Κατά τον σχεδιασμό ενός συστήματος αντλίας θερμότητας αέρα-νερού, μία από τις σημαντικότερες αποφάσεις είναι το πώς η αντλία θερμότητας θα πρέπει να συνδέεται υδραυλικά με τους τερματικούς σταθμούς θέρμανσης και ψύξης του κτιρίου.

Για σχετικά απλές εγκαταστάσεις,πρωτογενές ή άμεσο υδρολογικό σύστημαΩστόσο, όταν ένα έργο περιλαμβάνει διάφορους τύπους τερματικών μονάδων, όπως η θέρμανση κάτω από το πάτωμα, οι ψυγείς και οι μονάδες ανεμιστήρων, οι υδραυλικές απαιτήσεις γίνονται πολύ πιο περίπλοκες.

Εδώ είναι που έναδευτερογενές υδρολογικό σύστημα, συνήθως χρησιμοποιώντας μια δεξαμενή αποθήκευσης και δύο αντλίες κυκλοφορίας, γίνεται ιδιαίτερα χρήσιμη.

Αλλά χρειάζεται κάθε εγκατάσταση αντλίας θερμότητας ένα δευτερεύον σύστημα;

- Όχι απαραίτητα.

Ένα δευτερογενές υδρολογικό σύστημα παρέχει καλύτερη υδραυλική σταθερότητα, μεγαλύτερη ευελιξία και βελτιωμένες συνθήκες λειτουργίας της αντλίας θερμότητας.κατανάλωση ενέργειας αντλίας, την πολυπλοκότητα της εγκατάστασης και τις πιθανές απώλειες θερμότητας.

Η κατανόηση αυτών των ισορροπιών είναι ουσιώδης για τον σχεδιασμό ενός αποτελεσματικού συστήματος αντλίας θερμότητας αέρα-πηγής.

1Τι είναι ένα δευτερογενές υδρονικό σύστημα;

Ένα τυπικό δευτερογενές υδρονικό σύστημα χωρίζει το κύκλωμα νερού σε δύο υδραυλικούς βρόχους.

Ο πρώτος κύκλος είναι οΠρωτογενές κύκλωμα αντλίας θερμότητας:

Αντλία θερμότητας → δεξαμενή ασφαλείας → αντλία θερμότητας

Ο δεύτερος κύκλος είναι οκύκλος φόρτωσης κτιρίου:

Τάγμα αποθήκευσης → Αντλία κυκλοφορίας → Τερματικά θέρμανσης/ψύξης → Τάγμα αποθήκευσης

Επομένως, η δεξαμενή ασφαλείας λειτουργεί ως κοινή σύνδεση μεταξύ της πηγής θερμότητας και του φορτίου του κτιρίου.

Σε αντίθεση με ένα άμεσο σύστημα, η αντλία κυκλοφορίας θερμότητας δεν χρειάζεται απαραίτητα να παρέχει όλη τη ροή νερού που απαιτείται από το σύστημα διανομής κτιρίων.

Αυτή είναι μια από τις σημαντικότερες διαφορές μεταξύ πρωτογενών και δευτερογενών υδρονικών σχεδίων.

2Γιατί τα συστήματα αντλίας θερμότητας χρειάζονται υδραυλικό διαχωρισμό;

Η αντλία θερμότητας και οι τερματικοί σταθμοί του κτιρίου δεν απαιτούν πάντα την ίδια ροή νερού.

Σκεφτείτε ένα κτίριο εξοπλισμένο με:

• Ραδιενεργοποιητές

• Μονάδες κυλίνδρων ανεμιστήρων

• Θέρμανση κάτω από το πάτωμα

Κάθε τερματικός σταθμός μπορεί να λειτουργεί με διαφορετικές θερμοκρασίες νερού, διαφορές θερμοκρασίας (ΔT), ρυθμούς ροής, βαλβίδες ελέγχου και προγράμματα λειτουργίας.

Για παράδειγμα, οι τυπικές συνθήκες σχεδιασμού μπορεί να μοιάζουν περίπου με αυτό:

Τα στοιχεία αυτά αποτελούν αναφορές σχεδιασμού και όχι καθολικούς κανόνες· οι πραγματικές τιμές θα πρέπει πάντα να ακολουθούν την επιλογή του τερματικού σταθμού και τον υπολογισμό του θερμικού φορτίου του σχεδίου.

