Системите с термопомпа – имат ли нужда от буферен резервоар?
Винаги се препоръчва монтажа на буферен съд и трябва да бъде включен във всяка система както при геотермални, така и при нискотемпературни термопомпи.
Буферният съд (или термичен акумулатор) улавя топлина, за да осигури буфер между вариациите на натоварването, за да може ефективността на котела на биомаса или термопомпата да бъде оптимизирана, като по този начин се облекчават проблемите с бавната „реакция“.
Буферът ефективно предотвратява цикъла на котела или термопомпата, когато системната нужда е по-малка от минималната мощност на котела или климатичната машина. Намаляването на цикъла на топлоизточника е важно за минимизиране на вредните емисии на CO и NOx.
Не всички термопомпи изискват буферен резервоар. Инверторните термопомпи постоянно променят своята мощността, с цел да отговорят на текущата потребност. Те работят тихо във фонов режим и след това, ако решите да включите отоплението в друга стая в къщата си или да увеличите температурата, това ще увеличи мощността, за да отговори на новото търсене. Aко обаче искате да инсталирате подово отопление и термостат във всяка стая дори ако имате инверторна термопомпа, все пак ще ви е необходим буферен резервоар.
Буферни съдове – Видове
Буферен съд:
Той се използва за:
- улавяне на остатъчна топлина при изключване;
- отвежда топлината от термопомпата или котела при изключване;
- предпазва топлоизточника от прегряване;
- за подобряване ефективността на системата;
- подобрява цялостната ефективност на системата;
- съхранената топлина може да се използва от топлоизточника при стартиране.
Термичен акумулатор:
Термичния акумулатор позволява на термопомпата (или котела) с по-малка отоплителна мощност да обслужва система с по-високи енергийни нужди. Така котелът може да бъде оразмерен за по-малко от 100% от потреблението на топлина в системата. Също така позволява на топлоизточника да работи непрекъснато за дълги периоди от време, ще изпълнява функцията на буферен съд (отнема топлина при изключване и захранва топлоизточника при стартиране според нуждите).
Някои методики и примери за изчисляване на обема на буферния съд
Според Thermal Earth буферния резервоар на неинверторни термопомпи ще трябва да побира приблизително 15 литра на 1 kW капацитет на термопомпата. Средно типичен дом с 3 спални ще изисква мощност от 10 kW, така че това ще изисква буферен резервоар с размери приблизително 150 литра.
Не всички термопомпи изискват буферен резервоар. Инверторните термопомпи постоянно променят мощността си, за да отговорят на текущата потребност. Те работят тихо във фонов режим и след това, ако решите да включите отоплението в друга стая в къщата си или да увеличите температурата, това ще увеличи мощността, за да отговори на новото търсене. Струва си да се отбележи, че всяка отоплителна система се различава – начина, по който е проектирана, от размера и изолациите на вашия дом и как планирате да го използвате. Например, ако искате да инсталирате подово отопление и искате термостат във всяка стая, който да контролира отоплението поотделно, дори ако имате инверторна термопомпа, все пак ще ви е необходим буферен резервоар, тъй като обемът на отоплителните тръби за една стая е твърде малък, за да се справи с повишената мощност от термопомпата, а буферният резервоар „работи“, за да предостави към инсталацията само това, което е необходимо.
Стойността на необходимия обем на буферния резервоар зависи от множество фактори, свързани с вида на възобновяемия източник на енергия и проекта като цяло.
Според mibec вероятно най-важният фактор при определяне на размера на необходимия буферен резервоар е размерът (мощността) и естеството на източника на топлина. Ако вземете пример с котел на биомаса, работещ на дърва, той осигурява „твърдо и бързо“ изгаряне на своето гориво и въпреки че има много силни страни, не е приложим за често изключване и включване. В този случай буферния резервоар става „идеален партньор“, тъй като резервоарът ще запази топлината за по-нататъшна употреба с гъвкавостта на незабавен достъп, без източникът на топлина да се налага да достигне дадена температура. Това може да бъде много полезно за поддържане на по-постоянна изходяща температура на топлоносителя. При котли с изгаряне на дърва се прилага правилото, че се изисква 50 литра воден капацитет на буфера за всеки 1 kW мощност и да прецизираме детайлите от там. Следователно източник на топлина от 50 kW ще изисква буферен резервоар от 2 500 литра като отправна точка.
