Все, что вам нужно знать о низкотемпературном отоплении

Наши дома становятся все лучше изолированными, что делает низкотемпературное отопление все более популярным. Низкотемпературное отопление (LTH) обогревает ваш дом более равномерно, с более постоянным темпом и более экологичным способом , чем обычная система центрального отопления. Кроме того, низкотемпературный нагрев щадит кошелек!

Что такое низкотемпературный обогрев?

В то время как температура подачи воды центрального отопления в традиционной системе отопления находится в диапазоне от 75 ° C до 85 ° C, в случае низкотемпературного отопления эта температура находится в диапазоне от 35 ° C до 55 ° C .Из-за этой низкой температуры тепловая мощность нагревательных приборов значительно выше, чем в обычных системах отопления. Это не только лучше для окружающей среды, но и намного дешевле!

Какие преимущества?

● Более экономичное отопление

В правильно изолированном доме низкотемпературное отопление позволяет снизить потребление энергии на на ошеломляющие 30% .

● Меньше сквозняков и холодных углов

При использовании низкотемпературного обогрева температура воздуха у потолка ненамного выше, чем у воздуха у пола.Это означает, что тепло на распределяется более равномерно на , чем в случае традиционного отопления. Не говоря уже о значительно меньших сквозняках и холодных углах.

● Очиститель воздуха

Низкотемпературное отопление производит на меньше переносимой по воздуху пыли вокруг дома (потому что оно включает более слабые воздушные потоки из-за повышения температуры). Это означает, что вы избегаете следов ожога, создаваемых нисходящими частицами пыли (частицы пыли, оседающие на горячие металлические поверхности), и, следовательно, снижаете риск раздражения дыхательных путей.

● Практический

Использование низкотемпературного обогрева обходится без необходимости выключить термостата, когда вы включаете на ночь или вам просто нужно выщипать дверь. Единственный раз, когда вам следует немного уменьшить термостат, — это когда вы выходите из дома на более длительный период времени (например, когда вы уезжаете в отпуск).

Какие есть недостатки?

Если у вас низкотемпературное отопление, особенно пол или стены, вы обнаружите, что вам нужно быть маленьким пациентом , прежде чем ваш дом станет красивым и теплым.Это делает низкотемпературное отопление менее подходящим для помещений, которые нужно обогревать быстро или только на короткое время.

Какие требования?

● Надлежащая изоляция

Единственный способ поддерживать равномерную температуру для создания приятного и уютного тепла с помощью низкотемпературного обогрева — это правильно изолировать дом.

● Подходящие отопительные котлы и элементы

Если вы решили перейти на низкотемпературное отопление, вы не можете использовать какой-либо отопительный котел или нагревательные элементы.Не обойтись без бойлера LTH или теплового насоса . Тепловой насос обойдется вам дороже, чем котел LTH, но, опять же, это также самый энергоэффективный вариант. Вы также можете использовать солнечное тепло для обогрева дома. В этом случае вам понадобится солнечный котел . Если вы хотите объединить разные системы, не проблема!

Наконец, если вы остановились на низкотемпературном обогреве, вам понадобится нагревательных элемента с большой поверхностью , чтобы максимально увеличить количество тепла, которое может передаваться в окружающий воздух.Существует выбор между радиаторами LT (увеличенные радиаторы), конвекторами LT (крупнее стандартных конвекторов), обогревом стен, пола или потолка или обогревом с помощью теплового насоса «воздух-воздух».

Преимущества низкотемпературных систем отопления

Низкотемпературные системы — это то место, куда направляются все домашние системы отопления. Это то, что требуется, если мы хотим установить больше тепловых насосов, но это также дает огромные преимущества для газовых котлов и открывает путь для других более чистых источников.

Что мы подразумеваем под «низкотемпературной системой отопления»?

Ну, мы не имеем в виду, что в доме холодно, мы просто имеем в виду, что комфортная температура в помещении достигается при относительно прохладной системе отопления. Таким образом, вместо радиаторов на 70 ° C, ваши радиаторы могут иметь температуру от 25 ° C до 50 ° C, но при этом обеспечивать комфорт и даже улучшать его. Обычно низкотемпературные системы отопления не превышают 35-55 ° C. Это абсолютно достижимо для большинства британских систем отопления в настоящее время, однако в этой статье мы говорим о преимуществах работы любой системы при температуре ниже, чем в настоящее время.

Важно отметить, что в идеале они также должны иметь низкие температуры внутри вашего источника тепла. Эти двое не обязательно идут рука об руку.

Есть 3 способа создания низкотемпературной системы отопления. Увеличенные размеры излучателя (радиатора), повышенная изоляция и контроль низких температур. Все они будут работать по отдельности, но лучший способ снизить температуру и извлечь выгоду из всех перечисленных ниже атрибутов — это реализовать их вместе.

Однако самая важная и простая часть — это правильно настроить и использовать регулирующие элементы управления, такие как погодная компенсация или компенсация нагрузки.Это даст вам максимальную отдачу от следующих преимуществ.

Более низкая скорость коррозии

После того, как ваша система будет запущена и заработает, ваша основная борьба будет против коррозии. В основном это происходит из-за радиаторов, которые загрязняют воду в системе. Это создает такие проблемы, как повреждение насоса и клапанов, образование накипи в главном теплообменнике в случае газовых котлов, проблемы с балансировкой и снижает эффективность эмиттера.

Коррозия — это химическая реакция. Как и в случае любой химической реакции, чем горячее химическое вещество, тем быстрее реакция.Это связано с тем, что при нагревании любая молекула возбуждается и колеблется с более высокой частотой. Это увеличивает его «скорость столкновения» с другими химическими веществами, с которыми он может реагировать, и, в свою очередь, увеличивает скорость химической реакции.

Фактически, существует практическое правило, согласно которому скорость коррозии металла увеличивается вдвое на каждые 10 ° C повышения температуры. Так, если, например, скорость коррозии составляет 10 МПа (мил на год) при 50 ° C, ожидайте, что она составит 20 МПа при 60 ° C.

Основной переменной здесь является уровень кислорода.Кислород является активным ингредиентом коррозии, отсюда и термин «окисление». Это становится очевидным, когда мы сравниваем открытые вентиляционные системы с герметичными.

В открытой вентилируемой системе вода быстро снижает содержание «растворенного кислорода», когда система нагревается выше 80 ° C. Тот факт, что он открыт для атмосферы, означает, что этот кислород может покинуть систему, и поэтому после достижения этой температуры скорость коррозии начинает быстро падать.

В герметичной системе, однако, тот факт, что в ней небольшое давление, увеличивает эту температуру насыщения кислородом, и поэтому кислород остается в воде.Тот факт, что система герметична, также не дает возможности проникнуть кислороду, поэтому скорость коррозии неуклонно возрастает.

Большинство систем в наши дни будут работать при максимальной температуре подачи 80 ° C и возвращении 60 ° C, что даже не приведет к уменьшению коррозии. Фактически, скорость коррозии в открытой вентиляционной системе не упадет до тех пор, пока температура потока не достигнет почти 90 ° C, и никогда в герметичной системе.

Коррозию невозможно остановить, ее можно только замедлить, и минимизация температуры подачи делает именно это.

Меньше теплового удара для системы

Все материалы подвержены термическому напряжению, однако некоторые из них больше, чем другие. В котлах и отопительном оборудовании выбираются компоненты, выдерживающие высокие температуры, но проблема заключается в том, чтобы снова остыть и снова нагреться.

Повторяющееся нагревание и охлаждение может привести к трещинам в материалах. Особенно, когда контактируют два материала с разными тепловыми характеристиками из-за разной степени расширения. Это одна из причин, по которой некоторым инженерам нравится видеть в котлах всю латунь и медь, а также отказ от возможности создавать композит, выдерживающий одинаковую температуру.

