Тепловой насос (ТН) может служить экономичным источником тепла для жилого дома. Его производительность можно оптимизировать, если в системе отопления применить низкотемпературные отопительные приборы (ОП). Предлагаю вашему вниманию Руководство по подбору ОП для систем с ТН, разработанное Ассоциацией компаний-поставщиков тепловых насосов и систем теплоснабжения при поддержке Министерства энергетики и изменения климата Великобритании. Руководство поможет выбрать тип ОП и рабочую температуру, чтобы достичь высокой эффективности системы отопления и снизить эксплуатационные расходы.
В руководстве используется показатель «Уровень эффективности», помогающий оценить энергоэффективность предполагаемой системы. Более эффективной системе соответствует более высокий показатель, максимальное значение которого - 6. Чем ниже рабочая температура ОП, тем выше показатель, т.к. ТН может работать более эффективно. Руководство можно использовать для оценки эффективности системы с существующими радиаторами, или для подбора новых ОП для системы отопления. Блок-схема поможет вам в подборе ОП для отдельного помещения. Этот процесс подбора следует повторить для всех отапливаемых комнат в доме; годовой рабочий коэффициент (ГРК) ТН будет ограничен комнатой с худшими показателями. Таблица указаний в конце Руководства снабжена аннотациями, которые помогут вам добиться максимально подходящего дизайна для комнаты / дома. В руководство включены также несколько примеров, иллюстрирующих преимущества повышения энергоэффективности за счет уменьшения теплопотерь через ограждающие конструкции и вентиляцию, что дает возможность снизить рабочую температуру системы отопления.
Руководство не является детальным инструментом проектирования, оно предназначено для того, чтобы помочь проанализировать тепловые нагрузки конкретного жилища и подобрать оптимальный тип ОП, позволяющий снизить эксплуатационные расходы.
ПРИМЕР СУЩЕСТВУЮЩЕЙ РАДИАТОРНОЙ СИСТЕМЫ
Расчет Уровня эффективности существующей радиаторной системы
Для примера взято помещение в Лондоне (расчетная наружная температура -1,8 °С), первоначально имеющее одинарное остекление. Отопление предполагается постоянным.
Тепловые потери помещения: 1671 Вт
Размеры существующего радиатора: длина 1600 мм, высота 700 мм, глубина 103 мм (сдвоенная панель)
Номинальная теплоотдача существующего радиатора при тепловом напоре 60 °С: 2349 Вт
Номинальная теплоотдача существующего радиатора при тепловом напоре 50 °С: 2349 Вт × 0,825 = 1938 Вт
Коэффициент избыточных габаритов: 1938/1671 = 1,2
Уровень эффективности системы: 0
Температура подающей линии: > 60 °C
Для работы на таких температурах потребовался бы тепловой насос специального исполнения. Поэтому для обеспечения удовлетворительной работы необходимо предпринять некоторые
действия.
Снижение тепловых потерь через ограждающие конструкции и вентиляцию
Уменьшение потерь тепла через ограждающие конструкции и вентиляцию является надежным
способом увеличения Уровня эффективности, потому что при этом снижается потребление энергии – при реновации никогда не забывайте о снижении тепловых потерь!
Если в наружные стены добавить изоляцию полостей, заменить остекление окон на двойное, добавить в пол утеплитель толщиной 50 мм и обеспечить защиту от сквозняков, Уровень эффективности системы в помещении, взятом для примера, повысится:
Сниженные потери тепла: 976 Вт
Новый коэффициент избыточных габаритов: 1938/976 = 2,0
Новый уровень эффективности: 2
Температура подающей линии: 55 °C
Достижимый ГРК ТН с геотермальным источником (ТНГИ): 3,1
Достижимый ГРК ТН с воздушным источником (ТНВИ): 2,4
Замена отопительных приборов
Еще один способ повысить Уровень эффективности системы отопления – замена ОП на новые, с более высокой номинальной теплоотдачей.
Размеры нового радиатора: длина 1600 мм, высота 700 мм, глубина 135 мм (это сдвоенный конвектор с такими же размерами лицевой панели, что и старый).
Теплоотдача нового радиатора: 3269 кВт
Новый коэффициент избыточных габаритов: 3269/1671 = 2,0
Новый уровень эффективности: 2
Температура подающей линии: 55 °C
Достижимый ГРК ТНГИ: 3,1
Достижимый ГРК ТНВИ: 2,4
Снижение тепловых потерь через ограждающие конструкции и вентиляцию и замена ОП
Сочетание мероприятий из двух предыдущих примеров дает еще более эффективную систему отопления.