„Правилата“ за други източници на топлина от биомаса също могат да бъдат различни. Например, ако имаме горелка за дървесни пелети, често трябва да вземем предвид само около 1/3 от мощността на източника на топлина за буферен резервоар, тъй като горелката за пелети има много по-добра модулация при изключване и включване. Така например, ако имаме източник на топлина от 100 kW, размерът на буферния резервоар ще се нуждае от капацитет от около 1650 литра (100 kW x 0,33 x 50 литра / kW). Въпреки това крайният размер на резервоара и в двата примера по-горе също ще зависи от фактори като скоростите на потока в системата, ΔT и налягането (както началната точка, така и това, до което системата достига). Отново се използват различни методи за други възобновяеми технологии като термопомпи или за приложения за охладена вода, а не за отопление или топла вода.
Друг метод, който често използваме за оразмеряване, е да разгледаме профила на натоварване от сградите и броя на хората, ползващи инсталацията, тъй като има тенденция да има пикови времена на търсене от обитателите често сутрин и вечер. Например, ако имаме 100 kW комбинирана система за топлинна и електрическа енергия (CHP), захранваща 20 апартамента и кажем, че е извършен математически анализ на проекта, се оказва, че пълният капацитет е необходим само за 15 минути на всеки час (25%), тогава буферът съгласно изчисленията за размера на резервоара могат да се основават на мощност от 25 kW при работа с типичен ΔT от 40 градуса.
Друго правило, което често се използва е, че за повишаване на температурата на 500 литра вода с 40 градуса са необходими 25kW топлинна енергия, следователно резервоар с капацитет 500 литра би бил добра отправна точка за този примерен проект. Ако например топлинната мощност се увеличи до 50 kW, тогава резервоар с капацитет от 1000 литра ще бъде началната точка и така нататък.
Според homemicro размерът на съда при термопомпи ще зависи от приложението, топлинната мощност, качеството на горивото, минималния приемлив цикъл на включване на компресорите (ASHP & GSHP), разликата в работната температура на автоматиката, работните часове и т.н. Следната обща дефиниция ще определи размера на съда:
Капацитет на съда = (необходим обем на системата) – (действителен обем на системата)
където необходим обем на системата е този обем, който е необходим за поемане на топлинната мощност на инсталацията, а действителният обем на системата е обемът на водата във всички тръбопроводи и оборудване.
В заключение:
Има няколко основни правила, които могат да се използват за определяне на размера на съда в зависимост от различни фактори, като източник на топлина и качество на горивото.
Метод 1 (за котли на биомаса) – Литри на kW: 10 литра x Мощност на инсталацията (kW) = обем на буферния съд (L) , където 10 л е типична долна граница при котли на биомаса
Пример 1: 10 л x 24 kW = 240 л буфер
Метод 2 – Минимално време на работа:
Когато се оразмерява буферен съд, за да се намали цикличността на включване на оборудването, размерът трябва да се определи от броя на стартиранията на час. Това може да бъде изразено чрез използване на уравнение за дефиниране на минималното работно време, в което топлоизточникът работи
където:
t – време на работа за 1 цикъл на включване в секунди (s)
m – маса на топлоносителя (kg), приблизително 1 kg = 1 литър
c – специфичен топлинен капацитет на водата = 4,18 kJ / kg.C
ΔT – работна температурна разлика (°C)
Q – топлинна мощност на инсталацията (kW)
Горната формула може да бъде пренаписана, за да се намери обемът за буфера m като уравнение:
Минутите са умножени по 60, за да се преобразуват в секунди. Изборът на минимално време t от 6 минути би бил добра отправна точка (нqкои производители на термопомпи препоръчват 10 или 20 минути)
Пример 2 за инсталация с изчислителна ниска работна диференциална температура (5°C), работеща в 6 минутен цикъл; топлинна мощност 20 kW: m= (20 x 6 x 60) / (4,18 x 5) = 344 л
Винаги се обръщайте към инструкциите на производителя, тъй като някои съоръжения може да имат минимум
работно време или се посъветвайте за броя на разрешените максимални стартирания (или работни цикли) за час.
