Жылу сорғылары үшін төмен температуралық жылыту жүйесін қалай жобалау керек

Дәстүрлі қазба отын қазандықтары тарату тізбегі арқылы суды 70 ° C-тан 80 ° C-қа дейін итеріп, жоғары температура парадигмасы бойынша жұмыс істейді. Қазіргі заманғы гидроникалық жылыту мүлдем басқа термодинамикалық шындыққа сүйенеді. Жаңа буын жылыту көзін жоғары температураға арналған ескі тарату жүйелеріне қайта жабдықтау төмен өнімділікке кепілдік береді. Негізгі техникалық мәселе әрқашан ағын температурасына байланысты. Ағынның төмен температурасына (35°C - 45°C) арналған жүйені жобаламау компрессорды көбірек жұмыс істеуге мәжбүр етеді. Бұл өнімділік коэффициентін ( COP ) қатты нашарлатады, пайдалану шығындарын арттырады және жабдықтың мерзімінен бұрын тозуына әкеледі.

қамтамасыз ету үшін а жылу сорғысы ең жоғары маусымдық тиімділікте жұмыс істейді, сізге жобалық тәсіл қажет. Бұл бөлме бойынша жылуды жоғалтудың нақты есептеулерін, эмитенттердің дұрыс өлшемдерін, гидравликалық теңгерімдеуді және арнайы басқару стратегияларын қамтиды. Тарихи ережелерден бас тарту және нақты инженерлік есептеулерді қабылдау - сенімді, тиімді төмен температурада жылытуға қол жеткізудің жалғыз жолы.

• Тиімділік ағын температурасына байланысты: Ағын температурасының әрбір 1°C төмендеуі жылу сорғысының тиімділігін 1,5%-дан 2,5%-ға дейін арттыруы мүмкін.

• Дәлдік есептеулер келіспейді: Өлшем ережелері қысқа циклге немесе жеткіліксіз қыздыруға әкеледі; Бөлме-бөлме бойынша жылу шығынын нақты есептеулер қажет (мысалы, CIBSE немесе ACCA Manual J стандарттары).

• Эмитенттің бетінің ауданы ұлғаюы керек: Төмен температуралы жүйелер айтарлықтай үлкен жылу тасымалдағыш беттерді қажет етеді, бұл еденді жылытуды немесе үлкен өлшемді радиаторларды міндетті етеді.

• Гидравликалық ағынның жылдамдығы қазандықтардан ерекшеленеді: Жылу сорғылары төмен температура айырмашылығымен жұмыс істейді (ΔT 5°C–7°C), қысымның шамадан тыс төмендеуінсіз жоғарылаған масса ағынын өңдеу үшін үлкен құбырларды қажет етеді.

• Ыстық су бөлек дизайнды қарастыруды қажет етеді: Тұрмыстық ыстық суды біріктіру үшін жүйенің қысқа айналуын болдыртпау және COP сақтау үшін беткі қабаты жоғары арнайы катушкалар қажет.

Жылу сорғыларының және төмен температуралық жүйелердің термодинамикасы

Қазіргі заманғы HVAC дизайнында 'төмен температура' жылыту қатаң түрде 35°C және 45°C арасындағы ағын температурасын білдіреді. Бұл орташа температурада (50°C - 60°C) және жоғары температуралық (70°C+) жүйелерден күрт айырмашылығы бар. Кез келген орнатудың сәттілігі жүйенің мүмкіндігінше жылыту маусымының осы төменгі температура диапазонында жұмыс істеуіне байланысты.

Қажетті ағын температурасы мен өнімділік коэффициенті ( COP ) арасында тура, кері байланыс бар. COP жылу шығысының электр энергиясының кірісіне қатынасын өлшейді. Компрессордан жоғары температураны талап еткенде, салқындатқыш циклі жоғарырақ қысым дифференциалына қарсы жұмыс істеуі керек. Бұл бірдей жылу шығару үшін көбірек электр энергиясын тұтынады.

