1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10/10 10,00оценок: 2

ТН+ТП+ТА (тепловой аккумулятор) Как лучше подключить?

Тема в разделе "Прочие устройства на основе теплового насоса", создана пользователем PipilatsMotors, 21.05.12.

  1. PipilatsMotors
    Регистрация:
    02.06.08
    Сообщения:
    1.533
    Благодарности:
    2.535

    PipilatsMotors

    Эксперт

    PipilatsMotors

    Эксперт

    Регистрация:
    02.06.08
    Сообщения:
    1.533
    Благодарности:
    2.535
    Адрес:
    Royal Garden, Берсеневка МО
    ТН+ТП+ТА (тепловой аккумулятор) Как лучше подключить?
    Друзья,
    Современная низкотемпературная отопительная система состоит из Теплового насоса (ТН), Теплового аккумулятора (ТА)(буферной ёмкости) и Тёплых полов (ТП).

    В случае с использования закрытой буферной ёмкости, как всё соединить вопросов нет.
    Но такие ёмкости дороги, например Висман 950л стоит 75тыс и сделан из стали которая ржавеет.
    ТА на 2000л уже стоит безумных денег.

    Возникла идея использовать открытый бак, например из нержавейки, а теплообменники делать из меди или нержавеющей гофры.

    Однако в случае открытого бака посчитать какое соединение более эффетивней не так просто.

    Ниже привожу несколько примеров.
    Покритикуйте, попредлогайте, если есть мысли.

    Необходимо минимальное количество включений ТН, эффективная подача тепла в ТП при минимальной дельте подача- обратка, так и минимальной самой температуре подачи.
     

    Вложения:

    • схемы отопления.JPG
    PipilatsMotors , 21.05.12
    #1 + Цитировать
  2. fvbl
    Регистрация:
    31.08.10
    Сообщения:
    1
    Благодарности:
    0

    fvbl

    Новичок

    fvbl

    Новичок

    Регистрация:
    31.08.10
    Сообщения:
    1
    Благодарности:
    0
    Адрес:
    Москва
    Самая рабочая схема № 3 и то теплообменник теплых полов должен находиться вверху ТА. Все остальные схемы с растянутым по ТА теплообменником не правильные. В качестве теплообменника, на мой взгляд, лучше гофрированная нержавейка, но имеет значительное сопротивление, что требует больших диаметров.

    Необходимо минимальное количество включений ТН,
    Можно достичь, увеличивая емкость ТА наилучший вариант. Или увеличивая температуру подачи и дельту между включениями, наихудший вариант уменьшает коп.

    эффективная подача тепла в ТП при минимальной дельте подача- обратка,

    Можно достичь, увеличивая теплообменник в ТА и увеличивая проток через ТП.

    так и минимальной самой температуре подачи.

    Узлом смешения или лучше всего погодозависимой автоматикой в ТН.
     
    fvbl , 22.05.12
    #2 + Цитировать
  3. Ljutik
    Регистрация:
    21.02.11
    Сообщения:
    1.909
    Благодарности:
    730

    Ljutik

    инженер-теоретик

    Ljutik

    инженер-теоретик

    Регистрация:
    21.02.11
    Сообщения:
    1.909
    Благодарности:
    730
    Адрес:
    Москва
    Может, немного не в тему, но вставлю свои 5 копеек.
    Не дешевле ли будет вместо ТА применить инвертерное управление мощностью ТН. В этом случае, ТН будет работать постоянно (или почти постоянно) на малых оборотах.
    Плюсы от этого решения следующие:
    1. Инвертер стоит в разы дешевле, чем ТА
    2. Инвертер на несколько порядков меньше и легче, чем ТА
    3. ТН работает в режиме минимально необходимой температуры подачи (а не с запасом, чтобы нагреть ТА). Тем самым увеличивается КОП
    Минус вижу только один - при пропадании питания, тепла в системе не остается. Хотя этот минус весьма сомнительный (как израсходовать это тепло без рециркуляционного насоса?). Ну и решается этот минус покупкой самого простого генератора (при наличии инвертера, форма питающего напряжения нас не волнует).
    Сложность применения данного решения обусловлена сложностью построения системы управления. Однако, существуют готовые ПИД регуляторы, которые можно использовать для этой цели. Если интересно - могу рассказать, как правильно это сделать.
     
