Греење и ладење со топлинска пумпа-Дел 4

Во циклусот на загревање, подземната вода, смесата против замрзнување или средството за ладење (кое циркулирало низ системот за подземни цевки и ја земало топлината од почвата) се враќаат во единицата за топлинска пумпа внатре во куќата. Во системите за подземна вода или мешавина од антифриз, таа потоа поминува низ примарниот разменувач на топлина исполнет со средство за ладење. Во системите DX, ладилното средство директно влегува во компресорот, без среден разменувач на топлина.

Топлината се пренесува на разладното средство, кое врие за да стане пареа со ниска температура. Во отворен систем, подземната вода потоа се испумпува назад и се испушта во езерце или во бунар. Во систем со затворена јамка, смесата против замрзнување или разладното средство се испумпува назад до системот за подземни цевки за повторно да се загрее.

Вентилот за рикверц ја насочува пареата на разладното средство кон компресорот. Пареата потоа се компресира, што го намалува нејзиниот волумен и предизвикува негово загревање.

Конечно, вентилот за рикверц го насочува сега жешкиот гас кон калем на кондензаторот, каде што ја дава својата топлина на воздухот или хидроничниот систем за да го загрее домот. Откако се откажа од својата топлина, ладилното средство поминува низ уредот за проширување, каде што неговата температура и притисок дополнително се намалуваат пред да се врати на првиот разменувач на топлина или на земјата во системот DX, за повторно да започне циклусот.

Циклусот на ладење

Циклусот „активно ладење“ е во основа обратен од циклусот на греење. Насоката на протокот на течноста за ладење се менува со вентилот за рикверц. Течноста за ладење ја собира топлината од воздухот во куќата и ја пренесува директно, во DX системи или во подземната вода или мешавината против замрзнување. Топлината потоа се пумпа надвор, во водно тело или се враќа бунар (во отворен систем) или во подземните цевководи (во систем со затворена јамка). Дел од оваа вишок топлина може да се искористи за претходно загревање на топлата вода во домаќинството.

За разлика од топлинските пумпи со извор на воздух, системите со извор на земја не бараат циклус на одмрзнување. Температурите под земја се многу постабилни од температурите на воздухот, а самата единица за топлинска пумпа се наоѓа внатре; затоа, проблемите со мразот не се јавуваат.

Делови од системот

Системите за топлинска пумпа со земја имаат три главни компоненти: самата единица за топлинска пумпа, течен медиум за размена на топлина (отворен систем или затворена јамка) и систем за дистрибуција (или на воздух или хидроник) кој ја дистрибуира топлинската енергија од топлината пумпа до зградата.

Топлинските пумпи со извор на земја се дизајнирани на различни начини. За системи базирани на воздух, самостојните единици ги комбинираат вентилаторот, компресорот, разменувачот на топлина и калем од кондензаторот во еден кабинет. Сплит системите овозможуваат серпентина да се додаде во печка со принуден воздух и да се користат постојните вентилатор и печка. За хидроничните системи, и изворот и разменувачот на топлина и компресорот се во еден кабинет.

Размислувања за енергетска ефикасност

Како и кај топлинските пумпи со извор на воздух, системите за топлински пумпи со извор на земја се достапни во низа различни ефикасности. Видете го претходниот дел наречен Вовед во ефикасноста на топлинската пумпа за објаснување за тоа што претставуваат COP и EER. Опсегот на COP и EER за единиците достапни на пазарот се дадени подолу.

Подземни води или апликации со отворен циклус

Греење

• Минимален COP за греење: 3.6
• Опсег, Греење COP на пазарот достапни производи: 3,8 до 5,0

Ладење

• Минимална EER: 16.2
• Опсег, EER на пазарните достапни производи: 19.1 до 27.5

Апликации за затворена јамка

Греење

• Минимален COP за греење: 3.1
• Опсег, Греење COP на пазарот достапни производи: 3,2 до 4,2

Ладење

• Минимална EER: 13.4
• Опсег, EER на пазарни достапни производи: 14,6 до 20,4

Минималната ефикасност за секој тип е регулирана на федерално ниво, како и во некои провинциски јурисдикции. Има драматично подобрување во ефикасноста на системите со извор на земја. Истите случувања во компресорите, моторите и контролите што им се достапни на производителите на топлински пумпи со извор на воздух резултираат со повисоки нивоа на ефикасност за системите со извор на земја.

