Все о работе тепловых насосов

Все о работе тепловых насосов

Все о работе тепловых насосов

Действительно ли некоторые тепловые насосы работают плохо?

1. Давайте представим, что мы закупаем автомобили таким же образом, как и отопление дома. Мы бы начали с кузова, а затем попросили бы кого-нибудь подогнать к нему колеса, которые, как мы надеемся, были бы расположены в наилучшем положении и по размеру соответствовали нашей цели.

2. Затем мы находили двигатель подходящей мощности для наших нужд и соединяли его с коробкой передач с наилучшими передаточными отношениями.  Нам нужен был бы какой-то способ контролировать все это, а затем научиться лучше управлять им.

3. Во многих отношениях установка домашнего отопления может быть мало похожа на это.  У нас есть “телесная оболочка”, которая может быть изолирована или нет. Это может быть легкий или медленно нагревающийся тяжелый камень.  Затем мы устанавливаем радиаторы или трубы для теплого пола. 

4. Затем мы устанавливаем тепловой насос вместе со всеми его втулками… теперь мы должны установить элементы управления и ‘управлять’ им как можно эффективнее.

5. Итак, что же такого есть в тепловых насосах, что может сделать их склонными к неэффективной работе?  Сравним тепловой насос с парусной лодкой.  Вам нужно получить много вещей “просто так”, чтобы иметь возможность быстро рассекать воду. 

6. Тепловой насос передает тепло из окружающей среды, и на самом деле это удивительный подвиг – получать значительно больше тепла, чем вы вкладываете (за счет охлаждения снаружи больше, чем оно уже есть).  Действительно, кажется волшебным получить 3 кВт тепла за 1 кВт электроэнергии, но это далеко от волшебства.  Давайте посмотрим правде в глаза, в холодильнике нет ничего волшебного!

7. На первый взгляд кажется, что эта концепция противоречит правилам науки, поэтому можно ожидать скептицизма.  Но на самом деле не требуется много времени, чтобы понять принцип. Однако, если ваш тепловой насос был собран плохо, у вас высокие счета за электроэнергию и недостаточно тепло, тогда вы можете увидеть, что питает понятие сомнения.

8. Если бы только тепловые насосы были такими же “визуальными“, как те собранные вместе автомобили, которые мы себе представляем.  …..двигатели либо слишком большие, либо слишком маленькие, либо пыхтят, либо визжат на неправильных оборотах. Как вы могли не заметить неэффективность автомобиля на полном газу в нейтральном положении, ожидая на светофоре?  Подобные вещи могут произойти с тепловым насосом незамеченными.

9. Странно видеть недавние сообщения в прессе, в которых говорится, что тепловые насосы – это новая идея. Во многих отношениях тепловые насосы являются технологически продвинутыми. Они широко используются в странах, уже более 40 лет.  

10. Кроме того, в последние годы у нас есть хорошие учебные курсы и опытные монтажники, способные их установить.  Однако, похоже, мы иногда сталкиваемся с подводными камнями в отношении того, как мы интегрируем эту технологию в нашу пеструю (в отношении энергии… без обид) ассортимент жилья.  Я думаю, мы должны признать, что многие старые здания будут проблемой, но я чувствую, что не займет много времени, чтобы узнать, что работает, а что нет … мы уже должны знать!

 Итак, насколько привередливы тепловые насосы?  Что может пойти не так? 

1. В двух словах, это во многом связано с температурой нагреваемой воды. Они любят теплую воду, и хотя они могут справиться с “горячей”, им это не особенно нравится.  Просто немного сложнее и дороже установить систему отопления в старых зданиях, если вы работаете с теплой водой. На практике вода, возможно, должна быть немного теплее.

2. Итак, что же на самом деле идет не так в этих неэффективных системах?  Чтобы назвать несколько….  продолжительность цикла нагрева слишком высокая и слишком короткая, включение / выключение зон нагрева не синхронизировано, дому дают сильно остыть за ночь, смесительные клапаны “разбавляют” температуру воды, циркуляционные насосы работают, когда в этом нет необходимости, расход слишком низкий.  Кроме того, учитывая, что мы иногда можем только догадываться о фактических значениях теплопотерь U, системы могут быть либо слишком большими, либо слишком маленькими.

3. За последнее десятилетие мы многому научились, и, учитывая, что многие тепловые насосы оснащены либо счетчиками тепла и электроэнергии, либо бортовыми оценщиками производительности (COP), нет причин, по которым мы не могли бы с некоторой уверенностью знать, насколько хорошо работают тепловые насосы как это работает на практике, и как мы можем гарантировать, что все установки реализуют свой потенциал.

