Схема установки буферной емкости твердотопливного котла

Схема установки буферной емкости твердотопливного котла

Сегодня на рынке представлен большой ассортимент котлов, но наибольшим спросом пользуется твердотопливный котел. Он особенно подходит для сложных систем, там, где есть проблемы с газоснабжением, хранением топлива или подключением. Поэтому, если вы выбрали для себя теплогенератор, который черпает энергию от твердого топлива (дров или топливных брикетов), сначала необходимо ознакомиться с тонкостями его работы, а также установки твердотопливного котла. Правильный монтаж обеспечит долговечность системы и эффективность работы. Итак, как происходит подключение буферной емкости?

Предназначение буферной емкости

Что такое буферная емкость или теплоаккамулятор и в чем ее предназначение? Это специальная емкость, а если быть точнее, то металлическая бочка большого объема, которая служит в качестве разделителя и для преобразования разных типов энергии. Устанавливается она между разными источниками тепла и позволяет в бесперебойном режиме передавать тепло, даже если к вашему дому подключено как системное отопление, так и раздача тепла от солнечного коллектора или газового котла. Подобное приобретение является очень удобным и со временем полностью окупает свою стоимость за счет накопления и использования различных видов тепла, то есть исключается холостой расход системной энергии.

Таким образом, если в вашем доме помимо твердотопливного котла имеются и другие источники тепла, которые вы хотите использовать в полной мере и при этом экономить, тогда обязательным условием является установка преобразующего бака (буферного).

Преимущества и недостатки

Несмотря на незаменимость буферной емкости для частного дома, она все же имеет свои недостатки и достоинства. Обязательно ознакомьтесь с ними перед установкой теплосистемы. Итак, начнем с преимуществ. По каким причинам особенно важен монтаж аккумуляторной емкости?

• Защищает тепловую систему от перегрева.
• При длительном использовании не только позволяет окупить себя, но и экономить до половины энергозатрат.
• Наличие «ночного» тарифа, что обеспечивает правильное распределение энергии в разное время суток.
• Буферный бак до максимума задействует работу котла, благодаря чему полностью сжигается топливо и обеспечивается максимальная эффективность.
• Благодаря полному сжиганию топлива внутри котла не только не остается сажа и угарный газ, но и производится меньшее количество выбросов.
• При присоединении бака к твердотопливному котлу его работа всегда осуществляется на полной мощности, а значит, дает больший эффект при одинаковых затратах топлива.

Что касается недостатков, то без них также не обошлось. Оцените их наравне с преимуществами, чтобы понять, насколько они являются для вас существенными.

• Во-первых, нужно отметить, что буферная емкость стоит недешево. Ее установка и подключение требуют значительных затрат.
• Первоначальный разгон теплосистемы осуществляется до 4 часов, это особенно неудобно для тех, кто хочет установить бак на даче или в загородном доме, для отопления постоянно нужно выжидать длительный интервал.
• Для установки буферной системы отопления необходимо наличие большой свободной площади.

Однако все вышеперечисленные минусы можно скорректировать. Во-первых, дорогое оборудование быстро себя окупает, уже через 3 года, а во-вторых, первоначальный разогрев помещения можно сократить за счет обводного контура с байпасом. Такое решение позволит сэкономить время до одного часа. Ну а если оценить целесообразность монтажа, то наличие твердотопливного котла и буферной емкости сделает обслуживание дома более комфортным и чистым за счет полного сгорания топлива.

Виды и строение твердотопливных котлов

Твердотопливный котел представлен в нескольких вариантах, в зависимости от предназначения, способа работы и строения. Итак, различают 3 основных вида твердотопливных котлов:

• Чугунные (на дровах и углях)
• Пеллетные
• Пиролизные.

Также котлы могут различаться по типу работы, а именно с автоматической подачей топлива и с ручной загрузкой твердого топлива.

Чугунные котлы, которые работают на основе угля и дров, довольно эффективны. Они используют уголь любой фракции, а также дрова любой породы. При этом подобный вид котла равносилен по своей эффективности с котлами, работающими на природном газе. Они очень выгодны и удобны в хозяйственных целях, позволяют быстро получить тепло, однако с определенной периодичностью нужно следить за пополнением топлива.

Пеллетные – это твердотопливные котлы, которые работают на основе пеллетов, специальных гранул на основе прессования древесных отходов. Пеллеты – это экологически чистый материал, при помощи сжигания которого можно получить большое количество энергии. Главное преимущество использования такого типа котлов с пеллетами – это получения теплоэнергии на протяжении до двух суток без вбрасывания дополнительного топлива. Кроме того, стоимость пеллетов намного ниже, чем другого твердого топлива.

