Баки до теплового насосу: які бувають і навіщо потрібні
Людина, яка вперше зіштовхується з темою використання альтернативних джерел тепла, задається безліччю питань починаючи від «Який тепловий насос обрати?» та «Що і як встановлювати?» до «Чи не змінити мені тип опалення і в батьківському будинку?». Теми, що цікавлять клієнтів, будуть так чи інакше висвітлені в цій статті. Але почати варто, все-таки з самого основного питання.
Що таке тепловий насос?
Тепловий насос — являє собою пристрій, яке відбирає енергію у низькокалорійного джерела тепла. Таким джерелом може бути:
-
зовнішнє повітря;
-
геотермальні джерела;
-
вода з природних водойм;
-
ґрунт та ґрунтові води;
-
викиди повітряної вентиляції.
На перший погляд це неможливо – отримання дармової енергії буквально з повітря наводить на думку про чудо, що відбулося.. У пам'яті спливає другий закон термодинаміки про неможливість передачі тепла від холодного тіла до теплішого.
Але ніякої магії немає — тепловые насосы споживають механічну енергію на вході, що підводиться до них, і видають теплову енергію на виході.
Як працює тепловий насос?
Теоретичною основою роботи подібних пристроїв є зворотний цикл.. Він можливий під час коректної роботи кожного циклу перетворення тепла.
Отримана від джерела енергія передається по системі за допомогою холодоагенту (рідини, яка закипає при негативних температурах). Це можливо через роботу повітряного компресора, який створює зони розширення та стиснення робочої рідини.
При отриманні енергії ззовні хладагент закипає і перетворюється на пару. Перебуваючи в газоподібному стані, він стискається в компресорі. На виході з компресора газоподібний холодоагент має підвищений тиск та температуру.. У конденсаторі пара знову переходить у рідку форму, віддаючи тепло в систему опалення.
У результаті холодоагент стає вдвічі холоднішим, але його тиск залишається низьким. Щоб підвищити його до робочого рівня, рідина проходить розширювач (TRV). Тепер нормалізовані параметри дозволяють холодоагенту потрапити у випаровувач і знову проходити цикл знову. Таким чином, замкнутий цикл не дає жодних вихлопів – «паливо» не згорає, а використовується повторно та багаторазово.
Який тепловий насос краще?
Універсальних рішень немає, але кожна із систем з використанням ТН виходить вигідніше у довгостроковій перспективі.
Важливо! Експлуатаційний період такого пристрою досягає 50 років, що у порівнянні з 20-ти річним експлуатаційним періодом котельного обладнання значно знижує його вартість у перерахунку на 1 рік.
Більш детальні розрахунки наведено на графіку.
До переваг ТН можна віднести:
-
простоту конструкції та експлуатації;
-
економічний зиск;
-
надійність матеріалів;
-
безпека при використанні.
Системи на основі ТН є екологічно чистими. Тут немає місця застосуванню відкритого вогню та викидам від горіння палива. По електробезпеці, вібраціям і шуму вони не відрізняються від багатьох інших побутових приладів.
Електрична начинка таких пристроїв дозволяє підключити їх до Wi-Fi і керувати температурними режимами в приміщенні з телефону. Це дає можливість коригувати температуру за півгодини чи годину до повернення додому, а також налаштовувати різні режими в залежності від часу доби.
У кожного з видів теплових насосів є свої переваги та обмеження.. Наприклад, для ґрунтового потрібно встановлювати десятки метрів труби під землею. Це вимагає і площі, та додаткових витрат на монтаж. Пристрої вода-вода вимагають буріння землі та близькості ґрунтових вод до поверхні. Але в той же час обидва ці типи здатні видавати більш стабільну потужність, оскільки не залежать від температури навколишнього середовища, як насоси воздух-вода. Проте вони є найпопулярнішими, адже не вимагають ніяких особливих умов монтажу і коштують дешевше.
Які елементи потрібні для системи ТН «повітря-вода»?
Для коректної роботи всієї системи опалення, крім найголовнішого апарату, потрібні:
-
сантехнічна розв'язка;
-
насосна група;
-
бак ГВП непрямого нагріву;
-
буфер-накопичувач.
