία μεταξύ:

Απαιτούμενη ροή αντλίας θερμότητας

και

υπάρχουσα χωρητικότητα ροής κυκλώματος UFH.

Αυτό δεν σημαίνει αυτόματα ότι όλοι οι σωλήνες θέρμανσης δαπέδου πρέπει να αντικατασταθούν.

Αντίθετα, το υδραυλικό σύστημα πρέπει να επανασχεδιαστεί σωστά.

12. Ο υδραυλικός διαχωρισμός μπορεί να λύσει πολλά προβλήματα μετασκευής

Μια αποτελεσματική λύση είναι ο διαχωρισμός του κυκλώματος της αντλίας θερμότητας υδραυλικά από το κύκλωμα διανομής του κτιρίου.

Μια τυπική διάταξη είναι:

Αντλία θερμότητας → Πρωτεύουσα αντλία → Δεξαμενή προσωρινής αποθήκευσης / Υδραυλικός διαχωριστής → Δευτερεύουσα αντλία → Υπάρχον σύστημα UFH ή Fan Coil

Αυτό επιτρέπει στο κύκλωμα της αντλίας θερμότητας να διατηρεί τη ροή που απαιτείται από την αντλία θερμότητας ενώ το υπάρχον κύκλωμα κτιρίου λειτουργεί με διαφορετικό ρυθμό ροής.

Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν:

• πολλές ζώνες θέρμανσης ανοίγουν και κλείνουν ανεξάρτητα.

• η υπάρχουσα ροή διανομής διαφέρει από τη ροή της αντλίας θερμότητας.

• πολλαπλές αντλίες θερμότητας λειτουργούν σε καταρράκτη.

• χρησιμοποιούνται τόσο fan coil όσο και ενδοδαπέδια θέρμανση.

• πρέπει να διατηρείται ο ελάχιστος όγκος του συστήματος αντλίας θερμότητας.

• Η λειτουργία απόψυξης απαιτεί αποθηκευμένη θερμική ενέργεια.

Ο υδραυλικός διαχωρισμός επιτρέπει στους πρωτεύοντες και δευτερεύοντες κυκλοφορητές να λειτουργούν με σταθερούς αλλά δυνητικά διαφορετικούς ρυθμούς ροής. (Caleffi Spa)

13. Τι γίνεται με τα υπάρχοντα καλοριφέρ;

Τα καλοριφέρ απαιτούν πιο προσεκτική αξιολόγηση.

Πολλά παλαιότερα συστήματα λέβητα σχεδιάστηκαν γύρω από σχετικά υψηλές θερμοκρασίες νερού.

Επομένως, μια αντλία θερμότητας που λειτουργεί σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία νερού μπορεί να παράγει ανεπαρκή απόδοση καλοριφέρ.

Οι πιθανές λύσεις περιλαμβάνουν:

• αύξηση του μεγέθους του καλοριφέρ.

• προσθήκη πρόσθετων καλοριφέρ.

• εγκατάσταση καλοριφέρ με ανεμιστήρα.

• βελτίωση της μόνωσης του κτιρίου.

• μείωση της απώλειας θερμότητας του κτιρίου.

• χρήση fan coil χαμηλής θερμοκρασίας.

• επιλέγοντας μια αντλία θερμότητας ικανή για υψηλότερες θερμοκρασίες νερού εξόδου όπου χρειάζεται.

Ο στόχος θα πρέπει να είναι ακόμα:

Χρησιμοποιήστε τη χαμηλότερη πρακτική θερμοκρασία νερού παροχής που μπορεί να ικανοποιήσει το φορτίο θέρμανσης του κτιρίου.

Η χαμηλότερη απαιτούμενη θερμοκρασία νερού γενικά επιτρέπει σε μια αντλία θερμότητας αέρα-νερού να λειτουργεί με υψηλότερο COP. (Caleffi Spa)

14. Μην αγνοείτε την υδραυλική εξισορρόπηση

Μετά από μια εκ των υστέρων τοποθέτηση, η συνολική ροή του συστήματος μπορεί να είναι σωστή ενώ ορισμένα δωμάτια εξακολουθούν να λαμβάνουν ανεπαρκή θέρμανση.

Γιατί;

Γιατί το νερό ακολουθεί τη διαδρομή της ελάχιστης υδραυλικής αντίστασης.

