18.12.2017

 Коэффициент мощности и коэффициент работы

Коэффициент мощности ε представляет собой отношение теплопроизводительности к затраченной электрической мощности.

Коэффициент работы β представляет собой отношение отданной тепловой энергии к затраченной электрической энергии за определенный период.

Коэффициент мощности ε представляет собой моментальную величину при точно определенных обстоятельствах (например, B0/W35). Коэффициент работы β описывает отношение мощностей при различных режимах работы (например, за определенный период Цикл Карно отопительного сезона).


Цикл Карно
Цикл Карно для тепловых насосов в основном соответствует (идеальному) циклу Карно. Коэффициент мощности εc можно вычислить на основе разности температур источника тепла (испаритель) и установки утилизации тепла (конденсатор). Площадь a равна получаемой от окружающей среды энергии. Площадь b равна приводной энергии компрессора. Сумма обеих площадей равна общей отданной энергии (площадь a+b). В реальных уловиях идеальный цикл Карно воспроизвести невозможно. Потери в системе приводят к тому, что коэффициент мощности тепловых насосов "соляной раствор/вода" достигает значения около 4,5 (для B0/W35), а у тепловых насосов "вода/вода" (для W10 / W35) - значения > 5,0.

4 -1 = испарение
1 - 2 = сжатие
2 - 3 = конденсация
3 - 4 = расширение

T = Температура установки утилизации тепла
TU = Температура источника тепла
S = Энтропия = Количество энергии


Холодильный контур теплового насоса "соляной раствор/вода" geoTHERM
Холодильный контур включает в себя четыре основных компонента: ипаритель, компрессор, конденсатор и расширительный клапан. В холодильном контуре циркулирует не содержащее хлорфторуглеводородов рабочее вещество с крайне низкой температурой кипения. В испарителе рабочему веществу подается тепло окружающей среды. Оно переходит из жидкого в газообразное состояние. В компрессоре газообразное вещество сильно сжимается и, таким образом, достигает высокой температуры. Этот процесс требует около 25 % получаемой извне энергии.

В конденсаторе тепловая энергия передается непосредственно в отопительный контур. При этом происходит охлаждение и конденсация рабочего вещества. В расширительном клапане производится декомпрессия рабочего вещества, в результате чего оно сильно охлаждается и вновь может потреблять энергию окружающей среды. В качестве особенности конструкции тепловых насосов Vaillant geoTHERM следует упомянуть внутренний перегреватель/переохладитель. Во-первых он обеспечивает перегрев хладагента Холодильный контур теплового насосоа между компрессором и конденсатором и, таким образом, 100-поцентное испарение. Во-вторых он обеспечивает дополнительный отбор энергии у хладагента между расширительным клапаном и конденсатором, что способствует повышению коэффициента полезного действия. Тепловой насос geoTHERM pro помимо конденсатора включает в себя также теплообменник для горячего газа (между компрессором и конденсатором) и переохладитель (между конденсатором и расширительным клапаном).

При необходимости к этому теплообменнику можно подсоединить теплопотребитель с температурой около 65 °C. Теплообменник горячего газа в состоянии передавать 20 % общей теплопроизводительности теплового насоса. Особенностью конструкции является то, что для мощности, отдаваемой как у конденсатора/переохладителя, так и у теплообменника горячего газа, компрессору не требуется дополнительная электрическая мощность. Таким образом, это передаваемой тепло не требует абсолютно никаких затрат и просто должно быть предусмотрено при определении параметров источника тепла.

Пояснения:
Датчик давления PS
Датчик температуры T1-T8
Реле низкого давления LP
Датчик низкого давления LPS
Реле высокого давления HP
Датчик высокого давления HPS


Режимы работы теплового насоса
Режимы работы теплового насоса можно классифицировать следующим образом:

- моновалентный режим: Тепловой насос является единственным генератором тепла для отопления и приготовления горячей воды. Источник тепла должен быть рассчитан на круглогодичную эксплуатацию оборудования.

- моноэнергетический режим: Теплоснабжение обеспечивается двумя генераторами тепла, снабжаемым одним и тем же энергоносителем. Тепловой насос используется в комбинации с устройством дополнительного электрообогрева для покрытия пиковой нагрузки. При этом устройство дополнительного электрообогрева устанавливается в подающей линии установки утилизации тепла. При необходимости к нему подключается регулятор. Доля потребности в тепле, покрываемая устройством дополнительного электрообогрева, не должна превышать 15 %.

- бивалентный альтернативный режим: Наряду с тепловым насосом для покрытия потребности в тепле установлен второй генератор тепла, использующий энергоноситель, отличный от используемого тепловым насосом. При этом тепловой насос работает только до так называемой "бивалентной точки" (например, наружная температура 0 °C), а при более низких температурах передает теплоснабжение второму генератору тепла (например, газовому или жидкотопливному котлу). Данный режим работы часто применяется для установок утилизации тепла с высокими температурами подающей линии. При этом тепловой насос может покрывать 60 - 70 % годовой работы (в климатических условиях центральной Европы).

- бивалентный параллельный режим: Наряду с тепловым насосом для покрытия потребности в тепле установлен второй генератор тепла, использующий энергоноситель, отличный от используемого тепловым насосом. Начиная с определенного значения наружной температуры для покрытия потребности в тепле дополнительно включается второй генератор тепла. Этот режим требует возможности работы теплового насоса вплоть до самых низких наружных температур.
При планировании эксплуатации новой установки Vaillant отдает предпочтение моновалентному/моноэнергетическому режиму работы, чтобы избежать дополнительных затрат на второй генератор тепла.


 Планирование помещения для установки
Тепловой насос необходимо установить на твердом основании. При установке не требуются дополнительные амортизаторы колебаний, т.к. холодильный контур, встроенный в тепловой насос, обладает виброизоляцией, а подводящая магистраль отопительной системы и источника тепла выполнена из гибких шлангов. Для минимизации воздействия колебаний на узлы, в области установки теплового насоса можно сделать выемку в "плавающем" полу и установить тепловой насос непосредственно на фундаментной плите. Магистрали теплового насоса (для соляного раствора) необходимо герметично изолировать в подвальных помещениях, т.к. в противном случае будет иметь место скапливание конденсационной влаги.

 На главную