Потрібний бак №1
Буферний бак є додатковим компонентом, який може бути підключений паралельно, комбіновано чи послідовно. Він може бути розміщений після конденсатора ТН і виконувати роль акумулюючого резервуара теплоносія. Тобто він дозволяє запасти теплову енергію холодоагенту на випадок, якщо генерація нового тепла зупиниться або буде нестабільною через несприятливі температурні умови повітря.
Важливо! Підключення буферної ємності значно зменшує кількість пусків теплового насосу, що продовжує його термін експлуатації та економить електричну енергію. У зв'язку з цими обставинами, виробники обладнання висувають вимогу про наявність буферного резервуару, як обов'язкове.
Буферна ємність (або акумулятор) виконує кілька важливих функцій:
-
Стабілізація температури. Буферна ємність допомагає врівноважити нерівномірні надходження тепла через неоднорідність енергії, що надходить.. Це забезпечує більш стабільну температуру в системі опалення чи гарячого водопостачання.
-
Збільшення ефективності. Буферна ємність може згладити коливання навантаження, дозволяючи тепловому насосу працювати у більш стабільних умовах. Це зменшує частоту увімкнення/вимкнення пристрою та підвищує ефективність його роботи.
-
Поліпшення комфорту. За рахунок стабілізації температури та більш рівномірного розподілу тепла буферна ємність сприяє створенню більш комфортних умов у приміщенні.
-
Захист TН. Буферна ємність запобігає частим включенням та вимкненням, що може зменшити зношуваність обладнання.
Як розрахувати літраж буфера?
Думки щодо підбору обсягу ємності поділяються – цифри розділяються від 10 літрів на кВт потужності та йдуть до 60 літр на кВт. Заради справедливості, можна відразу помітити, що і в тому й іншому випадку насос працюватиме. Але некоректний розрахунок дуже зменшить позитивні якості кожної конкретної системи опалення.. Тому до обчислення потрібно підходити з розумом.
Загальна схема розрахунку може містити:
-
Визначення споживання. Важливо дізнатися кількість теплових потреб приміщення, в тому числі необхідне тепло для опалення та гарячого водопостачання. Також варто звернути увагу на фактори, що впливають на теплові втрати (ізоляція, кліматичні умови).
-
Вибір температурного режиму. Необхідно визначити температурний діапазон, який ви хочете підтримувати.
-
Робрахунок обсягу буферної ємності за допомогою формули:
Q = ηm ⋅ в ⋅ ДТ , де
\(Q) - теплова енергія (у джоулях);
\(м) - Маса теплоносія (в кг);
\(c) - Питома теплоємність теплоносія (у Дж/(кг·°С));
\(\Δ T\) - Зміна температури (в °C);
\(\eta\) - ККД системи. Перетворіть теплову енергію до обсягу, знаючи щільність теплоносія.
Конкретні параметри можуть змінюватись в залежності від моделі теплового насоса, конструкції системи опалення та інших факторів. можливо, також варто проконсультуватися із професіоналами Реймер, щоб отримати більш точні рекомендації для вашого конкретного випадку. Наш досвід установок та експлуатації доводить, що найефективніше схема працює з розрахунку 40 літр буфера на кВт потужності ТН.
При можливості відключення електроенергії слід враховувати наступне: надто велика буферна ємність негативно впливатиме на роботу теплового насоса. Тому рекомендуємо дотримуватись мінімально зазначених обсягів у таблицях.
Для моноблочних типів рекомендується:
ОПТИМАЛЬНЕ СПІВВІДНОШЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ТЕПЛОВОГО НАСОСУ ТА ЛІТРАЖУ БУФЕРНОГО БАКА
ДЛЯ МОНОБЛОЧНОГО ТИПУ RAYMER:
ДЛЯ СПЛИТ-СИСТЕМ ТЕПЛОВИХ НАСОСІВ RAYMER:
Підбором пристрою можна зайнятися самостійно, але краще звернутися до експертів Реймер.
Потрібний бак №2
Іншою необхідною ємністю є бак ГВП. Непрямий резервуар гарячої води – це ємність без обігрівача, яка служить для нагрівання води. Для підвищення температури води всередині розширювальний бак системи ГВП використовує енергію, що передається з насосу.
Важливо! Баки непрямого нагріву для газових котлів не підходять до системи з ТН. Для гарантії коректної роботи теплових насосів потрібні дуже розширені та перерозмірені теплообмінники з площею від 2.5 м.кв. і вище.