4. Иногда я сталкивался с владельцами, которые так сильно поссорились со своим тепловым насосом, что не дают им ни единого шанса… они даже не пытаются заставить их работать должным образом.  Надеюсь, со временем мы научимся избегать подводных камней и исправлять те, которые уже произошли.

 

Все о работе тепловых насосов

Тепловые насосы и бытовая горячая вода.

1. Прежде чем я начну, я надеюсь, что никто не поймет из этого, что мы не должны использовать горячую воду для бытовых нужд (ГВС) с помощью HPS.  И по мере развития событий я уверен, что мы будем делать больше и делать это лучше.  Тем не менее, я размышлял над вопросом массового внедрения HPS для небольших домов и о том, как мы решаем проблему ГВС в ближайшем будущем.

2. Много лет назад, когда компоненты тепловых насосов были менее развиты, обеспечение энергоэффективной горячей водопроводной воды (ГВС) с помощью теплового насоса (HP) было непростой задачей.  Однако добавить эту функцию несложно, поскольку в ее простейшем виде все, что вам нужно, – это отводящий клапан и цилиндр с теплообменником большой площади внутри.  

3. Потребовалось немало лет, чтобы признать, что потери, связанные с баллонами и распределением, могут быть значительными.  Мы часто слышим заявления о том, что эффективность котлов составляет 90%, или тепловые насосы (при 60 ° C) имеют КПД, скажем, 2,5, но если мы посмотрим на фактическое тепло, подаваемое в вашу ванну или бассейн, то обе эти цифры на практике могут быть уменьшены вдвое в некоторых случаях или, возможно, значительно хуже.

4. По иронии судьбы, у экономных пользователей самый низкий КПД, потому что потери составляют большую долю от общего числа. (это, конечно, не означает, что вы экономите энергию, используя больше воды!!) Когда у меня появляется такая возможность, я часто открываю горячий кран в доме и смотрю, сколько времени требуется, чтобы он нагрелся.

5. Иногда целый таз наполняется холодной водой до того, как появится горячая.  В этом сценарии мы могли бы получить один резервуар полезной горячей воды для двух резервуаров, отводимых из цилиндра.  Этот эксперимент демонстрирует 50%-ный КПД и эффективно снижает КПД котла или л.с. вдвое.   Чем больше используется (последовательно), тем меньше доля потерь.

6. Проблема заключается не только в старых домах с 22-миллиметровым отводом горячей воды из магистральной артерии. Конечно, трубы должны идти самым прямым и кратчайшим путем…. По-видимому, нет.  Конечно, мы бы выбрали трубу с наименьшим отверстием, которая все еще дает достаточный поток.  Если бы мы это сделали, в продаже был бы лучший ассортимент диаметров труб.  

7. Трубы с чрезмерно большим отверстием – это пустая трата воды и тепла, но, возможно, тепло содержится внутри дома и, по крайней мере, полезно в холодную погоду. Для тех из вас, кто думает о запаздывающих пробегах по горячим трубам… подумай об этом хорошенько. Иногда польза от этого минимальна. например, через 30 минут теряется большая часть тепла, независимо от толщины изоляции.   Однако трубы вокруг цилиндров всегда горячие, и они определенно нуждаются в хорошей изоляции.

8. Другое дело – циркуляционные контуры с накачкой.  Это необходимое зло для больших мест, таких как отели, и, по крайней мере, обеспечивает горячую воду сразу после включения крана.  У меня ограниченный опыт в этом… только плохие.  Мне сказали, что это можно сделать хорошо, тем не менее, это потенциально большая трата энергии, поэтому им нужен тщательный дизайн и очень хорошая изоляция труб.

8. Потери из-за прохода труб – это одно, но другое, конечно, это потери тепла от цилиндра, это тепло опять же, возможно, полезно в течение большей части года. Даже при отсутствии отвода тепловой насос может потратить удивительно много времени на простое заполнение цилиндра.

9. Там, в реальном мире, я на самом деле не знаю, насколько серьезны эти потери, но чувствую, что во многих случаях они могут быть на удивление плохими, но, надеюсь, многие из них приемлемо хороши.  Довольно странно, что производители оптимизируют тепловые насосы, чтобы получить наилучшую производительность, но на месте, но некоторые аспекты, необходимые для повышения энергоэффективности, часто упускаются из виду.

