Загальні умови підбору теплового насоса

Теплові насоси є важливим фактором у вирішенні сучасних кліматичних та енергетичних викликів. Компанія Bosch пропонує велику кількість можливостей йти в ногу з новітніми технологіями через навчання, технічну підтримку, інструменти, які полегшують підбір обладнання для будь-яких запитів

Для правильного вибору теплового насоса важливо визначити потребу в теплі для опалення та/або охолодження будівлі в кВт. Ця інформація має бути вказана в проєктній документації. Якщо з різних причин ці дані не вказані, слід використовувати приблизні методи.

Визначення потреби в тепловій потужності

На основі наступних формул, даних з таблиці 1, відомої площі/об’єму будівлі та кількості мешканців ми можемо розрахувати приблизні теплові потреби будівлі для опалення:

Q = (Q_со + Q_cwu), кВт

де:
Q_co - потужність, необхідна для опалення будівлі, кВт;
Qcwu - додаткова потужність для нагріву ГВП, кВт.

Q _co=(A•q_jco)/1000, кВт.

або

Q _co=(V•q_jco)/1000, кВт.

де:
A - опалювальна площа будівлі, м²;
V - опалювальний об’єм будівлі, м³;
q_jco - одиничний показник потреби в тепловій потужності, Вт/ м² або Вт/м³.

Таблиця 1. Орієнтовні значення питомих тепловтрат через огороджуючі конструкції житлових будинків

Тип будівлі	Показник потреби в тепловій потужності по відношенню до площі поверхні	Показник потреби в тепловій потужності
Неутеплена будівля до 2007 року побудови, без утеплення, або з незначним утепленням	> 100 Вт/м²	> 37 Вт/м²
Будівля 2007-2016 років побудови, без утеплення або з утепленням до 5 см	70-100 Вт/м²	25-37 Вт/м²
Будівля з 2016 року побудови (утеплювач 8-10 см)	60-70 Вт/м²	22-25 Вт/м²
Будівля зі стандартною теплоізоляцією (утеплювач 15 см)	50-60 Вт/м²	18-22 Вт/м²
Будівля спеціально утеплена (наприклад, мінімум 15 см хорошого пінополістиролу на стінах, потрійні вікна)	40-50 Вт/м²	15-18 Вт/м²

Завдяки нормам, які визначають конструкцію будівель, і більшій стандартизації будівельних матеріалів, коефіцієнти в таблиці 1 тим точніші, чим більш новіша будівля. При розгляді старих будівель необхідно використовувати більш точні методи розрахунку. При розрахунку потреби за спрощеними методами необхідно мати на увазі, що будівлі характеризуються індивідуальною побудовою і що кожну будівлю потрібно розглядати окремо, наприклад, більші втрати тепла в будівлі будуть спричинені великими площами засклення. Втрати тепла через зовнішню стіну в рази менші, ніж втрати тепла через скляну перегородку такої ж площі.

Розрахунок додаткової потужності теплового насосу для нагріву ГВП

Споживання гарячої води залежить від індивідуальних звичок. Середнє споживання гарячої води на людину в типовому домогосподарстві становить 30-60 літрів води з температурою 45°C.

Для оцінки додаткової потужності нагріву ГВП можна використовувати наступну формулу та показники з таблиці 2.

Q_cwu=n•q_jcwu, кВт

де:
Q_cwu - додаткова потужність для нагріву ГВП, кВт;
n - кількість людей в домогосподарстві;
q_jcwu - питома теплова потужність, кВт.

Таблиця. 2. Орієнтовна потреба в ГВП

Запит на ГВП	Запит на ГВП темп. 45°C [л/(д × особа)]	Потреба в енергії [Вт-год/ (д×особа)]
низький	15-30	600-1200
середній	30-60	1200-2400
високий	60-120	2400-4800

Отримане значення не слід плутати з потужністю, необхідною для приготування ГВП. Розрахована додаткова потужність призначена для пришвидшення процесу нагріву води. Нагрів гарячої води тепловими насосами Bosch має пріоритет над системою опалення. Це означає, що чим довше йде приготування гарячої води, тим довше недообігрівається будівля. Тому необхідно подбати про додатковий запас потужності, щоб швидше нагріти воду, скоротити час перерв в опаленні і мінімізувати включення електронагрівача, або іншого додаткового джерела. В середньому передбачається, що додаткова теплова потужність на одного мешканця становить 0,2 кВт/особу.

Приклад:

Якщо в будинку проживає 4 особи, додаткова теплова потужність, яку необхідно врахувати, становитиме:

Q_CWU = 4 x 0,2 кВт = 0,8 кВт.