Пиролизные котлы также работают на основе древесины, которая впоследствии перерабатывается на пиролизный газ в виде мелких молекул. Котел, в основе которого заложен такой принцип работы считается максимально эффективным и быстро отапливает здание. Однако нельзя не учесть его дороговизну. Впрочем, и окупаемость пиролизного котла быстрее. Но отдельно стоит учитывать, что данный вид твердотопливного котла очень требователен к древесине, она должна быть обязательно сухой.

Независимо от выбранного типа котла, они имеют схожее строение, на котором основывается принцип их работы, а именно:

• Теплообменник
• Дымосос
• Камера сгорания
• Вентиляционная система
• Бункер подачи топлива.

Поэтому при выборе котла учитывайте не только ценовой сегмент, но и принцип работы. Сегодня на рынке представлено большое разнообразие производителей, которые позволяют найти компромисс между разными моделями и ценой. Если коснуться вопроса применения твердотопливного котла, то особо эффективным он является для отдельных климатических зон или в межсезонье, когда температура воздуха находится в пределах от -5 до +10 градусов.

Как рассчитать объем

Чтобы рассчитать буферную емкость для определенного типа твердотопливного котла, необходимо воспользоваться формулой, которая является стандартной для всех типов теплосистем. Она выглядит следующим образом:

Q = c × m × ∆t, где
Q – общее количество затратной энергии,

c – удельная теплоёмкость жидкости,

m – масса теплоносителя,

∆t – разница температур (градус).

Если обратиться к табличным значениям, то в Украине норма расхода тепла на 1 кв. метр составляет 80 Вт/час.

При полученном значении вы также должны вычесть объем воды в системе отопления, то есть в радиаторах и магистрали. Конечное показание может меняться в зависимости от мощности и принципа работы котла, температуры в помещении и степени утепления. С учетом всех этих характеристик и производится выбор теплосистемы. Если у вас возникли сложности при расчете или вы не уверены в полученных значениях, тогда обратитесь с этим вопросом к специалистам.

Этапы установки котла

В установку котла заложен ряд несложных процессов, которые возможно провести самостоятельно. Но если вы не имеете никакого понятия о принципе работы данной системы и тонкостях ее подключения, тогда лучше сразу обратиться за помощью к специалистам и тем самым исключить риск неправильной работы котла или ряд других сопутствующих ошибок. Процесс монтажа включает следующие этапы:

1. Подготовка основания для установки.
2. Проектирование плана работ и системы в целом.
3. Обустройство системы для отвода продуктов горения.
4. Установка оборудования (котла).
5. Монтаж труб и радиаторов.
6. Встраивание аккумулирующего бака.
7. Обвязка котла для обеспечения тепла в помещении.

Отдельно стоит отметить, что установка твердотопливного котла не должна происходить в жилых комнатах. Хорошо, если это будет подвал или отдельное помещение с эффективным уровнем вентиляции. Также учтите, что вся система займет немало места, поэтому 2-3 квадратных метра будет недостаточно. Для тех моделей котлов, которые не оборудованы клапаном безопасности, нужно будет установить его отдельно. Это обязательное условие, которое обезопасит вас от перегрева.

Обвязка котла с буферной емкостью

Твердотопливный котел может работать на полной мощности, при этом приводя продукты переработки к полному сгоранию. Обязательным условием является накапливание излишней энергии, поэтому без буферной емкости не обойтись. Ниже представлена стандартная схема обвязки котла с аккумулятором. Здесь используется малый контур циркуляции согласно красным стрелкам, а также два смесительных узла. Ознакомьтесь с ее правильным подключением и работой.

Что касается синей стрелки, то данная схема аналогична предыдущей, однако суть ее заключается в гидравлическом разделении ветвей отопления от котлового контура. Но при этом важно понимать, что гидравлическая стрелка (синяя) не служит для накопления тепла в отличие от буферной емкости. В качестве дополнительных теплоисточников могут служить и другие приспособления: бойлер, радиаторы, система «теплые полы». Но при наличии новых элементов в генерации тепла схема обвязки котла будет отличаться.

Laddomat 21. Автоматический подмешивающий контур для обвязки котла и буферной емкости, вид

О продуктеПродавцы

Category: Обвязка котлов Manufacturer: Laddomat Product status: под заказ start selling: 2016-08-18 hits: 8072

350.00 €
13 207.55 ₴ 350.00

Кол-во: –+

Laddomat 21-60 и Laddomat 21-100 – полностью автоматический подмешивающий контур обратной линии для твердотопливных котлов мощностю до 60 – 120 кВт. Существенно повышает КПД котла и продлевает термин работы теплобменника. Применяется для быстрой и надежной обвязки твердотопливного котла и буферной емкости. Производство Швеция.

Описание

Laddomat 21-60, 21-100 автоматическая насосная группа, которая предназначена для обеспечения постоянной температуры обратной лини и управления еффективной загрузки буфферной емкости.

Laddomat обеспечивает правильную работу твердотопливного котла, продлевает срок его службы, снижает потребление топлива на 20-30%. Насосная группа Laddomat заменяет классическую обвязку твердотопливных котлов, имеет маленькие габариты и очень просто монтируется.