Это нагревание и охлаждение также может вызвать высыхание смазанных механических компонентов и повреждение резиновых уплотнений в соединениях и клапанах. Вы можете заметить аналогичные эффекты в других материалах, которые оставлены на усмотрение элементов снаружи, особенно в резине.

Конечно, выбираются материалы, которые менее подвержены этому воздействию. Но если вы работаете при более устойчивых более низких температурах, это продлит еще больше срока службы до того, как потребуется ремонт, что в реальном выражении повысит эффективность.

Лучше для расширительного бака

Расширительный бак — это то, что принимает на себя тепловое расширение воды при ее нагревании. Они имеют внутреннюю резиновую мембрану и наполнены воздухом, который со временем истощается.

При включении системного охладителя будет меньше воды в системе расширяться в резервуар, и поэтому резервуар будет меньше изгибаться. Это будет означать, что мембрана прослужит дольше до разрыва, а также будет разряжаться медленнее. Сохранение резины при более стабильной и более низкой температуре также полезно из-за термического напряжения, упомянутого выше.

Снижает кавитацию и защищает насос системы

Кавитация — это процесс, при котором ваш отопительный насос эффективно кипятит воду на входе из-за низкого давления. Это приводит к бесполезной трате энергии на работу насоса и поломке насоса, что приводит к отказу насоса, а также к шуму.

Понижая температуру теплоносителя, вы сокращаете процесс кипения. Эта кавитация также происходит на фитингах внутри системы. Кроме того, при понижении мощности котла, при условии, что у вас есть внутренний насос бойлера, вы замедляетесь, уменьшая кавитацию еще больше.Скоро выйдет статья о кавитации…

Чище и безопаснее Воздух в доме

Несмотря на то, что он называется «радиаторами», большая часть тепла от радиатора на самом деле является конвекционным теплом, а не излучается. Фактически, утверждается, что 80% тепла от радиатора передается конвекцией. В действительности соотношение лучистого тепла и конвективного тепла зависит от температуры радиатора. Эта конвекция втягивает воздух через радиатор и распространяет тепло по комнате, создавая конвекционный поток.

Когда воздух всасывается вверх по поверхности радиатора и проходит через конвекционные ребра радиатора (вы знаете, эта область, полная пыли и паутины, которую редко когда-либо очищают), он может выбросить в воздух огромное количество аллергенов.

Эти аллергены в основном состоят из омертвевшей кожи, экскрементов пылевых клещей, мертвых пылевых клещей, плесени, волос / кожи / клещей и т. Д., Если присутствуют домашние животные.

Хуже всего являются экскременты пылевых клещей, хотя около 10% населения имеют значительную аллергию на них, что вызывает одни из самых серьезных аллергий и, в частности, детскую астму.

Нагрев при более высокой температуре также имеет тенденцию к высушиванию воздуха, что может усугубить проблемы у людей с экземой или проблемами с дыханием.

Даже незначительное понижение температуры излучателя значительно изменяет способ передачи тепла с конвекции на более лучистое тепло, которое оседает в воздухе. Важный, особенно если домохозяйство проживает в уязвимом или чувствительном к аллергенам месте.

Меньшие потери через трубы в неотапливаемых зонах

Теплопередача создается за счет DT (перепада температур).Чем шире этот DT, тем эффективнее будет передача тепла. Трубопроводы, проходящие под подвесными полами и чердаками, особенно если они горячие, будут отводить тепло в области, где это не обязательно.

Хотя эти охладители не так эффективны, как изоляция трубопроводов, они снижают тепловыделение. Более того, если прибор понижает скорость, это часто также относительно снижает скорость насоса. Это снижает скорость потока и дополнительно снижает теплопередачу из-за наличия более «ламинарного потока».Еще один очень маленький выигрыш, но все они складываются.

Меньше шума / скрипа в системе

На самом деле это проблема не из-за высоких температур, а из-за отсутствия зазоров на трубах и должного внимания при установке. Но если у вас любопытная, скрипучая система, весьма вероятно, что скрип вызван расширением и сжатием длинных участков труб и хомутов радиатора.

При включении / выключении высокотемпературных систем эти длинные участки труб будут постоянно расширяться и сжиматься, что приводит к трению половыми досками и балками.Более стабильная работа системы и охлаждение минимизируют это движение.

Аналогично радиаторам, которые щелкают при расширении. Они скользят по зажимам, которые удерживают их, вызывая «тикающий шум», опять же, здесь помогает системный кулер.

Комфорт при более низких температурах в помещении

Есть много причин, по которым низкотемпературные системы более удобны, и вам будет трудно найти кого-то, кто живет с одним из них и не согласен с этим. Для этого есть 4 основные причины, самая важная из которых — увеличение лучистого тепла.

Лучистое тепло

Лучистое тепло — странная вещь. Для прохождения через нее не нужен посредник. Фактически, это то, как солнце нагревает землю через космический вакуум.

По сути, это световая волна (инфракрасная). Он движется по прямым линиям, и как только они ударяются о поверхность, они заставляют поверхность вибрировать с частотой, аналогичной частоте источника.

Лучистое отопление в комнате нагревает стены и мебель, которые, в свою очередь, излучают обратно в комнату.

Если вы войдете в комнату с низкой температурой воздуха, вы также можете излучать обратно в эту комнату, заставляя вас замерзнуть.Однако при более лучистом обогреве стены и излучатели будут излучать обратно к вашему телу и одежде, заставляя вас чувствовать себя теплее, чем если бы у вас просто не было слишком мало лучистого тепла.

Конечно, они уравновешивают определенное количество, но они заметны и также приводят к меньшему количеству сухого воздуха.

Повышенный комфорт за счет уменьшения градиента температуры в помещении и стабильной мощности излучателя.

Еще одним заметным эффектом низкотемпературного отопления в помещении является уменьшение градиента температуры. Когда комната нагревается более холодным излучателем, используется большее количество лучистого тепла, которое, как уже упоминалось, распространяется по прямым линиям.

Инфракрасный свет встречает и нагревает поверхности в комнате, а затем эта поверхность излучается обратно в комнату. В результате комната нагревается более равномерно.

Радиатор с большей конвекцией тепла нагревает воздух до температуры выше комфортной. По мере того, как это охлаждает, воздух будет падать с другой стороны комнаты, и такие предметы, как диваны и кровати, могут нарушить этот поток.

Природа высокотемпературного включения / выключения нагрева заключается в том, что радиатор также пульсирует. В помещении будет превышена выбранная комнатная температура, затем она будет ниже, прежде чем отопление снова включится.

Система с более низкой температурой может свести к минимуму этот эффект «перегрузки или недооценки» и даже просто сопоставить подвод тепла от системы с теплотой, необходимой для создания красивой комфортной устойчивой комнаты.

Все это означает, что комфорт можно найти при более низких температурах, а уменьшение значения параметра приводит непосредственно к экономии на счетах за топливо.

Безопаснее

Высокотемпературные радиаторы и открытые трубопроводы, несомненно, представляют опасность для уязвимых и даже в меньшей степени в случае возникновения каких-либо инцидентов.

Накипь

Накипь в газовых котлах происходит, когда железо из радиаторов или накипь из водопровода холодной воды попадают на горячую поверхность котла. Они могут затвердеть и создать прочный изолирующий слой, который бывает очень трудно удалить.

Считается, что 1 мм шкалы снижает эффективность на 5%. Более тревожный аспект заключается в том, что большинство людей вряд ли даже узнают об этом падении эффективности, пока не столкнутся с проблемами, которые могут возникнуть намного позже.