Το βασικό πρόβλημα της μηχανικής είναι απλό:

Η ροή που απαιτείται από την αντλία θερμότητας μπορεί να μην είναι ίση με την ροή που απαιτείται από το σύστημα τερματικών.

Ένα δευτερεύον υδρονικό κύκλωμα βοηθά να διαχωριστούν αυτές οι δύο υδραυλικές απαιτήσεις.

Τα πλεονεκτήματα ενός δευτερογενούς υδρονικού συστήματος

3Πλεονέκτημα # 1: πιο σταθερή ροή νερού από αντλία θερμότητας

Οι αντλίες θερμότητας απαιτούν συνήθως ελάχιστη ροή νερού μέσω του εναλλάκτη θερμότητας.

Σε ένα άμεσο σύστημα, ωστόσο, θερμοστάτες δωματίου, βαλβίδες ζώνης, βαλβίδες θερμοστατικού ψυγείου ή βαλβίδες ελέγχου κυλίνδρων ανεμιστήρα μπορεί να αλλάζουν συνεχώς τη ροή του συστήματος.

Φανταστείτε ένα σπίτι με οκτώ ζώνες θέρμανσης.

Όταν όλες οι οκτώ ζώνες είναι ανοιχτές, η ροή νερού μπορεί να είναι επαρκής.

Αλλά όταν οι έξι ζώνες φτάνουν στην ρυθμισμένη θερμοκρασία και κλείνουν τις βαλβίδες τους, μόνο δύο ζώνες παραμένουν ενεργές.

Η αντίσταση του συστήματος αλλάζει δραματικά και η ροή μέσω της αντλίας θερμότητας μπορεί να πέσει κάτω από το συνιστώμενο εύρος λειτουργίας.

Αυτό μπορεί να συμβάλει σε προβλήματα όπως:

• Ανεπαρκείς συναγερμοί ροής νερού

• Υπερβολική διαφορά θερμοκρασίας παροχής/επιστροφής

• Υψηλή πίεση συμπύκνωσης

• Μειωμένη θερμαντική ικανότητα

• Ασταθής λειτουργία του συμπιεστή

• Συχνή ποδηλασία

Ένα δευτερεύον σύστημα μειώνει αυτή την αλληλεπίδραση επειδή η αντλία θερμότητας έχει το δικό της ειδικό κύκλο κυκλοφορίας.

Μηχανικό

Η αντλία θερμότητας βλέπει ένα πιο προβλέψιμο υδραυλικό περιβάλλον ακόμα και όταν η ροή από την πλευρά του κτιρίου αλλάζει.

Για τις αντλίες θερμότητας με μετατροπέα, αυτό μπορεί να είναι ιδιαίτερα πολύτιμο, επειδή οι σταθερές συνθήκες νερού βοηθούν τη στρατηγική διαμόρφωσης του συμπιεστή να λειτουργεί πιο αποτελεσματικά.

4Πλεονέκτημα # 2: Καλύτερη συμβατότητα με πολλαπλούς τύπους τερματικών

Ένα σύγχρονο σύστημα υδραυλικής θέρμανσης μπορεί να περιέχει διάφορους τύπους τερματικών.

Για παράδειγμα:

Αντλία θερμότητας → δεξαμενή αποθήκευσης → Ραδιενεργοποιητές + κυλίνδρους ανεμιστήρων + θέρμανση κάτω από το πάτωμα

Τα τερματικά αυτά σπάνια απαιτούν ακριβώς την ίδια ροή και θερμοκρασία νερού.

Η θέρμανση κάτω από το πάτωμα λειτουργεί συνήθως σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες νερού, ενώ οι παραδοσιακοί ψυγείς μπορεί να απαιτούν σημαντικά υψηλότερες θερμοκρασίες.Οι ρόλοι ανεμιστήρων μπορούν να λειτουργούν τόσο σε τρόπους θέρμανσης όσο και ψύξης και συχνά χρησιμοποιούν ένα σχετικά μικρό ΔT στο νερό.

Ένα δευτερογενές σύστημα διευκολύνει τη δημιουργία χωριστών υποκαταστημάτων διανομής χρησιμοποιώντας:

• Ανεξάρτητες αντλίες κυκλοφορίας

• Συμπλέκτες ανάμειξης

• Κεφάλαια ζώνης

• Πολλαπλές

• Ελεγκτές θερμοκρασίας

• Διαφορετικός έλεγχος πίεσης

Αυτό παρέχει σημαντικά μεγαλύτερη ευελιξία σχεδιασμού.

