Элементы гидросистемы установки с тепловым насосом

  1. Нагрев горячей воды
  2. Не слишком холодно, не слишком тепло ...

Это вторая статья в серии о решениях для гидравлических насосов. В предыдущей статье этой серии обсуждались компоненты рассольной системы теплового насоса.

Для установок с тепловым насосом большинство ранее обсуждаемых элементов, а также логика их работы и обоснованность использования будут общими. Гораздо большее разнообразие гидравлических решений встречается при установке верхнего источника тепла, то есть на стороне центрального отопления и ГВС. Чтобы не утонуть в обсуждении многочисленных решений, сосредоточив внимание на их преимуществах или недостатках, я попытаюсь сосредоточиться в этой статье в основном на одном относительно популярном решении, и в В последующих статьях на его основе я постараюсь приблизить более сложные системы.

Как я упоминал ранее, система теплового насоса состоит из трех компонентов, соединенных вместе: теплового насоса, нижнего источника и верхнего источника. На схеме верхняя система источника тепла соединена с тепловым насосом слева. Также показано электрическое подключение всех исполнительных механизмов (насоса, нагревателя, комнатного контроллера) и измерительных (датчиков) для автоматизации теплового насоса. Важно использовать систему управления, которая соединит нижний элемент управления и верхний источник, а также работу теплового насоса. Это позволит полностью оптимизировать работу всей системы и исключить возможные конфликты в алгоритмах работы дополнительных систем управления.

Это позволит полностью оптимизировать работу всей системы и исключить возможные конфликты в алгоритмах работы дополнительных систем управления

Рис. 1. Гидравлическая схема рассола / водяного теплового насоса. Подогрев и приготовление горячей полезной воды.

Нагрев горячей воды

В обсуждаемом решении тепловой насос обеспечивает двух потребителей тепла. Это горячая вода и единая система отопления. Я буду обсуждать первый из них, отопление горячей водой. Оба потребителя подключены к тепловому насосу параллельно. Это решение в большинстве случаев является наилучшим, поскольку позволяет отделить высокотемпературный (горячий) приемник от низкотемпературного (со) приемника.

В жилищном строительстве опыт показывает, что время работы теплового насоса в режиме подготовки горячей воды колеблется в пределах 10-20%, а 80% рабочего времени используется для отопления объекта. Благодаря этому решению, когда это необходимо, тепловой насос переключается в абсолютном приоритете на режим приготовления горячей воды для бытового потребления, в течение которого циркуляционные насосы центрального отопления не работают, и вся энергия, генерируемая тепловым насосом, передается в бак для горячей воды (WWSP).

Из-за приоритета горячей технической воды эксплуатационные расходы являются самыми низкими из-за того, что высокий параметр нагрева используется только в течение максимально короткого рабочего времени, а также гарантирует высокий комфорт горячей водопроводной воды в любых условиях. Распределение энергии между потребителями тепла осуществляется двумя независимыми циркуляционными насосами, M16 (отопление) и M18 (горячая вода для бытовых нужд).

В системе двух циркуляционных насосов необходимо использовать обратные клапаны (КР) - без них при работе одного приемника энергия забирается из неработающего приемника. Существуют также системы, использующие один заправочный насос и общий трехходовой клапан, управляемый приводом. Это также правильная система, однако в случае двух циркуляционных насосов существует простая возможность гидравлического управления потоком, отличающимся при работе на каждом и разных потоках при работе с горячей водой.

В связи с тем, что при работе с горячей водой для бытовых нужд гидравлическое сопротивление системы и требуемый расход значительно выше, может оказаться, что циркуляционный насос для зарядки бака для горячей воды должен иметь более высокую эффективность. Что касается самого резервуара с горячей водой, то теперь мы можем встретить бункеры, где теплообменник представляет собой змеевик в резервуаре для хранения, и это на самом деле самое популярное решение, существуют также резервуары с двойными стенками или системы с косвенным теплообменником.

Каждый раз, когда важно, чтобы в дополнение к соответствующей производительности, поверхность обмена используемого теплообменника также была правильной. Если теплообменник слишком маленький, температура горячей воды, которую мы можем получить в контейнере, будет слишком низкой. Каждый раз, когда можно проверить, имеет ли предлагаемый резервуар горячей воды катушку соответствующих размеров, это в основном поверхность теплообмена, измеренная в м², формула для оценки требуемой площади теплообмена следующая:

A = Q / (k * Δt) [м 2],

где:

A - поверхность теплообмена, выраженная в м²

Q - мощность нагрева теплового насоса, выраженная в кВт

k - коэффициент теплопередачи, выраженный в кВт / (м² * K)

- для эмалированной стали = 0,4

- для нержавеющей стали = 0,7

Δt - разница температур между температурой в змеевике и температурой в баке горячей воды [K]

Например, давайте посмотрим на тепловой насос 11 кВт. Пусть температура потока теплового насоса составляет 60 o C, а температура накопительного бака 50 o C:

Следовательно, поверхность теплообмена будет:

A = 11 / (0,4 * 10) = 2,75 м 2

Таким образом, мы видим, что стандартный бак для горячей воды, который отлично работает при подключении твердотопливного котла, может не подходить для использования с тепловым насосом, даже с гораздо меньшей мощностью нагрева, из-за слишком низкой поверхности теплообмена. Рекомендуется использовать теплообменники с поверхностью теплообмена 0,25–0,3 м² на 1 кВт тепловой мощности теплового насоса.

Помните, что возможная температура в баке зависит от мощности нагрева теплового насоса и температуры его подачи. Мощность нагрева будет зависеть от температуры нижнего источника тепла, которая варьируется в зависимости от сезона, и зимой это естественно, когда нижний источник составляет около 0 ° C, а в летнем плоском коллекторе температура достигает 20 ° C. Эта зависимость иллюстрируется схемами примерного резервуара для горячей воды, используемого с тепловыми насосами.

Диаграмма. Рабочие характеристики водонагревателя оптимизированы для использования с тепловым насосом. Зависимость достижимой температуры в резервуаре (накопительной температуры) в зависимости от мощности нагрева теплового насоса и расхода теплоносителя. Две температуры подачи.

Не слишком холодно, не слишком тепло ...

Температура в накопительном баке контролируется с помощью датчика температуры (R3), подключенного к автоматике теплового насоса. Заданная температура ГВС должна иметь гистерезис активации, например, 5 К. Например, установленная температура горячей воды составляет 45 ° C, а гистерезис 5 K. Когда температура в баке падает на 5 K, тепловой насос переключается в режим нагрева горячей воды для бытового потребления и работает в этом режиме. режим, пока температура в лотке не достигнет 45 ° C.

Резервуар для хранения также снабжен электрическим нагревателем (E9), который можно использовать для достижения более высоких температур в резервуаре или для проведения процесса термической дезинфекции резервуара.

Система также оснащена циркуляционным насосом горячей воды (M24), который обязательно должен быть оснащен системой контроля времени или в соответствии с текущими требованиями, чтобы ограничить потери тепла в распределительных каналах. Резервуар, который не показан на схеме, также должен иметь антикоррозионную защиту в виде анода из магния или титана, периодически проверяемого и выбираемого по качеству водопроводной воды.

Пшемыслав Радзикевич