Исходные данные по объекту
Частный дом — 200м², 2 этажа.
Проведены работы по термомодернизации дома – стены из кирпича, утепление пенопластом.
Место установки: Днепропетровская область.
Подвода газа на участке нет.
Выделена мощность под электроотопление. 3 фазы.
В системе отопления, реализованной на базе электрического котла мощностью 20 кВт, для нагрева воды (ГВС) используется бойлер косвенного нагрева 300 л.
Две зоны системы отопления: 1-я зона — «теплые полы»; 2-я зона – современные стальные радиаторы.
Затраты на отопление с использованием электрокотла, даже по тарифу для электроотопления, очень высокие.
С учетом систематического роста тарифа на электроэнергию, дальнейшая эксплуатация электрокотла экономически невыгодна.
Проектное задание:
- Провести модернизацию системы отопления и горячего водоснабжения (ГВС).
- Обеспечить значительную экономию затрат при помощи воздушного теплового насоса (ТН).
- Использовать уже установленный электрокотел, как резервный источник тепла.
- Для приготовления горячей воды для всех бытовых нужд задействовать имеющийся бойлер косвенного нагрева.
Предпроектные работы
- На стадии выбора предлагаемого технического решения были проведены следующие работы:
- По выбору заказчика были произведены сравнительные теплотехнические расчеты теплопотерь для зимнего периода года:
а) при температуре снаружи дома -24 °С
б) при температуре снаружи -10 °С — такую температуру приняли как оптимальную для расчета мощности теплового насоса при бивалентном режиме работы, т.е. принятой точкой бивалентности является -10 °С. - Анализ сезонных и годовых затрат на отопление и ГВС.
- Проверка состояния системы теплораспределения по зонам и выбор оптимальных температур теплоносителя для радиаторов и теплого пола.
- Разработка гидравлической схемы соединений и определение мест врезки в существующую систему.
- Анализ возможностей электроснабжения дома исходя из лимита мощности, выделенного подстанцией, разработка схемы соединений.
- Анализ планировки помещения котельной для возможности размещения в ней теплового насоса и дополнительных аксессуаров.
Предложенное решение
После проведенных теплотехнических расчетов и анализа климатических условий (среднегодовых температур) в регионе установки была определена среднемесячная температура зимнего периода – -7 °С.
Также были определены расчетные показатели теплопотерь дома при разных температурах наружного воздуха: -24 °С и -10 °С.
Эти показатели необходимы для определения мощности теплового насоса, достаточной для покрытия всех теплопотерь дома.
Также проведены расчеты полной тепловой мощности, выделяемой установленными радиаторами и теплым полом.
Приняв расчетную температуру теплоносителя в +65 °С, обеспечивается полное покрытие теплопотерь здания. Система отопления будет обеспечивать дом необходимым количеством тепла.
Для экономии средств, оплачиваемых за тепло, предлагается, как основной источник тепла, установить энергоэффективный воздушный тепловой насос Hitachi Yutaki S80. Теплопроизводительность этого теплового насоса достаточна для 100% покрытия теплопотерь дома в холодное время года, до наружной температуры в -10 °С. Если температура снаружи опускается ниже этого предела, параллельно чтобы обеспечить теплоснабжение дома подключается электрический котел. Системой управления теплового насоса подключение второго источника тепла производится автоматически.
Тип теплового насоса: сплит-система, состоящая из наружного и внутреннего блоков. Бак для ГВС уже установлен.
Тип системы: бивалентная
Сеть: 3 фазы.
Бивалентная схема работы теплового насоса в паре с электрокотлом экономически выгодна, поскольку позволяет сократить общие инвестиции в оборудование и выбрать оптимальный вариант по прогнозируемым текущим затратам. Количество дней, когда температура воздуха опускается ниже 10 градусов, крайне мало по сравнению со всем отопительным периодом, и установка воздушного теплового насоса завышенной мощности экономически не оправдана.
В условиях внешней температуры -10 °С для подачи в радиаторы принята расчетная температура воды на подаче / обрат. Тпод.=+ 65 °С (Тобр.=+45°С).
