Блог

Jun 04, 2023

Зона гидроники: объединение воды

РИСУНОК 1: Эта частичная схема системы настроена для предварительного нагрева воды для бытового потребления, а также для отопления помещений в низкотемпературной/зональной распределительной системе. РИСУНОК 2: Схема подключения

РИСУНОК 1:Эта частичная схема системы предназначена для предварительного нагрева воды для бытового потребления, а также отопления помещений в низкотемпературной/зональной распределительной системе.

ФИГУРА 2:Схема подключения системы представлена ​​на рисунке 1.

В рубрике «Сантехника и механическая гидроника» за декабрь 2014 г. мы обсуждали преимущества двухтопливных систем, сочетающих в себе геотермальный тепловой насос «вода-вода» с модификационным котлом. Котел можно настроить для обеспечения дополнительного тепла, когда тепловой насос не справляется с нагрузкой. Это позволяет подобрать тепловой насос на 50–75 процентов расчетной нагрузки, обеспечивая при этом большую часть общей сезонной потребности в тепловой энергии. В критически важных приложениях котел можно подобрать таким образом, чтобы он обеспечивал полную расчетную мощность нагрузки, если тепловой насос не работает. Последнее также полезно, если вам необходимо обеспечить большие нагрузки на горячую воду для бытового потребления (ГВС).

В регионах, где природный газ недоступен, современный котел в двухтопливной системе, скорее всего, будет работать на пропане. Стоимость тепла, полученного при сжигании пропана в этом котле, может быть значительно выше, чем стоимость тепла, отдаваемого геотермальным тепловым насосом. Например, по состоянию на середину декабря 2014 года цена на пропан в районе Олбани, штат Нью-Йорк, составляла около 3,21 доллара за галлон. Если бы этот пропан служил топливом для современного котла со средним тепловым КПД 92 процента, себестоимость произведенного тепла составила бы 38,03 доллара за ММБТЕ (1 ММБТЕ = 1 000 000 БТЕ).

Стоимость электроэнергии в том же месте и в то же время составила около 16,3 цента за кВтч. Если бы эта электрическая энергия работала на геотермальном тепловом насосе со средним сезонным коэффициентом полезного действия (COP) 3,2, себестоимость единицы поставленного тепла составила бы около 14,92 доллара за млн БТЕ, что составляет менее половины стоимости пропана в указанных условиях.

В подобных ситуациях имеет смысл отдать приоритет использованию более дешевой энергии, где это возможно. Зарезервируйте более дорогую энергию, чтобы «пополнить» нагрузку только в случае необходимости.

Проектировщикам также необходимо учитывать, что КПД геотермального теплового насоса очень зависит от температуры воды, подаваемой в его конденсатор. Чем ниже температура воды на входе, тем выше КПД теплового насоса.

В большинстве жилых систем общая нагрузка состоит из отопления помещений и нагрева воды для бытового потребления. Последняя нагрузка начинается при относительно низких температурах. Например, там, где я живу, в северной части штата Нью-Йорк, среднегодовая температура грунтовых вод составляет около 50°F. Чтобы поднять галлон воды с 50° до 60°, требуется столько же БТЕ, сколько и для того, чтобы поднять этот галлон со 110° до 120°. Однако тепловой насос будет поставлять эти низкотемпературные БТЕ с гораздо более высоким КПД и, следовательно, с более низкой стоимостью на ММБТЕ.

Если вы намерены максимизировать производительность теплового насоса, предварительный нагрев воды для бытового потребления — это возможность, которую вы не хотите упускать из виду.

Частичная схема системы, показанная на рисунке 1, предназначена для предварительного нагрева воды для бытового потребления, а также отопления помещений в низкотемпературную/зональную распределительную систему.

В условиях расчетной нагрузки температура воды, подаваемой в распределительную систему из буферной емкости, составляет 120°. Эту температуру подаваемой воды можно снизить по мере повышения температуры наружного воздуха. При половинной нагрузке температура подаваемой воды должна составлять всего лишь около 95°С. Это позволяет тепловому насосу, а также котлу mod/con, если он необходим, работать с максимально возможной эффективностью.

Эта конфигурация также максимально увеличивает использование теплового насоса для предварительного нагрева воды для бытового потребления. Всякий раз, когда потребность в горячей воде составляет 0,8 галлона в минуту или выше, переключатель протока с маркировкой (FS1) замыкает свои контакты. При этом циркулятор (P1B) включается через реле. Самая горячая вода в верхней части буферного бака немедленно направляется через первичную сторону теплообменника (HX1).

Холодная бытовая вода проходит через другую сторону этого теплообменника в противотоке, чтобы максимизировать поглощение тепла. Предварительно нагретая бытовая вода затем поступает на холодный вход водонагревателя косвенного нагрева. Это уменьшает количество тепла, которое должно отдаваться котлом mod/con.