Сниженные потери тепла: 976 Вт
Теплоотдача нового радиатора: 3269 кВт
Новый коэффициент избыточных габаритов: 3269/976 = 3,4
Новый уровень эффективности: 4
Температура подающей линии: 45 °C
Достижимый ГРК ТНГИ: 3,7
Достижимый ГРК ТНВИ: 3,0
Работа с таблицей
ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТАБЛИЦЫ УКАЗАНИЙ
Преимущества снижения теплопотерь через ограждающие конструкции и вентиляцию
Помещение с плохой теплоизоляцией, описанное в первом примере, имеет следующие характеристики:
Первоначальные теплопотери: 1671 Вт
Размеры помещения: 4,9 м × 2,7 м = 13,2 м2
Удельные тпелопотери помещения: 1671/13,2 = 126 Вт/м2
Диапазон удельных теплопотерь: 120-150 Вт/м2
Более высокого уровня эффективности системы отопления можно достичь путем уменьшения удельных теплопотерь помещения. Это показано в таблице различной цветовой кодировкой различных диапазонов удельных теплопотерь. Рассмотренное в первом примере снижение теплопотерь помещения переносит его в диапазон меньших теплопотерь.
Теплопотери с улучшенной изоляцией: 976 Вт
Удельные теплопотери помещения: 976/13,2 = 74 Вт/м2
Диапазон удельных теплопотерь: 50-80 Вт/м2
Как показано в Таблице, в системе отопления этого помещения максимальный Уровень эффективности теперь возможен с применением стандартного радиатора, конвектора с вентилятором или теплого пола.
Обычный радиатор
В таблице обведено значение Коэффициента избыточных габаритов, необходимое для достижения максимального рекомендованного Уровня эффективности радиаторной системы в помещении с удельными теплопотерями в диапазоне 50-80 кВт/м2.
Диапазон удельных теплопотерь: 50-80 Вт/м2
Тип ОП: радиаторы
Расчетный Уровень эффективности системы: 4
Расчетная температура подачи: 45 °С
Достижимый ГРК для ТНГИ: 3,7
Достижимый ГРК для ТНВИ: 3,0
Требуемый коэффициент избыточных габаритов: 3,1
Требуемая номинальная теплоотдача: 976 × 3,1 = 3024 Вт
Производитель: DL Radiators, модель Compact panel, тип 22
Вариант 1: длина 1600 мм, высота 700 мм, глубина 100 мм, ном. теплоотдача 3125 кВт
Вариант 2: 2 радиатора длиной 800 мм, высотой 700 мм, глубиной 100 мм, суммарная ном. теплоотдача 3124 кВт.
Радиатор/конвектор с вентилятором
У радиатора с вентилятором более высокая теплоотдача, чем у обычного радиатора таких же размеров. Таким образом, можно достичь более высокого Уровня эффективности системы, избежав значительного увеличения размеров ОП. Значение соответствующего коэффициента избыточных габаритов также обведено в таблице.
Диапазон удельных теплопотерь: 50-80 Вт/м2
Тип ОП: радиаторы/конвекторы с вентилятором
Расчетный Уровень эффективности системы: 5
Расчетная температура подачи: 40 °С
Достижимый ГРК для ТНГИ: 4,1
Достижимый ГРК для ТНВИ: 3,4
Требуемый коэффициент избыточных габаритов: 3,1
Требуемая номинальная теплоотдача: 976 × 3,1 = 3024 Вт
Производитель: Jaga, модель Strada DBE тип 11 (или эквивалент)
Вариант 1: длина 1400 мм, высота 950 мм, глубина 118 мм, ном. теплоотдача 3114 кВт
Вариант 2: 2 ОП длиной 800 мм, высотой 650 мм, глубиной 118 мм, ном. теплоотдача 2 × 1534 = 3068 кВт
Теплый пол на стяжке
Такая система распределения тепла может работать при еще более низкой температуре подачи отопительного контура - и, следовательно, более высокий Уровень эффективности - в том же
диапазоне удельных тепловых потерь помещения.
Значение максимального расстояния между трубами, необходимого для достижения максимального Уровня эффективности, обведено в столбце Таблицы, соответствующем теплому полу на стяжке с кафельным покрытием.
Диапазон удельных теплопотерь: 50-80 Вт/м2
Тип ОП: теплый пол на стяжке
Покрытие пола: плитка
Расчетный Уровень эффективности системы: 6
Расчетная температура подачи: 35 °С
Достижимый ГРК для ТНГИ: 4,3
Достижимый ГРК для ТНВИ: 3,6
Максимальный шаг раскладки труб: 100 мм
Теплый пол на алюминиевых панелях
Такой теплый пол не позволяет достичь такого Уровня эффективности системы, как в предыдущем примере. Значение максимального расстояния между трубами, необходимого для достижения максимального Уровня эффективности, обведено в соответствующем столбце Таблицы.
Диапазон удельных теплопотерь: 50-80 Вт/м2
Тип ОП: теплый пол на алюминиевых панелях
Покрытие пола: плитка
Расчетный Уровень эффективности системы: 4
Расчетная температура подачи: 45 °С
Достижимый ГРК для ТНГИ: 3,7
Достижимый ГРК для ТНВИ: 3,0
Максимальный шаг раскладки труб: 150 мм
ПРИМЕЧАНИЕ: поскольку представленные в таблице значения ГРК тепловых насосов рассчитаны для климатических условий Лондона, для полноценного пользования данной методикой следует запросить у Производителя значения ГРК ТН для того региона РФ, в котором реализуется проект. Однако для подбора оптимальных ОП точные величины ГРК значения не имеют.