مخزن گسترش در مقابل مخزن بافر در مقابل مخزن ذخیره سازی حرارتی: بخش 2 ️ چرا یک مخزن بافر در یک سیستم پمپ گرما مهم است؟

مقدمه: آیا هر پمپ گرما هوا به آب نیاز به یک مخزن بافر دارد؟

در هنگام طراحی یک سیستم پمپ حرارتی هوا به آب، مهندسان و نصب کنندگان اغلب با سه جزء مواجه می شوند: مخزن گسترش، مخزن بافر و مخزن حرارتی.

اگر چه این اجزای به طور معمول در سیستم های گرمایش و خنک سازی هیدرونیکی نصب می شوند، عملکرد آنها اساسا متفاوت است.

در بخش اول این سری، توضیح دادیم که چگونه یک مخزن انبساط، انبساط حرارتی آب را در خود جای می دهد و به حفظ فشار سیستم پایدار کمک می کند.

در بخش دوم، ما بر رویمخزن بافر، یکی از مفیدترین و اغلب اشتباه فهمیده شده ترین اجزای نصب پمپ های حرارتی است.

یک سوال رایج از مشتریان و نصب کنندگان این است:

"آیا یک مخزن بافری برای یک پمپ گرما هوا به آب واقعا لازم است؟"

پاسخ به طراحی هیدرولیک، حداقل حجم آب سیستم، محدوده تعدیل پمپ گرما، استراتژی کنترل و شرایط عملیاتی بستگی دارد.

برخی از پمپ های حرارتی اینورتر مدرن می توانند بدون یک مخزن خنک کننده خارجی به طور کارآمد کار کنند، زمانی که سیستم دارای حجم آب کافی و گردش پایدار باشد.

با این حال، در بسیاری از تاسیسات، به ویژه آنهایی که دارای چندین منطقه گرمایش، شیر ترموستاتیک، حجم آب کم، یا شرایط سخت ذوب هستند،یک مخزن بافری با اندازه مناسب می تواند به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان سیستم و ثبات عملیاتی را بهبود بخشد..

بیاین بررسی کنیم که چطور کار می کنه.

1یک مخزن بافر در یک سیستم پمپ گرما چیست؟

یک مخزن آب خنک یک ظرف آب عایق شده است که در یک سیستم گرمایش یا خنک سازی هیدرونیکی نصب شده است تا حجم آب اضافی و خنک کننده حرارتی را فراهم کند.

هدف اصلی آن است که عملکرد سیستم را با کاهش نوسانات سریع دمای کاهش دهد و در صورت لزوم جداسازی هیدرولیکی بین پمپ حرارتی و مدارهای توزیع فراهم کند..

بر خلاف مخزن آب گرم خانگی، مخزن آب گرم کننده ی بخاری به طور معمول حاوی همان آب گرم کننده ی حلقه بسته است که از طریق پمپ گرما و سیستم گرمایش گردش می کند.

لزوماً آب گرم قابل آشامیدن را ذخیره نمی کند.

یک مخزن بافر می تواند چندین عملکرد مهم را انجام دهد:

• افزایش حجم آب موثر سیستم گرمایش.

• کاهش بیش از حد چرخه شروع-پایان کمپرسور.

• تامین انرژی حرارتی در طول چرخه های ذوب پمپ گرما.

• پشتیبانی از گردش پایدار و حداقل الزامات جریان.

• جداسازی هیدرولیکی را در صورت اتصال صحیح فراهم کنید.

• بهبود قابلیت کنترل سیستم های دارای چندین منطقه گرمایش.

با این حال، همه مخازن بافر تمام این عملکردها را به طور یکسان انجام نمی دهند.

عملکرد واقعی آن بستگی به ظرفیت مخزن، ترتیب اتصال، نرخ جریان، عایق بندی و استراتژی کنترل دارد.

این تمایز برای طراحی مهندسی مناسب ضروری است.