Стандартты тұрғын үйді қарастырыңыз. Ол 35°C ағын температурасында COP 4,5 мәніне жетуі мүмкін. Бұл тұтынылатын әрбір 1 электр қуатына 4,5 бірлік жылу береді деген сөз. Төмен өлшемді радиаторларды қанағаттандыру үшін ағын температурасының талабы 55°C дейін көтерілсе, COP 2,5-ке дейін төмендеуі мүмкін. Жүйені жобалаудың мақсаты жобалау күні ғимараттың ең жоғары жылу жүктемесіне әлі де сәйкес келетін ең төменгі ағын температурасына қол жеткізу болып табылады. Жобалау күні – нақты географиялық орын үшін жылдың ең суық статистикалық ықтимал күні.

Ағынның 35°C температурасына арналған жобалау үшін жылу шығаратын беттердің үлкен аумақтары қажет, сондықтан еденді жылытуға көбірек қолайлы. Ескі объектілерді қайта жөндеу кезінде ғимаратты кірпіштен қатайтпай 35°C температураға жету жиі мүмкін емес. Мұндай жағдайларда инженерлер 45°C немесе 50°C температураны көздейді, бұл практикалық орнату мүмкіндігінің орнына төменірек COP қабылдайды.

1-қадам: Бөлме бойынша жылу шығынын есептеуді жүргізу

Қазандық өлшемдерін анықтаудың тарихи әдістері негізінен қарапайым ережелерге сүйенді. Орнатушылар текше метрге 50 ватт деп есептейді немесе бар қазандықтың өлшеміне қарап, оны сәйкестендіреді. Бұл жиі жүйелердің 20%-дан 50%-ға дейін ұлғаюына әкелді. Бұл артық сыйымдылықты салыстырмалы түрде жақсы басқару үшін газ қазандығы қосу және өшіру мүмкін. Үлкен габаритті компрессор қысқа мерзімді болады. Қысқа цикл тиімділікті күрт төмендетеді, жүйенің тұрақты жұмыс режиміне жетуіне жол бермейді және құрамдас бөліктердің тозуын тездетеді.

Жылу шығынын дәл есептеу бірнеше негізгі айнымалыларды бағалауды қажет етеді. Сіз бұл сандарды болжай алмайсыз. Инженерлер ғимарат конвертінің дәл U-мәндерін анықтауы керек. Бұған қабырғалардың, шатырдың, еденнің және шынылардың жылу өткізгіштігін өлшеу кіреді. Ауаның ауысу жылдамдығын, сызбалар арқылы табиғи инфильтрацияны да, бақыланатын желдетуді де есептеу керек. Соңында, әрбір бөлме үшін қажетті ішкі дизайн температуралары базалық талаптарды белгілейді. Жуынатын бөлме әдетте 22 ° C температураны қажет етеді, ал дәлізде тек 18 ° C қажет болуы мүмкін.

1. Жалпы көлемді және ашық бет аумақтарын есептеу үшін бөлменің барлық өлшемдерін өлшеңіз.

2. Қабырғаларға, едендерге және төбелерге дәл U-мәндерін тағайындау үшін құрылыс материалдарын анықтаңыз.

3. Терезенің жылу жоғалуын есептеу үшін шыны түрін (бір, екі, үш) және жақтау материалын анықтаңыз.

4. Меншіктің жасы мен герметикалықтығына байланысты ауаның инфильтрация жылдамдығын бағалаңыз.

5. Жергілікті метеорологиялық деректер негізінде сыртқы жобалық температураны таңдаңыз.

6. Әрбір нақты бөлме үшін мақсатты ішкі температураны сақтау үшін қажетті жалпы қуатты есептеңіз.

Design Delta T (ΔT) орнату мақсатты ішкі температура мен жергілікті сыртқы дизайн температурасы арасындағы айырмашылықты есептеуді қамтиды. Сыртқы дизайн температурасы -3°C болса және қонақ бөлмедегі мақсат 21°C болса, дизайн ΔT 24°C болады. Бұл есептеу әрбір нақты бөлме үшін киловаттпен (кВт) максималды қажетті жылу жүктемесін белгілейді. Сіз жылу шығарғыштарды таңдау үшін дәл осы кВт санын пайдаланасыз, бұл олардың жоғары ағын температурасына сүйенбестен тиісті жылуды бере алатынын қамтамасыз етеді.