Более эффективное сгорание / передача тепла и более чистые выбросы (газовые, масляные и газовые котлы)

Теплопередача является произведением дельты T (разности температур). Чем больше разница температур между двумя веществами, тем эффективнее теплопередача и менее эффективен любой изолирующий слой между ними. Это называется «коэффициентом теплопередачи».

Котлы работают в диапазоне температур от 900 ° c до 1200 ° c, и чем ниже мы можем получить температуру воды в системе, тем выше коэффициент теплопередачи нашего теплообменника.

Информации о коэффициентах теплопередачи достаточно, но она выходит за рамки того, что мы здесь рассматриваем.

Кроме того, при использовании плавного регулирования для целевой низкой температуры котел проводит больше времени в модулированном состоянии. Это значительно увеличивает размеры камеры сгорания и теплообменника.

Это дает больше места для эффективного перемешивания горения и создания более чистого горения. Это проявляется в более низких показаниях нежелательного угарного газа, когда инженеры-теплотехники измеряют показания сгорания при низком огне.(Также может быть из-за увеличения избытка воздуха)

Это также дает более холодную камеру сгорания и, в свою очередь, снижает вредные выбросы NOx, нежелательного побочного продукта, создаваемого чрезмерно горячим сгоранием. Это модулированное состояние также имеет преимущества в виде меньшего количества остановок / пусков котла, а также целый ряд других преимуществ. Подробнее о преимуществах модулирования котла вы можете прочитать здесь.

Это также дает большую площадь поверхности теплообменника по сравнению с подводимым теплом для поглощения тепла.Это гарантирует, что максимально возможное количество тепла от сгорания будет отведено до того, как газ выйдет наружу. Это снижает потери дымовых газов.

Меньшие потери дымового газа / потери в дымовой трубе (все котлы)

На каждый градус дымового газа выше желаемой температуры в помещении мы теряем потенциальную энергию, которую можно было бы использовать в нашей собственности. Для того, чтобы эти температуры фактически выровнялись, потребовались бы совершенно непрактичные размеры радиатора и теплообменника.

Однако, как упоминалось выше, мы можем эффективно добиться этого, регулируя котел.Дать дымовым газам больше времени, чтобы контактировать с теплообменником и отдавать свое тепло.

Современные строительные нормы по теплоизоляции означают, что конструкция радиатора 40 30 (очень низкотемпературная система) не является полностью исключительной. Если этого удастся достичь, в промежуточные сезоны мы теоретически можем снизить потери дымовых газов до 1%.

Имейте в виду, что это не учитывает неэффективность цикла котла или неэффективность горения, которые рассматриваются в других статьях.На этом графике также представлена ​​чистая стоимость (европейская), а не валовая, которую мы обычно используем в Великобритании.

КПД котла обычно рассчитывается на основе состава топлива, условий горения и «потерь в дымовой трубе». Потери в дымовой трубе представлены любым теплом, которое выходит из котла через дымоход. Существует два типа потерь в дымовой трубе: «Потери сухого дымового газа» и «Потери дымового газа из-за влажности».

При измерении сухих дымовых газов вы измеряете потери «явного тепла». Это вся тепловая энергия, выходящая из дымохода выше температуры окружающей системы или температуры возвратной воды.Он не включает потерю энергии из-за влажности дымовых газов.

«Потеря дымового газа из-за влаги» относится к «скрытой» теплоте дымового газа, которая теряется из-за образования пара / водяного пара (испарения) как части процесса сгорания.

Эти потери дымового газа из-за влажности могут быть уловлены путем повторной конденсации водяного пара обратно в жидкость. Для этого мы используем конденсационные котлы.

Больше скрытой теплоты, извлеченной из дополнительной конденсации (все котлы)

Если у вас есть конденсационный котел, более низкие температуры теплообменника означают, что котел будет больше конденсировать.Вода, возможно, является неожиданным побочным продуктом горения. Но если мы посмотрим на химическое уравнение горения, это имеет смысл.

Ch5 + 2O2 -> 2h3O + CO2 + Heat

В старых котлах без конденсации эта вода покидала ваш котел через дымоход в виде водяного пара. Создание водяного пара (также известное как испарение) требует ценной энергии, фактически, до 11%. Если позволить этому пару повторно конденсироваться в старых котлах, это вызовет ржавчину и гниение внутренних частей котла.

С 2005 года современные «конденсационные котлы» стали обязательными в Великобритании.

Эти котлы могут охлаждать дымовые газы до температуры ниже 57 ° c, и когда это достигается, водяной пар снова конденсируется в жидкую воду.

Это изменение состояния с водяного пара на жидкое. Вода повторно выделяет тепло. Чем ниже температура дымовых газов, тем больше скрытой теплоты мы повторно поглощаем.

Каждый литр собранной конденсированной воды содержит дополнительно 0,65 кВт энергии, которая в противном случае осталась бы в атмосфере. Более глубокое объяснение доступно в нашей статье о теории уплотнения.

Это хорошо проиллюстрировано на приведенном ниже графике, показывающем более низкие температуры обратки, связанные с более высоким КПД.

Этот конденсат не только повышает эффективность, но и очищает теплообменник, обеспечивая чистые пути дымовых газов и максимальную теплопередачу.

Следует отметить, что этот график относится только к природному газу. максимальная эффективность конденсации масла, например, составляет 6%. Другие источники также имеют более низкие температуры конденсации, что затрудняет восстановление потерянной энергии.

Улучшенный COP для тепловых насосов

Хотя здесь меньше переменных и сложностей, гораздо больше эффективности можно получить за счет эксплуатации тепловых насосов при как можно более низкой температуре.

Тепловой насос с радиаторами при температуре 55 ° C может потреблять на 40% больше электроэнергии, чем система при температуре 40 ° C. И все мы знаем, сколько стоит электричество.

Это связано с зависимостью тепловых насосов от температуры / давления. То есть, чем выше давление хладагента, тем выше температура хладагента.

Меньшие эмиттеры и радиаторы или призыв к более высокой температуре для потребности в горячей воде означают, что компрессор должен работать сильнее, чтобы повысить температуру газа в холодильнике. Даже небольшое увеличение давления приводит к непропорционально большему использованию энергии из-за правила квадрата, которое мы упоминали в других статьях.

Не забудьте подписаться на нашу рассылку, чтобы получать наши последние статьи!

Оценка энергоэффективности здания — Веб-сайт поддержки: Низкотемпературные бытовые системы отопления

Расчетный инструмент

Введение

КПД конденсационных котлов и тепловых насосов выше, когда они подают тепло при более низкой температуре.Расчеты SAP учитывают это в случае низкотемпературной системы отопления.

Низкотемпературная система отопления определяется как система, в которой горячая вода, выходящая из теплогенератора, всегда имеет температуру, не превышающую 45 ° C или 35 ° C, даже в «расчетный день» (день с выбранными условиями холодной погоды). для расчета максимальных потерь тепла от жилища). Это определение не включает системы отопления, в которых температура воды ниже только время от времени, например, системы с погодозависимой компенсацией или средствами управления компенсацией нагрузки, а также системы под полом, в которых термостатический смесительный клапан используется для смешивания воды в высокая температура с более холодной водой перед подачей в систему теплого пола ¹ .

Низкотемпературный обогрев требует другой конструкции системы, в основном для обеспечения того, чтобы излучатели тепла (радиаторы, радиаторы или конвекторы с вентилятором, или трубы напольного отопления) могли отдавать такое же количество тепла при более низкой температуре, как и традиционная радиаторная система. сделали при нормальной температуре (выше 55 ° C). Излучатели в каждой комнате должны иметь правильный размер, чтобы обеспечить это. Также должны быть установлены соответствующие регуляторы, чтобы гарантировать, что расчетная температура воды, выходящей из теплогенератора, не будет превышена, пока система обеспечивает обогрев помещения, и система введена в эксплуатацию для работы при низких температурах.При условии, что отопление помещений и нагрев воды не осуществляются одновременно, для нагрева воды могут применяться отдельные меры управления.

