29.09.2009 От чего зависит производительность теплового насоса?
Вы уже построили или собираетесь построить добротный, красивый, хорошо утеплённый дом. Но бесконечно утеплять дом нельзя, в этом случае придётся поступиться площадью остекления , формой дома и его архитектурой, ведь ни кто не захочет жить в прямоугольном термосе без окон и дверей, следовательно, в нашем климате придётся мириться с расходами на отопление.
При этом каждый хозяин желает решить вопрос с отоплением с наименьшими будущими эксплуатационными расходами.
В этой статье мы расскажем от чего главным образом зависит производительность или эффективность отопительной системы на основе теплового насоса.
Если посмотреть на множество рекламных проспектов производителей тепловых насосов, то можно заметить, что цены разнятся очень сильно, технические характеристики приблизительно похожи. Что бы понять в чём дело, достаточно взглянуть на список производителей компрессоров, который состоит буквально из десятка хорошо известных имен, и список производителей тепловых насосов, который не ограничивается сотней другой компаний, использующих эти компрессоры. Не спешите верить рекламным роликам , в конечном итоге, система отопления вашего дома, построенная на базе якобы очень дорого теплового насоса, может на поверку иметь самые заурядные характеристики производительности, от чего в конечном счёте зависит срок окупаемости и суммы счетов за электричество.
И дело здесь не только в тепловом насосе, а в том на сколько грамотно сделана вся отопительная система в целом. Избегая сложных физических формул и расчётов, попробуем на простых примерах разобраться, от чего в основном зависит эффективность отопительной системы на основе теплового насоса.
Заплатив не малые деньги за монтаж, нас как потребителей, в первую очередь интересует вопрос сколько мы получим тепловой энергии заплатив за 1кВт*час электрической. Это отношение называется - коэффициент производительности теплового насоса, сокращённо КоП, от английского COP- (coefficient of performance)
И так, СОР (коп) теплового насоса - Это отношение тепловой мощности заведённой в дом к затраченной электроэнергии на работу компрессора, автоматики и циркуляционных насосов.
Каждый производитель тепловых насосов прилагает полную техническую документацию, в которой перечислены всевозможные режимы эксплуатации агрегата и зависимости СОР от температур источника тепла и выдаваемой температуры теплоносителя в нагрузку: батареи, тепловые панели, тёплые полы.
Мы не будем здесь приводить эти огромные таблицы, лишь заметим, что производительность теплового насоса растёт с уменьшением разницы температур между источником тепла и его потребителем.
Если провести аналогию с обычным дренажным водяным насосом, то чем меньше высота ямы из которой выкачивается вода, тем сильнее напор и тем больше воды перекачивается в единицу времени. Так же и для теплового насоса, чем меньше разница между температурой источника и температурой в отопительной системе, тем большую мощность развивает тепловой насос, тем больше тепла перекачивается в еденицу времени, тем выше СОР.
Например:
Тепловой насос имеет COP =5.03 при температуре теплоносителя из земли +4С и подаче в тёплые полы +35С. Однако при той же температуре из земли , а подаче в Тёплые полы или радиаторы +50С его СОР будет только 3.20!!
Обратите внимание!
В первом случае на 1 кВт электроэнергии мы забираем из земли 4,03 кВт тепла, а во втором только 2,20кВт, разница составляет почти в 2 раза!!!
Мы конечно можем отвоевать пару градусов у низкопотенциального тепла земли, сделав геотермальный контур ещё мощнее, но можем проиграть 15-20 градусов, подключив в качестве нагрузки, например, радиаторы с рабочей температурой +50 градусов и выше, вместо тёплых полов для работы которых достаточно +33.
Для современных , хорошо утеплённых домов , можно добиться эффективной компенсации тепловых потерь дома уже при +28+30 градусах, если Тёплые полы тщательно просчитаны и сделаны.
Вероятно, что для монтажа более качественных полов потребуются и большие начальные единовременные затраты.