2تابع اول: جلوگیری از چرخه ی شروع و توقف مکرر کمپرسور

یکی از مهمترین توابع مخزن بافر این است که چرخه کوتاه کمپرسور را کاهش دهد.

2.1 چرخه کوتاه پمپ گرما چیست؟

چرخه کوتاه زمانی رخ می دهد که یک پمپ حرارتی بعد از کار نسبتاً کوتاه به طور مکرر شروع و متوقف شود.

به عنوان مثال، تصور کنید یک پمپ گرما در یک سیستم گرمایش کوچک خانه نصب شده است.

این سیستم حجم محدودی از آب گردش دارد و نیاز ساختمان به گرمایش نسبتا کم است.

هنگامی که کمپرسور روشن می شود، دمای آب به سرعت به نقطه تنظیم هدف می رسد.

سپس پمپ گرما متوقف می شود.

مدت کوتاهی بعد، دمای آب به زیر آستانه راه اندازی مجدد می افتد و باعث می شود کمپرسور دوباره راه اندازی شود.

این فرآیند در طول روز تکرار می شود.

دوچرخه سواری مکرر ممکن است منجر به:

• افزایش فرسایش کمپرسور و قطعات الکتریکی

• فشار الکتریکی و مکانیکی اضافی مربوط به راه اندازی.

• کاهش بهره وری عملیاتی در شرایط خاص

• دمای آب منبع ناپایدار.

• آسايش داخلي کمتر قابل پيش بيني است.

• افزایش الزامات نگهداری.

پمپ های حرارتی اینورتر مدرن می توانند سرعت کمپرسور را متناسب با تقاضای گرمایش تنظیم کنند، اما هنوز هم حداقل ظرفیت گرمایش دارند.

اگر نیاز ساختمان به گرمایش کمتر از حداقل ظرفیت باشد، چرخه هنوز هم ممکن است رخ دهد.

2.2 چگونه یک مخزن بافر چرخه کوتاه را کاهش می دهد؟

یک مخزن بافری مقدار آب موجود را برای جذب انرژی بیش از حد گرم کردن افزایش می دهد.

آب دارای ظرفیت حرارت خاص نسبتاً بالا است، به این معنی که می تواند انرژی حرارتی قابل توجهی را با تغییر دمای نسبتاً کوچک جذب کند.

رابطه اينه:

Q = m × c × ΔT

کجا:

• Q = انرژی حرارتی (kJ)

• m = جرم آب (کیلوگرم)

• c = ظرفیت حرارتی خاص آب، تقریباً 4.186 kJ/ ((kg·K)

• ΔT = تفاوت دما (°C یا K)

برای محاسبات عملی:

انرژی حرارتی ذخیره شده (kWh) ≈ حجم آب (L) × 1.163 × ΔT (°C) / 1000

به عنوان مثال، یک مخزن بافری 200 لیتری را در نظر بگیرید که در یک تفاوت دمای قابل استفاده 5 درجه سانتیگراد کار می کند.

انرژی حرارتی ذخیره شده:

200 × 1.163 × 5 / 1,000 =1.16 کیلووات ساعت

این ظرفیت حرارتی اضافی سرعت تغییر دمای آب را کاهش می دهد.

در نتیجه، پمپ گرما می تواند مدت زمان بیشتری قبل از رسیدن به دمای خاموش شدن خود کار کند.

بهبود دقیق بستگی به حداقل خروجی پمپ گرما و نیاز واقعی ساختمان به گرما دارد.

2.3 یک مثال عملی

یک پمپ گرما را در نظر بگیرید:

• حداقل قدرت گرمایش: 5 کیلو وات

• نیاز فعلی به گرمایش ساختمان: 2 کیلو وات

• انرژی بیش از حد گرمایش: 3 کیلو وات

• تفاوت دمای آب قابل استفاده: 5°C

بدون حجم آب کافی سیستم، بیش از 3 کیلو وات به سرعت دمای آب را افزایش می دهد.