Благодаря этому устройству вы избегаете рисков неправильного монтажа твердотопливного котла с буферной емкостью, ибо Laddomat – это инженерная разработка, собранная и проверенная в заводских условиях, сочетает в себе всю необходимую арматуру наивысшего качества.

Кроме защитных функций, Laddomat 21-60, 21-100 обеспечивает правильную загрузку буферной емкости, что дает возможность экономить до 30% топлива и делает отопительную систему максимально экономной.

Преимущества насосной групы Laddomat 21-60, 21-100 :

• позволяет котлу быстро выйти на робочую температуру, предотвращает низкотемпературную коррозию, образование конденсата
• эффективно загружает буффеную емкость с разной скоростю протоков в зависимости от температуры в теплоаккомуляторе
• при выключении твердотопливного котла полностю отбирает тепло в буфферную емкость, таким образом экономит до 20 % энергии
• при перебое в электроснабжении уберегает котел от перегрева путем обеспечения природной циркуляции теплоносителя между котлом и буфферной емкостью
• наличие термометров для контроля роботы, термоизоляция
• заводская сборка, компактные размеры

Технические характеристики Laddomat 21-60, Laddomat 21-100

	Laddomat 21-60	Laddomat 21-100
Насос:	Laddomat LM6 (стандарт)	Wilo RS25-7
Подсоединение:	3 x Cu28 с рукояткой (стандарт) 3 x R32 с рукояткой (по заказу)	3 x R32 с рукояткой
Температура открытия:	57°, 63°, 72°, 78° или 83°C	57°, 63°, 72°, 78° или 83°C
Макс. мощность котла:	60 кВт	120 кВт

 

Фазы работы Laddomat 21-60, Laddomat 21-100

 

 

Видео

Bad video link or internet connection is absent!

Video #1

Коментарии (0)

Коментарии

Добавить комментарий

Отзывы и рейтинг

Рейтинг

Качество

Сервис

Отзывы пользователей

Добавить отзыв

Return to: Обвязка котлов

Буферные резервуары и модулирующие конденсационные котлы

Дополнительный компонент устраняет короткие циклы и снижает износ

В течение последнего десятилетия мы стали свидетелями феноменального роста установок модуляционно-конденсаторных котлов, в основном в качестве модернизации существующих систем.

Первые несколько лет мод-кона были завалены плохими установками из-за отсутствия образования в торговых отраслях по первичным/вторичным трубопроводам. Теплообменники с высоким перепадом давления не были согласованы с правильным выбором циркуляционного насоса, что привело к огромному количеству коротких циклов.

Глянцевые листовки производителя оправдали ожидания потребителей на рекордно высоком уровне: 95-процентная эффективность, бесшумная работа и гибкость установки. И с тех пор мы узнали, что эти системы нуждаются в ежегодном обслуживании как на стороне огня, так и на стороне воды теплообменника. Мы также узнали, что происходит, когда вы занижаете размер циркуляционного насоса и/или увеличиваете размер котла.

Суть дела

При расчете и выборе современных котлов мы, как профессионалы в области отопления, рассчитываем оборудование в зависимости от нагрузки дома в БТЕ/час. В большинстве домов в районе Новой Англии потери тепла составляют около 25-35 БТЕ/час на квадратный фут.

При расчете котлов мы заметили, что нагрузка на горячее водоснабжение (ГВС) постоянно превышала нагрузку на отопление. Большинство мод-конов имеют встроенный контроллер сброса для изменения температуры подачи в зависимости от того, что происходит на улице. Чем холоднее на улице, тем теплее вода в бойлере; чем теплее на улице, тем холоднее вода в бойлере. Котлы также имеют термисторы на подаче и обратке, которые изменяют мощность котла в зависимости от нагрузки, т. е. система управления котлом увеличивает или уменьшает мощность в зависимости от разницы между температурами подачи и обратки.

В настоящее время большинство современных котлов имеют динамический диапазон не менее 5:1, однако при выборе размера для ГВС вы чаще всего обнаружите, что размер вашего котла может находиться в диапазоне от 120 000 до 150 000 БТЕ/час.

Загадка ГВС

При расчете котла, скажем, для дома площадью 2500 квадратных футов с теплопотерями 75 000 БТЕ/ч, мы обнаруживаем, что нагрузка ГВС (до 150 000 БТЕ/ч) значительно выше. чем тепловая нагрузка. В отличие от водонагревателей безбакового типа, этот недостаток БТЕ можно преодолеть, добавив косвенный водонагреватель. Но котел по-прежнему слишком велик для нужд отопления.