Метод 3 – Най-малка зона (приложим за многостепенен или модулиращ източник на топлина):
Изборът на съд, който да отговори на търсенето на най-малката контролирана зона, гарантира, че има лесно достъпен капацитет, който да обслужва поне тази зона и да предотврати монтирането на голям буфер. Изборът на зона с най-висока зависимост, зона със северно изложение или зона с висок коефициент на топлинни загуби може да бъде алтернативно съображение. Уравнението може да се използва за оценка на необходимия обем на буфера,
където:
Минутите са умножени по 60, за да се преобразуват в секунди.
m – маса на топлоносителя (kg), приблизително 1 kg = 1 литър
Qmin – минимална топлинна мощност на източника на топлина (kW). Приложим за многостепенен или модулиращ източник на топлина
Qzone – топлинна потребност от най-малката зона (kW)
t – време на работа за 1 цикъл на включване в секунди (s)
c – специфичен топлинен капацитет на водата = 4,18 kJ / kg.C
ΔT – работна температурна разлика (°C)
Метод 4 – Процент на дебита: 10% x дебит на водата = обем на буферния съд (L) за един компресорен блок
Това е по-лесната за запомняне вариация на метода на най-малката зона – идеята е да се изчисли размерът на съда въз основа на процент от дебита на топлинния източник, тъй като се отчита само малък капацитет и не се изисква информация за зоновото топлинно натоварване.
Обикновено се използва за инсталация на термопомпа с въздушен източник (ASHP), като се определя размера на буферния съд, за да съответства на 10% от дебита на водата на термопомпата за час за единичен компресорен блок и 8% за двоен компресорен блок (като вторият компресор се включва при увеличаване на натоварването).
Пример 3: Термопомпа с два компресора с мощност 18 kW с работна температурна разлика ΔT = 10°C, нужен дебит на топлоносителя 1,6 m3/h. Обем на буфера за съхранение = 0,08 x 1,6 = 0,128 m3 или 128 л
Пример 4: Термопомпа с един компресор с мощност 8 kW с работна температурна разлика ΔT = 10°C, нужен дебит на топлоносителя 0,7 m3/h. Обем на буфера за съхранение = 0,1 x 0,7 = 0,07 m3 или 70 л
Бърз наръчник за избор на обема на буферния съд.
Различните генерации инсталации имат различни изисквания
Термопомпи въздух-вода (неинверторни): BS EN 15450:2007 предлага оразмеряване на обема на буфера от 12 до 35 L на 1 kW максимален капацитет на термопомпата. Ако системата е с повече от 1 компресорен блок се взима предвид мощността на един компресорен блок. Може да се използва и по-ниска стойност, когато температурите не падат до 0.
Термопомпи земя-вода: Топлинен товар с периодично използване (kW) x 25 (L) и топлинен товар при продължителна употреба (kW) x 80 (L). Ако системата е с повече от 1 компресорен блок се взима предвид мощността на един компресорен блок. Може да се използва и по-ниска стойност, когато температурите не падат до 0.
Охлаждане: основното правило е около 2,5 до 8 литра на 1 kW (при инверторни системи) или от 8 до 14 литра на 1 kW (при неинверторни системи). Ако системата е с повече от 1 компресорен блок се взима предвид мощността на един компресорен блок
Биомаса: размер между 10 и 20 литра на 1 kW мощност на инсталацията. Може да се използва и по-ниска стойност, когато температурите не падат до нула, за котли с пелетни горелки, които са по-гъвкави. Когато се използва нискокачествена дървесина с високо съдържание на влага, може да се наложи обемът на буфера да бъде оразмерен до 40 литра на 1 kW
Буферни съдове за домашни термопомпени системи
Представяме Ви буферни съдове за термопомпи за апартаменти и къщи комплект с фабрична топло/студоизолация
Буферни резервоари за приложения за отопление и охлаждане с малки термопомпи. Могат да се монтират хоризонтално, за да позволят бързо свързване на първичния контур към термопомпата и на вторичния контур към консуматори като вентилаторни конвектори или лъчисто подово отопление, посредством хидравлични модули (помпени групи).
При необходимост буферният резервоар може да се монтира и вертикално. При този тип инсталация трябва да се монтира разпределителен колектор от вторичната страна, ако трябва да се управляват две или повече зони с помощта на хидравлични модули (групи).
Вертикалната инсталация на буферния резервоар е по-сложна по отношение на тръбите и изисква използването на колектор. Обем на буферите: 25 л и 50 л
Източник: aqua.store
