Вибираємо прилади опалення для теплового насоса. Що краще радіатори, тепла підлога / стіни або фанкойли?

Чому вигідно використовувати систему тепла підлога замість радіаторів?

Прилади опалення для теплового насоса. Що краще радіатори, тепла підлога або фанкойли? Чому вигідно використовувати теплу підлогу?Для початку розглянемо споживання електроенергії тепловим насосом в залежності від того, до якої температури необхідно нагрівати теплоносій (найбільш поширеним теплоносієм є вода) і чому це важливо.

Тепловий насос є низькотемпературним джерелом теплової енергії. За визначенням, тепловий насос буде працювати ефективніше спільно з системою опалення, побудованої на базі низькотемпературних приладів опалення, таких як:

• тепла підлога
• теплі стіни та стелі, котрі можна використовуються для охолодження
• фанкойли

Низькотемпературна система опалення – система опалення, в якій температура теплоносія на лінії подачі становить від +25 до +40 ° С, в залежності від зовнішньої температури повітря.

Це означає що навіть при сильних морозах (-20 ° С і нижче) тепловий насос буде підігрівати воду до +35 ° С і цього буде достатньо для забезпечення будинку теплом.

Комфортна температура повітря в приміщенні становить +20 … + 22 ° С.

• 

• 

Тепла підлога – низькотемпературна система опалення, що складається з труб, покладених всередині стяжки підлоги. За рахунок великої площі теплообміну, не вимагають високих температур на лінії подачі теплоносія. Є найбільш прийнятною і економічною системою опалення для роботи спільно з тепловим насосом.

Фанкойл – являє собою теплообмінник з ребрами і вентилятором для інтенсифікації процесу зняття тепла / холоду. За рахунок великої площі теплообміну і вбудованому вентилятору є низькотемпературним джерелом тепла.

Радіатор – високотемпературний прилад опалення, вимагає високих температур на лінії подачі теплоносія (+50 … + 80 ° С). Нагрівання теплоносія до високих температур тепловим насосом можливий, але при цьому тепловий насос споживає велику кількість електроенергії і є неефективним. Тому застосування теплового насоса для системи опалення, побудованої на базі радіаторів є неприйнятним і неефективним.

Розглянемо реальні приклади, щоб довести на цифрах сказане вище.

Варіант №1 “Тепловий насос” повітря-вода “

• Є тепловий насос Mitsubishi Electric ZUBADAN PUHZ-SHW112VHA, який забезпечує теплом і холодом будинок, площею 200 м.кв.
• Перший варіант: низькотемпературна система опалення (розрахункова температура подачі +35 ° С)
• Другий варіант: високотемпературна система опалення (розрахункова температура подачі +55 ° С)

Нижче наведена таблиця потужності і коефіцієнтів COP для цього теплового насоса:

Середня температура опалювального сезону для Київської області становить +1 ° С (грунтуючись на даних статистики погодних сайтів за останні 3 роки). Тому будемо розглядати споживання тепловим насосом при температурі + 2 ° С (Виділено червоним – найбільш близьке значення).

Розрахунок проводиться виключно з метою оцінки порядку різниці електроспоживання тепловим насосом в залежності від системи опалення.

1. Як видно з таблиці, при температурі повітря + 2 ° С і температурі подачі води + 35 ° С, коефіцієнт перетворення теплового насоса COP = 3,34
2. Як видно з таблиці, при температурі повітря + 2 ° С і температурі подачі води + 55 ° С, коефіцієнт перетворення теплового насоса COP = 2,01
3. За умови, що будинок добре утеплений – за опалювальний сезон необхідно близько 18000 кВт теплової енергії (2500 м3 газу).
4. Високотемпературная система опалення, споживання електроенергії: 18000 / 2,01 = 8955 кВт * год або 8059 грн за сезон (90 коп за кВт, тариф “Електроопалення”)
5. Низькотемпературна система опалення, споживання електроенергії: 18000 / 3,34 = 5389 кВт * год або 4850 грн за сезон (90 коп за кВт, тариф “Електроопалення”)
6. Різниця в відсотковому вираженні: ((4850/8059) -1) * 100 = 39,8%