применяются к расчетам SAP, когда соответствующий сертификат ввода в эксплуатацию, подтверждающий соответствие всем аспектам требований к проектированию, установке и вводу в эксплуатацию для низкотемпературной эксплуатации, подписан соответствующим образом квалифицированным специалистом и передан специалисту по оценке SAP.

В настоящее время единственное руководство по проектированию, признанное SAP, — это отчет BRE Trust Report FB 59 «Проектирование низкотемпературных бытовых систем отопления» ² .Он включает в себя образец сертификата на проектирование, установку и ввод в эксплуатацию. Другие инструкции, которые могут появиться в будущем, также могут быть признаны при соблюдении тех же условий и ограничений.

Котлы конденсационные

Конденсационные котлы работают с более высоким КПД при более низких температурах подачи и возврата. Данные об эффективности отопления помещения котла по умолчанию, содержащиеся в таблице 4b спецификации SAP 2012, и записи отдельных котлов, хранящиеся в базе данных характеристик продукции (PCDB), основаны на расчетной температуре подачи воды в системе распределения тепла 55 ° C или выше.

Если система отопления была спроектирована для работы при более низкой температуре, эффективность обогрева помещения конденсационным котлом повышается за счет соответствующей корректировки эффективности, указанной в таблице 4c спецификации SAP 2012. Эти корректировки применяются ко всем типам излучателей тепла, когда расчетная температура подачи, указанная в акте ввода в эксплуатацию (с округлением до ближайшего целого числа), меньше или равна 45 ° C или 35 ° C.

Тепловые насосы

Тепловые насосы работают с более высокой эффективностью при более низких температурах подачи.Данные по эффективности обогрева помещения в разделе 9.2.7 и таблице 4a спецификации SAP 2012 содержат значения для 35 ° C и 55 ° C, а записи базы данных характеристик продукта (PCDB) для тепловых насосов предоставляют значения для 35 ° C, 45 ° C. и 55 ° С.

По умолчанию температура подачи составляет 55 ° C. Если система отопления была спроектирована для работы при более низкой температуре, данные для более низкой температуры подачи применяются, если расчетная температура воды в подающей линии, указанная в акте ввода в эксплуатацию (с округлением до ближайшего целого числа), меньше или равна 45 ° C. или 35 ° C.

Процедура

Вспомогательный расчетный инструмент (доступный ниже) реализует процедуру проектирования, определенную в отчете BRE Trust Report FB 59, «Проектирование низкотемпературных бытовых систем отопления» ² , что позволяет определять расчетные температуры подачи и размеры тепловых излучателей. Инструмент расчета подходит только для определения тепловой мощности эмиттера, но не для определения требуемой мощности котла или теплового насоса. Он основан на расчете потерь тепла в каждом помещении и требует подробных данных о размерах, строительных материалах или показателях теплопроводности для каждого отапливаемого помещения.

Вспомогательный расчетный инструмент был разработан Building Research Establishment Ltd. как одна из возможных реализаций принципов, определенных в BRE Trust Report FB59, и может использоваться только в сочетании с этим руководством. Альтернативные инструменты расчета, реализующие принципы BRE Trust Report FB59 или любые альтернативные инструкции, соблюдающие те же условия и ограничения, также могут быть использованы при условии утверждения Строительным научно-исследовательским учреждением. Такие альтернативы должны выдавать соответствующий сертификат ввода в эксплуатацию, который подтверждает соответствие всем аспектам проектирования, установки и ввода в эксплуатацию для работы при низких температурах.Альтернативные утвержденные инструменты расчета будут перечислены на этой веб-странице, если / когда они станут доступны.

Для использования этого инструмента важно, чтобы выполнялись следующие параметры:

• Если теплогенератор также обеспечивает горячее водоснабжение, необходимо установить средства управления, гарантирующие, что он не подает одновременно горячее водоснабжение и отопление помещений

• В проект включен расчет теплопотерь для каждой комнаты жилища, отапливаемой установкой

• Конструкция низкотемпературной системы отопления должна включать все излучатели в системе отопления.

• Тепловая мощность любых существующих радиаторов, сохраняемых для проектирования низкотемпературной системы отопления, оценивается в соответствии с «Дополнением по тепловым излучателям к Руководству по проектированию бытовых систем отопления», доступном по адресу: http: // www.microgenerationcertification.org/images/Supplementary%20tables%20of%20heat%20emitter%20outputs.pdf

• Органы управления для обеспечения продолжительной низкотемпературной работы (ограничение температуры подачи на теплогенераторе) установлены и введены в эксплуатацию в соответствии с проектом и не могут быть отменены домовладельцем

• В системе с тепловым излучателем не используется термостатический смесительный клапан для смешивания воды высокой температуры с более холодной водой перед подачей в систему ¹

1 — Системы под полом могут по-прежнему иметь смесительный клапан, но только в качестве защитного устройства

2 — Доступно с www.brebookshop.com

Заявление об ограничении ответственности

Building Research Establishment Ltd. разработала инструмент расчета, который реализует процедуру проектирования, определенную в отчете BRE Trust Report FB 59 «Проектирование низкотемпературных бытовых систем отопления».

Building Research Establishment Ltd. не делает никаких заявлений и не гарантирует, что содержание средства расчета, доступного на этом веб-сайте, пригодно для любого использования или что оно представляет собой точные данные и / или рекомендации.

Загрузите инструмент (и) здесь:

BRE — Расчетный инструмент для проектирования низкотемпературных бытовых систем отопления — V1.2

Консультации — Инженер по подбору | Оценка вариантов низкотемпературного нагрева воды

Джордж Маршалл, ЧП, EYP Architecture & Engineering, Олбани, Нью-Йорк. 27 октября 2016 г.

Цели обучения:

• Поймите, что требования к энергоэффективности подняли дизайн HVAC на новый уровень.
• Просмотрите различные продукты и системы, которые помогают достичь эффективности в системах водяного отопления.
• Анализируйте низкотемпературную горячую воду (LTHW) и ее преимущества.

От костров, которые мы используем для обогрева, до современных конденсационных котлов, отопление обычно требует сжигания чего-либо для получения тепловой энергии. Десятилетия назад нефтедобывающая инфраструктура Соединенных Штатов, которая использовалась для разжигания Второй мировой войны, осталась на месте после войны, а дешевой нефти было в изобилии.К этому времени (конец 1940-х — начало 50-х годов) американцы решили, что они больше не хотят загружать уголь в котел или печь; гораздо проще было просто настроить термостат и сжечь масло. Многие угольные чугунные котлы были затем оснащены горелками, работающими на жидком топливе, чтобы обеспечить это удобство.

Большинство этих ранних систем отопления (коммерческих и жилых) были паровыми системами низкого давления и более ранними гидравлическими системами с гравитационным питанием, некоторые из которых все еще работают.Однако, когда в начале 1970-х годов разразился энергетический кризис Организации стран-экспортеров нефти (ОПЕК), нефти стало не хватать, и цены резко выросли впервые за 25 лет (с 21 доллара за баррель до 52 долларов за баррель). Это был первый раз, когда американцы серьезно взглянули на энергоэффективность, и родилась фраза «эффективность котла».