2-қадам: Жылу шығарғыштарды таңдау және өлшемі

Төмен температуралы жүйелер салқын сумен жұмыс істейтіндіктен, олар бөлмеге бірдей жылу мөлшерін беру үшін айтарлықтай үлкен бет аумақтарын қажет етеді. Сіз стандартты бір панельді радиатор арқылы 40°C суды итеріп, оның 75°C суға арналған бөлмені жылытуын күте алмайсыз.

Еденді жылыту (UFH): Төмен температураның оңтайлы шешімі

Еденді жылыту - төмен температуралы гидрониктердің алтын стандарты. Ол бүкіл еденді массивтік жылу шығарғышқа айналдырады, бұл ағынның температурасы 35 ° C дейін төмен болуы мүмкін. UFH дизайнын жасағанда, сіз жабынның тереңдігін, құбырлар аралығын және нәтижесінде жауап беру уақытын ескеруіңіз керек. Құбырлардың жақын аралығы (мысалы, 100 мм немесе 150 мм орталықтар) әдетте ағынның төмен температурасына және шаршы метрге жоғары жылу шығысына мүмкіндік береді. Еденнің әрлеуінің жылу өткізгіштігі де үлкен рөл атқарады. Плитка мен тас жылуды жақсы өткізеді, ал қалың кілемдер оқшаулағыш ретінде әрекет етеді, бұл жылуды итеру үшін жүйені қызып кетуге мәжбүр етеді.

Үлкен өлшемді панельдік радиаторлар: қайта жаңартуды қарастыру

Егер UFH мүмкін болмаса, бар радиаторларды бағалау және ықтимал ауыстыру қажет. Төмен температуралы жүйелерге арналған радиаторлардың өлшемдері дәстүрлі қазандық ΔT 50 емес, ΔT 30 немесе ΔT 20 пайдаланылады. Бұл екі немесе үш панельді конвекторлы радиаторларды (мысалы, K2 немесе K3 түрлері) орнатуды қажет етеді. Журнал орташа температура айырмашылығы (LMTD) мұқият есептеуді қажет ететін осы төмен температуралардағы нақты жылу шығысын белгілейді.

Бұл радиаторлардың өлшемін анықтаған кезде сіз пайдаланғыңыз келетін нақты ағын және қайтару температуралары үшін өндірушінің деректер кестелерін қарауыңыз керек. 75/65°C температурада 1500 Вт шығаратын радиатор 45/40°C температурада тек 600 Вт шығаруы мүмкін. Бұл үлкенірек қондырғыларды қабырғаларға физикалық түрде орналастыру керек, бұл жиі қозғалатын құбырларды қажет етеді.

Желдеткіш катушкалар (FCUs) және смарт радиаторлар

Желдеткіш катушкалар (FCUs) және смарт радиаторлар орташа орынды ұсынады. Бұл белсенді эмитенттер конвективтік жылу беруді арттыру үшін шағын, тыныш желдеткіштерді пайдаланады. Олар ауаны жылу алмастырғыш катушка арқылы үрлеп, жылуды табиғи конвекцияға қарағанда тезірек кетіреді. Олар қабырға кеңістігі шектеулі қайта жөндеу сценарийлерінде өте тиімді. FCU кеңістіктің бір бөлігін алып жатқанда массивтік K3 радиаторымен бірдей жылу шығысын бере алады, бұл бөлмені көрнекі түрде үстемдік етпей, ағынның төмен температурасына мүмкіндік береді.

