9. Ogólne wskazówki projektowe 1 Zasilanie elektryczne i taryfy
9.3 Wymiarowanie pompy ciepła
Wskazówka
Dokładne zwymiarowanie instalacji z pompą ciepła jest szczególnie ważne w przypadku instalacji eksploatowanych jednosystemowo, ponieważ wybór zbyt dużych urządzeń powoduje często niewspółmierny wzrost kosztów. Z tego względu należy unikać przewymiarowania!
Najpierw należy określić znormalizowane obciążenie grzewcze budynku ΦHL. Na potrzeby wstępnej rozmowy z klientem i sporządze-nia oferty w większości przypadków wystarcza przybliżone ustalenie obciążenia grzewczego.
Przed złożeniem zamówienia należy, podobnie jak przy wszystkich systemach grzewczych, ustalić znormalizowane obciążenie grzewcze wg normy DIN EN 12831 i wybrać odpowiednią pompę ciepła.
Eksploatacja jednosystemowa
W przypadku eksploatacji jednosystemowej pompa ciepła jako jedyna wytwornica ciepła musi pokryć całość zapotrzebowania budynku na ciepło wg normy DINEN12831.
Podczas wymiarowania pompy ciepła należy uwzględnić:
■ Dodatki do obciążenia grzewczego budynku za przerwy w dostawie prądu. Zakład Energetyczny może wyłączyć zasilanie elektryczne pomp ciepła na maks. 3 × 2 godziny w ciągu 24 godzin.
Dodatkowo należy uwzględnić indywidualne uzgodnienia dotyczące klientów posiadających umowę specjalną.
■ Ze względu na bezwładność budynku nie uwzględnia się 2 godzin przerwy w dostawie prądu.
Ogólne wskazówki projektowe
5824 437 PL
9
Wskazówka
Pomiędzy dwiema przerwami czas dostawy prądu powinien być co najmniej tak samo długi, jak poprzedzająca go przerwa.
Przybliżone ustalenie obciążenie grzewczego na podstawie ogrzewanej powierzchni
Ogrzewaną powierzchnię (w m2) należy pomnożyć przez następujące specyficzne zapotrzebowanie mocy:
Budynek pasywny 10 W/m2
Budynek niskoenergetyczny 40 W/m2
Nowe budownictwo (wg EnEV, Niemcy) 50 W/m2
Dom (zbudowany przed 1995 r., z normalną izolacją cieplną)
80 W/m2 Starszy dom (bez izolacji cieplnej) 120 W/m2
Teoretyczne obliczenia przy czasie blokady 3 × 2 godziny Przykład:
Istniejące budynki z normalną izolacją cieplną (80 W/m2) i ogrzewaną powierzchnią wielkości 180 m2
■ Przybliżone, obliczone obciążenie grzewcze: 14,4 kW
■ Maksymalny czas blokady 3 × 2 godziny przy minimalnej tempera-turze zewnętrznej wg normy DIN EN 12831
Przy 24 godzinach dzienna ilość ciepła wynosi:
■ 14,4 kW ∙ 24 h = 346 kWh
Do pokrycia maks. dziennej ilości ciepła ze względu na czas blokady pompy ciepła dostępne jest tylko 18 h/dzień. Ze względu na bezwład-ność budynku nie uwzględnia się 2 godzin.
■ 346 kWh/(18 + 2) h = 17,3 kW
Moc pompy ciepła należy więc przy maksymalnym czasie blokady 3 × 2 godziny na dzień podwyższyć o 17%.
Przerwy w dostawie prądu występują często tylko w razie koniecz-ności. Prosimy zasięgnąć informacji dotyczących blokad dostawy prądu w lokalnym zakładzie energetycznym.
Dodatek do podgrzewu wody użytkowej przy eksploatacji jednosystemowej
Wskazówka
W przypadku eksploatacji dwusystemowej pompy ciepła dostępna moc grzewcza jest zwykle tak wysoka, że nie jest konieczne uwzględ-nianie dodatku.
Dla zwykłego budynku mieszkalnego przyjmuje się maksymalne zapo-trzebowanie na ciepłą wodę wynoszące ok. 50 litrów na osobę dzien-nie o temperaturze ok.45°C.
■ Odpowiada to dodatkowej mocy grzewczej około 0,25 kW na osobę przy 8-godzinnym czasie podgrzewu.