С 1970-х годов промышленность стала больше полагаться на системы водяного отопления, обычно представляющие собой комбинацию оборудования, работающего на жидком топливе и газе. Эти системы использовали от 180 до 200 ° F (с перепадом Т 20 ° F), нагревая горячую воду для всех оконечных устройств (включая вентиляционные установки, фанкойлы, вентиляторы и нагреватели).Революционные в то время, они обычно достигали 80% -ного КПД для систем водяного отопления с атмосферными котлами или котлами с наддувной тягой. Некоторые из этих котлов могут даже приблизиться к пороговому значению годовой эффективности использования топлива (AFUE) 82%, но их сдерживает более высокая температура возвратной воды, необходимая для предотвращения конденсации в котлах.

Энергоэффективность

За последние 15 лет в отрасли HVAC произошел резкий сдвиг в конструкции от обычных котлов и другого оборудования HVAC к чему-либо и всему, что характеризовалось высокой эффективностью.Это в первую очередь включает двигатели, использование частотно-регулируемых приводов (ЧРП), чиллеры, конденсаторные агрегаты, котлы, печи, рекуперацию тепла и средства управления. Интересно, что в новых энергетических нормах и правилах содержатся строгие правила в отношении эффективности двигателей и охлаждающего оборудования, но многие из них еще не раскрыли весь потенциал современной конструкции котлов. Например, Международный кодекс энергосбережения 2012 г. (с поправкой 2014 г.) по-прежнему разрешает использование газовых котлов и печей с AFUE всего 78%.Понятно, что это приемлемо для небольших паровых котлов для работы в этом диапазоне, но не для большого завода.

Существует огромное количество возможностей и стратегий для увеличения общего энергопотребления здания. Например, изобретение и широкое внедрение систем прямого цифрового управления (DDC) и VFD — это сбывшаяся мечта инженера, позволяющая ему или ей спроектировать последовательность операций управления, которая ограничена только воображением. Другой вариант — рекуперация тепла с энтальпийными колесами и высокопроизводительными жидкостными системами рекуперации тепла с КПД 75%, которые теперь широко доступны.

Сегодняшние модные словечки в отрасли включают чистую нулевую энергию (NZE) и проектирование высокоэффективного здания (HPBD), оба из которых учитывают не только проектирование механических систем, но и здание в целом, включая конструкцию оболочки, исследования дневного освещения, светодиодное освещение и т. Д. потребление воды и т. д. Этот тип целостного подхода чаще всего требуется клиентами в упреждающих попытках сэкономить деньги и улучшить общую производительность здания и жителей. Например, 10 лет назад типичный владелец офисного здания на северо-востоке США был бы счастлив использовать от 80 до 120 кБТЕ / кв. Фут / год.Сегодня ожидается, что то же здание будет использовать всего от 30 до 60 кБТЕ / кв. Фут / год.

Даже несмотря на все наши достижения и инновации, большую часть времени нам все равно приходится что-то сжигать, чтобы преодолеть разрыв и достичь идеала NZE. Это возвращает нас к конденсационному котлу. Благодаря постоянно расширяющейся сети природного газа по всей стране у нас есть экологически чистое топливо, которое можно эффективно использовать в конденсационных котлах. Используя обратную воду с более низкой температурой, мы можем эффективно улавливать больше скрытого тепла при работе котла в конденсационном режиме.

Чтобы воспользоваться этим потенциалом энергосбережения, инженеры и проектировщики должны изменить свое мнение о температуре воды для отопления. Примером может служить недавний инженерный проект для нескольких различных типов больших коммерческих зданий с использованием низкотемпературного горячего водоснабжения 130 ° F с дельтой Т от 20 ° до 30 ° F, в отличие от традиционного водоснабжения 180 ° F. Это небольшое изменение конструкции увеличивает общий КПД котельной с 80-х до середины 90-х, в зависимости от мощности котла и температуры теплоносителя.

КПД котла

Чем ниже температура обратной воды, тем выше КПД котла. Некоторые производители котлов фактически включают в котел соединение с двойным обратным потоком, чтобы обеспечить возврат отопительной воды и обратный трубопровод бытового водонагревателя или системы таяния снега, что дополнительно снижает общую температуру возвратной воды в котел. Кроме того, работа нескольких котлов на более низких скоростях сжигания для соответствия нагрузке может привести к увеличению КПД котельной на целых 2%.

Сложности использования низкотемпературной горячей воды (LTHW) включают проблемы проектирования, эксплуатационные проблемы и повышенную стоимость оконечного оборудования. На сегодняшний день одной из наиболее серьезных проблем / препятствий при проектировании является выбор и получение наиболее эффективного оборудования. Большинство основных производителей вентиляционных установок (AHU) могут обеспечить выбор змеевиков с использованием LTHW.

Некоторые производители боксов с переменным объемом воздуха (VAV) используют змеевики большего размера, для чего обычно требуется переход на конце корпуса (что делает общий размер VAV больше) или фактический монтаж змеевика в воздуховоде.Нагреватели агрегатов, обогреватели шкафов, змеевики нагнетателя и фанкойлы должны быть увеличены по размеру, чтобы использовать увеличенную площадь змеевиков и пониженную скорость вращения вентиляторов для достижения проектной мощности. В некоторых случаях команда разработчиков должна затем использовать небольшие кондиционеры вместо фанкойлов / теплообменников с вентилятором, чтобы получить желаемую выходную мощность. Поскольку для LTHW требуются катушки / оконечные устройства большего размера, стоимость оборудования немного выше.

Однако при использовании LTHW необходимо соблюдать осторожность при использовании конвекторов, ребристых трубок и панельных радиаторов, поскольку выходная мощность этого оборудования, использующего LTHW, обычно не указана или недоступна.Вот почему большинство систем LTHW (за исключением систем теплого пола или систем таяния снега), как правило, в основном являются системами воздушного типа.

Использование воды 180 ° F обеспечивает очень высокие температуры приближения к змеевикам. Это желательно, так как это позволяет уменьшить площадь поверхности змеевика при одновременном создании встроенного запаса прочности, чтобы компенсировать те кратковременные часы, когда наружная температура опускается ниже погодных данных ASHRAE. Системы LTHW, с другой стороны, обеспечивают очень низкие температуры приближения и эффективно устраняют этот встроенный фактор безопасности.Тщательная перепроверка расчетов и выбор оборудования обычно не позволяет проектировщику оказаться в лесу, но всегда есть другие факторы, связанные со строительством, которые потенциально могут бросить вызов или даже помешать правильному проектированию системы. Именно здесь может помочь система управления и хорошо продуманная стратегическая последовательность действий.

С точки зрения эксплуатации, в большинстве случаев здание LTHW будет работать в соответствии с проектом до тех пор, пока температура наружного воздуха (OA) не упадет на 10–30 ° F ниже расчетной температуры OA.Чтобы компенсировать эту горстку часов в год, инженерам следует рассмотреть возможность постепенного увеличения системы управления до температуры LTHW в соответствии с нагрузкой в ​​здании. Другие стратегии включают в себя разрешение боксов VAV на мгновение подниматься выше их минимальной уставки и более раннее начало утренней разминки. Это незначительное отклонение в работе дает значительные преимущества и не приводит к заметным потерям энергии.

LTHW быстро становится отраслевым стандартом, ведущие производители оборудования модернизируют свое оборудование с учетом будущих потребностей системы.Кроме того, большинство газовых коммунальных компаний и государственных энергетических органов предлагают скидки, чтобы помочь компенсировать возросшую стоимость систем, связанных с использованием LTHW. Эти системы LTHW могут эффективно повысить КПД котельной на целых 15%, в зависимости от базового сравнения.

Это значительный вклад в HPBD в отношении снижения стоимости энергии и сокращения выбросов углекислого газа. Системы распределения пара и горячей воды в центральном кампусе начинают децентрализоваться, используя этот потенциал.Все признаки указывают на то, что в ближайшем будущем будет разработано еще больше экологически чистых источников энергии, но на данный момент LTHW действительно начинает иметь значение.