    Ljutik , 22.05.12
    #3 + Цитировать
  4. PipilatsMotors
    Регистрация:
    02.06.08
    Сообщения:
    1.533
    Благодарности:
    2.535

    PipilatsMotors

    Эксперт

    PipilatsMotors

    Эксперт

    Регистрация:
    02.06.08
    Сообщения:
    1.533
    Благодарности:
    2.535
    Адрес:
    Royal Garden, Берсеневка МО
    От ТА избавиться пока нельзя, поскольку туда стекается тепло от солнечных коллекторов, от резервного источника и теплообменник сброса избытков тепла летом в геотермалку.

    Но идея с инвертором всё равно интересна,
    если можно по подробней.
     
    PipilatsMotors , 22.05.12
    #4 + Цитировать
  5. Ljutik
    Регистрация:
    21.02.11
    Сообщения:
    1.909
    Благодарности:
    730

    Ljutik

    инженер-теоретик

    Ljutik

    инженер-теоретик

    Регистрация:
    21.02.11
    Сообщения:
    1.909
    Благодарности:
    730
    Адрес:
    Москва
    Ну, особо подробнее тут не о чем. С точки зрения ТАР (Теории Автоматического Регулирования) гистерезисный способ поддержания температуры (включил-подогрел-выключил) является самым простым, но и самым корявым. В этом режиме нагреватель всегда развивает максимально установленную мощность, что в нашем случае понижает КОП.
    Как альтернатива гистерезисному управлению, применяют ПИ (Пропорционально-Интегральный) или ПИД (Пропорционально-Интегрально-Дифференциальный) регуляторы. Справедливости ради. надо заметить. что в нашем случае достаточно ПИ регулятора. Однако, будем говорить о ПИД.
    Если на пальцах, то ПИД регулятор устанавливает необходимую мощность нагревателя для поддержания заданной температуры. Не будем вдаваться в подробности алгоритма ПИД регулирования, так как это уже выходит за рамки нашей темы.
    Итак, на входе ПИД регулятора имеем 2 величины - 1. Установленную температуру в помещении и 2. Реальную температуру в помещении. Установим датчик температуры в самое холодное помещение. Соответственно, в остальных помещениях температура получится заведомо выше. Скомпенсируем эту разницу при помощи соответствующей запорной арматуры (в идеале, можно применить регулятор температуры Данфосс. - Этакий кран, перекрывающий поток теплоносителя в зависимости от температуры в помещении. Очень удобная штука).
    На выходе ПИД регулятора имеем некое управляющее значение, в зависимости от которого должна меняться мощность нашего нагревателя. ПИД регуляторы бывают с разным типом выходя (ШИМ, 0-10В, 4-20мА и пр.) Необходимо выбрать тот тип ПИД регулятора, который согласуется с управляющим входом Вашего инвертора.
    Ну а дальше поступаем следующим образом. Настраиваем контроллер Вашего ТН на максимальную температуру обратки. Таким образом, ТН будет практически всегда включен. Однако, компрессор отключаем от контактора управления и подключаем через инвертор. В результате, получаем следующее:
    1. контроллер ТН работает в штатном режиме и отрабатывает все ошибки.
    2. ПИД регулятор измеряет текущую температуру в комнате и, в зависимости от разницы с установленной, принимает решение об изменении управляющего воздействия на инвертор. В свою очередь, инвертор, получив сигнал управления от ПИД регулятора, изменяет частоту выходного напряжения, что, в свою очередь, влияет на производительность ТН и температуру подачи.
    Таким образом, мы получаем плавное изменение производительности ТН от температуры в помещении. В итоге, через некоторое время, установится температурный баланс и ТН будет работать в облегченном режиме (скажем, на треть мощности и треть оборотов).
    Кстати, инвертор может изменять выходную частоту в пределах от 20 до 70 герц. Пропорционально поменяется производительность ТН. Таким образом, мы сможем получить некоторую прибавку к мощности (до 20%) по сравнению с работой без инвертора.
    Единственное, что для меня в этом случае не понятно, так это как поведет себя ТРВ в процессе.
     
    Ljutik , 22.05.12
    #5 + Цитировать
  6. PipilatsMotors
    Регистрация:
    02.06.08
    Сообщения:
    1.533
    Благодарности:
    2.535

    PipilatsMotors

    Эксперт

    PipilatsMotors

    Эксперт

    Регистрация:
    02.06.08
    Сообщения:
    1.533
    Благодарности:
    2.535
    Адрес:
    Royal Garden, Берсеневка МО
    Гениально!

    Про ТРВ это к ДедМаросу.
     