5Πλεονέκτημα #3: Η δεξαμενή αποθήκευσης παρέχει θερμική αδράνεια

Ένα από τα σημαντικότερα συστατικά σε πολλά δευτερογενή συστήματα αντλιών θερμότητας είναι τοδεξαμενή ασφαλείας.

Το νερό έχει σημαντική θερμική ικανότητα αποθήκευσης.

Συνεπώς, μια δεξαμενή αποθήκευσης αυξάνει τον συνολικό όγκο νερού του υδρονικού συστήματος και προσθέτει θερμική αδράνεια.

Η αποθηκευμένη θερμική ενέργεια μπορεί να υπολογιστεί κατά προσέγγιση με:

Q = m × Cp × ΔT

Που:

• Q= αποθηκευμένη θερμική ενέργεια

• m= μάζα νερού

• Cp= ειδική θερμική ικανότητα του νερού

• ΔT= διαφορά χρησιμοποιήσιμης θερμοκρασίας

Για τους πρακτικούς υπολογισμούς HVAC:

1 λίτρο νερού αποθηκεύει περίπου 1,16 Wh για κάθε αλλαγή θερμοκρασίας 1 °C.

Ως εκ τούτου, μια δεξαμενή ασφαλείας 200 L που λειτουργεί σε εύρος θερμοκρασίας 5 K αποθηκεύει περίπου:

200 × 1,16 × 5 ≈ 1,16 kWh

Αυτό δεν σημαίνει ότι μια δεξαμενή ασφαλείας είναι πηγή ενέργειας.

Απλά αποθηκεύει ενέργεια προσωρινά και την απελευθερώνει αργότερα.

Αυτή η διάκριση είναι σημαντική.

6Πλεονέκτημα 4: Μειωμένος κύκλος της αντλίας θερμότητας

Ο σύντομος κύκλος εμφανίζεται όταν μια αντλία θερμότητας ξεκινά, φτάνει γρήγορα στην θερμοκρασία-στόχο της, σταματά και στη συνέχεια επανεκκινά σύντομα μετά.

Αυτό συμβαίνει συχνά όταν:

Ελάχιστη απόδοση αντλίας θερμότητας > τρέχουσα ζήτηση θερμότητας κτιρίου

Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι μια αντλία θερμότητας με μετατροπέα μπορεί να διαμορφώσει έως 5 kW, αλλά το κτίριο απαιτεί επί του παρόντος μόνο 2 kW.

Χωρίς επαρκή όγκο νερού του συστήματος, η θερμοκρασία του νερού παροχής μπορεί να αυξηθεί ραγδαία.

Ο ελεγκτής φτάνει στην επιδιωκόμενη θερμοκρασία και σταματά τον συμπιεστή.

Το κτίριο συνεχίζει να απορροφά θερμότητα, η θερμοκρασία του νερού πέφτει και ο συμπιεστής ξεκινάει ξανά.

Το αποτέλεσμα μπορεί να είναι:

Ξεκινήστε → Σταματήστε → Ξεκινήστε → Σταματήστε → Ξεκινήστε

Επαναλαμβανόμενος κύκλος του συμπιεστή μπορεί να:

• Μείωση της εποχιακής απόδοσης

• Αύξηση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας

• Αυξήστε την εκκίνηση του συμπιεστή

• Αύξηση της φθοράς των εξαρτημάτων

• Προκαλεί ασταθή εσωτερικές θερμοκρασίες

Ο πρόσθετος όγκος νερού από μια δεξαμενή ασφαλείας ορθού μεγέθους επιβραδύνει τις αλλαγές της θερμοκρασίας του νερού.

Αντί για:

45°C → 50°C πολύ γρήγορα

το σύστημα μπορεί να χρειασθεί σημαντικά περισσότερο χρόνο για να φτάσει στο όριο ελέγχου.

Αυτό δίνει στην αντλία θερμότητας μεγαλύτερο κύκλο λειτουργίας.

7Πλεονέκτημα 5: Καλύτερη υδραυλική σταθερότητα κατά το μερικό φορτίο

Τα κτίρια σπάνια λειτουργούν συνεχώς με ζέστη θέρμανσης 100%.