اگر سیستم فقط 50 لیتر آب فعال موثر داشته باشد، دوره گرمایش نظری مرتبط با افزایش 5 درجه سانتیگراد تقریباً:

50 × 1.163 × 5 / (1000 × 3) × 60

=5.8 دقیقه

اگر حجم آب فعال به 200 لیتر افزایش یابد:

200 × 1.163 × 5 / (1000 × 3) × 60

=23.3 دقیقه

این مثال ساده نشان می دهد که چرا حجم اضافی آب می تواند فرکانس چرخه را کاهش دهد.

زمان اجرا واقعی بستگی به سنسورهای دمایی، کنترل هیستریز، مخلوط کردن آب، عملکرد پمپ و تغییر بار گرمایش دارد.

2.4 آیا یک مخزن بافر همیشه برق را صرفه جویی می کند؟

نه لزوماً

یک مخزن بافری به درستی طراحی شده می تواند چرخه ناکارآمد را کاهش دهد و ثبات عملیاتی را بهبود بخشد.

با این حال، یک مخزن بیش از حد بزرگ یا ضعیف عایق بندی ممکن است از دست دادن حرارتی اضافی را ایجاد کند.

پیکربندی چهار لوله همچنین ممکن است باعث مخلوط شدن آب ناخواسته شود و به طور بالقوه دمای مورد نیاز پمپ گرما را افزایش دهد.

بنابراین، هدف قرار دادن بزرگترین مخزن بافر ممکن نباید باشد.

هدف صحیح این است که حجم آب کافی و ثبات هیدرولیکی را بدون ایجاد تلفات حرارتی غیر ضروری فراهم کند.

3تابع دوم: پشتیبانی از عملیات تخلیه پمپ گرما

کار تخلیه یخ برای پمپ های حرارتی منبع هوا که در آب و هوای سرد و مرطوب کار می کنند، به ویژه مهم است.

3.1 چرا پمپ های حرارتی با منبع هوا نیاز به ذوب آهن دارند؟

در طول کار گرمایش، مبادله گرما بیرونی انرژی را از هوای اطراف جذب می کند.

دمای سطح آن حتی زمانی که دمای هوا در خارج از خانه بالاتر از صفر باشد، می تواند به زیر 0 درجه سانتیگراد برسد.

هنگامی که رطوبت کافی وجود دارد، یخ بر روی مبادله گرما در فضای باز جمع می شود.

یخ جریان هوا را محدود می کند و انتقال گرما را کاهش می دهد.

برای بازگرداندن عملکرد، پمپ گرما به طور دوره ای چرخه ی ذوب شدن را آغاز می کند.

بسیاری از پمپ های حرارتی برگشت پذیر هوا به آب از باز شدن چرخه معکوس استفاده می کنند.

در طول این فرآیند، مدار خنک کننده به طور موقت معکوس می شود و گرما را به سمت کویل بیرونی هدایت می کند تا یخ های تجمع شده را ذوب کند.

انرژی مورد نیاز برای ذوب بخشی از مدار آب گرفته می شود و بسته به طراحی تجهیزات، ممکن است با گرمایش کمکی تکمیل شود.

3.2 چه اتفاقی می افتد وقتی حجم آب سیستم خیلی کوچک است؟

اگر مدار آب حاوی انرژی حرارتی ناکافی باشد، دمای آب ممکن است در طول ذوب شدن به سرعت کاهش یابد.

عواقب احتمالی شامل:

• چرخه های طولانی تر یا قطع شده ی ذوب شدن.

• کاهش بیش از حد دمای آب

• کاهش موقت در تولید گرمایش داخلی.

• آژیر حفاظت از دمای آب پایین

• وابستگی بیشتر به بخاری های برق پشتیبان

در موارد شدید، حجم یا جریان آب ناکافی ممکن است مانع از تکمیل تسلسل ذوب شدن آن به طور قابل اعتماد شود.

3.3 چگونه یک مخزن بافر کمک می کند؟

یک مخزن بافر ذخیره اضافی انرژی حرارتی را فراهم می کند.