Например: использовать чуть больше коллекторов, но при этом получить все петли теплых полов длинной не более 40-50м, положить металлопласт 20-го диаметра вместо 16-го, или уменьшить шаг труб с 20см до 10см. Использовать дорогой, но более эффективный пластификатор для стяжки, теплопроводную подложку под паркет или ламинат.
Тем не менее, эти дополнительные затраты единовременны, и с лихвой окупятся в будущем.
Точно также на общую эффективность отопительной системы будет влиять качество геотермального контура.
Например: увеличение длинны контура на 20% приводит к увеличению температуры из земли на 1 градус, что в конечном итоге приведёт к увеличению СОР на 5-10%.
Существенного увеличения производительности Теплового Насоса на 30-50% можно добиться, если увеличить температуру из Геотермального контура до +15 градусов. Например, закачивая в него летом тепло из Солнечных водонагревателей или систем кондиционирования.
Если вы уже выбрали способ обогрева с помощью Теплового Насоса, то обратите внимание на приведённые примеры, это поможет избежать случаев, когда в целом вся отопительная система с использованием даже самого дорого и производительного импортного теплового насоса, работает не эффективно или вообще не справляется с тепловыми потерями дома в холода.
Основные ошибки при подключении теплового насоса не квалифицированными специалистами.
Отсутствие правильного расчёта гидросопротивления контура нагрузки или источника, и в частности гидропотерь на диаметрах труб, учитывая заужения на фитингах, фильтрах, углах, кранах, клапанах. Это приводит к увеличению Дельты Т (разница между выходной и входной темп.) с требуемых 3 - 5 градусов до 7-15градусов, что существенно снижает производительность всей отопительной системы.
При использовании радиаторного отопления с тепловым насосом, количество радиаторов не достаточно увеличено. Что требует температуру подачи теплоносителя более +45С. Максимальный теплосъём не должен превышать 50 Вт на секцию высотой 500мм.
Неправильный подбор Термостатических головок для коллекторов тёплых полов, которые должны быть с большим проходным сечением. Например, Данфосс для однотрубных систем.
Неправильная укладка петель теплых полов. Максимальная длина одного контура, для труб диаметром 16мм, не должна превышать 50м, а для труб диаметром 20мм, 70м.
Разводка всех петель теплых полов из одной точки (из одного коллектора) по всем комнатам на одном этаже.
Не правильная схема соединения зондов Геотермального контура.Например, все зонды в параллель.
Не правильная установка зондов в скважину. Например, трубы одного зонда рядом друг к другу, что приводит к паразитному теплообмену в верхних частях зонда, при этом эффективная длина теплосъема снижается до 75% от длинны зонда.
Использование одной глубокой скважины, что убивает живучесть отопительной системы на базе теплового насоса. В случае повреждения скважины зимой, восстановление работоспособности системы становится крайне затруднительным.
Использование скважин глубиной более 15м. Температура на глубинах более 15м не успевает восстанавливаться к следующему отопительному сезону. (на широтах севернее Воронежа в РФ.)
Дельта температур Циркуляции по Геотермальному контуру не должна быть больше 5С градусов
Использование густого, не разбавленного до расчетного значения, теплоносителя, что приводит к возрастанию гидравлических потерь в системе и , соответственно, к перерасходу электроэнергии циркуляционными насосами.
Как показывает практика, после подключения теплового насоса обычным сантехником, тепловая мощность на выходе получается 60-70 % от номинальной, чего сразу не заметно, хотя все работает. Но через некоторое время тепловой насос выдаёт ошибки на дисплей и останавливает свою работу.
Типичные ошибки:
1) Перегрев (высокое давление в конденсаторе)
2) Переохлаждение ( низкое давление в испарителе).
Если Тепловой насос выдаёт подобные ошибки, то это означает, что работа ведётся со значительными перегрузками и потребляется максимальное количество электроэнергии.