Системите од пониска класа обично користат двостепени компресори, разменувачи на топлина од ладилно-воздух со релативно стандардна големина и разменувачи на топлина од ладилно-вода со зголемена површина. Единиците во опсегот на висока ефикасност имаат тенденција да користат компресори со повеќе или променлива брзина, внатрешни вентилатори со променлива брзина или и двете. Најдете објаснување за топлинските пумпи со една брзина и променлива брзина во делот Топлинска пумпа со извор на воздух.

Скали за сертификација, стандарди и рејтинг

Канадското здружение за стандарди (CSA) моментално ги потврдува сите топлински пумпи за електрична безбедност. Стандардот за изведба ги специфицира тестовите и условите за тестирање при кои се одредуваат капацитетите и ефикасноста на топлинската пумпа за греење и ладење. Стандардите за тестирање на перформансите за системите со извор на земја се CSA C13256 (за системи со секундарна јамка) и CSA C748 (за системи DX).

Размислувања за големината

Важно е разменувачот на топлина за земјата да биде добро усогласен со капацитетот на топлинската пумпа. Системите кои не се избалансирани и не можат да ја надополнат енергијата извлечена од дупченото поле континуирано ќе работат полоши со текот на времето додека топлинската пумпа повеќе не може да извлекува топлина.

Како и кај системите за топлинска пумпа со извор на воздух, генерално не е добра идеја да се димензионира системот со извор на земја за да се обезбеди сета топлина што ја бара куќата. За исплатливост, системот генерално треба да биде со големина за да го покрие најголемиот дел од годишната потреба од топлинска енергија на домаќинството. Повременото максимално оптоварување за греење при тешки временски услови може да се исполни со дополнителен систем за греење.

Сега се достапни системи со вентилатори и компресори со променлива брзина. Овој тип на систем може да ги исполни сите оптоварувања за ладење и повеќето оптоварувања за греење при мала брзина, со голема брзина потребна само за високи оптоварувања за греење. Најдете објаснување за топлинските пумпи со една брзина и променлива брзина во делот Топлинска пумпа со извор на воздух.

Достапни се различни големини на системи за да одговараат на канадската клима. Станбените единици се со номинална големина (ладење со затворена јамка) од 1,8 kW до 21,1 kW (6 000 до 72 000 Btu/h) и вклучуваат опции за топла вода за домаќинство (DHW).

Размислувања за дизајн

За разлика од топлинските пумпи со извор на воздух, топлинските пумпи со извор на земја бараат разменувач на топлина за земја за собирање и расфрлање на топлината под земја.

Системи со отворен циклус

Отворениот систем користи подземна вода од конвенционален бунар како извор на топлина. Подземната вода се пумпа до разменувач на топлина, каде што топлинската енергија се извлекува и се користи како извор за топлинската пумпа. Подземната вода што излегува од разменувачот на топлина потоа повторно се инјектира во аквиферот.

Друг начин за ослободување на искористената вода е преку бунар за отфрлање, кој е втор бунар што ја враќа водата на земја. Бунарот за отфрлање мора да има доволно капацитет да ја фрли целата вода што минува низ топлинската пумпа и треба да биде инсталирана од квалификуван бунари. Ако имате дополнителен постоен бунар, вашиот изведувач на топлинска пумпа треба да има бунар за бунари да се осигура дека е погоден за употреба како бунар за отфрлање. Без оглед на пристапот што се користи, системот треба да биде дизајниран да спречи каква било штета на животната средина. Топлинската пумпа едноставно ја отстранува или додава топлина на водата; не се додаваат загадувачи. Единствената промена во водата што се враќа во околината е мало зголемување или намалување на температурата. Важно е да проверите кај локалните власти за да ги разберете сите прописи или правила во врска со системите со отворен циклус во вашата област.

Големината на единицата за топлинска пумпа и спецификациите на производителот ќе ја одредат количината на вода што е потребна за отворен систем. Потребата за вода за специфичен модел на топлинска пумпа обично се изразува во литри во секунда (L/s) и е наведена во спецификациите за таа единица. Топлинска пумпа со капацитет од 10 kW (34 000 Btu/h) ќе користи 0,45 до 0,75 L/s додека работи.