Джордж Маршалл — старший инженер-механик в EYP Architecture & Engineering.

Как низко вы можете спуститься?

Живя в эпоху высокоэффективных источников тепла, включая технологии тепловых насосов, низкотемпературные системы приобрели огромную популярность в последние годы.Операционные системы с низкими температурами приносят много преимуществ для повышения эффективности и энергосбережения традиционных систем отопления. Низкотемпературная гидронная система работает с жидкостью, работающей при температуре от 60F до 130F (≈16C и 54C). К ним относятся системы, в которых используется теплый пол или даже стены.

Другие излучатели тепла также могут работать при низких температурах, если система предназначена для этого применения. К ним относятся радиаторы, плинтусы и фанкойлы. Все они имеют удельную выходную мощность в британских тепловых единицах, основанную на логарифмической разнице средних температур (LMTD), расходах (в результате deltaT), проводимости и площади поверхности, связанной с излучателем тепла.Если увеличить площадь поверхности излучателя тепла, температура воды, необходимая для той же мощности Btuh, может быть ниже (например, более крупные змеевики кондиционера, более длинная плинтус, более крупные радиаторы и т. Д.).

Если мы это понимаем, разумно предположить, что излучающие полы или излучающие стены могут дать наилучшие результаты для низкотемпературных систем, поскольку все квадратные метры полов и / или стен фактически становятся излучающей поверхностью. Чем больше поверхность, тем ниже температура поверхности и температура воды, необходимая для поддержания желаемого заданного значения в помещении.В свою очередь, чем ниже температура воды, тем эффективнее могут быть полностью конденсационные и модулирующие котлы. Низкотемпературные системы также позволяют использовать тепловые насосы в качестве основного источника тепла.

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

Низкотемпературные излучающие пол или стеновые системы называются излучающими, но они также обеспечивают некоторую конвективную теплопередачу. Конвективная составляющая изменяется в зависимости от ориентации (вверх, по горизонтали или вниз), площади поверхности и перепада температур, тогда как радиантная составляющая всегда будет постоянной в соответствии с законами лучистого переноса.Обычно это около 0,97 БТЕ / фут².ч. ° F (5,5 Вт / м ² K).

Для отдельно стоящих и настенных радиаторов, поскольку общая площадь поверхности обычно значительно меньше, чем у излучающих полов и стен, общая температура поверхности радиаторов будет выше по сравнению с излучающими полами. В случае с принудительной подачей воздуха или фанкойлами излучающая составляющая игнорируется. Radiant нагревает предметы (включая людей), а не воздух, тем самым повышая уровень комфорта.

Как мы можем сделать низкотемпературные системы (или любые другие, если на то пошло) наиболее эффективными? Вот пара идей, которые могут помочь.Во-первых, при более низких температурах потери при распределении и передаче уже снижаются из-за более низкой разницы температур между поверхностью распределительного трубопровода и окружающим воздухом. Изолируйте все распределительные трубопроводы, чтобы максимально снизить потери между точкой A (источник) и точкой B (нагрузка). Наши европейские друзья называют это «добраться от точки А (источник) до точки В (нагрузка), не теряя C (градус Цельсия)».

Чтобы снизить температуру воды, по возможности увеличьте лучистую поверхность (например,грамм. радиаторы большего размера). Для теплых полов или стен увеличьте количество вставляемых трубок (например, более узкое расстояние — 6 дюймов против 9 дюймов по центру), чтобы снизить температуру воды на те же британские тепловые единицы на квадратный фут. выход. Еще раз обратите внимание, что большая площадь поверхности означает более низкую температуру поверхности.

Поскольку системы предназначены для обогрева помещения в наихудших возможных наружных условиях (наружный дизайн), система должна быть разработана для: правильной площади поверхности, которая может включать использование доступной площади в квадратных футах на полах и стенах с подогревом; и необходимая температура воды (расчетная температура подаваемой воды) в этот день.Используйте регуляторы температуры воды со сбросом наружного воздуха, которые регулируют воду в зависимости от наружной температуры. Это приведет к значительному снижению температуры воды в более мягкие дни на открытом воздухе. Это один из наиболее важных способов повышения эффективности системы при сохранении постоянного уровня комфорта.

Оттуда добавьте в систему обратную связь по температуре в помещении, которая представляет собой технологию, описываемую как точную настройку температуры воды в зависимости от внешних и внутренних условий. Если ограда здания плотная, обратная связь по температуре в помещении обычно приводит к подаче более низких температур воды (в отличие от одного только сброса наружного воздуха), при этом достигается почти непрерывная циркуляция и устраняются любые колебания температуры в помещении.Обратная связь по температуре в помещении также может значительно ускорить время отклика крупномасштабных систем лучистого напольного отопления.

Теперь давайте посмотрим на примеры низкотемпературных систем. Система, показанная на рис. 1 . — это низкотемпературная радиаторная система с тепловым насосом вода-вода. За некоторыми исключениями, тепловые насосы обычно имеют рабочий предел (MAX) около 100-110F. Это необходимо учитывать при выборе теплового излучателя. Производители могут помочь вам с этой информацией, но, например, в одном случае тепловую мощность данного радиатора необходимо умножить на коэффициент 0.271 (около четверти) при работе в этих диапазонах температур, в отличие от средней температуры воды 180F.

Что должен делать дизайнер в этих обстоятельствах? Если есть много недвижимости, просто сделайте радиатор побольше. Скорее всего, вы обнаружите, что изменения тепловой мощности аналогичны при использовании плинтуса в отличие от настенных радиаторов.

Поскольку несколько раз слышали, что радиаторы или плинтус нельзя комбинировать с низкотемпературными системами (например, тепловыми насосами), важно рассмотреть этот вариант конструкции системы.Все относительно. Если вы не можете установить теплые полы или стены при модернизации, не забывайте, что есть и другие варианты. Просто размер соответственно.

В качестве альтернативы тепловой насос и накопительный бак можно заменить конденсационным котлом, и пример останется практически таким же.

Как насчет системы, показанной на рис. 2 с комбинацией конденсационного котла и теплового насоса? В мягкие дни или большую часть отопительного сезона тепловой насос может поддерживать необходимую температуру воды в этой системе.Котел работает только тогда, когда системе требуется повышенная температура жидкости, превышающая рабочий диапазон теплового насоса. Радиаторы можно рассчитать исходя из средней температуры воды 140F для самых холодных наружных условий и максимальной тепловой нагрузки в здании. Котел может обеспечивать производство горячей воды круглый год.

На Рисунке 3 показано сочетание теплового насоса, конденсационного котла, ГВС, фанкойлов для второй ступени отопления (увеличенный размер
для работы при более низких температурах) и некоторых систем излучающих полов или стен.Фанкойлы также могут использоваться для охлаждения воздуха и быть связаны с преобразователями частоты вращения для вентиляции. Применяется тот же принцип, что и в . Рисунок 2 Применяется . Тепловой насос может обеспечивать тепло в течение большей части отопительного сезона, когда вторая ступень нагрева (воздух) может не потребоваться, или летом, когда обогрев пола может выполняться, пока температура воздуха охлаждается с помощью фанкойлов. Ключом к этой настройке является использование системы управления, которая может включать и отключать тепловые насосы в зависимости от требований системы к температуре воды, чтобы максимизировать эффективность и эффективность системы.