Основні компоненти бака ГВП непрямого нагріву зазвичай включають:
- Теплообмінник, який забезпечує ефективний теплообмін між тепловим носієм та водою.
- Ізоляція, яка мінімізує втрати тепла та підтримує високу температуру води всередині ємності.
- Термостат та датчики, які використовуються для контролю параметрів рідини. Вони забезпечують належну температуру гарячої води відповідно до потреб користувача.
Ось деякі причини, чому варто встановлювати розширювальний бак для ГВП:
- Підвищення ефективності – отримане тепло не пропадає, а накопичується у воді.
- Економія енергії – ємність не потребує додаткових обігрівальних елементів, тому не споживає електрику.
- Довгий термін служби - ізоляція та відсутність прямого контакту з обігрівальним елементом роблять резервуар менш уразливим до неполадок.
Як вибрати бак ГВП?
Гра під назвою «Як розрахувати бак для ГВП?» може закінчитися правилом «чим більше, тим краще", але все ж при виборі важливо дотримати оптимальність об'єму та потужності. Варто врахувати і кількість споживачів, та температурні вимоги.
Можна скористатися наступною підказкою:
- Оцініть потребу у гарячій воді – скільки людей і як планує її використати. Зверніть увагу на кількість води, що витрачається на кожен із способів використання (душ, приготування їжі, прання і т.д.).
- Розрахуйте обсяг, застосовуючи при цьому коефіцієнти безпеки та резервування, щоб врахувати можливі піки споживання.
- Визначте бажану температуру гарячої води. Це може залежати від ваших уподобань та стандартів для можливостей конкретного ТН.
- Виберіть бак з урахуванням розрахунків, вимог, нормативів та стандартів.
Для теплових насосів Raymer є певні рекомендовані схеми підбору.
МОНОБЛОЧНИЙ ТИП:
СПЛІТ-СИСТЕМА:
| Модель ТН Raymer | |||
| DHWP 150L, площа вбудованого теплообмінника від 2,25 м.кв. | DHWP 200L, площа вбудованого теплообмінника від 3 м.кв. | DHWP 250L, площа вбудованого теплообмінника від 3,75 м.кв. | DHWP 300L, площа вбудованого теплообмінника від 4,50 м.кв. |
| Split RAY-10DS1-EVI (220V) |
Спліт RAY-15DS1-EVI (220V) | Спліт RAY-18DS1-EVI (220V) | Спліт RAY-24DS1-EVI (380V) |
| Спліт RAY-13DS1-EVI (220V) | Спліт RAY-15DS1-EVI (380V) | Спліт RAY-18DS1-EVI (380V) | Спліт RAY-32DS1-EVI (380V) |
| Спліт RAY-24DS1-EVI (380V) | |||
З чого виготовлені баки для теплових насосів?
Варто звернути увагу, що більшість буферних ємностей і резервуарів ГВП виготовлені з нержавіючої сталі. Це зумовлено перевагами виробів із неї:
- Стійкість до корозії. Нержавіюча сталь погано окислюється і не реагує на агресивні середовища. Це особливо важливо у системах теплового насоса, де присутні різні теплоносія, вода та хімічні добавки.
- Довговічність. Матеріали з нержавіючої сталі зазвичай мають високу міцність., у тому числі стійкістю до механічних та температурних впливів. Це робить їх довговічними, отже, економічно вигідними.
- Гігієнічність. Нержавіюча сталь легко чиститься та забезпечує гігієнічні умови зберігання теплоносія.. Це важливо для підтримки високої якості води та запобігання розвитку бактерій або інших мікроорганізмів..
- Висока теплопровідність. Нержавіюча сталь добре проводить тепло, ефективно передаючи його у циклі ТН.
- Мінімальна втрата тепла. Буферні ємності з нержавіючої сталі мають гарну теплоізоляцію., що допомагає мінімізувати втрати тепла та підтримувати стабільну температуру всередині резервуару.
- Екологічність. Нержавіюча сталь є екологічно чистим матеріалом, який можна переробляти.
Для якісного підбору обох типів баків для теплового насосу стоит воспользоваться помощью опытных инженеров по отоплению и водоснабжению. Фахівці Реймер зможуть врахувати особливості вашої системи та допомогти обрати оптимальне рішення.
Правильне встановлення всіх пристроїв допоможе бути вашому будинку енергонезалежним!