در طول ذوب شدن، این انرژی ذخیره شده می تواند به حفظ دمای مناسب آب کمک کند در حالی که پمپ گرما یخ را از کویل بیرونی حذف می کند.

به عنوان مثال، یک حجم 150 لیتری آب خنک کننده از 35 درجه سانتیگراد تا 30 درجه سانتیگراد تقریباً:

150 × 1.163 × 5 / 1000

=0.87 کیلووات ساعت

این انرژی ذخیره شده می تواند به حمایت از فرآیند ذوب شدن کمک کند.

با این حال، حجم مورد نیاز بستگی به نیازهای انرژی تخلیه تولید کننده، دمای حداقل آب و طراحی سیستم دارد.

یک مخزن بافر به طور خودکار تضمین نمی کند که ذوب شدن سریعتر باشد.

این پشتیبانی حرارتی را فراهم می کند که می تواند به حفظ عملکرد پایدار در صورت اندازه گیری صحیح و اتصال هیدرولیکی کمک کند.

3.4 چرا این در آب و هوای سرد مهم است؟

الزامات یخبنی می تواند به ویژه در شرایط مرطوب نزدیک به یخ شدن قابل توجه باشد.

به عنوان مثال، دمای بیرونی در حدود -3 درجه سانتیگراد تا +5 درجه سانتیگراد می تواند شرایط مطلوبی را برای تشکیل یخ ایجاد کند، بسته به رطوبت، جریان هوا و دمای مبادله گرما.

در این شرایط، حجم آب سیستم ناکافی ممکن است منجر به نوسانات قابل توجهی در دمای داخلی شود.

یک مخزن بافری به درستی طراحی شده می تواند به کاهش این نوسانات کمک کند و عملکرد گرمایش سازگارتر را پشتیبانی کند.

توصیه مهندسی:همیشه قبل از تصمیم گیری در مورد اینکه آیا یک مخزن بافر ضروری است، حداقل حجم آب سیستم و الزامات ذوب شدن پمپ گرما توسط سازنده را بررسی کنید.

4عملکرد سوم: حفظ جریان آب پایدار و ارائه جداسازی هیدرولیکی

یک پمپ گرما نیاز به یک جریان آب مناسب برای انتقال انرژی گرمایش یا خنک کننده به طور ایمن و کارآمد دارد.

جریان آب ناکافی می تواند موجب:

• حفاظت از فشار بالا در هنگام گرم کردن

• هشدار دمای پایین یا محافظت از یخ در طول خنک شدن.

• تفاوت های بیش از حد در دمای مبادله گرما

• آژير هاي سوئيچ جريان

• کار کمپرسور ناپایدار

4.1 چرا جریان آب ناپایدار می شود؟

یک سیستم گرمایش طبقه ای را در یک خانه با چند اتاق در نظر بگیرید.

هر اتاقي يه ترموستات داره که مدار گرمایشش رو کنترل ميکنه

وقتی دمای اتاق به حد مقررش می رسد، دستگاه های ترموستاتیک شروع به بسته شدن می کنند.

هرچه بیشتر مدارها بسته شوند، مسیر جریان موجود از طریق سیستم توزیع گرما کوچکتر می شود.

اگر پمپ گرما به طور مستقیم به این مدارها متصل شود، سرعت جریان از طریق مبادله گرما ممکن است کمتر از حداقل مورد نیاز سازنده باشد.

این مسئله به ویژه زمانی که پمپ حرارتی نیاز به یک جریان حداقل نسبتا بالا دارد مشکل ساز است.

4.2 چگونه یک مخزن بافر این مشکل را حل می کند؟

یک مخزن بافر می تواند به عنوان یک جدا کننده هیدرولیک پیکربندی شود.

در یک ترتیب معمولی چهار لوله، این سیستم دارای دو مدار گردش خون جداگانه است.

مدار اصلی:

پمپ گرما → مخزن بافر → پمپ گرما

مدار ثانویه:

مخزن بافر → سیستم توزیع گرما → مخزن بافر

پمپ گردش اولیه جریان آب مورد نیاز را از طریق پمپ گرما حفظ می کند.