Визначення потреби в потужності охолодження

Якщо тепловий насос підбирається і для охолодження влітку, він повинен бути розрахований на покриття потреб як в охолодженні, так і в опаленні. Потужність охолодження визначається за балансом охолодження. Робоча таблиця для спрощеного розрахунку навантаження на охолодження не входить до обсягу цього документу. Дані, необхідні для розрахунку холодопродуктивності, містяться в архітектурно-будівельних планах (інформація про засклення, розташування будівлі по відношенню до сторін світу і т.д.) або в детальній інформації від замовника. Якщо таких даних немає, а потужність потрібно оцінити, можна використати питомий показник, який становить прибл. 40 Вт/м³ або 100 Вт/м².

Визначення параметрів нижнього і верхнього джерел тепла

Система опалення з тепловим насосом включає теплозбірні установки (нижнє джерело), тепловий насос та приймальні установки (верхнє джерело). Нижнє джерело тепла утворює перший елемент системи опа¬лення за допомогою теплового насоса. Тепло, що містить¬ся в нижньому джерелі, необхідне для роботи теплового насоса і отримується по-різному в залежності від типу теплового насоса.

Область нижнього джерела для теплових насосів повітря-вода позначена на рис. 1, область верхнього джерела теплового насоса на рис. 2.

Рис. 1. Приклад нижнього джерела в теплових насосах CS7000i AW

Рис. 2. Верхнє джерело (установки контуру опалення) в теплових насосах CS7000i AW

При виборі теплового насоса особливу увагу слід звернути на робочі параметри нижнього і верхнього джерел тепла:

• Для ТН розсіл/вода, напр. B0/W35, W10/W55.
• Для ТН повітря-вода, напр. A2/W35 (опалення), A35/ W18 (охолодження).

Крім того - визначити температуру системи опалення:

• Тепла підлога: 35-45°C.
• Радіаторне опалення: 45-55°C.
• Опалення вентиляторними конвекторами: 45-55°C.

Тепловий насос типу «розсіл-вода»

Вибрати тепловий насос «розсіл-вода» простіше, ніж тепловий насос повітря-вода. Це пов’язано з відносно постійними параметрами температури нижнього джерела (ґрунту, підземних вод) під час використання.

Рекомендації щодо вибору теплових насосів «розсіл-вода»:

• ступінь покриття потреби в тепловій потужності 70-90%,
• ступінь покриття енергетичних потреб 90-99%,
• час роботи теплового насоса 1800-2400 год/рік.

Тепловий насос типу «повітря-вода»

Теплові насоси «повітря-вода» характеризуються змінною потужністю нагріву в залежності від температури зовнішнього повітря.

Тому при виборі потужності нагріву необхідно враховувати весь діапазон зовнішніх температур. Тепловий насос «повітря-вода» самостійно покриває потреби будівлі в теплі до точки бівалентності. Ця точка визначає зовнішню температуру, нижче якої тепловий насос підтримується додатковим джерелом тепла.

Визначення цієї точки залежить від характеристик опалювальної кривої теплового насоса, потреби будівлі в теплі та кліматичної зони. Україна ділиться на 2 кліматичні зони, які відрізняються одна від одної за розрахунковою зовнішньою температурою.

Рис. 3. Мапа температурних зон України згідно ДБН В.2.6-31:2016 «Теплова ізоляція будівель»

При виборі теплового насоса повітря-вода слід орієнтуватися на графіки залежності потужності пристрою від зовнішньої температури з відомими початковими параметрами установки. На графіку можна намалювати криву потреби будівлі в опаленні, перевірити точку бівалентності, додаткову потужність пікового джерела та потужність пристрою при розрахунковій зовнішній температурі.

Рекомендації щодо вибору теплових насосів повітря-вода:

• ступінь покриття потреби в тепловій потужності 60- 90%,
• ступінь покриття річної загальної потреби в енергії 95-99%,
• бівалентна точка (точка бівалентності говорить вам, до якої зовнішньої температури тепловий насос може самостійно покрити теплове навантаження будівлі).

Знаючи місце розташування будівлі, можна визначити типові метеорологічні умови для певної місцевості, що допоможе оптимально підібрати тепловий насос.

Таблиця 3. Орієнтовний діапазон температури бівалентності

Кліматична зона	Розрахункова зовнішня температура*	Бівалентна точка
I	-25°С	-10°С до -12°С
II	-21°С	-7°С до -9°С

* - Найнижча температура зовнішнього повітря згідно ДСТУ–Н Б В.1.1-27:2010.

Приклад підбору теплового насоса та типові схеми системи можна переглянути у «Посібнику теплових насосів Bosch».

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 2 802