Για παράδειγμα, την άνοιξη και το φθινόπωρο, μόνο ένα μέρος του κτιρίου μπορεί να χρειάζεται θέρμανση.

Μερικά δωμάτια μπορεί να φτάσουν τις ρυθμισμένες θερμοκρασίες ενώ άλλα εξακολουθούν να χρειάζονται θέρμανση.

Αυτό δημιουργεί μια κατάσταση μεταβλητής ροής.

Ένα δευτερεύον κύκλωμα επιτρέπει στην αντλία του κτιρίου να ανταποκρίνεται σε αυτή την μεταβαλλόμενη ζήτηση, ενώ το κύκλωμα της αντλίας θερμότητας διατηρεί τη ροή που απαιτείται από την αντλία θερμότητας.

Αυτός ο υδραυλικός διαχωρισμός μπορεί να διευκολύνει τον έλεγχο ολόκληρου του συστήματος.

8Πλεονέκτημα #6: Περισσότερη ευελιξία για πολύπλοκα έργα HVAC

Τα δευτερογενή συστήματα γίνονται ιδιαίτερα χρήσιμα όταν το έργο περιέχει:

Αντλία θερμότητας + δεξαμενή αποθήκευσης + πολλαπλές ζώνες θέρμανσης + κυλίνδρους ανεμιστήρων + ψυγεία + θέρμανση κάτω από το πάτωμα

Είναι επίσης χρήσιμα για:

• Μεγάλα οικιστικά κτίρια

• Ξενοδοχεία

• Εμπορικά κτίρια

• Σχολεία

• Βίλες με πολλαπλές ζώνες θέρμανσης

• Σχέδια αναβάθμισης

• Υβριδικά συστήματα ψύκτη/υπογείωσης

• Συστήματα θέρμανσης και ψύξης με πολλαπλούς τύπους τερματικών

Σε αυτά τα έργα, η πρόσθετη υδραυλική πολυπλοκότητα δικαιολογείται συχνά από τη βελτιωμένη ελεγκτικότητα.

Μειονεκτήματα δευτερογενούς υδρονικού συστήματος

Ένα δευτερογενές σύστημα δεν είναι αυτόματα πιο αποτελεσματικό.

Αυτό είναι ένα κρίσιμο σημείο.

Περισσότερα εξαρτήματα μπορούν να λύσουν τα υδραυλικά προβλήματα, αλλά κάθε επιπλέον εξαρτήμα εισάγει επίσης κόστος και πιθανή απώλεια ενέργειας.

9Μειονέκτημα 1: Απαιτείται επιπλέον αντλία κυκλοφορίας

Ένα τυπικό άμεσο σύστημα μπορεί να λειτουργεί με μία κύρια αντλία κυκλοφορίας.

Ένα δευτερογενές σύστημα απαιτεί συνήθως τουλάχιστον δύο:

Αντλία 1:Πυροσβεστήρα ∆αχυτήρα ασφαλείας

Αντλία 2:Τάγμα αποθήκευσης ∆ερματικά κτιρίων

Οι πρόσθετες ζώνες θέρμανσης μπορεί να απαιτούν ακόμη περισσότερες αντλίες.

Κάθε αντλία κυκλοφορίας καταναλώνει ηλεκτρισμό.

Συνεπώς:

Ένα δευτερεύον σύστημα μπορεί να βελτιώσει τη σταθερότητα λειτουργίας της αντλίας θερμότητας, αυξάνοντας ταυτόχρονα την ηλεκτρική κατανάλωση βοηθητικών.

Επομένως, το σύστημα θα πρέπει να αξιολογείται με βάση τη συνολική εποχική κατανάλωση ενέργειας, όχι μόνο το COP της αντλίας θερμότητας.

Οι αντλίες κυκλοφορίας ECM υψηλής απόδοσης με έλεγχο μεταβλητής ταχύτητας προτιμούνται γενικά.

10Μειονέκτημα #2: υψηλότερο αρχικό κόστος

Σε σύγκριση με μια απλή άμεση σύνδεση, ένα δευτερογενές σύστημα μπορεί να απαιτεί:

• Τάγμα αποθήκευσης

• Πρόσθετη αντλία κυκλοφορίας

• Περισσότερα σωληνάρια.