    PipilatsMotors , 22.05.12
    #6 + Цитировать
  7. Тоха71
    Регистрация:
    28.08.11
    Сообщения:
    599
    Благодарности:
    384

    Тоха71

    Живу здесь

    Тоха71

    Живу здесь

    Регистрация:
    28.08.11
    Сообщения:
    599
    Благодарности:
    384
    Адрес:
    Пермь
    Чего то меня терзают смутные сомненья в линейной зависимости числа оборотов компрессора и производительности, могу ошибаться но сдаётся мне что при падении оборотов производительность компрессора упадёт шибко сильно. Диапазон оптимальной работы компрессора лежит в довольно узком диапазоне оборотов-температуры-давления. Поэтому даже холодильники вынуждены работать в стоп-стартовом режиме.
     
    Тоха71 , 22.05.12
    #7 + Цитировать
  8. nick16374
    Регистрация:
    01.01.09
    Сообщения:
    1.540
    Благодарности:
    551

    nick16374

    Живу здесь

    nick16374

    Живу здесь

    Регистрация:
    01.01.09
    Сообщения:
    1.540
    Благодарности:
    551
    Адрес:
    Самара
    А кондеи работают и инверторные. Другой вопрос что"стоит ли овчинка выделки". А если двухтарифный счётчик, то точно ТА выгодней.
     
    nick16374 , 22.05.12
    #8 + Цитировать
  9. chicken-A
    Регистрация:
    14.11.07
    Сообщения:
    4.113
    Благодарности:
    4.624

    chicken-A

    Подумаешь, строить...

    chicken-A

    Подумаешь, строить...

    Регистрация:
    14.11.07
    Сообщения:
    4.113
    Благодарности:
    4.624
    Адрес:
    Москва
    Если планируется использовать ТА с разными источниками тепла (ТН, СК и может быть захочется что-то еще), то, видимо, лучше всего развязать и источники и потребители своими теплообменниками.
    Тогда появится свобода выбора использовать и воду (в ТА), и незамерзающие жидкости, которые, в частности, в СК снимают ряд эксплуатационных сложностей.
    Трубки гофрированные вполне пойдут, поскольку контур каждого источника имеет свой насос.
     
    chicken-A , 23.05.12
    #9 + Цитировать
  10. PipilatsMotors
    Регистрация:
    02.06.08
    Сообщения:
    1.533
    Благодарности:
    2.535

    PipilatsMotors

    Эксперт

    PipilatsMotors

    Эксперт

    Регистрация:
    02.06.08
    Сообщения:
    1.533
    Благодарности:
    2.535
    Адрес:
    Royal Garden, Берсеневка МО
    С точки зрения развязки по теплоносителям ОТкрытый ТА да же имеет преимущество перед Закрытым.

    В СК максимальная концентрация антифриза.
    В Геотермалке пониже (она связана с ТА для скидывания излишков тепла летом)
    В ТП и резервник можно воду, но лучше то же теплоноситель со своей концентрацией.

    Как думаете по какой схеме лучше соединять?

    Может есть другие варианты?
     

    Вложения:

    • схемы отопления.JPG
    PipilatsMotors , 23.05.12
    #10 + Цитировать
  11. Dekabrino
    Регистрация:
    28.03.10
    Сообщения:
    1.451
    Благодарности:
    2.934

    Dekabrino

    Критик

    Dekabrino

    Критик

    Регистрация:
    28.03.10
    Сообщения:
    1.451
    Благодарности:
    2.934
    Адрес:
    Москва
    Я бы пошел еще дальше.
    Вынес наружу теплообменники.
    Так как контуры источников и потребителей будут иметь свои насосы то еще пара дополнительных насосов не очень усложнит всю систему.

    В свете нынешних цен на медь встроенные змеевики не выйдут дешевле.
    Теплоотдача змеевикового теплообменника в большом объеме воды с незначительными конвективными потоками будет где-то в районе 150-200 Вт/(м2К).
    И то не всегда.
    Тепловой напор должен снижаться до 5-10 градусов, иначе не получить достаточно полной зарядки/разрядки ТА.
    Значит с 1 м2 площади змеевика можно получать 1-2 кВт, не больше.
    1 м2 меди толщиной 1 мм в виде изделия "труба сантехническая медная" стоит 3-3,5 тыс. руб.
    На змеевиковый теплообменник 10 кВт потребуется 5-10 м2 меди стоимостью 15-35 тыс. руб.
    Это получается значительно дороже ППТО на такую же мощность.
    Можно и не паяный, а самый дешевый пластинчатый с рабочим давлением до 10 бар.
    Для воды таких сейчас много и очень недорого...

