Сертификация Привязка Консультант по энергии Тепловой носос Тепловая нагрузка Отопительная система Общий спрос на отопление

Привязка систем тепловых насосов

May 4, 2020

Резюме

Правильный подбор мощности теплового насоса имеет решающее значение для эффективного, надежного и низкоуглеродного отопления. Слишком мощный тепловой насос может работать в режиме частых циклов, что приводит к повышенному износу, риску шума и увеличению потребления электроэнергии, в то время как слишком маломощный тепловой насос может в холодные периоды в значительной степени полагаться на резервное электрическое отопление.

Чтобы правильно подобрать размер системы с тепловым насосом, проектировщикам необходимо рассчитать проектную тепловую нагрузку здания, учесть температуры распределения тепла, потребности в горячей воде бытового назначения, климатические условия, а также использовать надежные, независимо проверенные данные о характеристиках продукции. По мере того как Европа ускоряет декарбонизацию зданий, ужесточает требования к энергоэффективности и переходит на хладагенты с более низким потенциалом глобального потепления (GWP) в рамках пересмотренной системы регулирования фторсодержащих газов, точное определение размеров систем с тепловыми насосами становится еще более важным.

Почему расчет мощности теплового насоса так важен?

Экономические и экологические преимущества производства тепла с помощью тепловых насосов по сравнению с системами на ископаемом топливе становятся значимыми только в том случае, если системы были тщательно спланированы, правильно рассчитаны и установлены, а затем эксплуатируются надлежащим образом. В частности, расчет мощности систем тепловых насосов представляет собой ключевую задачу проектирования. Ошибки могут иметь более серьезные последствия, чем в случае традиционных мазутных или газовых котлов, поскольку эффективность теплового насоса тесно связана с рабочими температурами, временем работы, климатическими условиями и конструкцией системы.

Что такое общая потребность в отоплении и тепловая нагрузка?

Плохо спроектированная или неправильно подобранная система распределения тепла может снизить эффективность теплового насоса и сократить срок его службы. Исправить ошибки после установки системы бывает сложно. Поэтому для расчета мощности теплового насоса важно определить как годовую потребность в отоплении, так и расчетную тепловую нагрузку здания. Расчеты должны проводиться в соответствии с последними действующими стандартами и национальными методиками каждой страны.

Потребность в отоплении и тепловая нагрузка — это не одно и то же. Потребность в отоплении означает количество энергии, необходимое за определенный период времени, и обычно выражается в кВт·ч в год. Тепловая нагрузка означает тепловую мощность, которую система отопления должна обеспечивать при расчетных условиях наружной температуры, и обычно выражается в кВт. Для определения мощности теплового насоса ключевым параметром является расчетная тепловая нагрузка.

Как рассчитать потребность в отоплении?

Удельная потребность в отоплении на квадратный метр жилой площади зависит от конструкции здания. Фактические значения зависят от уровня теплоизоляции, герметичности, тепловых мостов, вентиляции, геометрии здания, внутренних расчетных температур и местного климата.

Примечание: Приведенные ниже значения носят исключительно ориентировочный характер и не должны заменять расчет тепловой нагрузки для конкретного проекта.

Тип здания	Ориентировочная удельная потребность в отоплении
Пассивный дом	0,015 кВт/м²
Новое здание с очень хорошей теплоизоляцией	0,04 кВт/м²
Новое здание со стандартной теплоизоляцией	0,06 кВт/м²
Отремонтированное старое здание или новое здание с ограниченной теплоизоляцией	0,08 кВт/м²
Старое здание без теплоизоляции	0,12 кВт/м²

Формула для расчёта потребности здания в отоплении:

Жилая площадь [м²] × удельная потребность в отоплении [кВт/м²] = ориентировочная потребность здания в отоплении [кВт]

Этот упрощённый расчёт может быть полезен для первоначальной оценки, но его не следует использовать в качестве окончательного основания для выбора теплового насоса. Рекомендуется провести подробный расчёт по каждому помещению в соответствии с применимым национальным методом, особенно для проектов реконструкции, низкотемпературных источников тепла, гибридных систем и зданий с различными уровнями теплоизоляции.

Как рассчитать тепловую нагрузку?

Тепловая нагрузка здания рассчитывается в соответствии с применимым стандартом или национальным методом и не должна путаться с общей потребностью в отоплении. Тепловая нагрузка указывает на мощность, которую должна обеспечивать система отопления для поддержания желаемой температуры в помещении при соответствующей расчётной температуре наружного воздуха.

Годовая потребность в отоплении = энергия / потребление за определенный период времени
Нагрузка на систему отопления = требуемая мощность отопления при расчетных условиях

Для определения нагрузки на систему отопления учитываются климатические условия, которые отражаются в виде стандартных температур наружного воздуха для соответствующих регионов.

Например, во многих внутренних или высокогорных регионах Германии расчетные температуры наружного воздуха могут быть значительно ниже нуля. В более мягких прибрежных регионах расчетные температуры наружного воздуха, как правило, менее суровые. В расчёт также включаются строительные материалы, коэффициенты U, тепловые мосты, потери на вентиляцию, воздухонепроницаемость и геометрия здания.