Еще больше усложняет ситуацию то, что многие из сегодняшних больших домов будут иметь комбинацию нагревателей, которые требуют разных температур. В доме площадью 2500 квадратных футов нередко бывает пять или шесть зон с различными температурными требованиями: высокая температура для ГВС; умеренно высокая для плинтуса и/или кондиционеров; умеренно низкий для основного радианта; и низкий для внутриплитного излучателя. Чтобы лучше понять эти проблемы, давайте взглянем на одну из этих зон.

Зона площадью 500 квадратных футов, обогреваемая плинтусом высотой 25 футов, с номинальной мощностью 600 БТЕ/час при 180°F на погонный фут.

Предполагая, что потери тепла в этой зоне составляют 30 БТЕ/час на квадратный фут в самый холодный день, расчет прост:

              500 квадратных футов x 30 БТЕ = 15 000 БТЕ/час.  Общее количество БТЕ/час, необходимое для этой зоны.

Итак, как повлияет сброс на эти номера?

Короткий цикл

Когда температура воды падает до 150°F при температуре наружного воздуха 35°F, плинтус теперь будет выдавать всего 400 БТЕ/час на фут вместо 600 БТЕ/час согласно номиналам производителя. Модуль Mod-con, рассчитанный на нагрузку ГВС, имеет мощность 150 000 БТЕ/час с диапазоном регулирования 5:1, теперь работает на 30 000 БТЕ/час, чтобы удовлетворить нагрузку всего в 10 000 БТЕ/час. Можно сказать короткий цикл?

Что дает короткое циклирование этим маломассивным конденсаторным агрегатам? Два худших момента в цикле горения — это запуск и остановка. Это когда дымовые газы самые грязные. Вы будете сжигать больше газа; вы создадите износ всех компонентов; вы сократите срок службы теплообменника и да, ваш клиент будет недоволен, потому что вы рекомендовали более дорогой, сверхэффективный котел, который должен был сэкономить им деньги! Итак, что может быть сделано?

Буферная зона

Простой способ преодолеть короткое циклирование — добавить буферную емкость; четырехпортовый, хорошо изолированный сосуд, предназначенный для использования в качестве резервуара БТЕ. Буферный бак устанавливается между котлом и системой подобно гидравлическому сепаратору (см. рисунок выше) . Думайте об этом как о гидравлическом сепараторе на стероидах. Это также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в устранении необходимости в первичном/вторичном трубопроводе.

Размер очень важен и прост, если вы используете эту простую формулу:

Минимальная частота срабатывания – Минимальная нагрузка x Время работы ÷ 10 000 (ΔT x 500).

Или в нашем случае: 30 000 БТЕ/час – 10 000 БТЕ/час x 10 минут ÷ 10 000 = 20 галлонов. Таким образом, установив 20-галлонный буферный бак (или ближайший к нему по размеру), вы получите следующие преимущества:

• Устранение коротких циклов;
• Простая разводка трубопроводов для смешанных температур, так как первичный/вторичный контуры больше не нужны;
• Предотвращение износа компонентов вашего котла;
• Гидравлический сепаратор для лучшего перемешивания;
• Потеря ½°F нагретой воды в час;
• Повышенное содержание воды для отопительных нагрузок;
• Возможность микрозонирования.

Не забудьте буферизовать

Нет никаких сомнений в том, что за счет конденсации дымовых газов можно достичь повышения эффективности, и производители котлов на протяжении многих лет добавляли множество функций, чтобы «демистифицировать» свою продукцию, делая ее нам проще их установить. Но факт остается фактом: многие из этих котлов работают за пределами своих проектных параметров. Хотя недостаточное излучение является распространенной проблемой, негативные последствия коротких циклов можно значительно уменьшить, добавив буферный резервуар.

ПРИМЕРЫ СИСТЕМЫ | Caleffi Idronics

ПРИМЕР #1: ОДНА ЗОНА «ТОЛЬКО НАГРЕВ»

В этой и связанных с ней статьях многие детали из предыдущих разделов объединены в полные системы. Эти системы сконфигурированы вокруг моноблочных, а также сплит-систем тепловых насосов воздух-вода. Некоторые системы предназначены только для обогрева. Другие включают нагрев воды для бытовых нужд и охлаждение охлажденной воды.

Различные подходы к деталям, таким как трубопровод буферного резервуара, нагрев воды для бытовых нужд и вспомогательное теплоснабжение, смешиваются в различных системах. Возможны многие дополнительные комбинации этих деталей и узлов.

СИСТЕМА #1

Эта система, показанная на рис. 8-1, представляет собой однозонное приложение «только отопление», в котором моноблочный тепловой насос «воздух-вода» снабжает обогреваемую плиту пола. Это простое устройство было бы идеальным для гаража или магазина.

Высокая тепловая масса плиты обеспечивает значительный буферный эффект, устраняя необходимость в буферной емкости. Эта система предполагает, что тепловой насос может контролировать температуру жидкости, подаваемой в распределительную станцию ​​теплого пола. Если тепловой насос имеет компрессор с фиксированной скоростью, он будет включаться и выключаться, чтобы поддерживать температуру подаваемой воды в пределах некоторого перепада выше и ниже заданной температуры. Если бы у теплового насоса был компрессор с регулируемой скоростью, он бы модулировал температуру подачи так, чтобы температура подачи была как можно ближе к целевому значению.