Τα βραχυκυκλώματα μπορεί να λάβουν υπερβολική ροή ενώ τα μεγάλα κυκλώματα είναι λιμοκτονούν.

Επομένως, η εκ των υστέρων θέση σε λειτουργία θα πρέπει να περιλαμβάνει:

• εξισορρόπηση υποκαταστημάτων?

• Ρύθμιση ροής πολλαπλής.

• επαλήθευση διαφορικής πίεσης.

• Ρύθμιση ταχύτητας αντλίας.

• Μέτρηση θερμοκρασίας τροφοδοσίας/επιστροφής.

• επαλήθευση ροής τερματικού.

Τα παράλληλα υδρονικά κυκλώματα είναι ιδιαίτερα χρήσιμα επειδή μεμονωμένοι κλάδοι μπορούν να εξισορροπηθούν και να ελέγχονται ανεξάρτητα. (Caleffi Spa)

15. Πρακτική ροή εργασίας μετασκευής λέβητα σε αντλία θερμότητας

Για τα έργα μηχανικής, η διαδικασία μπορεί να συνοψιστεί ως εξής:

Βήμα 1 — Υπολογίστε το φορτίο κτιρίου

Προσδιορίστε τα φορτία θέρμανσης και, όπου απαιτείται, ψύξης σχεδιασμού.

↓

Βήμα 2 — Προσδιορίστε τις εξωτερικές συνθήκες σχεδιασμού

Χρησιμοποιήστε τοπικές θερμοκρασίες σχεδιασμού χειμώνα και καλοκαίρι.

↓

Βήμα 3 — Επιλέξτε χωρητικότητα αντλίας θερμότητας

Ελέγξτε την πραγματική απόδοση θέρμανσης/ψύξης στην απαιτούμενη εξωτερική θερμοκρασία και θερμοκρασία νερού εξόδου.

↓

Βήμα 4 — Προσδιορίστε την απαιτούμενη θερμοκρασία νερού παροχής

Αξιολογήστε τα υπάρχοντα fan coils, καλοριφέρ ή θέρμανση δαπέδου.

↓

Βήμα 5 — Υπολογίστε την απαιτούμενη ροή νερού

Χρήση:

$$Q=dot m c_pDelta T$$

↓

Βήμα 6 — Ελέγξτε τις υπάρχουσες σωληνώσεις

Επαληθεύστε τη διάμετρο, την απώλεια πίεσης και την επιτρεπόμενη ταχύτητα.

↓

Βήμα 7 — Επιλέξτε αντλίες κυκλοφορίας

Χρησιμοποιήστε τη ροή σχεδιασμού και την υπολογιζόμενη αντίσταση συστήματος—όχι μόνο τη διάμετρο του σωλήνα.

↓

Βήμα 8 — Αποφασίστε εάν απαιτείται υδραυλικός διαχωρισμός

Εξετάστε τις δεξαμενές απομόνωσης, τους υδραυλικούς διαχωριστές και την πρωτογενή-δευτερεύουσα άντληση.

↓

Βήμα 9 — Υπόλοιπο και προμήθεια

Μετρήστε την πραγματική ροή, τη θερμοκρασία παροχής, τη θερμοκρασία επιστροφής και τη ΔT υπό συνθήκες λειτουργίας.

16. Παράδειγμα: Αναβάθμιση θέρμανσης 500 kW

Εξετάστε ένα εμπορικό κτίριο με σχεδιασμένο θερμαντικό φορτίο:

$$500 kW$$

Εάν το σύστημα αντλίας θερμότητας έχει σχεδιαστεί γύρω από:

$$Δέλτα Τ=5°C$$

τότε:

$$Ροή=frac{500}{1.163 φορές5}$$ $$Flowapprox86m³/h$$

Αυτό σημαίνει ότι το κύριο υδρονικό κύκλωμα πρέπει να μπορεί να μεταφέρεται περίπου86 m³/hυπό συνθήκες σχεδιασμού.

Εάν το υπάρχον κύκλωμα λέβητα σχεδιάστηκε γύρω από:

$$Δέλτα Τ=10°C$$

Η προηγούμενη σχεδιαστική ροή του μπορεί να ήταν μόνο:

$$Ροή=frac{500}{1.163 φορές10}$$ $$Flowapprox43m³/h$$

Η νέα αντλία θερμότητας μπορεί επομένως να απαιτήσει περίπουδιπλάσια από τη σχεδιασμένη ροή νερού.