پمپ گردش ثانویه مدارهای گرمایش کف یا رادیاتور را با توجه به تقاضا تامین می کند.

هنگامی که مناطق گرمایش بسته می شوند، جریان ثانویه می تواند بدون نیاز به کاهش جریان اولیه از طریق پمپ گرما کاهش یابد.

این به حفظ عملکرد قابل اعتماد پمپ گرما کمک می کند.

4.3 اتصال دو لوله در مقابل چهار لوله مخزن بافر

تمام دستگاه های مخزن بافر جداسازی هیدرولیکی را ارائه نمی دهند.

یک بافر سری دو لوله می تواند یک راه حل کارآمد باشد زمانی که حجم اضافی آب مورد نیاز است اما سیستم در حال حاضر گردش پایدار دارد.

یک بافر چهار لوله اغلب برای سیستم هایی با پمپ های گردش چندگانه یا مناطق گرمایشی مستقل مناسب است.

با این حال، یک پیکربندی چهار لوله می تواند باعث مخلوط شدن بین آب تامین و بازگشت شود.

اگر سرعت جریان اولیه و ثانویه به خوبی مطابقت نداشته باشند، دمای تامین شده به مدار های گرمایش ممکن است از دمای خروجی پمپ گرما متفاوت باشد.

بنابراین جداسازی هیدرولیکی باید با دقت طراحی شود.

مهم:یک مخزن بافر به طور خودکار جدا کننده هوا نیست. حذف قابل اعتماد هوا نیاز به دریچه های هوا، جدا کننده های هوا، ترتیبات لوله کشی و روش های راه اندازی مناسب دارد.

5تابع چهارم: پشتیبانی از نظافت و نگهداری سیستم

یک مزیت دیگر که گاهی اوقات با مخازن بافر مرتبط است توانایی آنها در ارائه مکانی است که ذرات معلق می توانند قرار بگیرند.

با این حال، این عملکرد باید به درستی درک شود.

5.۱ ناپاکی ها از کجا می آیند؟

سیستم های هیدرونیک ممکن است حاوی آلاینده هایی مانند:

• زباله هاي نصب

• ذرات فلزی

• محصولات خوردگی

• مغناطيس از قطعات آهن

• بقاياي برش لوله

• ذخيره هاي معدني

• لجن شکل گرفته در طول کار طولانی مدت.

این آلاینده ها می توانند در پمپ های گردش خون، دریچه ها، فیلترها و مبادلات گرما جمع شوند.

برای پمپ های حرارتی، آلودگی به ویژه نگران کننده است زیرا مبادلات حرارتی صفحه اغلب دارای گذرگاه های نسبتا باریک جریان هستند.

5.2 آیا یک مخزن بافری می تواند لجن را از بین ببرد؟

در برخی از پیکربندی ها، یک مخزن با سرعت آب داخلی پایین و ترتیب مناسب تخلیه می تواند به ذرات سنگین تر اجازه دهد تا قرار بگیرند.

با این حال، یک مخزن بافر استاندارد جایگزین یک جدا کننده کثافت اختصاصی یا فیلتر مغناطیسی نیست.

اثربخشی آن در حذف آلاینده ها بستگی به الگوی جریان داخلی، هندسه مخزن، ویژگی های ذرات و روش های نگهداری دارد.

برای حفاظت قابل اطمینان از سیستم، نصب کنندگان باید در نظر بگیرند:

• "Y-strainers" در جایی که مشخص شده.

• جداکننده های خاک مغناطیسی برای آلودگی آهن

• آب پاشی سیستم قبل از راه اندازی

• تصفیه آب متناسب با کیفیت آب محلی

• بازرسی و تمیز کردن منظم

مخزن بافر باید به عنوان یک جزء از یک سیستم هیدرولیک کامل در نظر گرفته شود نه یک راه حل جهانی برای آلودگی آب.