Целевая температура может быть фиксированным значением, подходящим для расчетной тепловой нагрузки, или она может быть основана на управлении сбросом наружного воздуха. Последнее имеет значительное преимущество, поскольку позволяет системе работать при более низких температурах жидкости при повышении температуры наружного воздуха. Это значительно улучшит сезонный КПД теплового насоса.

Электроэнергия для работы циркуляционных насосов (P1) и (P2) подается через тепловой насос. Для самого высокого сезонного COP оба этих циркуляционных насоса должны иметь двигатели с электронной коммутацией (ECM).

Гидравлический сепаратор SEP4 обеспечивает высокоэффективную сепарацию воздуха, грязи и магнитных частиц в системе. Он также обеспечивает гидравлическое разделение циркуляционных насосов (P1) и (P2), обеспечивая стабильный, но потенциально разный расход. Эта конфигурация также обеспечивает непрерывную работу

циркуляционного насоса (P2), а циркуляционный насос (P1) включается и выключается вместе с тепловым насосом. Непрерывная работа циркуляционного насоса помогает уменьшить колебания температуры поверхности сляба.

Эта система работает с антифризом на основе пропиленгликоля. Он оснащен двумя двунаправленными клапанами наполнения/продувки для быстрого заполнения системы и удаления объемного воздуха во время ввода в эксплуатацию.

Пружинный обратный клапан возле верхнего левого соединения на SEP4 предотвращает обратное термосифонирование через тепловой насос, когда он выключен.

Вся система может управляться простым настенным термостатом.

Рисунок 8-1

ПРИМЕР #2: РАСШИРЕННОЕ ЗОНИРОВАНИЕ «ТОЛЬКО ОТОПЛЕНИЕ»

СИСТЕМА № 2

Система, показанная на рис. 8-2, представляет собой еще одно приложение «только для отопления», но с обширным зонированием системы распределения тепла.
Тепловой насос воздух-вода сплит-системы работает для поддержания температуры воды в буферном резервуаре на уровне температуры, основанной на управлении сбросом наружного воздуха. Эта вода питает домашнюю распределительную систему, в которой одна коллекторная станция питает шесть панельных радиаторов с независимым управлением, каждый из которых оснащен термостатическим приводом клапана. Размер каждого панельного радиатора обеспечивает расчетную тепловую мощность в связанном с ним пространстве при подаче воды с температурой 120ºF. При повышении температуры наружного воздуха целевая температура в буферном резервуаре снижается. Это значительно увеличивает сезонный КПД теплового насоса.

 

Буферный резервуар имеет 3-х трубную конфигурацию, что позволяет теплу течь непосредственно от теплового насоса к нагревателям, когда это необходимо, когда тепловой насос работает. Остаток потока, выходящего из теплового насоса, проходит через буферный бак. Весь поток, возвращающийся от панельных радиаторов, проходит в нижнюю часть бака. Это способствует тому, чтобы тепловая масса бака хорошо «занималась» процессами потока энергии.

Рисунок 8-2

Система распределения тепла очень проста.

В течение отопительного сезона непрерывно работает один циркуляционный насос с регулированием давления и переменной скоростью. Его скорость автоматически увеличивается и уменьшается для поддержания постоянного перепада давления, когда термостатические клапаны на панельных радиаторах открываются, закрываются или модулируются.

Термостатический клапан на каждом радиаторе позволяет ему работать как отдельной зоне, поддерживая желаемый уровень комфорта в каждом помещении. Тепловой насос сплит-системы позволяет гидравлической системе работать без антифриза. Магнитный сепаратор грязи защищает конденсатор теплового насоса. Комбинированный сепаратор воздуха/грязи/магнитных частиц защищает двигатель с постоянными магнитами в циркуляционном насосе ECM от оксида железа. Он также обеспечивает высокоэффективное разделение воздуха в системе.

Пружинный обратный клапан предотвращает обратное термосифонирование между буферным резервуаром и тепловым насосом. Это уменьшает внешние потери тепла через трубопровод при выключенном тепловом насосе.

При необходимости тепловой насос можно отключить от баланса системы для обслуживания. Эта система также имеет очень простые требования к управлению. С помощью одного переключателя можно «включить» систему в начале отопительного сезона. Тепловой насос и связанный с ним циркуляционный насос включаются и выключаются по мере необходимости для поддержания заданной температуры воды в буферном резервуаре. Распределительный циркуляционный насос (P2) работает непрерывно, но всегда отслеживает существующий перепад давления в зависимости от состояния термостатических клапанов радиатора. С современной технологией циркуляционных насосов ECM и правильным подбором компонентов эта распределительная система может точно подавать более 1500 БТЕ/ч на ватт электроэнергии, подаваемой на циркуляционный насос (P2). Это гораздо более высокая эффективность распределения, чем та, которую можно было бы достичь при принудительной доставке воздуха.