Комбинацијата на бунарот и пумпата треба да биде доволно голема за да ја снабдува водата потребна за топлинската пумпа како додаток на потребите за домашна вода. Можеби ќе треба да го зголемите резервоарот за притисок или да го измените водоводот за да обезбеди соодветна вода на топлинската пумпа.

Лошиот квалитет на водата може да предизвика сериозни проблеми во отворените системи. Не треба да користите вода од извор, езерце, река или езеро како извор за вашиот систем за топлинска пумпа. Честичките и другите материи можат да го затнат системот за топлинска пумпа и да го направат нефункционален за краток временски период. Исто така, треба да ја тестирате водата за киселост, тврдост и содржина на железо пред да инсталирате топлинска пумпа. Вашиот изведувач или производител на опрема може да ви каже кое ниво на квалитет на водата е прифатливо и под кои околности може да бидат потребни посебни материјали за разменувач на топлина.

Инсталирањето на отворен систем често подлежи на локални закони за зонирање или барања за лиценцирање. Проверете кај локалните власти за да одредите дали важат ограничувања во вашата област.

Системи со затворена јамка

Систем со затворена јамка црпи топлина од самата земја, користејќи континуирана јамка од закопана пластична цевка. Бакарни цевки се користат во случај на DX системи. Цевката е поврзана со внатрешната топлинска пумпа за да формира запечатена подземна јамка низ која циркулира антифриз раствор или средство за ладење. Додека отворениот систем ја испушта водата од бунарот, системот со затворена јамка го рециркулира растворот за антифриз во цевката под притисок.

Цевката е поставена во еден од трите типа на аранжмани:

• Вертикално: Вертикалниот распоред со затворена јамка е соодветен избор за повеќето приградски домови, каде што просторот за многу е ограничен. Цевководот се вметнува во дупките со досадно со дијаметар од 150 mm (6 инчи), до длабочина од 45 до 150 m (150 до 500 стапки), во зависност од условите на почвата и големината на системот. Во дупките се вметнуваат јамки од цевка во форма на буквата У. Системите DX може да имаат дупки со помал дијаметар, што може да ги намали трошоците за дупчење.
• Дијагонала (аголна): Дијагонална (аголна) поставеност со затворена јамка е слична на вертикална поставеност со затворена јамка; сепак дупнатините се под агол. Овој тип на уредување се користи таму каде што просторот е многу ограничен и пристапот е ограничен на една влезна точка.
• Хоризонтално: Хоризонталната поставеност е почеста во руралните средини, каде имотите се поголеми. Цевката се поставува во ровови вообичаено длабоки 1,0 до 1,8 m (3 до 6 стапки), во зависност од бројот на цевки во ровот. Општо земено, потребни се 120 до 180 m (400 до 600 стапки) цевка по тон капацитет на топлинската пумпа. На пример, за добро изолиран дом од 185 м2 (2000 квадратни стапки) обично би бил потребен систем од три тони, кој бара 360 до 540 м (1200 до 1800 стапки) цевка.
  Најчестиот дизајн на хоризонтален разменувач на топлина е две цевки поставени една до друга во истиот ров. Други дизајни на хоризонтални јамки користат четири или шест цевки во секој ров, ако површината на земјата е ограничена. Друг дизајн што понекогаш се користи каде што површината е ограничена е „спиралата“ - што ја опишува нејзината форма.

Без оглед на распоредот што ќе го изберете, сите цевководи за системите со раствори против замрзнување мора да бидат најмалку серија 100 полиетилен или полибутилен со термички споени споеви (за разлика од бодликави фитинзи, стеги или залепени споеви), за да се обезбеди поврзување без протекување за целиот животен век на цевководи. Правилно инсталирани, овие цевки ќе траат од 25 до 75 години. Тие не се засегнати од хемикалиите кои се наоѓаат во почвата и имаат добри својства за спроведување на топлина. Решението за антифриз мора да биде прифатливо за локалните службеници за заштита на животната средина. Системите DX користат бакарни цевки за ладење.

Ниту вертикалните ниту хоризонталните јамки немаат негативно влијание врз пејзажот сè додека вертикалните дупнатини и ровови се соодветно наполнети и набиени (цврсто спакувани).