Очень часто расчёт тепловой нагрузки и годовой потребности в отоплении опускается, и выбираются тепловые насосы большей мощности, чтобы обеспечить запас прочности. Нередко в результате тепловой насос оказывается значительно больше, чем необходимо. Это негативно сказывается на эффективности, комфорте и сроке службы компрессора. Особенно в переходный период, т. е. весной и осенью, переразмеренный тепловой насос может приводить к частым циклам включения/выключения с короткими периодами работы, что может увеличить износ и снизить эффективность системы. Если мощность слишком низкая, резервному нагревателю может потребоваться покрывать большую долю нагрузки в холодную погоду, что увеличит потребление электроэнергии и эксплуатационные расходы.

При правильном расчете мощности теплового насоса также следует учитывать:

Тип теплоотдающих элементов и требуемую температуру потока, например радиаторы, теплые полы, фанкойлы или системы на основе воздуха
Улучшения конструктивных элементов здания, запланированные до или после установки
Требования к производству и хранению горячей воды бытового назначения
Бивалентный или гибридный режим работы, включая температуру, при которой включается резервное отопление
Производительность теплового насоса при частичной нагрузке и при различных температурах наружного воздуха
Уровни звуковой мощности и ограничения, связанные с местоположением
Тип хладагента и будущие нормативные требования, включая переход на хладагенты с более низким потенциалом глобального потепления (GWP) в соответствии с Регламентом (ЕС) 2024/573.

Как сертификация обеспечивает точность данных о производительности?

Даже если ожидаемая годовая потребность здания и, что более важно, точная необходимая тепловая нагрузка были определены энергетическим консультантом, инженером-проектировщиком или монтажником, неточная информация производителя по-прежнему может стать проблемой. Сертификация помогает исключить этот источник ошибок и позволяет тепловым насосам обеспечивать максимально возможные экономические и экологические преимущества.

Например, «Сертифицированная производительность тепловых насосов Eurovent (Eurovent-HP)» и «Тепловые насосы NF 414» имеют одинаковый объем охвата продукции и сертифицированные характеристики для тепловых насосов, предназначенных для жилых и небольших коммерческих объектов, с тепловой мощностью не более 100 кВт. Сертифицированные характеристики могут включать мощности на обогрев и/или охлаждение, потребляемую электрическую мощность, коэффициент производительности (COP), расчетную мощность, коэффициент сезонной производительности (SCOP), коэффициент сезонной производительности в сети (SCOPnet), сезонную эффективность, годовой расход энергии и уровни звуковой мощности.

Eurovent Certification также предлагает другие схемы, связанные с тепловыми насосами, в том числе сертификацию Eurovent Certified Performance для чиллеров и тепловых насосов (LCP-HP), сертификацию Heat Pump KEYMARK, сертификацию MCS для тепловых насосов и сертификацию гибридных тепловых насосов NF 462. В зависимости от типа продукта и целевого рынка эти схемы обеспечивают доступ к независимо проверенным и сопоставимым данным о характеристиках, необходимым для составления технических заданий, проектирования, обеспечения соответствия нормативным требованиям и участия в программах стимулирования.

Лабораторные испытания проводятся независимыми организациями в строго определённых, идентичных условиях с использованием признанных европейских и международных стандартов. Процессы заводских проверок, надзора за продукцией и проверки данных разработаны с учётом требований к компетентности, беспристрастности и независимости.

Для проектировщиков, монтажников, специалистов по подбору оборудования и конечных пользователей сертифицированные данные снижают риск полагаться на неподтвержденные заявления производителей. Они способствуют точному подбору мощности, энергетическому моделированию, сравнению продуктов, составлению тендерных спецификаций, оценке шума и прогнозированию долгосрочной производительности. Это особенно важно для проектов, в которых тепловые насосы играют центральную роль в стратегиях декарбонизации и где надежные данные имеют решающее значение для предотвращения установки систем с низкой производительностью.

Часто задаваемые вопросы

Почему важен правильный подбор мощности теплового насоса?

Правильный расчет мощности теплового насоса гарантирует, что система сможет эффективно удовлетворять потребности здания в отоплении без ненужного завышения мощности. Тепловой насос с избыточной мощностью может часто включаться и выключаться, что снижает эффективность и ускоряет износ компонентов. Тепловой насос с недостаточной мощностью может в холодную погоду чрезмерно полагаться на резервное отопление, что приводит к увеличению потребления электроэнергии и эксплуатационных расходов.

В чём разница между потребностью в отоплении и тепловой нагрузкой?

Потребность в отоплении — это количество энергии, необходимое зданию в течение определённого периода времени, обычно выражаемое в кВт·ч в год. Тепловая нагрузка — это мощность отопления, требуемая при расчётных условиях наружной среды, обычно выражаемая в кВт. Тепловая нагрузка является ключевым показателем для выбора и расчёта мощности теплового насоса.

Можно ли определить мощность теплового насоса, опираясь только на площадь пола?

Площадь пола может дать приблизительную первоначальную оценку, но этого недостаточно для окончательного выбора теплового насоса. Надёжный расчёт должен учитывать уровень теплоизоляции, коэффициенты U, воздухонепроницаемость, тепловые мосты, потери на вентиляцию, геометрию здания, потребности в горячей воде бытового назначения, тепловые излучатели и местные расчётные температуры.

Почему стоит выбирать тепловые насосы, сертифицированные Eurovent?

Тепловые насосы, сертифицированные Eurovent, предоставляют независимо проверенные данные о производительности, что помогает пользователям сравнивать продукты на основе надёжной и согласованной информации. Сертификация способствует точному расчету размеров системы, обеспечению энергоэффективности, соблюдению нормативных требований, объективной оценке и уверенности в том, что заявленные характеристики были проверены посредством независимых испытаний и постоянного мониторинга.