ПРИМЕР #3: НАГРЕВ НЕСКОЛЬКИХ ЗОН С НЕСКОЛЬКИМИ ТЕПЛОВЫМИ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ

СИСТЕМА № 3

Система, показанная на рис. 8-3, обеспечивает несколько зон обогрева помещений смесью источников тепла. Он также обеспечивает горячую воду для бытовых нужд.

Сплит-система с тепловым насосом воздух-вода является основным источником тепла. Электрический котел, подключенный параллельно конденсатору теплового насоса, при необходимости обеспечивает вторую ступень подачи тепла. Он также обеспечивает резервирование теплового насоса, если он не работает. Каждый источник тепла оснащен предохранительным клапаном и при необходимости может быть полностью изолирован. В зависимости от местных правил, для электрического котла может потребоваться отсечка при низком уровне воды и контроллер верхнего предела с ручным сбросом.

Оба источника тепла обеспечивают буфер «бак в баке». Внутренний бак изготовлен из нержавеющей стали и вмещает 40 галлонов бытовой воды. Он окружен внешним резервуаром, который получает тепло от теплового насоса или электрического котла. Тепло передается от системной воды во внешнем баке к воде для бытовых нужд во внутреннем баке всякий раз, когда первая имеет более высокую температуру, чем вторая. Холодная вода для бытовых нужд поступает во внутренний бак всякий раз, когда есть водоразбор из прибора для горячей воды. Температура бытовой воды, выходящей из внутреннего бака, зависит от температуры, поддерживаемой в корпусе бака. Безбаковый электрический водонагреватель с термостатическим управлением нагревает воду для бытовых нужд до желаемой температуры подачи.

Буферный резервуар имеет 3-трубную конфигурацию. Нагретая вода от теплового насоса или электрического котла может поступать непосредственно в одну или несколько зон обогрева помещений, если любой источник тепла включен одновременно с одной или несколькими зонами.

Любая разница в скорости потока между источником(ами) тепла и зонами проходит через буферный резервуар. Весь обратный поток проходит в нижнюю часть буферного резервуара и, таким образом, хорошо поддерживает его тепловую массу. В трубопроводе, выходящем из теплового насоса и электрокотла, установлен подпружиненный обратный клапан. Эти клапаны предотвращают обратный поток термосифона из нагретого бака через любой источник тепла, когда они закрыты.

Рисунок 8-3

Температура воды в баке контролируется 2-ступенчатым внешним контроллером сброса. При расчетной нагрузке целевая температура воды в баке составляет 120ºF. Целевая температура снижается по мере повышения температуры наружного воздуха. Минимальная целевая температура составляет 100ºF. Поддержание температуры бака в этом диапазоне позволяет тепловому насосу работать с относительно хорошим КПД. Это также позволяет тепловому насосу обеспечивать большую часть «температурного подъема», необходимого для ГВС. Если тепловой насос не может поддерживать необходимую заданную температуру, контроллер включает электрический бойлер для дополнительного подвода тепла. Существует 5-минутная задержка между ступенями, чтобы дать тепловому насосу время стабилизировать свою работу перед включением электрического котла.

Отопление помещений осуществляется с помощью нескольких типов тепловых излучателей. На первом этаже дома используется комбинация панельных радиаторов, полотенцесушителя и двух зон трубчато-пластинчатого теплого пола. Все эти эмиттеры рассчитаны на расчетную выходную нагрузку при температуре 120ºF, поэтому все они могут питаться как параллельные цепи. Полотенцесушитель соединен последовательно с короткой трубкой, что обеспечивает небольшую площадь обогрева пола в главной ванной комнате. Каждый из трех панельных радиаторов имеет встроенные термостатические радиаторные клапаны и работает независимо. Основная ванная комната и еще одна зона подогрева пола оснащены неэлектрическими регулирующими клапанами, которые соединены с дистанционными регуляторами с помощью капиллярных трубок.

Поток во все контуры основного этажа обеспечивается циркуляционным насосом с переменной скоростью и регулируемым давлением, работающим в режиме постоянного перепада давления. Все контуры начинаются и заканчиваются на общей коллекторной станции, оборудованной тремя «дополнительными» соединениями. Эти соединения изначально закрыты, но позволяют легко добавлять дополнительные панельные излучатели или другие излучатели в будущем.

Подвальная плита дома также отапливается. Для плитных контуров требуется более низкая температура воды по сравнению с контурами основного пола (100ºF воды при расчетной нагрузке). Эта температура воды обеспечивается 3-ходовым смесительным клапаном с электроприводом, также управляемым с помощью наружного регулятора сброса.