10. Во всяком случае, с мыслью в глубине души, что ГВС от HP может быть не так хороша, как мы часто предполагаем, я размышлял над вопросом массового внедрения тепловых насосов.    Одной из проблем для небольших домов является нехватка места в шкафу для баллона ГВС.  У них не было такого с комбинированным котлом, так зачем им принимать такой с тепловым насосом?!

11. Если баллоны неприемлемы, не будет ли шагом назад установка системы HP, предназначенной только для обогрева помещений, и ГВС с электроприводом? (то есть тип, не относящийся к хранилищу). Я не знаю, но в этом есть некоторые преимущества. 

Все о работе тепловых насосов

Отсутствие потери пространства из-за цилиндра ,система теплового насоса чрезвычайно проста и значительно дешевле в установке.

Недостатки

1. Вам все еще нужно установить несколько мгновенных точечных водонагревателей требуется больше общего электроснабжения от распределительного щита и больше кабельных трасс.

2. Более высокая пиковая нагрузка на электросеть, но это будет распределено за счет разнообразия

3. По иронии судьбы, те маленькие дома, которые действительно не приветствуют баллон, также могут иметь короткие трубопроводы, так что мой аргумент о больших потерях в трубах здесь неуместен.

4. На самом деле это большие дома, где длинные трубопроводы могут быть с большими потерями.  Надеюсь, установщик продумает это до конца и не (например) подведет горячую трубу к удаленному умывальнику.

Нужно разобраться с некоторыми деталями, связанными с цилиндром.

1. Еще одной возможной головной болью, связанной с баллонами ГВС теплового насоса, является необходимость в предохранительных смесительных клапанах. И это иногда необходимо из-за обязательной периодической пастеризации легионеллы. Эти смесительные клапаны обычно пропускают некоторое количество холодной воды.

2. Это означает, что баллон необходимо хранить при более высокой температуре, чтобы бороться с этой холодной ‘утечкой’. Более высокая температура означает более низкую КПД.  Нам нужны предохранительные смесительные клапаны, которые могут полностью перекрыть холод.

3. Устройство типа “теплового хранилища”, в котором вода нагревается мгновенно, проходя через хранилище, может смягчить многие из этих проблем, но оно может иметь свои собственные потери. Такой тип организации хранения может быть способом развития событий. 

4. Хранилище с фазовым переходом могло бы стать решением проблемы нехватки места, но я чувствую, что здесь есть несколько проблем. А именно, что фазовый переход часто происходит при высокой температуре, неблагоприятной для теплового насоса, и проведение тепла внутрь и наружу может быть дополнительной проблемой.  

5. Еще одним элементом этого обсуждения является необходимое количество воды. Если в доме используется много горячей воды, то потери из-за баллонов и труб могут составлять относительно небольшую долю от общего объема, поэтому ГВС с подогревом от HP было бы выгодно. 

6. Ирония заключается в том, что экономные пользователи плохо оценивают общую эффективность.  Если потребление воды невелико. Точка использования (COP=1) может быть лучшим вариантом.

7. В то время как большие дома, безусловно, потребляют достаточно воды, чтобы гарантировать отопление тепловыми насосами, именно в них возникают самые большие проблемы с распределением воды на большие расстояния.  

8. Мы все еще находимся на стадии ‘выяснения’ с тепловыми насосами и выяснение того, что является наиболее жизнеспособным и наиболее практичным, поэтому нам нужно попробовать все на всех фронтах.  

9. В одном номере есть только электрический душ и никакой ванны. Также можно вспомнить старые дома, которые действительно нуждаются в обновлении всей системы распределения горячей воды для экономии энергии. Это может быть очень разрушительным и дорогостоящим.

Улучшения.

1. Возвращаясь к собственно тепловому насосу, отметим, что существует такая штука, как де-пароперегреватель.  Эта концепция существует с тех пор, как появился тепловой насос.  По сути, это теплообменник, установленный на горячей выходной трубе компрессора.  

2. Проще говоря, вы можете получить, скажем, 10-15% тепла при более высокой температуре, одновременно нагревая или охлаждая помещение.   Ecoforest предлагает эту функцию в своей HTR-версии GSHP.  Я надеюсь, что у других производителей тоже есть такое предложение

3. Производители руководствуются издержками, и дополнительные затраты на производство не приветствуются, но как клиент, я хотел бы получить эту функцию.  Системы со встроенными цилиндрами должны извлечь выгоду из относительно незначительных изменений. 

4. Однако на данный момент, необходимо уделять больше внимания распределению труб.   Это должно быть элементарное хорошее ведение домашнего хозяйства.

 

Все о работе тепловых насосов

Добавить комментарий