■ Dodatek ten uwzględnia się tylko wówczas, gdy suma dodatkowego obciążenia grzewczego wynosi więcej niż 20% obciążenia grzew-czego obliczonego na podstawie normy DIN EN 12831.
Zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową o temperaturze 45°C
Użytkowe ciepło właściwe Zalecany dodatek grzewczy do podgrzewu wody użytkowej*4 w l/dzień na osobę w Wh/dzień na osobę w kW/osobę
Niskie zapotrzebowanie 15 do 30 600 do 1200 0,08 do 0,15
Normalne zapotrzebowanie*5 30 do 60 1200 do 2400 0,15 do 0,30
lub
Temperatura odniesienia 45°C Użytkowe ciepło właściwe Zalecany dodatek grzewczy do podgrzewu wody użytkowej*4 w l/dzień na osobę w Wh/dzień na osobę w kW/osobę
Mieszkanie piętrowe (rozliczenie wg zużycia)
30 ok. 1200 ok. 0,150
Mieszkanie piętrowe (rozliczenie ryczałtowe)
45 ok. 1800 ok. 0,225
Dom jednorodzinny*5 (średnie zapotrzebowanie)
50 ok. 2000 ok. 0,250
Dodatek przy eksploatacji z obniżoną temperaturą
Regulator pompy ciepła wyposażony jest w ogranicznik temperatury do eksploatacji z obniżoną temperaturą, z tego też względu nie trzeba uwzględniać określonego przez normę DIN EN 12831 dodatku dla tego trybu pracy instalacji.
Dzięki optymalizacji włączania regulatora pompy ciepła można zrezy-gnować również z dodatku na podgrzew po pracy z obniżoną tempe-raturą.
Obie funkcje muszą być aktywowane przez regulator. Jeżeli rezygnuje się z wymienionych dodatków ze względu na uaktywnione funkcje regulacji, należy zaprotokołować ten fakt podczas oddawania użyt-kownikowi instalacji do użytku.
Jeżeli mimo wymienionych opcji regulatora uwzględnione zostaną dodatki, należy ustalić je w oparciu o normę DIN EN 12831.
Eksploatacja monoenergetyczna
Instalacja z pompą ciepła wspomagana jest w trybie grzewczym przez wbudowany lub dostępny jako wyposażenie dodatkowe podgrzewacz przepływowy wody grzewczej. Przyłączenia można dokonać przez regulator w zależności od temperatury zewnętrznej (temperatura dwu-wartościowa) i obciążenia grzewczego.
Wskazówka
Pobór prądu przez podgrzewacz przepływowy wody grzewczej nie jest z reguły rozliczany wg specjalnych taryf.
*4 Dla czasu podgrzewu pojemnościowego podgrzewacza wody 8 h.
Ogólne wskazówki projektowe
(ciąg dalszy)9
Wytyczne projektowe przy typowej konfiguracji instalacji:
■ Moc grzewczą pompy ciepła zaprojektować na ok. 70 do 85% maks.
wymaganego obciążenia grzewczego budynku zgodnie z normą DIN EN 12831.
■ Udział pompy ciepła w rocznej eksploatacji grzewczej wynosi ok.
95%.
■ Czasy blokady nie muszą być uwzględniane.
Wskazówka
Dobranie mniejszej pompy ciepła w porównaniu do jednosystemo-wego trybu pracy sprawia, że wydłuża się czas pracy pompy ciepła.
Eksploatacja dwusystemowa
Zewnętrzna wytwornica ciepła
Regulator pompy ciepła umożliwia dwusystemową eksploatację pompy ciepła z zewnętrzną wytwornicą ciepła, np. kotłem olejowo-gazowym.
Zewnętrzna wytwornica ciepła jest włączona do instalacji hydraulicz-nej w taki sposób, że pompa ciepła może być wykorzystywana również do podwyższania temperatury wody na powrocie w kotle. Rozdzielenie systemowe możliwe jest dzięki zastosowaniu sprzęgła hydraulicznego lub podgrzewacza buforowego wody grzewczej. W celu zapewnienia optymalnej eksploatacji pompy ciepła zewnętrzna wytwornica ciepła musi zostać podłączona do obiegu zasilania wodą grzewczą za pośrednictwem mieszacza. Dzięki bezpośredniemu sterowaniu mie-szacza przez regulator pompy ciepła możliwe jest osiąganie szybkiej reakcji.