3-қадам: Гидравликалық дизайн, құбырларды оңтайландыру және қорғау

Төмен температуралық жүйеге қойылатын гидравликалық талаптар дәстүрлі қазандықтың талаптарынан айтарлықтай ерекшеленеді. Төмен температуралық жүйелер эмитент бойынша азырақ температура дифференциалында жұмыс істейді. Қазан әдетте ағын және қайтару құбырлары арасында 11 ° C-тан 20 ° C-қа дейін төмендеумен жұмыс істейді. Заманауи гидротехникалық жүйе 5°C-тан 7°C-қа дейінгі ΔT температурасында жұмыс істейді. Температураның төмендеуімен бірдей жылу энергиясын беру үшін судың массалық шығыны айтарлықтай жоғары болуы керек.

Құбырлардың диаметрлерін жаңарту әрқашан қайта жаңарту сценарийлерінде қажет. 15 мм-ден 22 мм немесе 28 мм мыс немесе PEX-ке жылжыту сұйықтықтың жоғары жылдамдығын болдырмайды. Шамадан тыс жылдамдық жүйенің шуылын, мыс арматурасының эрозиясын тудырады және айналым сорғысының сыйымдылығынан оңай асып кетуі мүмкін. Егер сорғы судың қажетті көлемін шектеуші шағын құбырлар арқылы итермелей алмаса, жүйе жоғары қысымды ақаулар кезінде іске қосылады немесе жылуды ең алыс эмитенттерге жеткізе алмайды.

Моноблок қондырғыларында мұздатуды болдырмау үшін жүйеге антифриз немесе гликоль қосылса, бұл сұйықтықтың физикалық қасиеттеріне әсер етеді. Пропиленгликоль сұйықтықтың меншікті жылу сыйымдылығын төмендетеді және оның кинематикалық тұтқырлығын арттырады. Бұл сұйықтықтың бір литрге аз жылу өткізетінін және оны сору қиынырақ екенін білдіреді. Айналым сорғыларының көлемін ұлғайтып, гликоль қоспасының төмендетілген жылу беру тиімділігін есепке алу үшін эмитент өлшемдерін есептеуді реттеу керек.

Пластиналық жылу алмастырғыштар қоқыс пен оттегімен индукцияланған коррозияға өте осал. Ішкі арналар өте тар және оңай бітеліп қалады. Жабдықты қорғау үшін қайтару құбырларына жоғары тиімді микрокөпіршікті деаэраторлар мен магнитті қоқыс сепараторларын орнату міндетті болып табылады. Бастапқы контурды қайталама қыздыру тізбегінен ажырату үшін жиі буферлік цистерналар немесе аз шығынды тақырыптар қолданылады. Бұл гидравликалық бөлу үйдегі барлық термостатикалық радиатор клапандары (TRV) бір уақытта жабылған жағдайда да, бастапқы сорғының жылу алмастырғыштағы ең аз шығын жылдамдығын ұстап тұруын қамтамасыз етеді.

4-қадам: Төмен температуралық жүйелердегі тұрмыстық ыстық суды біріктіру

Тұрмыстық ыстық суды (DHW) біріктіру арнайы дизайн мәселесін ұсынады. Ғарыштық жылыту 35°C - 45°C аралығында тиімді жұмыс істейді, бірақ DHW легионелла бактерияларының көбеюіне жол бермеу үшін 55°C - 60°C температурада сақтауды қажет етеді. Сіз жоғары температураны шығару үшін төмен температураға арналған машинаны сұрап жатырсыз.

Стандартты ыстық су цилиндрлері төмен температуралы жылу көздерімен мүлдем үйлеспейді. Стандартты цилиндрлерде 80 ° C қазандық суға арналған шағын ішкі катушкалар бар. Стандартты катушка арқылы 55°C суды сорып алсаңыз, жылу берудің баяу болатыны сонша, бастапқы контур компрессорға тым ыстық болып оралады, бұл цилиндр толығымен қызғанға дейін оның жұмысын тоқтатады. Жылу сорғысына арналған цилиндрлерде үлкен өлшемді ішкі жылу алмастырғыш катушкалары бар. Әдеттегі тұрғын үй жүйесі үшін катушка бетінің ең аз ауданы 3,0 м⊃2 қажет; Бұл массивтік бет ауданы жоғары хладагент қысымындағы ақауларды тудырмай жылдам жылу беруді қамтамасыз етеді.

