Расчет теплового насоса воздух-вода для отопления и ГВС

Расчет теплового насоса воздух-вода нужно выполнять с умом, чтобы потом не кусать локти. В отличие от грунта и воды, воздух более подвержен колебаниям температуры на протяжении одних суток и целого года.

Из этой публикации вы узнаете, как это правильно сделать, с какими проблемами вы сможете столкнуться. Правильно расчитать мощность теплового насоса можно выполнить самостоятельно, если воспользоваться нашими рекомендациями.

Особенности работы ТН воздух-вода на отопление

Воздух – весьма непостоянная среда. В течение суток его температура может падать на 10-15 градусов, а при резких сменах погоды и более. Многие допускают одну и ту же ошибку – делают расчет мощности теплового насоса для отопления дома на основании средней температуры. А после удивляются, что потребление энергии выше, чем заявил производитель. Поясним на наглядном примере.

Допустим, вам нужно поддерживать в доме температуру +20, а на улице днем -5, а ночью -15 градусов. Как мы видим, днем придется работать с разницей температур 25, а ночью – 35 градусов.

Казалось бы, перепад составляет всего 10 градусов или около 40% и потребление электроэнергии должно вырасти ровно настолько. Но это не так.

Принцип работы воздушного теплового насоса построен так, что его COP (КПД) меняется не по прямой зависимости. И получится, что ночью он будет потреблять не на 40%, а на 45-50% больше электроэнергии.

График КПД теплового насоса в зависимости от температуры воздуха и нагреваемой воды

Из иллюстрации видно, что COP напрямую зависит от температуры наружного воздуха и температуры, до которой нужно нагреть теплоноситель (в нашем случае — воду).

Поэтому при расчете мощности воздушного теплового насоса стоит учитывать не только температуры, но и колебания COP (КПД теплового насоса). Причем в долгосрочной перспективе это немаловажно, ведь в отопительный сезон темное время суток длится до 15 часов.

Читайте также:  Абсорбционный тепловой насос - принцип работы

В чем разница расчетов на отопление и ГВС?

Расходы на горячее водоснабжение и отопление дома несколько отличаются. Если вас интересует не отопление, а ГВС, то расчет теплового насоса воздух-вода нужно производить исходя из того, когда используется больше воды. Ведь при отоплении дома вам нужно подогревать теплоноситель постоянно, а горячую воду вы потребляете не всегда.

Обычно пики расхода приходятся на утро и вечер, а в это время суток температура на улице отличается. Если к вечеру воздух прогревается за день, то утром он максимально холодный и успел остыть за ночь. Посчитайте, сколько горячей воды уходит у вас утром и вечером, сопоставьте эти цифры.

Еще один важный момент – температура входящей воды. Она тоже может колебаться в зависимости от погоды, особенно если трубы водопровода проложены неглубоко. Если их глубина залегания больше метра – этот момент можно опустить, колебания будут невелики.

Трубы водопровода в траншее

Температура воды в трубах водопровода зависит от его длины и глубины залегания.

Если использовать тепловой насос для отопления дома, его расход мощности на обогрев здания будет больше, чем на горячую воду. Хотя при общей калькуляции для точности расчетов стоит учитывать и его.

Расчет теплового насоса воздух-вода на ГВС

Теперь приступим к прямым расчетам. Для этого вам нужно знать следующее:

  • Температура входящей воды;
  • Расход горячей воды утром и вечером;
  • Среднюю температуру на улице утром и вечером;
  • Коэффициент COP (КПД) теплового насоса.

Средние температуры узнать несложно – на многих сайтах, предлагающих прогноз погоды, можно с большой точностью узнать средние колебания в вашем регионе и даже отдельном городе. COP теплового насоса при разных температурах должен указывать производитель в сопроводительной документации.

Читайте также:  Как работает тепловой насос для отопления дома – геотермальный, водяной, воздушный

Для точности, подсчеты будем делать отдельно, для утреннего и вечернего времени. В идеале расчет теплового насоса воздух-вода стоит делать отдельно для каждого месяца, но никаких принципиальных отличий у нас не будет. Просто придется повторить процесс трижды, подставляя разные значения.