Jeżeli temperatura zewnętrzna (długookresowa średnia wartość) jest niższa od temperatury punktu biwalentnego, regulator pompy ciepła włącza zewnętrzną wytwornicę ciepła. Przy bezpośrednim zapotrze-bowaniu na ciepło przez odbiorniki (np. w przypadku ochrony przed zamarznięciem lub w przypadku uszkodzenia pompy ciepła) zewnętrzna wytwornica ciepła włączana jest również wtedy, gdy tem-peratura zewnętrzna jest wyższa od temperatury dwuwartościowej.
Zewnętrzna wytwornica ciepła może zostać dodatkowo włączona do podgrzewu wody użytkowej.
Wskazówka
Regulator pompy ciepła nie posiada żadnych funkcji bezpieczeństwa zewnętrznej wytwornicy ciepła. Aby w przypadku wystąpienia usterki uniknąć zbyt wysokich temperatur na zasilaniu i powrocie pompy cie-pła, należy zainstalować zabezpieczający ogranicznik temperatury do wyłączania zewnętrznej wytwornicy ciepła (próg wyłączania 70°C).
Projektowanie pompy ciepła przy eksploatacji dwusystemowej rów-noległej:
■ Moc grzewczą pompy ciepła zaprojektować na ok. 70 do 85% maks.
wymaganego obciążenia grzewczego budynku zgodnie z normą DIN EN 12831.
■ Udział pompy ciepła w rocznej eksploatacji grzewczej wynosi ok.
95%.
■ Czasy blokady nie muszą być uwzględniane.
Wskazówka
W przypadku doboru pompy w układzie jednosystemowym czas pracy urządzenia znacznie się wydłuża.
Określanie punktu dwusystemowego
Punkt dwusystemowy należy ustalić zarówno dla monoenergetycz-nej, jak i dla dwusystemowej eksploatacji.
Przy niskich temperaturach zewnętrznych moc grzewcza pompy cie-pła maleje, jednocześnie rośnie jednak zapotrzebowanie na ciepło.
W trybie jednosystemowym potrzebne byłyby duże instalacje, a przez większość czasu pracy pompa ciepła byłaby zbyt duża w stosunku do potrzeb.
Powyżej punktu dwusystemowego (np. -5°C) pompa ciepła przejmuje pokrycie całego wymaganego obciążenia grzewczego. Poniżej punktu dwusystemowego pompa ciepła podnosi temperaturę wody na powro-cie systemu grzewczego, a dodatkowo uruchamiane są dostępne wytwornice ciepła w celu eksploatacji grzewczej.
Eksploatacja monoenergetyczna: Podgrzewacz przepływowy wody grzewczej jest uruchamiany.
Eksploatacja dwusystemowa: Uruchamiana jest zewnętrzna wytwornica ciepła, np. kocioł ole-jowy.
Określenie punktu dwusystemowego odbywa się za pomocą wykre-sów mocy pompy ciepła.
Wskazówka
Dogrzew wody użytkowej przez dodatkowe wytwornice ciepła odbywa się przy zapotrzebowaniu powyżej punktu dwusystemowego.
Ogólne wskazówki projektowe (ciąg dalszy)
5824 437 PL
9
Przykład dla Vitocal 350-A, typ AWHI 351.A14/AWHO 351.A14
Temperatura powietrza w °C 28
65°C45°C35°C
A Charakterystyka mocy pompy ciepła przy temperaturze wody na zasilaniu wodą grzewczą wyn. 65°C, 45°C, 35°C
B Wymagana moc grzewcza przepływowego podgrzewacza wody grzewczej/zewnętrznej wytwornicy ciepła
C Obciążenie grzewcze budynku wgDIN EN 12831
D Punkt dwusystemowy przy temperaturze wody na zasilaniu wodą grzewczą wyn. 65°C
E Temperatura graniczna ogrzewania
Obciążenie grzewcze budynku wgDIN EN 12831: 18 kW Min. temperatura zewnętrzna wg DIN EN 12831: –10°C
Temperatura graniczna ogrzewania: 15°C
Wymagana temperatura na zasilaniu (dla systemu
grzejników radiatorowych): 65℃
Z wykresu wynika punkt dwusystemowy wyn. –5°C.
W przypadku min. temperatury zewnętrznej pompa ciepła zapewnia moc grzewczą wyn. 13,1 kW. Aby pokryć obciążenie grzewcze budynku, przepływowy podgrzewacz wody grzewczej lub zewnętrzna wytwornica ciepła muszą posiadać min. moc grzewczą wyn. 4,9 kW (B).