Инсталациите со хоризонтална јамка користат ровови со ширина од 150 до 600 mm (6 до 24 инчи). Ова остава голи области кои може да се обноват со семе од трева или трева. Вертикалните јамки бараат малку простор и резултираат со помало оштетување на тревникот.

Важно е хоризонталните и вертикалните јамки да бидат инсталирани од квалификуван изведувач. Пластичните цевководи мора да бидат термички споени и мора да има добар контакт земја до цевка за да се обезбеди добар пренос на топлина, како што се постигнува со треми-фугирање на дупнатините. Последново е особено важно за вертикалните системи за размена на топлина. Неправилната инсталација може да резултира со послаби перформанси на топлинската пумпа.

Размислувања за инсталација

Како и кај системите за топлинска пумпа со извор на воздух, топлинските пумпи со извор на земја мора да бидат дизајнирани и инсталирани од квалификувани изведувачи. Консултирајте се со локален изведувач на топлинска пумпа за дизајнирање, инсталирање и сервисирање на вашата опрема за да се обезбеди ефикасно и доверливо работење. Исто така, бидете сигурни дека сите упатства на производителот се следат внимателно. Сите инсталации треба да ги исполнуваат барањата на CSA C448 Series 16, стандард за инсталација поставен од Канадското здружение за стандарди.

Вкупната инсталирана цена на системите со извор на земја варира во зависност од условите специфични за локацијата. Трошоците за инсталација варираат во зависност од типот на колекторот за заземјување и спецификациите на опремата. Инкременталните трошоци на таков систем може да се повратат преку заштеда на трошоците за енергија во период од дури 5 години. Периодот на отплата зависи од различни фактори како што се условите на почвата, оптоварувањата за греење и ладење, сложеноста на реконструкцијата на HVAC, локалните стапки за комунални услуги и изворот на гориво за греење што се заменува. Проверете кај вашата електрична комунална компанија за да ги процените придобивките од инвестирањето во систем со извор на земја. Понекогаш се нуди евтин план за финансирање или поттик за одобрени инсталации. Важно е да работите со вашиот изведувач или советник за енергија за да добиете проценка на економичноста на топлинските пумпи во вашата област и потенцијалните заштеди што можете да ги постигнете.

Оперативни размислувања

Треба да обрнете внимание на неколку важни работи кога работите со топлинската пумпа:

• Оптимизирајте ги поставките за топлинска пумпа и дополнителни системски точки. Ако имате електричен дополнителен систем (на пр. плинтуси или елементи за отпор во каналот), не заборавајте да користите пониска поставена температура за вашиот дополнителен систем. Ова ќе ви помогне да го максимизирате количеството на греење што топлинската пумпа го обезбедува за вашиот дом, намалувајќи ја потрошувачката на енергија и сметките за комунални услуги. Се препорачува зададена точка од 2°C до 3°C под зададената точка на температурата на греењето на топлинската пумпа. Консултирајте се со вашиот изведувач за инсталација за оптималната поставена точка за вашиот систем.
• Минимизирајте ги температурните падови. Топлинските пумпи имаат побавен одговор од системите со печки, така што тие потешко реагираат на длабоки температурни неуспеси. Треба да се користат умерени неуспеси од не повеќе од 2°C или треба да се користи „паметен“ термостат што рано го вклучува системот, во очекување на закрепнување од неуспехот. Повторно, консултирајте се со вашиот изведувач за инсталација за оптималната температура на враќање за вашиот систем.

Размислувања за одржување

Треба да имате квалификуван изведувач да врши годишно одржување еднаш годишно за да се осигура дека вашиот систем останува ефикасен и сигурен.

Ако имате систем за дистрибуција базиран на воздух, можете да поддржувате и поефикасни операции со замена или чистење на вашиот филтер на секои 3 месеци. Исто така, треба да се погрижите вашите отвори за проветрување и регистрите да не се блокирани од мебел, тепих или други предмети што би го попречиле протокот на воздух.

Оперативни трошоци

Оперативните трошоци на системот со извор на земја обично се значително пониски од оние на другите системи за греење, поради заштедата на гориво. Квалификуваните монтери на топлинска пумпа треба да можат да ви дадат информации за тоа колку електрична енергија би потрошил одреден систем со извор на земја.