ПРИМЕР #4: ДВУХЗОННЫЙ НАГРЕВ И ОХЛАЖДЕНИЕ

СИСТЕМА №4

Система, показанная на рис. 8-4, обеспечивает нагрев и охлаждение двух зон. Система может работать только в одном режиме (например, нагрев или охлаждение) одновременно. Буферный бак и тепловой насос показаны в режиме обогрева.

Источником тепла и охлаждения является односкоростной моноблочный тепловой насос типа «воздух-вода». Буферный резервуар имеет 3-трубную конфигурацию и используется как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждения. Вся система работает на растворе антифриза на основе пропиленгликоля.

В режиме обогрева циркуляционный насос с регулируемой скоростью вращения обеспечивает две независимые зоны лучистого панельного отопления. Поток через каждую коллекторную станцию ​​контролируется зональным клапаном. Каждая коллекторная станция также имеет балансировочный клапан потока. Зональные клапаны фанкойлов остаются закрытыми в режиме обогрева.

В режиме охлаждения один и тот же циркуляционный насос питает два независимо управляемых фанкойла. Каждый контур фанкойла имеет балансировочный клапан потока. Зональные клапаны коллекторных станций отопления остаются закрытыми в режиме охлаждения.

В режиме обогрева тепловой насос и связанный с ним циркуляционный насос включаются и выключаются на основе контроллера сброса наружного воздуха, который отслеживает температуру в средней точке буферного резервуара. Это управляющее действие не зависит от запроса тепла от комнатных термостатов. Чем выше температура наружного воздуха, тем ниже целевая температура, рассчитанная этим контроллером. Максимальная температура воды в режиме обогрева составляет 110ºF. Минимальная температура составляет 80ºF.

Контроллер сброса работает с дифференциалом 10ºF относительно заданной температуры. Эти температуры позволяют тепловому насосу работать с относительно высоким КПД. В режиме охлаждения тепловой насос и связанный с ним циркуляционный насос включаются и выключаются на основе контроллера заданного значения температуры, который отслеживает другой датчик в средней точке резервуара. Тепловой насос включается, когда температура бака достигает 60ºF или выше. Тепловой насос отключается, когда температура бака падает до 45ºF. Тепловой насос работает независимо от запросов на охлаждение от комнатных термостатов. Пружинные обратные клапаны используются для предотвращения обратного термосифонирования из резервуара и для ограничения миграции охлажденной воды в нагревательные части распределительной системы.

Магнитный сепаратор грязи используется для защиты теплового насоса и высокоэффективного циркуляционного насоса от грязи и оксидов железа.

Рисунок 8-4

ПРИМЕР #5: ЗОНЫ УПРАВЛЕНИЯ НАПОЛЬНЫМ ОТОПЛЕНИЕМ И ЗОНАМИ ОХЛАЖДЕНИЯ С ХОЛОДНОЙ ВОДОЙ

СИСТЕМА №5

Система, показанная на рис. 8-5, обеспечивает две независимо контролируемые зоны обогрева пола, а также две связанные зоны охлаждения охлажденной водой. Он также обеспечивает горячую воду для бытовых нужд.

Эта система оснащена моноблочным тепловым насосом воздух-вода с регулируемой скоростью. Возможность регулирования скорости позволяет охлаждающей части системы работать без буферного резервуара. В режиме охлаждения скорость компрессора теплового насоса автоматически регулируется по мере необходимости для поддержания температуры охлажденной воды в пределах от 45° до 60ºF, когда работает один (или оба) кондиционера охлажденной воды. Примечание. Зональные распределительные системы охлаждения не следует использовать с тепловым насосом с фиксированной скоростью, если не предусмотрен буферный резервуар.

Моторизованный переключающий клапан используется для направления выхода теплового насоса на баланс системы, связанный с каждым режимом работы. Эта система может обеспечивать ограниченное количество одновременного нагрева и охлаждения. Буферный бак может подавать некоторое количество тепла в контуры пола, а также предварительно нагревать воду для бытовых нужд, пока тепловой насос работает в режиме охлаждения.

Одним из возможных сценариев управления может быть настройка элементов управления для определения приоритета работы в режиме охлаждения в течение сезона охлаждения и работы в режиме обогрева в течение отопительного сезона. Тепловой насос переключится на нагрузку с более низким приоритетом только после временного удовлетворения нагрузки с более высоким приоритетом.

Другой возможностью управления может быть установка целевой температуры буферного резервуара с помощью управления сбросом наружного воздуха во время отопительного сезона и переключение этой целевой температуры на более высокий и более узкий диапазон в теплую погоду, когда КПД теплового насоса относительно высок. Это позволит обеспечить более высокий процент энергии, необходимой для ГВС, тепловым насосом, а не резистивными нагревательными элементами в дополнительном водонагревателе.