6. چگونه اندازه مناسب مخزن بافر را محاسبه کنیم

یکی از رایج ترین سوالات مهندسی این است:

یک مخزن خنک کننده پمپ گرما باید چند لیتر داشته باشد؟

هیچ پاسخ جهانی وجود ندارد.

ظرفیت صحیح بستگی به چندین متغیر دارد:

1. حداقل ظرفیت گرمایش پمپ گرما

2. حداقل زمان کار قابل قبول کمپرسور

3. حداقل بار گرمایش ساختمان در طول کار

4. تفاوت دما قابل استفاده

5. حجم آب سیستم فعال موجود.

6. حداقل مقدار آب مورد نیاز تولید کننده

7. نیاز به انرژی را حل کنید.

8. تنظیمات اتصال هیدرولیکی

6.1 فرمول اساسی اندازه گیری مخزن بافر

برای محاسبه ساده چرخه کوتاه مدت:

V = (Pmin − Pload) × t × 860 / ΔT

کجا:

• V = حجم مطلوب آب موثر (لیتر)

• Pmin = حداقل قدرت گرمایش پمپ گرما (kW)

• بار = تقاضای گرمایش ساختمان در شرایط عملیاتی (kW)

• t = حداقل زمان مورد نظر برای اجرای کمپرسور (ساعت)

• ΔT = تفاوت دمای آب قابل استفاده (°C)

این فرمول آب را به عنوان مایع گردش فرض می کند و اثرات حرارتی اضافی را نادیده می گیرد.

6.2 مثال: اندازه گیری یک مخزن بافر برای یک پمپ گرما 12 kW

فرض کنید یک پمپ حرارتی inverter هوا به آب دارای شرایط عملیاتی زیر است:

محاسبه:

V = 2.5 × 0.25 × 860 / 5

V ≈ 108 لیتر

بنابراین سیستم برای این شرایط کار ساده تقریباً 108 لیتر حجم آب فعال را نیاز دارد.

اگر سیستم موجود در حال حاضر 50 لیتر آب گردش قابل اطمینان را فراهم می کند:

حجم اضافی مورد نیاز ≈ 108 − 50

=۵۸ لیتر

سپس یک مخزن بافری مناسب در بازار می تواند پس از بررسی الزامات سازنده و طراحی هیدرولیک واقعی انتخاب شود.

این مثال به جای یک توصیه اندازه گیری جهانی، نشان دهنده است.

6.3 چرا بزرگتر همیشه بهتر نیست

یک مخزن بافری بیش از حد بزرگ می تواند:

• هزینه اولیه تجهیزات

• نیاز به فضای نصب

• از دست دادن گرما در حالت آماده

• پمپاژ انرژي در بعضي از تشكيلات

• زمان گرم کردن سیستم

• پیچیدگی کنترل.

تانک ایده آل لزوما بزرگترین تانک نیست.

این مخزن است که حداقل حجم آب، ثبات عملیاتی و الزامات هیدرولیکی سیستم را با هزینه و مصرف انرژی مناسب برآورده می کند.

7. کجا باید یک مخزن بافر نصب شود؟

نصب مخزن بافر بستگی به هدف آن دارد.

7.1 نصب سری در خط بازگشت

برای سیستم هایی که نیاز به حجم آب اضافی بدون جدایی هیدرولیکی دارند، یک مخزن بافر سری می تواند در خط بازگشت نصب شود.

ترتیب معمول:

مدارهای گرمایش → مخزن بافر → پمپ گرما → مدارهای گرمایش

مزایای بالقوه عبارتند از:

• حجم آب بيشتري

• طراحی هیدرولیکی نسبتا ساده

• خطر کاهش رقیق شدن در دمای تغذیه در مقایسه با برخی از ترتیبات چهار لوله

• سازگاری با یک سیستم یک پمپ که جریان کافی حفظ شود.

با این حال، یک مخزن بافر سری به تنهایی مشکلات ناشی از بسته شدن تمام مناطق گرمایش را حل نمی کند.

سیستم باید همچنان حداقل جریان مورد نیاز سازنده را حفظ کند.