Релативните заштеди ќе зависат од тоа дали моментално користите електрична енергија, нафта или природен гас и од релативните трошоци на различните извори на енергија во вашата област. Со вклучување на топлинска пумпа, ќе потрошите помалку гас или нафта, но повеќе електрична енергија. Ако живеете во област каде што електричната енергија е скапа, вашите оперативни трошоци може да бидат повисоки.

Очекуван животен век и гаранции

Топлинските пумпи со извор на земја обично имаат животен век од околу 20 до 25 години. Ова е повисоко отколку кај топлинските пумпи со извор на воздух бидејќи компресорот има помал термички и механички стрес и е заштитен од околината. Животниот век на самата земјена јамка се приближува до 75 години.

Повеќето единици за топлинска пумпа со извор на земја се покриени со едногодишна гаранција за делови и работна сила, а некои производители нудат програми за продолжена гаранција. Сепак, гаранциите се разликуваат помеѓу производителите, затоа не заборавајте да ги проверите ситните букви.

Поврзана опрема

Надградба на електричната служба

Општо земено, не е неопходно да се надградува електричната услуга кога се инсталира дополнителна топлинска пумпа со извор на воздух. Сепак, староста на услугата и вкупното електрично оптоварување на куќата може да направат неопходно да се надгради.

Вообичаено е потребен електричен сервис од 200 ампери за инсталирање или на целосно електрична топлинска пумпа со извор на воздух или на топлинска пумпа со извор на земја. Ако преминете од систем за греење базиран на природен гас или мазут, можеби ќе треба да го надградите вашиот електричен панел.

Дополнителни системи за греење

Системи за топлинска пумпа со извор на воздух

Топлинските пумпи со извор на воздух имаат минимална надворешна работна температура и може да изгубат дел од нивната способност да се загреваат на многу ниски температури. Поради ова, повеќето инсталации со извор на воздух бараат дополнителен извор на греење за одржување на внатрешните температури за време на најстудените денови. Може да биде потребно и дополнително загревање кога топлинската пумпа се одмрзнува.

Повеќето системи со извор на воздух се исклучуваат на една од трите температури што може да ги постави вашиот изведувач за инсталација:

• Точка за термичка рамнотежа: Температурата под која топлинската пумпа нема доволно капацитет сама да ги задоволи потребите за греење на зградата.
• Точка на економска рамнотежа: Температурата под која односот на електричната енергија со дополнителното гориво (на пример, природен гас) значи дека користењето на дополнителниот систем е поисплатливо.
• Температура на исклучување: Минималната работна температура за топлинската пумпа.

Повеќето дополнителни системи може да се класифицираат во две категории:

• Хибридни системи: Во хибриден систем, топлинската пумпа со извор на воздух користи дополнителен систем како што се печка или котел. Оваа опција може да се користи во нови инсталации, а исто така е добра опција кога топлинска пумпа се додава на постоечки систем, на пример, кога се инсталира топлинска пумпа како замена за централен клима уред.
  Овие типови системи поддржуваат префрлување помеѓу топлинска пумпа и дополнителни операции според точката на топлинска или економска рамнотежа.
  Овие системи не можат да работат истовремено со топлинската пумпа - или работи топлинската пумпа или работи печката за гас/нафта.
• Сите електрични системи: Во оваа конфигурација, операциите на топлинската пумпа се надополнети со елементи за електричен отпор лоцирани во каналот или со електрични плинтуси.
  Овие системи можат да работат истовремено со топлинската пумпа, и затоа може да се користат во стратегии за контрола на рамнотежа или гранична температура.

Сензорот за надворешна температура ја исклучува топлинската пумпа кога температурата паѓа под претходно поставената граница. Под оваа температура работи само дополнителниот систем за греење. Сензорот обично се поставува да се исклучува на температура што одговара на точката на економска рамнотежа, или на надворешна температура под која е поевтино да се загрее со дополнителен систем за греење наместо со топлинска пумпа.

Системи за топлинска пумпа со извор на земја

Системите со извор на земја продолжуваат да работат без оглед на надворешната температура, и како такви не подлежат на ист вид на оперативни ограничувања. Дополнителниот систем за греење обезбедува само топлина што е над номиналниот капацитет на единицата со извор на земја.

