> ThermoCAD > Βιβλιοθήκες αναφοράς > Βιβλιοθήκες υλικών > Αντλίες θερμότητας > Πώς επιλέγουμε μία αντλία θερμότητας

Πώς επιλέγουμε μία αντλία θερμότητας

Λέξεις κλειδιά
αντλία θερμότητας, επιλογή αντλίας θερμότητας, καμπύλη θερμικής ζήτησης, συντελεστής διόρθωσης λόγω αποπάγωσης, συντελεστής διόρθωσης λόγω μήκους σωληνώσεων, θερμική ισχύς, διόρθωση της μέγιστης θερμι
Περίληψη
Το άρθρο εξηγεί τα βήματα που ακολουθούμε για να επιλέξουμε τον κατάλληλο τύπο και μοντέλο αντλίας θερμότητας για ένα σύστημα θέρμανσης.

Καμπύλη θερμικής ζήτησης (Heat demand)

Με τον όρο θερμική ζήτηση ή θερμικό φορτίο πρακτικά εννοόυμε τις θερμικές απώλειες του κτηρίου για περισσότερες από μία εξωτερικές θερμοκρασίες

Κατά τον υπολογισμό των θερμικών απωλειών το υπολογιστικό πρόγραμμα που διαθέτουμε π.χ. ThermoCAD έχει υπολογίσει το θερμικό φορτίο για την δυσμενέστερη εξωτερική θερμοκρασία π.χ. -5°C

Εύκολα μπορούμε να ζητήσουμε από πρόγραμμα να μάς υπολογίσει τις θερμικές απώλειες για διάφορες εξωτερικές θερμοκρασίς (ambient temperature) π.χ. από -20°C έως 20°C με βήμα 5°C

Αν τοποθετήσουμε τις παραπάνω τιμές σε ένα διάγραμμα όπου

  • ο οριζόντιο άξονας είναι βαθμολογημένοςαπό από -20°C έως 20°C
  • ο κατακόρυφος άξονας είναι βαθμολογημένος σε kW

έχουμε δημιουργήσει την καμπύλη της θερμικής ζήτησης κτηρίου.

Η καμπύλη αυτή είναι βασική στο έλεγχο της αντλίας θερμότητας και πρέπει να την εισάγουμε στις παραμέτρους στο ξεκίνημα της λειτουργίας της

Διάγραμμα με τις δύο καμπύλες

Καμπύλη θερμικής ισχύος (heating capacity) αντλίας θερμότητας

Για κάθε μοντέλο αντλιας θερμότητας, ξεκινώντας από το μικρότερο, θα πρέπει να κάνουμε τα παρακάτω

Στο ίδιο διάγραμμα σχεδιάζουμε τις μέγιστες θερμικές ισχείς της αντλίας θερμότητας για την θερμοκρασία προσαγωγής νερού που έχουμε σχεδιάσει το σύστημα μας π.χ Tw = 55°C αν είναι θέρμανση δαπέδου ή Tw = 80°C αν έχουμε θερμαντικά σώματα

Το σημείο τομής των δύο καμπυλών δείχνει σε ποιά εξωτερική θερμοκρασία συναντώνται

  • η θερμική ζήτηση του κτηρίου και
  • η μέγιστη θερμική ισχύς της αντλίας θερμότητας

Διακρίνουμε δύο περιπτώσεις

  • Η τομή των δύο καμπυλών είναι δεξιά από την χαμηλότερη θερμοκρασία του χειμώνα. Το μοντέλο της αντλίας θερμότας είναι καταρχάς μή αποδεκτό πρέπει όμως :
    • να δοκιμάσουμε να προσθέσουμε στην αντλία βοηθητικές ηλεκτρικές αντιστάσεις ή
    • να προσθέσουμε συμπληρωματικό λέβητα ή
    • να δοκιμάσουμε το επόμενο μεγαλύτερο μοντέλο ή
    • αν η διαφορά των δύο θερμοκρασιών είναι μικρή π.χ. 2°C , μπορούμε να κάνουμε αποδεκτό το μοντέλο της αντλίας θερμότατας με τη σημείωση ότι κάποιες ώρες του χειμώνα, που η εξωτερική θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, το συγκεκριμένο μοντέλο δεν θα μας καλύψει.
  • Η τομή των δύο καμπυλών είναι αριστερά από την χαμηλότερη θερμοκρασία. Το μοντέλο της αντλίας θερμότας είναι αποδεκτό
    • Πρέπει να ελέξουμε αν υπάρχει μικρότερο μοντέλο.
    • αν η διαφορά των δύο θερμοκρασιών είναι μεγάλη π.χ. μεγαλύτερη από 5°C , να σημειώσουμε το μοντέλο που επιλέξαμε θα υπολειτουργεί συνεπώς δηλ. και η αρχική επένδυση θα είναι μεγάλη αλλά και η αντλία θερμότητας θε λειτουργεί τις περισσότερες ώρες του χειμώνα σε μερικό φορτίοι.

Διόρθωση της μέγιστης θερμικής ισχύος

Οι μέγιστες θερμικές ισχείς της αντλίας θερμότητας είναι τιμές που έχουνε μετρηθεί στο εργαστήριο κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες που ορίζουνε τα πρότυπα

Η Τελική θερμική ισχύς της αντλίας θερμότητας υπολογίζεται από τον παρακάτω τύπο :

QH= QMH × fD × fLH

  • QH → Τελική θερμική ισχύς (Actual heating capacity) (kW)
  • QMH → Μέγιστη θερμική ισχύς (Maximum heating capacity) (kW)
  • fD → Συντελεστής διόρθωσης λόγω αποπάγωσης (Defrost correction factor)
  • fLH → Συντελεστής διόρθωσης λόγω μήκους σωληνώσεων (Heating piping length correction factor)

Συντελεστής διόρθωσης λόγω αποπάγωσης

Όταν η εξωτερική θερμοκρασία πέσει κάτω από τους 6°C, το εξωτερικό στοιχείο της μονάδας (εξατμιστής) συγκεντρώνει πάγο. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι το στοιχείο είναι ανενεργό και συνεπώς θα πρέπει το σύστημα ελέγχου της αντλίας θερμότηατς να διακόψει την λειτουργία και να σχοληθεί με την αποπάγωση του εξατμιστή. Αυτό συνεπάγεται την διακοπή της λειτουργίας θέρμανσης της αντλίας θερμότητας για κάποιο χρονικό διάστημα.

Τον εκτιμάμε από το παρακάτω πίνακα, και πολλαπλασιάζεται με την θεωρητική μέγιστη θερμική ισχύ της αντλίας θερμότητας για να προκύψει η τελική θερμική ισχύς.

Για θερμοκρασία εξωτερικού αέρα μεγαλύτερη από 6°C ο συντελεστής είναι 1.00

Πίνακας με συντελεστές διόρθωσης λόγω αποπάγωσης (Πηγή HITACHI)

Συντελεστής διόρθωσης λόγω μήκους σωληνώσεων

Οι μέγιστες τιμές της θερμικής ισχύος των αντλιών θερμότητας έχουν μετρηθεί στο εργαστήριο με συγκεκριμένο μήκος σωλήνων και υψομετρική διαφορά μεταξύ εξωτερικής και εσωτερικής μονάδας.

Τον εκτιμάμε με την βοήθεια πινάκων που υπάρχουνε τα τεχνικά εγχειρίδια του κατασκευστή της αντλίας θερμότηατς

Μήκος σωλήνων και υψομετρική διαφορά μεταξύ εξωτερικής και εσωτερικής μονάδας (Πηγή HITACH)

TiSoft,