Αυτός ο μεμονωμένος υπολογισμός λέει αμέσως στον μηχανικό τι πρέπει να διερευνηθεί:

Μπορούν το υπάρχον δίκτυο σωληνώσεων και οι αντλίες να αντιμετωπίσουν την αυξημένη παροχή;

Εάν ναι, μεγάλο μέρος του αρχικού συστήματος μπορεί να παραμείνει.

Εάν όχι, απαιτείται υδραυλική τροποποίηση.

17. Τι κάνει μια επιτυχημένη μετασκευή λέβητα σε αντλία θερμότητας;

Μια επιτυχημένη μετασκευή απαιτεί τρία συστήματα να ταιριάζουν μεταξύ τους:

Πηγή θερμότητας

Η αντλία θερμότητας πρέπει να παρέχει επαρκή χωρητικότητα υπό πραγματικές εξωτερικές συνθήκες.

Κατανομή Θερμότητας

Οι σωλήνες και οι αντλίες πρέπει να παρέχουν επαρκή ροή νερού.

Εκπομπές θερμότητας

Τα fan coil, τα καλοριφέρ ή η θέρμανση δαπέδου πρέπει να παρέχουν επαρκή απόδοση χώρου στην επιλεγμένη θερμοκρασία νερού.

Εάν κάποιο από αυτά τα τρία δεν έχει σχεδιαστεί σωστά, το σύστημα ενδέχεται να εμφανίσει:

ανεπαρκής θέρμανση → υψηλή θερμοκρασία νερού → χαμηλότερο COP → υψηλότερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας → κακή εμπειρία πελάτη.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι μετασκευές αντλιών θερμότητας πρέπει πάντα να αντιμετωπίζονται ως αολοκληρωμένο έργο μηχανικής υδραυλικού συστήματος, και όχι απλώς μια αντικατάσταση εξοπλισμού.

Συχνές Ερωτήσεις

Μπορώ να αντικαταστήσω απευθείας έναν λέβητα αερίου με αντλία θερμότητας πηγής αέρα;

Μερικές φορές, αλλά το υπάρχον σύστημα θα πρέπει πρώτα να ελεγχθεί για θερμικό φορτίο, απαιτούμενη θερμοκρασία νερού, έξοδο τερματικού, ροή νερού, διάμετρος σωλήνα και χωρητικότητα αντλίας κυκλοφορίας. Μια άμεση αντικατάσταση ένα προς ένα χωρίς υδραυλική ανάλυση μπορεί να οδηγήσει σε κακή απόδοση.

Μπορούν τα υπάρχοντα fan coils να λειτουργήσουν με αντλία θερμότητας αέρα-νερού;

Ναι, σε πολλές περιπτώσεις. Ωστόσο, η θερμαντική τους ικανότητα πρέπει να ελέγχεται στις χαμηλότερες θερμοκρασίες νερού που συνήθως συνδέονται με τη λειτουργία της αντλίας θερμότητας. Τα δεδομένα απόδοσης του κατασκευαστή θα πρέπει να χρησιμοποιούνται όποτε είναι διαθέσιμα.

Μπορεί η υπάρχουσα ενδοδαπέδια θέρμανση να λειτουργήσει με αντλία θερμότητας;

Συνήθως ναι. Η υδραυλική θέρμανση δαπέδου είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για αντλίες θερμότητας επειδή η μεγάλη περιοχή εκπομπής επιτρέπει σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες νερού παροχής.

Γιατί μια αντλία θερμότητας απαιτεί υψηλή ροή νερού;

Η μεταφορά θερμότητας εξαρτάται τόσο από τη ροή του νερού όσο και από τη διαφορά θερμοκρασίας παροχής-επιστροφής. Όταν το ΔT μειώνεται, η ροή του νερού πρέπει να αυξηθεί για να μεταφέρει την ίδια ποσότητα θερμότητας.

Πρέπει να αντικαταστήσω υπάρχοντες σωλήνες θέρμανσης;

Όχι απαραίτητα. Οι υπάρχουσες σωληνώσεις θα πρέπει να ελεγχθούν υδραυλικά έναντι της νέας απαιτούμενης ροής και πτώσης πίεσης. Εάν μπορεί να επιτευχθεί αποδεκτή ροή χωρίς υπερβολική ταχύτητα ή κεφαλή αντλίας, οι σωλήνες μπορεί να παραμείνουν.