Термостати

Конвенционални термостати

Повеќето системи со еднобрзински топлински пумпи со канали се инсталирани со внатрешен термостат „двостепен топлина/еднастепен ладење“. Првата фаза бара топлина од топлинската пумпа ако температурата падне под претходно поставеното ниво. Втората фаза бара топлина од дополнителниот систем за греење ако внатрешната температура продолжи да паѓа под саканата температура. Топлинските пумпи со извор на воздух без канал, обично се инсталираат со термостат за греење/ладење во една фаза или во многу случаи вграден термостат со далечински управувач што доаѓа со единицата.

Најчестиот тип на термостат кој се користи е типот „постави и заборавај“. Инсталаторот се консултира со вас пред да ја постави саканата температура. Откако ќе го направите ова, можете да заборавите на термостатот; автоматски ќе го префрли системот од режим на греење во ладење или обратно.

Постојат два типа на надворешни термостати кои се користат со овие системи. Првиот тип ја контролира работата на дополнителниот систем за греење со електричен отпор. Ова е истиот тип на термостат што се користи со електрична печка. Вклучува различни фази на грејачи бидејќи надворешната температура постепено се намалува. Ова осигурува дека се обезбедува правилна количина на дополнителна топлина како одговор на надворешните услови, што ја максимизира ефикасноста и ви заштедува пари. Вториот тип едноставно ја исклучува топлинската пумпа со извор на воздух кога надворешната температура паѓа под одредено ниво.

Неуспесите на термостатот може да не дадат исти придобивки со системите за топлинска пумпа како кај поконвенционалните системи за греење. Во зависност од количеството на назадување и падот на температурата, топлинската пумпа можеби нема да може да ја снабди сета топлина потребна за да се врати температурата на посакуваното ниво за кратко време. Ова може да значи дека дополнителниот систем за греење работи сè додека топлинската пумпа не се „фати“. Ова ќе ги намали заштедите што можеби очекувавте да ги постигнете со инсталирање на топлинската пумпа. Видете ја дискусијата во претходните делови за минимизирање на температурните падови.

Програмабилни термостати

Програмабилните термостати на топлинска пумпа се достапни денес од повеќето производители на топлински пумпи и нивните претставници. За разлика од конвенционалните термостати, овие термостати постигнуваат заштеда од намалување на температурата за време на ненаселени периоди или преку ноќ. Иако ова се постигнува на различни начини од различни производители, топлинската пумпа ја враќа куќата на посакуваното ниво на температура со или без минимално дополнително загревање. За оние кои се навикнати на неуспех на термостатот и програмабилни термостати, ова може да биде исплатлива инвестиција. Другите функции достапни со некои од овие електронски термостати го вклучуваат следново:

• Програмабилна контрола за да се овозможи од корисникот избор на автоматска топлинска пумпа или работа само на вентилатор, според време од денот и ден во неделата.
• Подобрена контрола на температурата, во споредба со конвенционалните термостати.
• Нема потреба од надворешни термостати, бидејќи електронскиот термостат бара дополнителна топлина само кога е потребно.
• Нема потреба од надворешна контрола на термостат на дополнителни топлински пумпи.

Заштедите од програмабилните термостати многу зависат од видот и големината на вашиот систем на топлинска пумпа. За системи со променлива брзина, неуспесите може да му овозможат на системот да работи со помала брзина, намалувајќи го абењето на компресорот и помагајќи да се зголеми ефикасноста на системот.

Системи за дистрибуција на топлина

Системите со топлинска пумпа генерално обезбедуваат поголем волумен на проток на воздух при пониска температура во споредба со системите со печки. Како такво, многу е важно да се испита доводниот проток на воздух на вашиот систем и како може да се спореди со капацитетот на протокот на воздух на вашите постоечки канали. Ако протокот на воздух на топлинската пумпа го надминува капацитетот на вашиот постоечки канал, може да имате проблеми со бучавата или зголемена употреба на енергија од вентилаторот.

Новите системи за топлинска пумпа треба да бидат дизајнирани според воспоставената практика. Ако инсталацијата е реконструирана, постојниот канален систем треба внимателно да се испита за да се осигура дека е соодветен.

Забелешка:

Некои од написите се преземени од Интернет. Доколку има некакво прекршување, ве молиме контактирајте не за да го избришете. Ако сте интересни за производите на топлинска пумпа, слободно контактирајте со компанијата за топлинска пумпа OSB, ние сме вашиот најдобар избор.