Обрати сторінку

Буферна ємність для теплового насосу (та інших теплогенераторів).

ЯК ЦЕ ПРАЦЮЄ

Буферна ємність для теплового насосу (та інших теплогенераторів).

Чи можливо, що тепловий насос вимкнений, проте в будинку тепло? Якщо в системі застосовується бак акумуляції теплової енергії, – таке є цілком реальним!

Що і як відбувається.

У процесі функціонування тепловий насос (ТН), опалюючи приміщення в робочому режимі, створює певний надлишок тепла, який поступово надходить до теплового акумулятора (ТА), де воно накопичується і зберігається. У певний момент ТН вимикається, а накопичене у ТА тепло надходить до теплої підлоги, фанкойлів чи радіаторів, чи підігріває воду гарячого водопостачання (ГВП).

Іншими словами, буферна ємність (акумуляційна ємність) – це накопичувач теплової енергії, у якій акумулюється і зберігається надлишок теплової енергії, створеної будь-яким теплогенератором (тепловим насосом, котлом, каміном, сонячною системою, когенераційною установкою тощо), що, у разі потреби, повертається до системи опалення. Таким чином, надлишкова теплова енергія не витрачається даремно.

Існують як безпосередньо буферні ємності, так і буферні концентратори та комбіновані акумуляційні теплові пункти.

Буферна ємність – концентратор, на відміну від звичайної буферної ємності, містить інтегрований один або два тепловимінники, і є необхідною в тих випадках, коли йдеться про акумуляцію теплової енергії від комбінації кількох теплогенеруючих пристроїв. До прикладу, система може складатись з теплового насоса у поєднаннні з будь-яким котлом, каміном чи сонячною системою та водонагрівачем непрямого нагрівання. Таким чином концентратор успішно акумулює і балансує роботу усіх генераторів та споживачів тепла усієї системи тепло-водопостачання.

Комбінований акумуляційний тепловий пункт (КАТП) є готовим технологічним рішенням, що поєднує буферну ємність або буферну ємність – концентратор системи опалення з накопичувальним водонагрівачем системи ГВП. Також у КАТП передбачені усі можливі гідравлічні під’єднання (для можливості співпраці з кількома теплогенеруючими пристроями) та патрубки вхідних/вихідних контурів, що передбачає ламінарне впорядкування потоків теплової енергії. Відбір тепла для ГВП здійснюється через вбудований у водонагрівачі тепловимінник або безпосередньо через стінки водонагрівача чи водогрійного контура.

Принцип дії буферної ємності у системі опалення.

Буферний акумулятор є сталевим теплоізольованим баком з гідравлічними патрубками, який заповнений теплоносієм системи опалення. Його завданням є „збір“ і накопичення збиткової теплової енергії, згенерованої, наприклад, тепловим насосом. При цьому, температура теплоносія у верхніх шарах ємності є достатньою, аби тривалий час компенсувати дельту падіння робочої температури аж до повного розвантаження тепла з буфера. Після цього тепловий насос автоматично вмикається та починає опалювати приміщення  і, разом з цим, відновлюється процес акумуляції теплової енергії у буферну ємність. Завантаження – розвантаження буферної ємності теплом відбувається цілком автономно і циклічно. Такий процес дозволяє рівномірно розподілити теплове навантаження, забезпечуючи плавну амплітуду температурних коливань системи і суттєво заощаджує ресурс теплового насосу.

Ламінарне (пошарове) накопичення тепла у буферних ємностях.

Суть ламінарного накопичення тепла у буферних ємностях базується на використанні принципу різниці щільності води за різної температури теплоносія та розмежування його потоків в акумуляційній ємності: гарячий теплоносій буде збиратися у верхній частині ємності, а холодний – знизу. Це дає можливість узгодити і направити теплові потоки від різних джерел теплової енергії, котрі мають різний тепловий потенціал, у відповідні шари стовпа акумуляції буферної ємності. Високотемпературні (газові або твердопаливні котли), середньотемпературні (теплові насоси, геліосистеми) та низькотемпературні (зворотні лінії) потоки генераторів тепла відповідно розподіляються відносно вхідних патрубків ємності, а для споживання – відносно  вихідних патрубків до високотемпературних ( ГВП, радіаторне опалення) та середньотемпературних («тепла підлога», фанкойли) ліній.У такій ємності забезпечено принцип ламінарного (пошарового) руху теплоносія без його змішування в об’ємі. Високотемпературний теплоносій, що концентрується у верхній частині ємності, використовується для забезпечення системи опалення та ГВП. Натомість, охолоджений теплоносій, повертаючись до буферної ємності у нижні шари, безпосередньо не змішується з верхніми шарами більш гарячого середовища, тобто не охолоджує верхню частину ємності.

Що ми отримуємо?

Застосування буферної ємності для взаємодії з тепловим насосом та іншим обладнанням теплової генерації залежить від побажань замовника, а, головне, від кожної конкретної системи у кожному конкретному випадку. Варто навести лише кілька аргументів, що визначають доцільність застосування буферної ємності у системах тепло і водопостачання:

1. Завдяки накопиченню теплової енергії забезпечується оптимальний або навіть ідеальний режим робочої температури систем опалення та ГВП. При цьому вода ГВП є завжди в достатній кількості і рівномірно гарячою, що створює високий рівень комфорту.

2. Опалювальна система працює у графіку рівномірної амплітуди температурних коливань, від чого мінімізуються «тактування» (вмикання-вимикання) компресора теплового насоса. Це захищає дороговартісне обладнання та забезпечує тривалий ресурс вузлів теплового насоса та інших вузлів системи.

3. Теплоносій у буферній ємності розподіляється ламінарно, що дозволяє забезпечити суттєву економію ресурсів для створення теплової енергії. За розрахунками, застосування ТА у системі скорочує витрати майже вдвічі. Таке тепло завжди використовується максимально раціонально.

4. При використанні повітряного теплового насоса теплова енергія відбирається із навколишнього середовища. Особливо взимку стається так, що конденсат замерзає на випарнику, що впливає на повітряний потік та значно знижує потужність пристрою. Щоб запобігти цьому, ТН обладнані програмою автоматичного розморожування, яка спрямовує тепло на випарник, аби позбутися льоду. Якщо тепловий насос забезпечений буферною ємністю, отримати необхідну теплову енергію не є проблемою. Для цього достатньо навіть невеликого баку теплоакумуляції.

5. Беручи до уваги усе зазначене, у випадку застосування двох і більше джерел теплової генерації використання буферної ємності – концентратора є доконаною необхідністю.

В будь-якому випадку вибір має бути розумним і зваженим, а інвестиція в таке обладнання – оправданою.

®GtU 2022