Рисунок 8-5

ПРИМЕР #6: НЕСКОЛЬКО ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ ВОЗДУХ-ВОДА

СИСТЕМА #6

Можно использовать несколько тепловых насосов типа «воздух-вода» в системах, требующих большей мощности нагрева или охлаждения, чем может обеспечить один тепловой насос. Использование нескольких тепловых насосов также добавляет «избыточности» системе в случае, если один из тепловых насосов не работает.

В системе на рис. 8-6 показаны три моноблочных тепловых насоса типа «воздух-вода», соединенных трубопроводами таким образом, что каждый тепловой насос может независимо работать в режиме нагрева или охлаждения.

Эта система имеет «горячий» буферный бак и «холодный» буферный бак. Элементы управления системы отслеживают температуру каждого резервуара и вызывают включение теплового насоса, когда температура любого из резервуаров незначительно отклоняется от заданной температуры или выходит за пределы установленного диапазона температур. Температура воды в «горячем» буферном резервуаре будет регулироваться на основе внешнего управления сбросом. Температура воды в «холодном» буферном резервуаре будет поддерживаться в диапазоне от 45° до 60°F при наличии охлаждающей нагрузки. Когда тепловой насос вызывается для работы, открываются пары зональных клапанов, соответствующие его режиму работы. Также устанавливается состояние реверсивного клапана теплового насоса. Циркуляционный насос с регулируемой скоростью вращения работает для создания потока через соответствующий буферный резервуар. Скорость циркуляционного насоса основана на пропорциональном регулировании перепада давления. Скорость автоматически увеличивается или уменьшается в зависимости от количества работающих тепловых насосов. Клапаны на каждом тепловом насосе также устроены таким образом, что зональные клапаны или тепловой насос могут быть отключены от баланса системы, если это необходимо для обслуживания.

Рисунок 8-6

Каждый буферный резервуар обеспечивает гидравлическое разделение между циркуляционными насосами теплового насоса и циркуляционными насосами нагрузки.

Зоны обогрева снабжены низкотемпературными излучающими панелями. Поток к каждой коллекторной станции контролируется зональным клапаном. Каждый узел трубопровода коллекторной станции также оснащен балансировочным клапаном и продувочным клапаном. Эти клапаны устроены таким образом, что каждая станция коллектора и связанный с ней зональный клапан могут быть полностью изолированы от баланса системы, если это необходимо для обслуживания.

Зоны охлаждения снабжены фанкойлами. Каждый узел трубопровода фанкойла оснащен балансировочным клапаном и продувочным клапаном. Эти клапаны расположены таким образом, чтобы каждый фанкойл и связанный с ним зональный клапан могли быть полностью изолированы от баланса системы, если это необходимо для обслуживания.

Поскольку эта система может одновременно обеспечивать отопление и охлаждение, при включении тепловых насосов приоритет должен иметь один режим работы. Существует несколько возможностей. Например, во время отопительного сезона возможность поддержания адекватной температуры воды в «горячем» буфере будет иметь приоритетное значение. Как только эта температура будет установлена, по крайней мере одному из тепловых насосов будет разрешено работать в режиме охлаждения, если присутствует охлаждающая нагрузка. В сезон охлаждения, вероятно, все тепловые насосы будут иметь приоритет для удовлетворения потребности в охлаждении.

Хотя это и не показано на рис. 8-6, между двумя буферными резервуарами может работать водоводяной тепловой насос, когда существует одновременная потребность в нагреве и охлаждении. Тепловые насосы типа «воздух-вода» дополнят скорость нагрева или охлаждения, необходимую системе.

Концепции трубопроводов и управления, обсуждаемые для этой системы, при необходимости могут быть распространены на дополнительное количество тепловых насосов. «Горячий» буфер можно использовать для подачи смеси источников тепла, таких как излучающие панели и панельные радиаторы. Аналогичным образом, «холодный» буфер может обеспечивать сочетание терминальных устройств, таких как фанкойлы, кондиционеры и панели лучистого охлаждения. Последнее требует специальных трубопроводов и средств управления, чтобы гарантировать, что панель всегда остается выше точки росы внутреннего воздуха.

 

Дополнительную информацию об излучающем охлаждении можно найти в idronics  #13

ОБЗОР ПРИМЕРОВ СИСТЕМ

Технологии охлаждения 21 века теперь позволяют тепловым насосам с воздушным источником работать в холодном зимнем климате со значительно улучшенными характеристиками по сравнению с тепловыми насосами предыдущего поколения. Сочетая технологию тепловых насосов на основе воздуха с низкой температурой окружающей среды с универсальностью и высокой эффективностью распределения современной гидроники, проектировщики могут создавать системы для непревзойденного комфорта в обогреве и охлаждении, а также для производства горячей воды для бытовых нужд. Эти системы идеально подходят для использования с электричеством из возобновляемых источников, целями сокращения выбросов углерода и строительными проектами с нулевыми выбросами.