Варіант №2 “Тепловий насос “Ґрунт-вода”

• Є тепловий насос Vaillant, який забезпечує теплом і холодом будинок, площею 200 м.кв.
• Перший варіант: низькотемпературна система опалення (розрахункова температура подачі +35 ° С)
• Другий варіант: високотемпературна система опалення (розрахункова температура подачі +55 ° С)
• Нижче наведено фото шильда (технічна інформація безпосередньо на приладі) теплового насоса із зазначенням коефіцієнтів COP:

1. Як видно з таблиці, при температурі розсолу +0° С і температурі подачі води +35 °С, коефіцієнт перетворення теплового насоса COP = 4,50
2. Як видно з таблиці, при температурі розсолу +0°С і температурі подачі води +55°С, коефіцієнт перетворення теплового насоса COP = 2,90
3. За умови, що будинок добре утеплений – за опалювальний сезон необхідно близько 18000 кВт теплової енергії (2500 м³ газу).
4. Високотемпературна система опалення, споживання електроенергії: 18000 / 2,90 = 6206 кВт * год або 5585 грн за сезон (90 коп за кВт, тариф “Електроопалення”)
5. Низькотемпературна система опалення, споживання електроенергії: 18000 / 4,50 = 4000 кВт * год або 3600 грн за сезон (90 коп за кВт, тариф “Електроопалення”)
6. Різниця в процентному вираженні: ((3600/5585) -1) * 100 = 35,6%

Примітка: застосування радіаторів можливо тільки в разі комбінованої системи опалення (наприклад, 1-й поверх тепла підлога, 2-й поверх радіатори) і при відповідності труб опалення розрахунковій витраті теплоносія (труби повинні бути відповідного діаметру).

Висновок: При використанні теплового насоса, застосування низькотемпературної системи опалення дозволяє досягти економії 35-40% в порівнянні з високотемпературної

Необхідний мінімальний діаметр труб, виходячи з потужності теплового насоса

Дуже часто необхідно встановити тепловий насос для заміни старого котла. В цьому випадку необхідно впевнитисть в тому, що пропускна здатність магістрального трубопроводу здатна пропустити потік теплоносія від теплового насосу.

ЗАВДАННЯ: Необхідно підібрати труби для передачі теплової енергії від джерела тепла (теплового насоса) до системи опалення.

Передача потужності від теплового насоса відбувається по трубах більшого перетину, ніж від стандартних котлів (дрова, пелети, газ). Тому, необхідно правильно вибрати діаметр труб від теплового насоса до опалювальних приладів.Підбір трубопроводів для котлів (газ,дрова,пеллети). Δ=20°С, v=0,8 м/с

На малюнку показані внутрішні діаметри труб і потужність для високотемпературної системи опалення, яку вони можуть забезпечити (пропустити) виходячи наступних умов:

• Швидкість теплоносія становить 0,8 м/с
• Різниця між прямого та зворотного лінією системи опалення становить 20°С

Різниця між прямого та зворотного лінією низькотемпературної системи опалення становить 5 … 10 ° С (чим менше тим краще). Тому діаметри труб необхідно збільшувати, інакше необхідну витрату через теплообмінник теплового насоса не буде досягнута, що призведе до збільшення споживання електроенергії або навіть до виходу з ладу теплового насосу, про що сигналізує помилка “недостатня витрата теплоносія”.

Приклад: 

Потрібно підібрати труби для теплового насоса потужністю 15 кВт. Система опалення: тепла підлога + фанкойли. 

Рішення: Відповідно до малюнка підійшов би трубопровід Ду20, але, так як система низькотемпературна (Δ = 10 ° С), то необхідно застосувати трубу на два типорозміру більше, тобто – Ду25 (внутрішній діаметр 25 мм).