Приведенные выше примеры могут оказаться неприменимыми во многих обстоятельствах или даже нереализуемыми. Но они служат пищей для размышлений о том, чего потенциально могут достичь проектировщики, учитывая гибкость систем водяного отопления. <>

Майк Миллер — национальный менеджер по развитию бизнеса с опытом работы в производственном, сбытовом и подрядном секторах отрасли. С ним можно связаться по адресу [email protected], Linkedin или @hydronicsmike в твиттере.

(LTHW) — Инженерное мышление

Описание котельной системы (LTHW). В этом уроке мы рассмотрим типичную современную систему отопления в коммерческом здании. Есть много вариантов того, как это можно настроить, но эта версия довольно типична для коммерческих зданий новой постройки.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть учебник YouTube по системам кипячения

В этой системе у нас есть два больших котла, которые подключены параллельно.Это означает, что оба котла могут работать одновременно или по отдельности. Один из котлов может быть изолирован, отключен и открыт для обслуживания, в то время как другой котел продолжает работать и обеспечивать отопление здания. Это наиболее распространенный тип конфигурации для современных систем отопления. Другая версия будет подключена последовательно, но это устаревшая конструкция, которая не так практична, по крайней мере, для коммерческих офисов.

бывают разных исполнений, несколько примеров я привел выше.Это может быть пара больших котлов или несколько более мелких. В лучших проектах будет использоваться сочетание размеров, чтобы эффективно удовлетворить спрос. Возможно большой зимой и меньший летом.

Эти котлы служат источником тепла для системы отопления. Это тепло передается циркулирующей воде системы отопления, которая затем выталкивается наружу и вокруг здания.

В системах такого типа вы встретите два термина: первичные и вторичные цепи.

В первичном контуре горячая вода будет циркулировать от котлов к гидравлическому разделителю.Гидравлический разделитель будет подавать горячую воду во вторичные контуры, а затем возвращать использованную горячую воду из охладителя обратно в другой конец гидравлического разделителя.

Вода первичного контура может течь прямо через гидравлический разделитель и обратно в котел, чтобы забрать больше тепла, или может течь вверх через вторичные контуры. Путь прохождения воды будет зависеть от потребности в горячей воде во вторичных контурах. Вода может протекать прямо, потому что бойлерам для работы требуется минимальный расход, иначе они могут повредить или разрушить свои внутренние части.

Каждый первичный и вторичный контуры имеют свои собственные насосные агрегаты.

Первичные насосы обычно представляют собой более крупные насосы, обычно центробежного типа с приводом от асинхронного двигателя. Это зависит от размера системы, хотя они также могут быть встроенными, особенно в небольших офисных помещениях.

Подробное описание первичной и вторичной сторон , описанных здесь

Первичные насосы будут проталкивать воду только по первичному контуру.Эта горячая вода выходит из котла, попадает в этот трубопровод, всасывается первичным насосом и затем выталкивается в гидравлический разделитель.

Эта вода может затем либо выйти через вторичные насосы, выходящие из коллектора с малыми потерями, и течь в стояки, либо некоторая ее часть будет проходить через другую сторону коллектора. В любом случае вода достигнет дальнего конца коллектора и продолжит течь обратно в котел, но при более низкой температуре, чтобы собрать больше тепла и повторить этот цикл.

Из коллектора с горячей стороны выходят несколько небольших насосов, которые подсоединены к трубам, известным как стояки. Стояки поднимаются вверх по зданию, чтобы подавать нагретую воду в разные контуры. Например, кондиционеры восточного или западного крыла.

В этом примере у нас четыре вторичных цепи. Вторичные контуры 1–3 имеют сдвоенный насос, а четвертый — только один, поскольку тепловая нагрузка небольшая и находится поблизости, возможно, возле стойки регистрации.

Выше вы можете увидеть пример некоторых вторичных насосов меньшего размера.Это могут быть и большие центробежные насосы, это зависит от размера системы отопления. Эти насосы нагнетают горячую воду туда, где это необходимо, но только для выбранной области здания, к которой подключен трубопровод.

Установки с двумя насосами обычно работают в дежурном и резервном режимах. Это означает, что один насос работает в любой момент времени, а другой действует как резервный на случай выхода рабочего насоса из строя.

Вторичные контуры будут обеспечивать водой определенную площадь здания.Например, первый контур может обеспечивать горячей водой радиаторы на первом этаже. Второй, вторичный контур может обеспечивать горячей водой вентиляционные установки и фанкойлы только на восточной стороне здания и т. Д. И т. Д.

После того, как горячая вода проходит через теплообменник и теряет часть своей тепловой энергии, она возвращается через возвратный стояк, откуда она перетекает обратно в коллектор с низкими потерями и обратно в котел для сбора большего количества тепла.

Горячая вода

В этом примере у нас также есть вторичный контур, который идет в водонагреватель.Водонагреватель — это место, где производится горячая вода, это горячая вода, которая выходит из кранов.

Почему мы отделяем бытовую воду от горячей воды, циркулирующей по всему зданию? Много химикатов попадает в первичную систему отопления системы LTHW, систему горячего водоснабжения с низкой температурой, и вы действительно не хотите пить это.

Горячая вода подается из котла во вторичный контур, где она затем нагнетается насосом в теплообменник в водонагревателе.Затем он будет передавать свое тепло свежей воде, которая находится внутри резервуара. Температура пресной воды неизбежно повысится из-за теплообменника. Эта подогретая пресная вода затем подается на кухни, чайные зоны и раковины в ванных комнатах, где она используется и стекает в канализацию. Он не вернется обратно в систему отопления. Между тем, подаваемая горячая вода из котла во вторичном контуре будет вытекать из теплообменника внутри водонагревателя с более низкой температурой, потому что она отдала часть своего тепла пресной воде, и она вернется обратно в водонагреватель. Гидравлический разделитель и обратно в котел.

Блок наддува

Выше вы можете увидеть пример расширительного бака и блока повышения давления. Давление в системе изменится, например, если включится вторичный насосный агрегат, тогда первичный насосный агрегат увидит снижение давления, потому что теперь больше воды течет из коллектора во вторичный контур.

То же самое, если температура воды повышается или понижается, ее плотность изменится, и это также повлияет на давление.Вода расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении.

Расширительный бак и блок повышения давления подключаются к главному трубопроводу, обычно где-то около гидравлического коллектора. Если давление становится слишком высоким, то, очевидно, расширительный бак поглотит часть этого, а когда оно станет слишком низким, блок повышения давления заставит его вернуться в систему, чтобы выровнять его.

Система дозирования

Выше вы можете увидеть пример дозирующей емкости. Обычно это устанавливается с помощью тонких трубопроводов, соединенных через гидравлический разделитель.Затем он будет использовать перепад давления, чтобы пропустить через него горячую воду. Дозатор просто позволяет заливать химические ингибиторы в систему, что сохраняет ее чистоту и отсутствие бактерий.

PURMO

Тепловой насос

Благодаря снижению потребности в тепле, домам и офисам теперь требуется меньше тепловой энергии для поддержания тепла. Это делает тепловой насос идеальным помощником в современной системе отопления. Температура на глубине нескольких метров под землей довольно постоянна в течение года, около 10 ° C.Геотермальные тепловые насосы используют это преимущество с помощью петли труб — вертикального контура заземления — заглубленного на 100–150 м под землей, или, альтернативно, горизонтальной сетки ближе к поверхности. Обычно смесь воды и этанола прокачивается через этот контур, где теплообмен происходит до того, как нагретая жидкость возвращается в насос. Оттуда тепло передается в систему отопления. Тепловые насосы воздух-вода также являются хорошей альтернативой. В качестве источника тепла они могут использовать наружный воздух или / или вытяжной воздух для вентиляции.