    Сколько стоит хорошая нержавеющая гофра не знаю, может и меньше меди, но в любом случае, даже выносной коаксиальный теплообменник (труба в трубе) обойдется в 5-6 раз дешевле внутреннего змеевикового, так как будет в 5-6 раз короче.
    Оболочку можно делать из ППР, смонтировать всю конструкцию вокруг корпуса ТА.
    Теплоотдача в коаксиальных теплообменниках достигает 1000 Вт/(м2К)
    Путем некоторых конструктивных ухищрений можно поднять теплоотдачу до уровня
    ППТО (4000-5000 Вт/(м2К), но это не для самоделок.
    Как впрочем невозможно сделать и ППТО в кустарных условиях.
     
    Dekabrino , 23.05.12
    #11 + Цитировать
  12. Avecezar
    Регистрация:
    21.03.12
    Сообщения:
    201
    Благодарности:
    64

    Avecezar

    Живу здесь

    Avecezar

    Живу здесь

    Регистрация:
    21.03.12
    Сообщения:
    201
    Благодарности:
    64
    Адрес:
    Новосибирск
    Инвертор подходит не ко всем компрессорам, а если и "подходит" то возникает проблема со смазкой, единственная достойная технология регулирования производительности компрессоров помимо клапанных досок на поршневиках это Digital Scroll у копланда. По трв мое мнение что в тепловых насосах для получения максимальных показателей лучше ставить электронные. Вопрос цены...


    и еще мудрить с теплообменниками смысла нет... ПТО сейчас самый лучший вариант да и по деньгам иногда много дешевле выходит
     
    Avecezar , 23.05.12
    #12 + Цитировать
  13. Ljutik
    Регистрация:
    21.02.11
    Сообщения:
    1.909
    Благодарности:
    730

    Ljutik

    инженер-теоретик

    Ljutik

    инженер-теоретик

    Регистрация:
    21.02.11
    Сообщения:
    1.909
    Благодарности:
    730
    Адрес:
    Москва
    Да нет в этом ничего гениального. Все придумано давно и не нами. Кстати, как уже подсказали, вместо инвертера лучше пользовать DigitalScroll


    А вот линейная зависимость нас волнует меньше всего. На то он и ПИД регулятор, чтобы стабильно работать в нелинейных системах управления. Алгоритм ПИД регулятора предусматривает такие моменты.
    Старт-стоповый режим пользуют исключительно из соображений дешевизны. А про инвертерные кондиционеры слышали что-нибудь?
     
    Ljutik , 23.05.12
    #13 + Цитировать
  14. Dekabrino
    Регистрация:
    28.03.10
    Сообщения:
    1.451
    Благодарности:
    2.934

    Dekabrino

    Критик

    Dekabrino

    Критик

    Регистрация:
    28.03.10
    Сообщения:
    1.451
    Благодарности:
    2.934
    Адрес:
    Москва
    На самом деле я пошел еще дальше... :aga:
    Правда еще не дошел до завершения, иду пока, поэтому помалкивал :close:

    Несколько лет назад мне приходилось экспериментировать с ТА, тогда еще о ТН вопрос не стоял.
    Причиной тому послужил переход на двойной тариф оплаты за электроэнергию.
    В результате прямое отопление по ночному тарифу тогда оказалось выгоднее дизтоплива почти в 2 раза.
    Днем же электричеством получалось в 2 раза дороже.
    Соляра стоила около 12-13 руб/литр, электричество ночью 0,8 руб, днем 2,35 руб за квтчас.
    Возникла мысль вообще отказаться от солярки и поставить ТА для накапливания тепла ночью для дальнейшего использования днем.

    Скажу сразу, что все предпосылки для успешного реализации такого проекта у меня были:

    - по ночам можно было легко брать от электросети нужную мощность никому не мешая, так как загрузка нашего КТП зимой не превышала 40-50%
    Что охраняем - то и имеем :)], 50 кВт пиковой мощности я легко брал на свои ночные эксперименты, а так как хожу в Энергосбыт оплачивать счета я, никому из окружающих до моего потребления общественной электромощности дела нет. Вовремя всё оплачивается по выставленным счетам - да и ладно

    - место для ТА у меня было достаточно, при закладке дома предусмотрел место для чаши бассейна в цоколе (почти 20 лет назад это было ну о-ч-ч-ень модно, но руки до практической реализации купели так и не дошли)

    -теплые полы смонтированы почти во всех помещениях и сами по себе уже являются неплохим теплоаккумулятором, позволяя днем запускать дизельный котел всего несколько раз.
    От этих нескольких раз и хотелось отказаться применив дополнительный водяной ТА и перейти целиком на электрический котел по ночному тарифу, ну а в дальнейшем плавно заменить его на ТН.

    Дом заложил дурацки большой, хотелось тогда всех своих под одной крышей собрать, вот и приходится теперь думать как зимой нормализовать расходы на сугрев.
    По будням зимой в доме почти никто не ночует, а в выходные когда все собираются, можно и прибавить тепла.