• Περισσότερες βαλβίδες απομόνωσης

• Κεφάλαια ελέγχου

• Αισθητήρες

• Συσκευές επέκτασης

• Συμπλέκτες ανάμειξης

• Πρόσθετοι έλεγχοι

• Περισσότερη εργασία εγκατάστασης

Αυτό αυξάνει το αρχικό κόστος του έργου.

Για μια μικρή οικιακή εγκατάσταση με έναν απλό κύκλο θέρμανσης κάτω από το πάτωμα, η πρόσθετη πολυπλοκότητα μπορεί να μην παρέχει πάντα επαρκή όφελος.

Ωστόσο, για ένα μεγάλο έργο που περιλαμβάνει πολλές ζώνες, το πρόσθετο κόστος μπορεί να είναι δικαιολογημένο.

11Μειονέκτημα #3: Επιπλέον απώλεια θερμότητας

Μια δεξαμενή αποθήκευσης δεν είναι τέλεια μονωμένη.

Ούτε οι πρόσθετοι σωλήνες, βαλβίδες και εξαρτήματα που απαιτούνται από το δευτερεύον κύκλωμα.

Επομένως, η θερμότητα μπορεί να χαθεί από:

• Τείχη δεξαμενών ασφαλείας

• Σωλήνες διανομής

• Κύλινδροι και εξαρτήματα

• Σώματα αντλιών

• Μηχανικά δωμάτια

Μια καλή μόνωση μπορεί να ελαχιστοποιήσει αυτές τις απώλειες, αλλά δεν μπορεί να τις εξαλείψει εντελώς.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν η δεξαμενή αποθήκευσης είναι εγκατεστημένη σε χώρο χωρίς κλιματισμό.

12Μειονέκτημα # 4: Η κακή υδραυλική κατασκευή μπορεί να μειώσει την αποτελεσματικότητα της αντλίας θερμότητας

Η προσθήκη μιας δεξαμενής αποθήκευσης δεν δημιουργεί αυτόματα ένα καλό σύστημα.

Ένα κοινό πρόβλημα εμφανίζεται όταν οι πρωτογενείς και δευτερογενείς ρυθμοί ροής είναι κακώς ισορροπημένοι.

Ας πούμε:

Vp = ροή της πρωτογενούς αντλίας θερμότητας

Vs = δευτερεύουσα ροή κτιρίου

Εάν:

Vp > Vs

Ορισμένο ζεστό νερό μπορεί να επιστρέψει απευθείας μέσω της δεξαμενής ασφαλείας προς την αντλία θερμότητας.

Εάν:

Αντιπροσωπείες > Vp

μπορεί να αναμιχθεί στο δευτερογενές νερό λίγο πιο δροσερό.

Αυτό το φαινόμενο αναφέρεται μερικές φορές ωςυδραυλική ανάμειξη.

Η υπερβολική ανάμειξη μπορεί να αλλάξει τη θερμοκρασία του νερού που παραδίδεται στους τερματικούς σταθμούς και μπορεί να αναγκάσει την αντλία θερμότητας να λειτουργεί σε υψηλότερη θερμοκρασία αποχώρησης νερού.

Επειδή η απόδοση της αντλίας θερμότητας μειώνεται γενικά καθώς η απαιτούμενη θερμοκρασία του νερού αυξάνεται, ο κακός υδραυλικός σχεδιασμός μπορεί να μειώσει το COP.

13Μειονέκτημα 5: Ο έλεγχος γίνεται πιο περίπλοκος

Ένα άμεσο σύστημα είναι σχετικά απλό.

Η αντλία θερμότητας παρακολουθεί τη θερμοκρασία του νερού και ελέγχει ένα κύριο υδραυλικό κύκλωμα.

Ένα δευτερογενές σύστημα μπορεί να περιλαμβάνει:

• Ελεγκτής αντλίας θερμότητας

• Πρωτογενής αντλία κυκλοφορίας

• Αντλία δευτερογενούς κυκλοφορίας

• Αισθητήρας δεξαμενής αποθήκευσης

• Θερμοστάτες δωματίου

• Κεφάλαια ζώνης

• Βαλβίδα ανάμειξης

• Αποζημίωση για τις συνθήκες καιρού

• Ελέγχου ανεμιστήρα

• Ελεγκτικά συστήματα θέρμανσης κάτω από το πάτωμα

Αυτά τα συστατικά πρέπει να λειτουργούν σωστά.