Конденсационный котел

Традиционные котлы имели единственную камеру сгорания, окруженную водными путями теплообменника, через которые проходили горячие газы. Эти газы в конечном итоге были выпущены через дымоход, расположенный в верхней части котла, при температуре около 200 ° C. Они больше не устанавливаются в новые, но в прошлом многие из них устанавливались в уже существующих домах. С другой стороны, конденсационные котлы сначала позволяют теплу подниматься вверх через первичный теплообменник; когда наверху газы перенаправляются и отводятся через вторичный теплообменник.

В конденсационных котлах топливо (газ или мазут) сжигается для нагрева воды в трубопроводе, который может включать радиаторы здания. Когда топливо сгорает, пар является одним из побочных продуктов процесса сгорания, и этот пар конденсируется в горячую воду. Из этой возвратной воды отбирается энергия и накапливается тепло, прежде чем она возвращается в контур (рис. 3.2). Хотя можно использовать газ или масло, газ более эффективен, поскольку выхлоп нагретой воды в газовой системе конденсируется при 57 ° C, тогда как в системе на масляной основе этого не происходит до 47 ° C.Дополнительным преимуществом газовой системы является более высокое содержание воды.

Для всех конденсационных котлов достигается значительная экономия энергии за счет эффективного использования сжигаемого топлива: температура выхлопных газов составляет около 50 ° C по сравнению с традиционными котлами, дымовые газы которых выходят неиспользованными при 200 ° C.

Оба источника тепла являются эффективными способами подачи воды в системы с низкой температурой

Как тепловые насосы, так и конденсационные котлы представляют собой эффективный способ подачи низкотемпературной воды в современные и изолированные здания, что делает их идеально подходящими для радиаторов, которые могут использоваться с любым источником тепла, включая возобновляемые источники энергии.

КПД тепловыделения

могут работать в конденсационном режиме, когда температура воды на входе в тепловую сеть остается ниже 55 ° C. Повышение эффективности по сравнению со стандартным котлом составляет около 6% для жидкого топлива и около 11% для газа.

Тепловые насосы отлично работают с низкотемпературными радиаторами

Считается, что тепловые насосы предназначены только для полов с подогревом, хотя на самом деле они также отлично работают с низкотемпературными радиаторами.Стандарт EN 14511-2 описывает упрощенный метод расчета сезонного коэффициента полезного действия, SPF, с учетом только температуры воды на входе в систему отопления. Этот способ расчета может дать достаточно точные значения SPF для теплого пола, где разница температур входящей и обратной воды обычно невелика, часто менее 5 К. Этот упрощенный метод не применим для радиаторного отопления, где разница температур входящей и обратной воды больше. Для этих расчетных целей EN 14511-2 показывает точный метод, также учитывающий температуру обратной воды.В сочетании с SPF это COPa, годовой коэффициент полезного действия, который описывает эффективность теплового насоса, когда продолжительность сезона составляет один год.

Примечание: Потребность в первичной энергии конденсационного котла с солнечной батареей, используемого для отопления и нагрева воды, аналогична потребности единственного водяного теплового насоса. Источник: ZVSHK, Wasser Wärme, Luft, Ausgabe 2009/2010

Рис. 3.4 Таблица значений COPa для различных расчетных температур воды, комбинированного производства отопления и горячего водоснабжения, ГВС и только отопления.Также показаны результирующие температуры конденсации. Эталонное здание представляет собой современный односемейный дом в Мюнхене, оборудованный электрическим геотермальным тепловым насосом. Значения COP подтверждены лабораторными измерениями (Bosch 2009).

Рис. 3.4

Годовой коэффициент полезного действия:

COPa = количество тепла, доставляемого тепловым насосом, деленное на энергию, необходимую для управления процессом в течение одного года

Электрический геотермальный тепловой насос.Показатели COPa из эталонного здания (IVT Bosch Thermoteknik AB)

Очень выгодно использовать низкие температуры с радиаторами, при использовании тепловых насосов в качестве теплогенератора

Результаты показывают, что очень выгодно использовать низкие температуры с радиаторами при использовании тепловых насосов в качестве теплогенератора. Тепловые насосы для небольших домов часто совмещают с производством горячей воды. Сравнивая комбинированные значения COPa, мы видим, что расчетные температуры воды типичной системы LTR (45/35) дают примерно на 10% более высокий КПД теплового насоса, чем система 55/45.Разница между системой 45/35 и типичной системой теплого пола 40/30 составляет около 3% и 9% по сравнению с системой 35/28.

Энергетическое обновление зданий

Здания, отапливаемые низкотемпературными радиаторными системами, потребляют меньше энергии, чем здания с напольным отоплением

Повышение энергоэффективности старых зданий — более эффективный способ экономии энергии

Короче говоря, здания, отапливаемые низкотемпературными радиаторными системами, потребляют меньше энергии, чем здания с подогревом полов, даже при использовании тепловых насосов в качестве теплогенератора.Различия в значениях COP компенсируются более высокой энергоэффективностью низкотемпературных радиаторов.

Энергопотребление зданий, особенно жилых, в настоящее время растет. Энергия, используемая в зданиях, является крупнейшим сектором энергопотребления в Европе. Логично, что наша деятельность по энергосбережению должна быть направлена ​​на сокращение энергопотребления в зданиях. Интересно, однако, что современные здания (новые или хорошо отремонтированные) на самом деле не являются проблемой, когда речь идет о потреблении энергии.Если мы возьмем в качестве примера немецкий строительный фонд, количество новых зданий, построенных после 1982 года, составляет 23% от общего фонда страны, но потребляет только 5% тепловой энергии. Другими словами, повышение энергоэффективности старых зданий — более эффективный способ экономии энергии.

Общий энергетический баланс здания состоит из потоков энергии в здание и из него

Общий энергетический баланс здания состоит из потоков энергии в здание и из него.Потенциальная энергия охлаждения не включена в эти цифры. Энергетические потоки в примере здания можно определить следующим образом:

Эти цифры являются примерными значениями для старых многоэтажных зданий, где типичная потребность в энергии для отопления помещений, включая потери при передаче и вентиляции, составляет около 240 кВтч / м ² a. Если мы хотим приблизиться к другим типам домов, мы должны принять во внимание следующие характеристики: размеры поверхности, значения коэффициента теплопередачи и скорость вентиляционного потока.Например, одноэтажный дом имеет относительно более высокие потери через крышу и землю, чем многоэтажное здание.

Потребность в энергии для обогрева помещений и удельные тепловые нагрузки

Мы можем сопоставить потребность в отоплении помещений, кВтч / м ² a, и удельную тепловую нагрузку, Вт / м ² , на основе имеющихся статистических данных для различных периодов энергопотребления зданий в Германии.

Рассмотрим эталонный многоэтажный дом, если он ремонтируется, и пересчитаем.Удельную тепловую нагрузку на исходной ступени можно оценить по диаграмме Рис. 3.9 при потребности в отоплении помещения 240 кВтч / м ² a. Величина тепловой нагрузки составляет около 120 Вт / м ² . Оболочка здания и изоляция будут улучшены. Новые значения U элементов здания будут:

Если площадь элементов здания не изменилась, а скорость вентиляции осталась неизменной, мы можем рассчитать влияние улучшенной изоляции. Потери при передаче будут снижены до 31%, когда U-значения, взвешенные по площади, Uw. среднее значение = 1,3 Вт / м ² K понизится до Uw.mean = 0,40 Вт / м ² К. Таким образом, вентиляция останется неизменной, а общее снижение потерь тепла составит всего 44.3%.

Примечание: Этот тип широко распространенного проекта улучшения изоляции часто мотивируется потребностью в улучшенных окнах и более привлекательном фасаде или потребностью в более высоком тепловом комфорте и более здоровой внутренней среде.

Новая доля убытков составит:

Тепловая нагрузка составит 44.