Πρέπει να εγκαταστήσω μια δεξαμενή αποθήκευσης κατά την αντικατάσταση ενός λέβητα με μια αντλία θερμότητας;

Εξαρτάται από το σχεδιασμό του συστήματος. Μια δεξαμενή απομόνωσης ή ένας υδραυλικός διαχωριστής μπορεί να είναι χρήσιμος όταν η αντλία θερμότητας και τα κυκλώματα του κτιρίου απαιτούν διαφορετικούς ρυθμούς ροής, όταν πολλές ζώνες κλείνουν συχνά, όταν απαιτείται πρόσθετος όγκος συστήματος ή όταν απαιτείται σταθερή λειτουργία απόψυξης.

Είναι καλύτερα τα fan coil ή η ενδοδαπέδια θέρμανση για αντλίες θερμότητας;

Και τα δύο μπορούν να λειτουργήσουν πολύ καλά. Η ενδοδαπέδια θέρμανση προσφέρει εξαιρετική απόδοση θέρμανσης σε χαμηλή θερμοκρασία, ενώ τα fan coils μπορούν να παρέχουν τόσο θέρμανση όσο και ψύξη με κρύο νερό. Η καλύτερη επιλογή εξαρτάται από τον τύπο του κτιρίου, τη ζήτηση θέρμανσης/ψύξης και την υπάρχουσα υποδομή διανομής.

Σύναψη

Η αντικατάσταση ενός λέβητα με μια αντλία θερμότητας πηγής αέρα δεν είναι πρωτίστως ζήτημα εύρεσης αντλίας θερμότητας με την ίδια ονομαστική τιμή kW.

Το πραγματικό ερώτημα της μηχανικής είναι:

Μπορούν η αντλία θερμότητας, το υδρονικό σύστημα διανομής και οι υπάρχοντες πομποί θερμότητας να συνεργαστούν στην απαιτούμενη θερμοκρασία νερού, ρυθμό ροής και φορτίο σχεδιασμού;

Επομένως, μια επαγγελματική μετασκευή ξεκινά με τον υπολογισμό του φορτίου του κτιρίου, ακολουθούμενη από επιλογή απόδοσης αντλίας θερμότητας, επαλήθευση τερματικού και υδραυλική ανάλυση.

Τα υπάρχοντα fan coils και τα συστήματα ενδοδαπέδιας θέρμανσης μπορούν συχνά να διατηρηθούν, γεγονός που μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος ανακαίνισης. Αλλά αυτό είναι δυνατό μόνο όταν οι μηχανικοί επαληθεύουν προσεκτικάθερμοκρασία νερού, ΔT, ρυθμός ροής, πτώση πίεσης σωλήνα, απόδοση αντλίας κυκλοφορίας και χωρητικότητα τερματικού.

Όταν αυτά τα στοιχεία ταιριάζουν σωστά, η μετατροπή ενός υδρονικού συστήματος που βασίζεται σε λέβητα σε αντλία θερμότητας αέρα-νερού μπορεί να προσφέρει αποτελεσματική θέρμανση, ψύξη και μακροπρόθεσμη εξοικονόμηση ενέργειας χωρίς άσκοπη ανακατασκευή ολόκληρου του συστήματος διανομής.

Τεχνική Σημείωση

Οι παραπάνω εξισώσεις και παραδείγματα προορίζονται για προκαταρκτική κατανόηση μηχανικής. Η τελική επιλογή εξοπλισμού θα πρέπει πάντα να χρησιμοποιεί υπολογισμούς απωλειών θερμότητας/κέρδους θερμότητας για συγκεκριμένο έργο, δεδομένα καιρού τοπικού σχεδιασμού, υδραυλικούς υπολογισμούς και τα πιστοποιημένα δεδομένα απόδοσης του κατασκευαστή της αντλίας θερμότητας/πηνίο ανεμιστήρα.

Wotech – Επαγγελματικές Λύσεις Αντλίας Θερμότητας Πηγής Αέρα

Για οικιακές, εμπορικές και λύσεις αντλιών θερμότητας αέρα-νερού OEM, συμπεριλαμβανομένων εφαρμογών θέρμανσης χαμηλής θερμοκρασίας, fan coil και ενδοδαπέδιας θέρμανσης, επισκεφθείτε:

www.ecoheat-pump.com