|
Тепло
вашего дома
Геотермальная климатическая система. Умный дом
Для здорового микроклимата в здании
в общем случае необходимо обеспечить согласованную работу
устройств:
- отопления, включая независимый от работы основного
отопительного оборудования нагрев полотенцесушителей, возможно
полов санузлов, бассейнов, снеготаяние дорожек, крыш и пр.;
- горячего водоснабжения;
- охлаждения и кондиционирования;
- вентиляции, желательно с рекуперацией (возвращением) тепла из
удаляемого вентиляцией воздуха;
- осушения воздуха ванных комнат и бассейнов.
Геотермальный теплонасос один может заменить все перечисленные
устройства.
Приведенная ниже информация возможно будет полезна для понимания
процессов, происходящих при работе геотермальной климатической
системы. Приведенная информация достаточна сложна для людей без
специального образования, и нам, к сожалению, не удалось ее
облегчить.
Отопление и горячее водоснабжение
Один и тот-же тепловой насос может
иметь разные показатели тепловой мощности и эффективности.
Тепловая производительность геотермального теплового насоса (его
мощность, электропотребление и КПД - СОР) зависит от двух
температур:
- температуры незамерзающей жидкости - теплоносителя,
поступающего из внешнего коллектора к теплонасосу. Чем выше
температура - тем больше мощность, больше эффективность и меньше
удельное электропотребление. Например, при температуре
теплоносителя из внешнего контура 0 градусов мощность
теплонасоса будет 24 кВт, а при увеличении температуры из
внешнего контура до +5 градусов мощность теплонасоса увеличится
до 28 кВт;
- температуры теплоносителя системы отопления или горячего
водоснабжения. Чем меньше температура - тем больше мощность,
эффективность и меньше электропотребление. Например, при
температуре системы отопления 35 градусов (напольное или
настенное отопление) мощность теплонасоса будет 24,5 кВт и
электропотребление 5,5 кВтч, эффективность теплонасоса
24,5/5,5=4,5 (так называемый СОР). При температуре системы
отопления 55 градусов (радиаторное или фэнкойловое отопление)
мощность теплонасоса будет 22 кВт и электропотребление 8 кВтч,
эффективность теплонасоса СОР 22/8=2,8.
Теплонасосы разных моделей и
производителей делаются из разных комплектующих и автоматики,
соответственно тепловые насосы имеют разную эффективность.
Разница в эффективности может быть очень существенной - в
полтора-два раза. Существенная разница всегда наблюдается между
моделями тепловых насосов, сделанных на заводах
специализированных производителей большими партиями, и
собранными "на заказ" в мастерской.
Специализированные производители геотермальных тепловых насосов
обычно указывают электропотребление и тепловую мощность
оборудования при, например: температуре теплоносителя из
внешнего коллектора 0 градусов Цельсия, и температурах
теплоносителя системы отопления / горячего водоснабжения: 35
градусов Цельсия (напольное или настенное отопление), 50
градусов Цельсия (радиаторное или фэнкойловое отопление, горячее
водоснабжение). Например: при 0/35 электропотребление 5,5 кВтч и
мощность 24,5 кВт; при 0/50 электропотребление 8 кВтч и мощность
22 кВт.
Отопительная мощность геотермальной климатической системы
рассчитывается исходя из гарантированной достаточности в самых
холодные дни года (для Киева, например, обычно минус 25 градусов
Цельсия).
Температура теплоносителя системы отопления определяется видом
отопления. Наименьшая температура и, соответственно, наибольшая
эффективность геотермального теплонасоса при подпольном
(напольном, панельном) и/или стеновом отоплении. Перечисленные
виды низкотемпературного отопления наиболее дружелюбны для
человека. По результатам исследований FAWA (Feldanalyse von
Wаrmepumpen-Anlagen, Анализ установок тепловых насосов,
Швейцария) в 1994-2004 годах 92% новопостроенных домов, и 53%
реконструируемых домов устанавливается отопление полом.
Современные геотермальные тепловые насосы серийного производства
могут выдавать температуру отопления / горячего водоснабжения до
60 градусов Цельсия. Однако, учитывая эффективность теплонасосов,
а также для избежания граничных (тяжелых) условий работы,
температуру отопления / горячего водоснабжения монтажники обычно
ограничивают 50 градусами. Это ограничение следует учитывать при
проектировании радиаторов и фэнкойлов.
Например, радиаторы отопления рассчитывают и устанавливают таким
образом, чтобы обеспечить температуру 20 градусов в здании при
температуре на улице минус 25 градусов и температуре
теплоносителя 50 градусов Цельсия. Если температура на улице
выше, например минус 5 градусов, теплонасос автоматически
понизит температуру теплоносителя системы отопления до 40
градусов, температура внутри здания при этом останется
постоянной. Для определения уличной температуры снаружи здания,
с северной стороны, устанавливается датчик теплонасоса. В
случае, если хозяин здания захочет повысить (понизить)
температуру в здании, например до 23 градусов, ему достаточно
повернуть регулятор на панели теплонасоса, который задает
соотношение уличной температуры и температуры теплоносителя
системы отопления. Кроме температуры снаружи, теплонасос также
анализирует температуру теплоносителя, возвращающегося из
системы отопления. Например, если выглянуло солнце, которое
начало нагревать здание с середины через окна, а температура
снаружи осталась неизменной, теплонасос определит это по
температуре возвратного теплоносителя, и уменьшит мощность
отопления. Температура внутри здания в среднем останется
постоянной.
Температура незамерзающей жидкости - теплоносителя, поступающей
из внешнего коллектора, изменяется в течении года. В начале
отопительного сезона (в начале осени) температура грунта или
воды вокруг внешнего коллектора наибольшая, соответственно
температура теплоносителя максимальная - около 10 - 15 градусов.
В конце февраля, когда теплонасос забрал тепло вокруг внешнего
коллектора (кроме коллекторов открытого цикла), температура
теплоносителя может составлять от минус пяти до плюс пяти
градусов. Среднегодовую температуру теплоносителя определяют:
тип внешнего коллектора (наилучшие - открытые, водоразмещенные и
вертикальные зонды); его длинна (длинные коллектора теплее, но
дороже); и охлаждение / кондиционирование летом.
Для уменьшения капитальных затрат на геотермальную климатическую
систему, соответственно DIN4701/EN12831 предусмотрено
использовать „бивалентные” системы отопления. В бивалентной
системе тепловой насос устанавливают с мощностью 70% - 90%
максимальной зимней потребности, то есть тепловой насос
самостоятельно обеспечивает отопление например при температуре
на улице до минус 15 градусов Цельсия, или 350 дней в году. В
особо холодные зимние дни на помощь теплонасосу включается
дополнительный источник тепла отопления, добавляющий недостающие
10%-30% мощности отопления - обычно электронагреватель, иногда
маломощный котел, например жидкотопливный и т.д. При этом за год
тепловой насос произведет 92% - 98% тепла, а вспомогательное
источник 2% - 8% тепла необходимого зданию в год. Общая
эффективность системы при этом несколько снижается. Бивалентный
электронагреватель также используют из соображений
резервирования надежности: в случае поломки теплонасоса (любая
техника когда-нибудь ломается) бивалентный нагреватель поддержит
минимальную температуру в здании до окончания ремонта.
|