Жүйе 3-портты немесе қос 2-портты бұру клапандарын пайдаланады, үй-жайды жылытуға қарағанда DHW өндіруге динамикалық басымдық береді. Цилиндрлік термостат жылуды талап еткенде, бағыттаушы клапан ауысады, компрессордың толық шығысын цилиндр катушкасына бағыттайды. Ағынның температурасы 55°C немесе 60°C дейін көтеріледі. Цилиндр қанағаттандырылғаннан кейін клапан кері жылжиды, ағынның температурасы қайтадан 35 ° C дейін төмендейді және кеңістікті жылыту қайта басталады. Бұл басымдықты ауыстыру екінші жылу көзін қажет етпестен цилиндрдің тез қалпына келуін қамтамасыз етеді.

Жүйені басқару стратегиялары және ауа райының өтемақысы

Ауа райының компенсациясын басқару элементтері нақты уақыттағы сыртқы температура негізінде ағын температурасын динамикалық түрде реттейді. Бұл жоғары тиімді жүйенің миы. Қыстың жұмсақ күндерінде жүйе COP максималды түрде ағын температурасын төмендетеді. Сыртқы температура төмендеген сайын ғимараттың жоғары жылу жүктемесін қанағаттандыру үшін ағын температурасы алдын ала анықталған қисық бойымен артады.

Ауа-райының дұрыс компенсация қисығын орнату ғимараттың жылу реакциясын түсінуді талап етеді. Егер қисық тым тік болса, жүйе тым ыстық жұмыс істейді, бұл энергияны ысырап етеді. Егер қисық тым таяз болса, салқындық кезінде ғимарат мақсатты температураға жете алмайды. Орнатушылар бұл қисық сызықты жұмыстың бірінші жылында клиенттік кері байланыс пен нақты өнімділік деректеріне негізделген дәл реттеуі керек.

Аудандастыру бөлме температурасын жеке бақылауға мүмкіндік бергенімен, шамадан тыс аймақтарға бөлу ағынды шектеп, қысқа циклді тудыруы мүмкін. Егер үйде смарт термостаттармен басқарылатын 15 микро-аймақ болса және олардың 14-і жабылса, компрессор ең аз өнімді бір радиаторға итеруге тырысады. Бұл температураның тез көтерілуіне және дереу тоқтатылуына әкеледі. Ашық циклды аймақтарды (ТРВ жоқ аумақтар, әдетте дәліздер немесе ванна бөлмелері) немесе стратегиялық түрде орналастырылған автоматты айналма клапандарды енгізу жүйеде тұрақты жұмысты сақтай отырып, әрқашан жылыту үшін судың жеткілікті көлемін қамтамасыз етеді.

Іске асырудың жалпы тәуекелдері және әсерді азайту стратегиялары

Бір уақытта өшетін тым көп TRV немесе смарт термостат орнату ағынның негізгі тізбегін аштыққа ұшыратады. Ашық цикл аймағын немесе дұрыс өлшемді буферлік ыдысты пайдалану арқылы мұны азайтыңыз. Буферлік ыдыс термиялық батарея ретінде әрекет етеді, аймақтар жабылған кезде артық жылуды сіңіреді және компрессорға тұрақты қайтару температурасын қамтамасыз етеді.

Жүйе көлемінің жеткіліксіздігі де жібіту циклі үшін қажетті жылу энергиясын қамтамасыз етпеуі мүмкін. Ауа көзі қондырғылары сыртқы ауадан жылуды шығарады, бұл буландырғыш катушкасында конденсацияның қатып қалуына әкеледі. Бұл мұзды тазарту үшін жүйе сыртқы мұзды еріту үшін ішкі жылыту тізбегінен жылуды тартып, өз циклін өзгертеді. Ішкі құбыр желісінде жеткілікті су көлемі болмаса, жібіту циклі сәтсіздікке ұшырайды немесе ішкі радиаторлар қатты суыққа айналады. Қажет болса, көлемдік буферді пайдалана отырып, жүйе көлемінің ең аз талаптарының орындалуын қамтамасыз етіңіз.