Для подсчета расхода электроэнергии нужны три значения, а именно:

∆T – разница температуры входящей воды и требуемой. Обычно нормальный уровень нагрева горячей воды +45 — +55 градусов.
V – объем расхода воды в литрах.
K – COP (КПД) теплового насоса при средней температуре воздуха на улице.

Формула расчета выглядит следующим образом:

∆T х V / K х 1,16.

Например, нам нужно 200 литров воды подогреть от +5 до +45 градусов, когда COP теплового насоса равен 4. Теперь подставим цифры в формулу и получим результат:

40 х 200 / 4 х 1,16 = 2320.

Таким же образом подсчитайте энергопотребление для другого времени суток с пиковым расходом, просуммируйте цифры и умножьте на количество дней в месяце. Сделайте расчет для каждого месяца и получите количество электроэнергии, нужное для ГВС с помощью теплового насоса.

Расчет теплового насоса воздух-вода для отопления

При обогреве дома подсчеты делать иначе. Здесь не имеет смысла считать расход воды, но большую роль играют теплопотери здания. Для их подсчета можно использовать онлайн-калькулятор, например: http://dokadoma.com/calc/teplo или http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_teplopoter_online.

Как в случае с расчетами на горячую воду, лучше сегментировать данные. Сделайте расчет на темное и светлое время суток, для каждого месяца отопительного сезона отдельно. Полученные данные это то количество тепла, которое должен отдавать тепловой насос.

Далее разделите полученные данные на коэффициент COP для каждого времени суток отдельно. Так вы получите количество электроэнергии, нужное для того, чтобы тепловой насос работал в штатном режиме.

Читайте также:  Тепловой насос для отопления дома – принцип работы

Общий расчет и нюансы

Сложив расход электроэнергии на отопление и горячее водоснабжение, мы получим общие затраты на работу теплового насоса. Но остаются два нюанса, а именно:

  • Производители тепловых насосов часто завышают данные. Например, они не учитывают затраты на работу помпы, которая прокачивает воду в системе отопления. Иногда график зависимости COP не соответствует действительности.
  • В то время когда горячая вода не используется, она находится в баке-накопителе и постепенно остывает. Тепловой насос будет поддерживать ее температуру, на что также уходит электроэнергия.

Поэтому прибавьте к расчетной мощности еще 5-10%.

Спаренные баки-накопители для теплового насоса

Вода в таком баке-накопителе остывает медленно, но тепловой насос тратит энергию для ее подогрева.

Как подобрать тепловой насос воздух-вода?

Как мы видим, расчет теплового насоса воздух-вода сильно зависит от COP. Соответственно, чем выше этот коэффициент, тем меньше расходы на отопление и ГВС. Но оборудование с хорошими показателями стоит немало, поэтому лучше поискать золотую середину.

Принцип работы теплового насоса воздух вода таков, что его КПД сильно зависит от температуры воздуха. В некоторых регионах и в разное время года она существенно отличается днем и ночью. Это нужно учитывать.

Когда вы получили цифры по потерям тепла на отопление и горячую воду, просчитайте расход на потребление для разных моделей и производителей тепловых насосов. Сравнив эти расчеты и стоимость оборудования, вы сможете выбрать оптимальный вариант.

Большую роль играет мощность насоса – чем больше разница между его максимальной производительностью и потреблением, тем дольше он прослужит. Нередко у более мощных моделей одной серии коэффициент COP выше, чем у менее производительных.

При выборе поставщика подсчитайте окупаемость оборудования – за какое время расходы на приобретение покроются за счет экономии. Это немаловажный фактор.

Произвести расчет теплового насоса воздух-вода не так сложно, как кажется. И чем точнее вы это сделаете, тем лучше сможете подобрать подходящую модель. В этом случае нелишне потратить несколько часов своего времени, но быть уверенным в том, что все сделали правильно, ведь тепловой насос – такое оборудование, которое служит не один год.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Похожие записи

Загрузка...
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (6 оценок, среднее: 4,33 из 5)
Загрузка...

Добавить комментарий