Η κακή λογική ελέγχου μπορεί να δημιουργήσει καταστάσεις όπου οι αντλίες λειτουργούν περιττά ή η αντλία θερμότητας λειτουργεί όταν υπάρχει μικρή πραγματική ζήτηση θέρμανσης.

Συνεπώς,Η στρατηγική ελέγχου είναι εξίσου σημαντική με το υδραυλικό σχεδιασμό.

14Είναι πάντα απαραίτητη μια δεξαμενή θέρμανσης για μια αντλία θερμότητας;

- Όχι, όχι, όχι.

Αυτή είναι μία από τις πιο κοινές παρανοήσεις στον σχεδιασμό αντλιών θερμότητας αέρα-νερού.

Μια δεξαμενή ασφαλείας θα πρέπει να λύσει ένα συγκεκριμένο μηχανικό πρόβλημα.

Μπορεί να είναι χρήσιμο όταν:

• Ο όγκος νερού του συστήματος είναι ανεπαρκής

• Πολλαπλές ζώνες θέρμανσης που ανοίγουν και κλείνουν συχνά

• Η ελάχιστη ροή της αντλίας θερμότητας δεν μπορεί να εξασφαλιστεί με άλλο τρόπο

• Η ελάχιστη ισχύς της αντλίας θερμότητας υπερβαίνει τη συχνή ζήτηση μερικού φορτίου

• Αρκετοί τύποι τερματικών απαιτούν υδραυλικό διαχωρισμό

• Η λειτουργία απόψυξης απαιτεί επαρκή διαθέσιμο όγκο νερού

• Οι απαιτήσεις πρωτογενούς και δευτερογενούς ροής διαφέρουν σημαντικά

Ωστόσο, αν το σύστημα παρέχει ήδη επαρκή όγκο νερού, σταθερή ροή, σωστή ζώνη και καλή διαμόρφωση της αντλίας θερμότητας, μια μεγάλη δεξαμενή αποθήκευσης μπορεί να παρέχει ελάχιστο πρόσθετο όφελος.

15Μεγαλύτερες δεξαμενές δεν είναι πάντα καλύτερες.

Μια άλλη κοινή παρανόηση είναι:

Αν 100 λίτρα είναι καλά, 500 λίτρα πρέπει να είναι καλύτερα.

Αυτό δεν είναι απαραίτητα αλήθεια.

Μια υπερμεγέθης δεξαμενή αποθήκευσης μπορεί:

• Αύξηση του κόστους του συστήματος

• Αυξήστε την απώλεια θερμότητας

• Ανεπαρκής αύξηση του όγκου νερού του συστήματος

• Αυξήστε το χρόνο προθέρμανσης

• Απαιτούν περισσότερο χώρο εγκατάστασης

• Μείωση της ανταπόκρισης του ελέγχου

Συνεπώς, το μέγεθος της δεξαμενής αποθήκευσης πρέπει να υπολογίζεται και όχι να επιλέγεται με βάση τη συνήθεια.

Ο σωστός όγκος εξαρτάται από παράγοντες όπως:

• Δυνατότητα αντλίας θερμότητας

• Ελάχιστη ικανότητα διαμόρφωσης

• Ελάχιστος χρόνος λειτουργίας του συμπιεστή

• Ελάχιστη ζήτηση θερμότητας σε κτίρια

• Όγκος νερού του συστήματος

• Επιτρεπόμενη κλίση θερμοκρασίας

• Απαιτήσεις αποψύχωσης

• Ελάχιστες απαιτήσεις του κατασκευαστή για τον όγκο νερού

Μια απλοποιημένη σχέση μηχανικής είναι:

V ≈ Q × t / (ρ × Cp × ΔT)

όταν ο απαιτούμενος όγκος σχετίζεται με την ανισορροπία θερμότητας που πρέπει να απορροφηθεί κατά τη διάρκεια της επιθυμητής ελάχιστης περιόδου λειτουργίας.

Στην πρακτική σχεδίαση, οι υδραυλικές απαιτήσεις του κατασκευαστή της αντλίας θερμότητας πρέπει πάντα να έχουν προτεραιότητα.

16Πρωτογενές και δευτερογενές σύστημα αντλίας θερμότητας

Κανένας από τους δύο σχεδιασμούς δεν είναι καθολικά καλύτερο.