    По мере расчетов ТА, теплообменников и циркуляционных насосов набралось много различных:
    на теплый пол, на конвекторы под окна, на приточную вентиляцию, на ГВС, от дизельного (резервного) котла, электрокотлов.
    От чего то попытался отказаться, напрямую подавая воду из ТА в электрокотлы, для дизеля тоже, предусмотрев подмес подачи в обратку.
    По мере добавления в проект новых устройств, таких как ТН воздух-вода для межсезонья и грунт-вода для зимы, рекуператор на вытяжку, кондиционирование летом (воздух-воздух или вода-воздух) и просчитывания стоимости всего этого остатки волос шевелились на голове и целесообразность теряла всякий смысл.
    Проще и дешевле было поставить по кондею в каждую комнату для кондиционирования летом и обогрева в межсезонье, а зимой греться грунтовым ТН через ТП и без всяких ТА.
    Что впрочем сейчас практически и есть, после жары 2010 года:).
    Но хотелось все чего-то иного и не хотелось отступать от идеи ТА, после потраченного на него столько времени на раздумья...
    Короче...
    Сейчас концепция такая, мне показалось так проще и интересней,
    работа движется полным ходом:
    Чаша бассейна в цоколе доделывается и будет использоваться по прямому назначению-для купания.
    Появилась пара юных членов семьи и теперь есть кому там плескаться
    Размер 4 х 5,5 глубиной 1,8. Но я думаю воды там будет для удобства купания около 1,5 метра, стало быть объем 33 м3
    Температура воды в бассейне по ночам будет поддерживаться грунтовым ТН зимой на уровне +30 в январе. Или +28 в феврале, точно пока не решил.

    Днем другой ТН вода/вода будет брать тепло из бассейна и подавать в ТП.
    СОР в режиме 15/40 должен быть в районе 7-8.

    Кипение будет идти при +15, чтобы особо не выползать из диапазона обычного спиральника ZR, хотя можно попробовать и при +20, я думая вряд-ли компрессор перегреется при температуре конденсации всего +40. Тогда СОР будет еще выше.
    По моему опыту, чтобы поддерживать постоянную температуру в моем доме днем в феврале требуется постоянная мощность отопления около 10-15 кВт, в январе около 20 квт, ночью надо побольше.
    Стало быть максимум 300 кВтчас за 16 дневных часов в январе и 250 в феврале.
    Потери температуры 33 м3 воды в бассейне к вечеру составят около 7,5 градусов для января и 5,5 градусов для февраля с учетом СОР ТН.
    При +22 и тем более при +24 вечером вполне еще можно купаться, ну а поутру, когда вода самая теплая можно купаться и детям.

    За 8 ночных часов ТН должен восполнить эти потери и параллельно обогревать дом, поэтому мощность по теплу должна быть около 50 кВт, с потреблением от сети 12-14 кВт в самые морозы.
    Это уже есть, ТН на 3 шт ZR72, пока на воде из скважины 6-8 м3/час, только 8 ночных часов с 23 до 07 утра, а дальше посмотрим, что там Николай Первый еще про жидкий лед придумает. ;)

    Так же из бассейна будет браться тепло на ГВС, на подогрев приточной вентиляции с учетом рекуперации. И возвращать туда при охлаждении приточного воздуха летом.
    Ну естественно осушитель и вентиляция в помещении бассейна само-собой будет, а также циркуляция, фильтрация, дезинфекция...
    Вот такой вот теплоаккумулятор я сейчас собираю:)
     
    Dekabrino , 23.05.12
    #14 + Цитировать
  15. chicken-A
    Регистрация:
    14.11.07
    Сообщения:
    4.113
    Благодарности:
    4.624

    chicken-A

    Подумаешь, строить...

    chicken-A

    Подумаешь, строить...

    Регистрация:
    14.11.07
    Сообщения:
    4.113
    Благодарности:
    4.624
    Адрес:
    Москва
    Несомненно.
    ТА это тот же котел. Поэтому питать отопительные приборы нужно из него отдельно.
    У меня ТА включен в котловое кольцо. На теплые плинтусы питание идет через свой трехходовик с сервомотором и регулятором температуры.
    Если удастся запитать отопительные приборы, как потребителя, от котла через термосифонную развязку, то это, считай, повезло благодаря перепадам высот. У меня получилось это от встроенных в кольцо ТТ котла резервных электрокотлов. А вообще-то, нужно строить кольца со своим ЦН в каждом.
     
    chicken-A , 23.05.12
    #15 + Цитировать