Wykorzystanie systemów klimatyzacji w układach biwalentnych |
Data dodania: 28.04.2015 |
Producenci systemów chłodniczych i klimatyzacyjnych prześcigają się w konstruowaniu coraz to bardziej wymyślnych urządzeń, które już nie tylko parametrami technicznymi, ale np. sposobem sterowania, a nawet designem zaczynają ze sobą mocno konkurować. Z punktu widzenia użytkownika nie ma nic w tym złego dopóki urządzenia zapewniają proporcjonalnie wysoki wskaźnik efektywności energetycznej. Współczynnik efektywności energetycznej jest niczym ranking, który określa czy eksploatowanie urządzenia klimatyzacyjnego będzie opłacalne nie na przestrzeni kilku miesięcy, tylko w przeciągu całego roku. Dlatego zmieniający się rynek, a co najważniejsze przepisy, zobowiązują producentów do proponowania systemów, które uwzględniają odnawialne źródła energii dla potrzeb produkcji zarówno mocy chłodniczej jak i mocy cieplnej. Tym samym układy biwalentne doskonale wpisują się w ogólnoświatowe tendencje w branży HVAC.
Na początek należałoby podać defi nicję systemów biwalentnych. Mówiąc w dużym skrócie są to systemy grzewcze wykorzystujące dwa, niezależne źródła ciepła. Sterowane są one automatyką, której zadaniem jest tak poprowadzenie eksploatacji urządzeń, aby ich koszt eksploatacji był jak najniższy oraz aby zapewnić im optymalne warunki pracy. Rozwiązania takie mają na celu wygenerowanie oszczędności wynikających z eksploatacji takiego systemu względem konwencjonalnych rozwiązań. Doskonałym przykładem układu biwalentnego jest instalacja, w której wykorzystano pompę ciepła FUJITSU WATERSTAGE (rys. 1.).
Rys. 1. Schemat instalacji biwalentnej z dwoma źródłami ciepła: pomp ciepła oraz kocioł
Powyższy rysunek przedstawia instalację, do której podłączono dwa niezależne źródła ciepła. W tym miejscu należy nadmienić, iż pompa ciepła WATERSTAGE z racji iż ma wbudowane grzałki elektryczne w wewnętrznym module hydraulicznym już sama w sobie jest urządzeniem biwalentym, które może wykorzystać do ogrzewania wody układ freonowy jak i grzałki elektryczne.
Zgodnie z definicją systemów biwalentych praca układu powinna być zoptymalizowana pod kątem kosztów eksploatacji. Oznacza to, że system powinien być sterowany sygnałem temperaturowym, a dokładniej poprzez monitorowanie temperatury zewnętrznej automatyka sterująca wybiera, które źródło ciepła w danych warunkach temperaturowych będzie generowało większą ilość ciepła przy minimalnym zapotrzebowaniu na dostarczaną energię elektryczną. Rozwiązanie to jest podyktowane faktem, iż pompa ciepła powietrze- woda w trakcie pracy w funkcji grzania odzyskuje ciepło w jednostce zewnętrznej z otaczającego powietrza. Im niższa temperatura zewnętrzna (wartości poniżej zera) tym niższa sprawność urządzenia. Zatem wykładnikiem pracy układu biwalentnego powinien być wykres krzywej grzewczej. Znając zapotrzebowanie na ciepło budynku i charakterystykę mocy grzewczej pompy ciepła można wyznaczyć tzw. punkt biwalentny, który jest graniczną temperaturą, do której powietrzna pompa ciepła powinna pracować samodzielnie. Poniżej temperatury punktu biwalentnego, uruchamia się dodatkowe źródło ciepła. W przypadku korzystania z różnych źródeł energii np. pompa ciepła-prąd elektryczny i kocioł olejowy, rozważa się również opłacalność ekonomiczną eksploatacji źródła ciepła. Oznacza to, że w ramach instalacji biwalentnej możliwe są dwa sposoby pracy:
Rys. 2. Krzywe grzewcze pozwalające wyznaczyć punkt biwalentny
Wyznaczanie punktu biwalentnego należy zacząć od określenia zapotrzebowania na ciepło budynku i naniesienia jego wartości na oś współrzędnych. Następnie konieczna jest analiza panujących w danym miejscu warunków klimatycznych oraz porównania kosztów inwestycji i eksploatacji w różnych wariantach. W zależności od pracy układu (równoległy, alternatywny) wyznaczony punkt biwalentny będzie przełączał pomiędzy pracę urządzeń grzewczych podłączonych do jednej instalacji. Aby zwiększyć elastyczność instalacji można zastosować tzw. układy kaskadowe (rys. 3.), w którym to kolejne źródła ciepła załączają się w zależności od obciążenia sieci.
Rys. 3. Przykładowy schemat pomp ciepła i kotła w układzie kaskadowym
Powyższe rozwiązania są to przykłady instalacji, w których wykorzystano dedykowane urządzenia grzewcze a co gdy na obiekcie zamontowano systemy klimatyzacji, których podstawowym celem projektowym było schłodzenie pomieszczeń do nastawionej przez użytkownika temperatury. Wtedy należy zwrócić uwagę, czy urządzenia chłodnicze podłączone do instalacji mogę pracować jako pompa ciepła. Jeśli tak to niezależnie od konfi guracji systemu i jego przeznaczenia można wykorzystać taką instalację do ogrzewania pomieszczenia w układzie biwalentnym. Należałoby w tym miejscu opisać kilka najbardziej charakterystycznych rozwiązań związanych z klimatyzowaniem pomieszczeń pod kątem zastosowanych urządzeń.
Klimatyzatory Split
Najprostsze rozwiązania czasami bywają najskuteczniejsze. Powszechnie stosowane urządzenia Split z racji prostoty wykonania, łatwości montażu jaki i ceny są doskonałą propozycją, alternatywą dla konwencjonalnych źródeł ciepła. Tym bardziej, iż aktualne rozwiązania w grupie urządzeń typu Split uwzględniają pracę klimatyzatora w funkcji grzania przy ekstremalnie niskiej temperaturze zewnętrznej, co czyni to urządzenie indywidualną pompą ciepła powietrze-powietrze. Należy pamiętać, iż producent dając gwarancję poprawności działania urządzenia w ujemnej temperaturze jedynie uwzględnia bezawaryjną pracę. Zatem należy stworzyć opcjonalne wyposażenie, które pozwoli na sterowanie pracą jednostki wewnętrznej np. zewnętrznym sygnałem temperaturowym (rys. 4.).
Rys. 4. Schemat sterowania klimatyzatorem zewnętrznym sygnałem temperaturowym
Systemy klimatyzacji ze zmiennym przepływem czynnika chłodniczego VRF
(...)
Instalacje wody lodowej
(...)
Podsumowanie
Aktualne rozwiązania dotyczące systemów klimatyzacji jak najbardziej pozwalają na wykorzystanie ich jako alternatywne źródło ciepła a niejednokrotnie jako jedynego źródło ogrzewania pomieszczeń. Zasadnicze w tym wszystkim są sposoby sterowanie, dzięki którym temperatura zewnętrzna powinna być czynnikiem decydującym o wyborze źródła ogrzewania.
Tomasz LABUDA – inżynier produktu, Klima-Therm |
POLECAMY WYDANIA SPECJALNE
-
Pompy ciepła 2023-2024
-
Pompy ciepła 2021-2022
-
Pompy ciepła 2022-2023
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023
-
Pompy ciepła 2020-2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020
-
Pompy ciepła 2019-2020
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019