Η σωστή επιλογή εξαρτάται από το κτίριο και τις συνθήκες λειτουργίας.

17Ένα Πρακτικό Παράδειγμα

Σκεφτείτε ένα σπίτι που χρησιμοποιεί αντλία θερμότητας αέρα-νερού με:

Ζώνη Α:Θέρμανση κάτω από το πάτωμα
Ζώνη Β:Ραδιενεργοποιητές
Ζώνη Γ:Μονάδες κυλίνδρων ανεμιστήρων

Κατά τη διάρκεια του χειμώνα, και οι τρεις ζώνες μπορούν να λειτουργούν.

Κατά τη διάρκεια του ήπιου καιρού, μόνο η θέρμανση κάτω από το πάτωμα μπορεί να απαιτεί θερμότητα.

Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, μόνο οι κυλίνδρες των ανεμιστήρων επιτρέπεται να λειτουργούν για ψύξη.

Συνεπώς, η ροή του συστήματος μεταβάλλεται σημαντικά καθ' όλη τη διάρκεια του έτους.

Ένα δευτερογενές υδρολογικό σχέδιο μπορεί να επιτρέψει στην αντλία θερμότητας να διατηρεί σταθερή πρωτογενή ροή ενώ το δευτερογενές σύστημα διανομής ανταποκρίνεται ανεξάρτητα στη ζήτηση του κτιρίου.

Μια τυπική διαμόρφωση θα μπορούσε να είναι:

Αντλία θερμότητας από πηγή αέρα
↓
Αρχική αντλία κυκλοφορίας
↓
Κεραμίδα αναφοράς
↓
Δευτερεύουσα αντλία / πολλαπλή διανομή
↓
Ραδιενεργητές + Φαν Coils + Θέρμανση κάτω από το πάτωμα

Για το κύκλωμα θέρμανσης κάτω από το πάτωμα, μπορεί επίσης να απαιτηθεί διάταξη ανάμειξης εάν η απαιτούμενη θερμοκρασία τροφοδότησής του είναι χαμηλότερη από εκείνη άλλων τερματικών.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα δευτερογενή υδρονικά συστήματα είναι κοινά σε πιο περίπλοκα έργα αντλιών θερμότητας.

18Η πιο σημαντική αρχή σχεδιασμού

Ο σκοπός ενός δευτερεύοντος συστήματος δεν είναι απλώς να προσθέσει μια δεξαμενή ασφαλείας.

Ο πραγματικός του σκοπός είναι η διαχείριση της σχέσης μεταξύ:

Πηγή θερμότητας ️ ροή νερού ️ θερμική αποθήκευση ️ φορτίο κτιρίου

Ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα διατηρεί αυτά τα τέσσερα στοιχεία σε ισορροπία.

Εάν η αντλία θερμότητας παράγει περισσότερη θερμότητα από ό,τι καταναλώνει το κτίριο επί του παρόντος, το σύστημα χρειάζεται επαρκή θερμική ικανότητα και λογική ελέγχου για να αποτρέψει την ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας και το κλείσιμο του συμπιεστή.

Αν το κτίριο απαιτεί περισσότερη θερμότητα από ό,τι παράγει αυτή τη στιγμή η αντλία θερμότητας, η θερμότητα που αποθηκεύεται στο σύστημα μπορεί προσωρινά να μειώσει τον ρυθμό μείωσης της θερμοκρασίας του νερού.

Αυτή η θερμική αδράνεια συμβάλλει στην εξομάλυνση της ασυμφωνίας μεταξύ της στιγμιαίας παραγωγής της αντλίας θερμότητας και της ζήτησης του κτιρίου.

Ωστόσο, η θερμική αποθήκευση δεν παράγει ενέργεια.

Τελικά:

Θέρμανση που παράγεται από τη αντλία θερμότητας = Θέρμανση που παραδίδεται στο κτίριο + απώλειες συστήματος ± μεταβολή της αποθηκευμένης θερμικής ενέργειας

Αυτή η ενεργειακή ισορροπία αποτελεί το θεμέλιο του σχεδιασμού υδρονικών αντλιών θερμότητας.

Συμπέρασμα: Πότε θα πρέπει να επιλέξετε ένα δευτερεύον υδρονικό σύστημα;

Ένα δευτερεύον υδρολογικό σύστημα μπορεί να είναι μια εξαιρετική λύση όταν μια αντλία θερμότητας με πηγή αέρα εξυπηρετεί ένα περίπλοκο κτίριο με μεταβλητή ροή νερού, πολλαπλές ζώνες θέρμανσης ή διαφορετικές τερματικές μονάδες.