Такую температуру может обеспечить высокотемпературный тепловой насос Hitachi Yutaki S80, способный быстро нагревать воду до Тпод. = +80°С.
Преимуществом выбранной модели является его модульная конструкция, позволяющая наиболее удобно интегрировать его в выбранную систему теплоснабжения. Здесь применен внутренний блок теплового насоса без встроенного бака горячей воды. В схеме задействован и уже установленный бойлер-накопитель объемом в 300 литров для подогрева бытовой воды.
Преимущества теплового насоса Hitachi Yutaki S80
- Идеальное решение для модернизации системы теплоснабжения вместо уже установленного котла, без замены радиаторов.
- Высокотемпературная модель, может обеспечивать нагрев теплоносителя до +80°С при температуре снаружи до -20 °С без привлечения дополнительного источника тепла.
- Интегрируемая в действующие системы модульная конструкция.
- Эти ТН совместимы с системами радиаторов и теплыми полами.
- Yutaki S80 управляет 2-мя контурами отопления.
- Высокий показатель энергоэффективности: COP до 5,0.
- Инновационная схема Smart Cascade для энергосберегающего нагрева теплоносителя.
- DC- инверторная система управления компрессором обеспечивает гибкое регулирование производительности ТН согласно температуре снаружи.
- Возможность управления дополнительным оборудованием: источником тепла (котлом), бойлером, солнечными колекторами и т.д.
- Самый высокий класс энергоэффективности — A +++.
- Новый контроллер управления с таймером недельного программирования, контролем температуры двух зон.
Подробности реализации проекта
На стадии подготовки проектно-монтажной документации по модернизации действующей системы теплоснабжения были разработаны гидравлическая и монтажные схемы привязки теплонасосного оборудования к комплекту оборудования, размещенного в топочной.
Гидравлическая схема
Реализована схема без приоритета по ГВС; вместо 3-х ходового клапана установлен загрузочный насос для наполнения бака ГВС, тем самым исключается просадка по отоплению. Это требование исходило от Заказчика. В системе отопления установлен насос с частотным преобразователем, обязательный в системе с переменным режимом.
Тепловой насос выполняет функции основного источника теплоснабжения и покрывает все тепловые нагрузки дома до наружной температуры -10 °С. При возросшей тепловой нагрузке, когда температура снаружи опускается ниже этого предела, тепловой насос подключает электрокотел.
Система управления теплового насоса автоматически контролирует температуру в помещении, отображает на пульте в данные по двум зонам отопления, в случае необходимости подключает электрокотел, контролирует работу бойлера косвенного нагрева (ГВС) и управляет насосом бойлера.
Настройки режимов теплового насоса производятся с помощью пульта управления — контроллера. Можно использовать настройки по умолчанию или настроить недельный график работы.
Привязка оборудования в топочной
Выводы
Тепловой насос Hitachi Yutaki S80 успешно введен в эксплуатацию.
Запросы на теплоснабжение дома и подогрев воды удовлетворяются полностью. Ресурс электрокотла продлен на многие годы.
По сравнению с электрокотлом месячное потребление электроэнергии за первые месяцы эксплуатации снизилось значительно: платежи снизились более чем втрое. Прогнозируемое снижение ежегодных затрат благодаря высокой энергоэффективности этого теплового насоса — больше чем в 3 раза.
Преимуществом летнего использования теплового насоса с автономным баком для ГВС в комплексе с солнечными коллекторами является полное удовлетворение всех потребностей по горячей воде и максимальная экономия электроэнергии. Поскольку тепловой насос автоматически управляет и солнечными коллекторами, снимаются общие пиковые нагрузки системы теплоснабжения.
Внедрение теплового насоса с использованием электрокотла в роли резервного источника тепла является экономически выгодным и энергоэффективным решением. Модернизация системы отопления такого частного дома прошла максимально успешно. Дополнительное увеличение части устройств, работающих от возобновляемых источников, делает такую систему еще более экономически выгодной в эксплуатации.