Нашар гидравликалық теңгерімдеу біркелкі емес қыздыруға және жаппай тиімсіздікке әкеледі. Егер су ең жақын радиаторлар арқылы ең аз қарсылық жолын алса, ең алыс бөлмелер суық болып қалады. Содан кейін пайдаланушы негізгі термостатты қосып, компрессорды қызып, ұзағырақ жұмыс істеуге мәжбүр етіп, COP құрылғысын бұзады. Қатаң пайдалануға беру хаттамаларына мандат беріңіз. Бұған эмитенттегі температураның дұрыс төмендеуіне қол жеткізу үшін әрбір радиатордағы құлыптау клапандарын орнату, UFH коллекторларындағы ағын жылдамдығын тексеру және негізгі айналым сорғының дұрыс пропорционалды қысым қисығына орнатылғанын қамтамасыз ету кіреді.

Қорытынды

Төмен температуралы жылыту жүйесі дәл инженерлік, дәл гидравликалық теңгерімдеуді және қазандықты орнатудың бұрынғы әдеттерінен толығымен бас тартуды талап етеді. Жылу көзінің тиімділігі толығымен оған қосылған тарату желісіне байланысты.

• Кез келген жабдықты таңдамас бұрын бөлме бойынша жылу шығынын тәуелсіз есептеуді тапсырыңыз.

• Құбыр өлшемін және буферлік резервуардың интеграциясын тексеру үшін ұсынылған гидравликалық схеманы қарап шығыңыз.

• Барлық жылу шығарғыштардың максималды ағын температурасы 45°C болатын өлшемде екеніне көз жеткізіңіз.

• Соңғы пайдалануға тапсыру кезінде гидравликалық теңгерімдеудің толық есебін талап етіңіз.

Жиі қойылатын сұрақтар

С: Жылу сорғысы үшін идеалды ағын температурасы қандай?

A: Ең қолайлы ағын температурасы 35°C және 45°C аралығында. Осы төмен температура диапазонында жұмыс істеу өнімділік коэффициентін ( COP ) ұлғайтады, жоғары температура параметрлерімен салыстырғанда электр энергиясын тұтынуды айтарлықтай азайтады және жұмыс шығындарын төмендетеді.

С: Қолданыстағы радиаторларды жаңа жылу сорғысымен пайдалануға бола ма?

A: Техникалық мүмкін болса да, бар радиаторлар әдетте жаңартуды қажет етеді. Жүйе ағынның төмен температурасында жұмыс істейтіндіктен, бөлмеге тиісті жылуды жеткізу үшін ескі радиаторларды жиі үлкенірек екі немесе үш панельді үлгілерге ауыстыру қажет.

С: Ауа райының өтемақысы жылу сорғысының тиімділігін қалай арттырады?

A: Ауа-райының компенсациясы сыртқы температура негізінде жүйенің ағын температурасын динамикалық түрде реттейді. Жұмсақ күндерде ол ағын температурасын төмендетеді, бұл COP мәнін айтарлықтай жақсартады және үй ішіндегі жайлылықты жоғалтпай энергияны тұтынуды азайтады.

С: Неліктен жылу сорғылары қазандықтарға қарағанда жоғары ағынды қажет етеді?

A: Олар жылуды эмитенттерде кішірек температура дифференциалы (ΔT) арқылы береді. Жылу энергиясының бірдей мөлшерін жоғары температуралы қазандықпен тасымалдау үшін жүйе арқылы үлкен көлемдегі су айналымы керек, бұл жоғары ағын жылдамдығын және үлкен құбырларды қажет етеді.

С: Төмен температуралы жылыту жүйесі үшін буферлік резервуар қажет пе?

Ж: Ең аз ағын жылдамдығын сақтау, радиатор клапандары жабылған кезде қысқа айналуды болдырмау және жібіту цикліне қажетті жылу массасын қамтамасыз ету үшін жиі буферлік резервуар қажет. Ол бастапқы тізбекті қайталама қыздыру аймақтарынан ажыратады.