Τα κυριότερα πλεονεκτήματα της είναι:

σταθερή ροή της αντλίας θερμότητας, υδραυλικός διαχωρισμός, αυξημένος όγκος νερού του συστήματος, μειωμένος σύντομος κύκλος και καλύτερη ευελιξία σε πολλές ζώνες.

Τα κύρια μειονεκτήματα της είναι:

υψηλότερο αρχικό κόστος, πρόσθετη ηλεκτρική ενέργεια αντλίας, μεγαλύτερη πολυπλοκότητα εγκατάστασης, πρόσθετη απώλεια θερμότητας και δυνατότητα υδραυλικής ανάμειξης εάν το σύστημα είναι κακοσχεδιασμένο.

Επομένως, το τεχνικό ζήτημα δεν πρέπει να είναι:

¢Πρέπει κάθε αντλία θερμότητας να διαθέτει μια δεξαμενή ασφαλείας;

Μια καλύτερη ερώτηση είναι:

Το σύστημα αυτό χρειάζεται υδραυλικό διαχωρισμό ή πρόσθετη θερμική μάζα για τη διατήρηση σταθερής και αποδοτικής λειτουργίας της αντλίας θερμότητας;

Αυτή η ερώτηση οδηγεί σε πολύ καλύτερο σχεδιασμό HVAC.

Επικαιρότερα ερωτήματα: Δευτερογενή υδρολογικά συστήματα και δεξαμενές ασφαλείας

Τι είναι ένα δευτερογενές υδρονικό σύστημα;

Ένα δευτερεύον υδρονικό σύστημα διαχωρίζει το κύκλωμα της αντλίας θερμότητας από το κύκλωμα διανομής του κτιρίου.Τα δύο κυκλώματα συνδέονται συνήθως μέσω μιας δεξαμενής ασφαλείας ή άλλης μορφής υδραυλικού διαχωρισμού.

Γιατί χρησιμοποιούνται δύο αντλίες κυκλοφορίας;

Μια αντλία διατηρεί την απαιτούμενη ροή νερού μέσω της αντλίας θερμότητας, ενώ η δεύτερη αντλία τροφοδοτεί τους τερματικούς σταθμούς θέρμανσης ή ψύξης του κτιρίου σύμφωνα με τις δικές τους απαιτήσεις ροής.

Η δεξαμενή ασφαλείας βελτιώνει την απόδοση της αντλίας θερμότητας;

Δεν είναι αυτόματα. Μπορεί να μειώσει τους σύντομους κύκλους και να σταθεροποιήσει τη λειτουργία, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει την εποχική απόδοση σε ορισμένα συστήματα.και μια επιπλέον αντλία καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια.

Μπορεί μια αντλία θερμότητας να λειτουργήσει χωρίς μια δεξαμενή ασφαλείας;

Ναι. Πολλά σωστά σχεδιασμένα συστήματα μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς ένα, εφόσον πληρούνται οι ελάχιστες απαιτήσεις ροής, ελάχιστος όγκος νερού, ζώνη, αποψύχωσης και χρόνου λειτουργίας του συμπιεστή.

Είναι ένα δευτερεύον σύστημα καλύτερο για τη θέρμανση κάτω από το πάτωμα;

Ένα απλό σύστημα θέρμανσης με σταθερή ροή μπορεί συχνά να λειτουργήσει καλά με άμεση σύνδεση.Τα δευτερεύοντα συστήματα γίνονται πιο πολύτιμα όταν η θέρμανση κάτω από το πάτωμα συνδυάζεται με ψυγεία, κυλίνδρους ανεμιστήρων, πολλαπλές ζώνες ή διαφορετικές απαιτήσεις θερμοκρασίας νερού.

Τι συμβαίνει αν η δεξαμενή είναι πολύ μεγάλη;

Μια υπερμεγέθης δεξαμενή ασφαλείας μπορεί να αυξήσει την απώλεια θερμότητας, το κόστος εγκατάστασης, τις απαιτήσεις χώρου και τον χρόνο απόκρισης του συστήματος χωρίς να παρέχει ουσιαστικό όφελος από την αποδοτικότητα.