7.2 نصب مخزن بوفر چهار لوله ای

یک مخزن بافری چهار لوله اغلب زمانی استفاده می شود که مدارهای اولیه و ثانویه نیاز به گردش مستقل دارند.

ترتیب معمول:

مدار اصلی:پمپ حرارتی ️ مخزن بافر

مدار ثانویه:مخزن بافری

این پیکربندی می تواند برای:

• گرمایش طبقه چند منطقه ای

• سیستم های ترکیبی از رادیاتورها و گرمایش کف

• دستگاه هایی که دارای چندین پمپ گردش هستند.

• سیستم هایی که نیاز به جداسازی هیدرولیک دارند.

با این حال، ضایعات مخلوط و تعاملات کنترل اضافی باید در نظر گرفته شود.

7.3 آیا مخزن بافر باید در سمت عرضه یا بازگشت نصب شود؟

هیچ موقعیت نصب واحد مناسب برای هر سیستم پمپ گرما وجود ندارد.

ترتیب درست بستگی به:

• نقشه هیدرولیکی سازنده

• نیاز به انرژی را حل کنید.

• مکان حسگرها

• پیکربندی پمپ

• حالت های عملیاتی گرمایش و خنک سازی

• جداسازی هیدرولیکی لازم

همیشه اولویت بندی نمودارهای نصب تایید شده توسط سازنده تجهیزات را داشته باشید.

8اشتباهات متداول در نصب مخزن بافر

حتی یک مخزن با اندازه مناسب نیز اگر به درستی نصب نشده باشد می تواند عملکرد بدی داشته باشد.

اشتباه اول: انتخاب مخزن تنها بر اساس ظرفیت پمپ گرما اسمی

یک میانبر رایج این است که تعداد ثابت لیتر در هر کیلو وات از ظرفیت گرمایش نامی را انتخاب کنید.

اگرچه چنین قوانینی می توانند برآوردهای اولیه را ارائه دهند، اما مدولاسیون اینورتر، حجم آب موجود یا حداقل الزامات زمان اجرا را در نظر نمی گیرند.

روش بهتر:استفاده از مشخصات سازنده و شرایط عملیاتی واقعی.

اشتباه دوم: فرض بر این که هر مخزن بافر جداسازی هیدرولیکی را فراهم می کند

یک مخزن با دو لوله که به صورت سری نصب می شود حجم آب را افزایش می دهد اما به طور مستقل جریان اولیه و ثانویه را کنترل نمی کند.

روش بهتر:پیکربندی هیدرولیک را بر اساس الزامات جریان واقعی انتخاب کنید.

اشتباه سوم: نادیده گرفتن عایق مخزن

عایق بندی ضعیف می تواند از دست دادن گرما در حالت آماده در طول کار گرمایش را افزایش دهد و باعث افزایش گرما یا تهویه نامطلوب در طول کار خنک کننده شود.

روش بهتر:انتخاب عایق مناسب برای هر دو شرایط گرمایش و خنک سازی، از جمله مهر و موم بخار مناسب در صورت لزوم.

اشتباه چهارم: قرار دادن بد سنسور درجه حرارت

اگر سنسور دما دمای آب مورد نظر را نشان ندهد، پمپ گرما ممکن است در زمان های نامناسب شروع یا متوقف شود.

روش بهتر:دستورالعمل های قرار دادن سنسور و کنترل تولید کننده را دنبال کنید.

اشتباه پنجم: بدون در نظر گرفتن استراتژی کنترل، حجم بیش از حد مخزن

یک مخزن بزرگتر همیشه کارآمدتر نیست.

ممکن است باعث افزایش تلفات گرما و کاهش پاسخ سیستم شود.

روش بهتر:حجم آب، حداقل زمان اجرا، کنترل هیستریز و از دست دادن گرما سیستم را تعادل دهید.

اشتباه ششم: نادیده گرفتن پاکسازی هوا و آب

انباشت هوا و آلودگی لجن می تواند عملکرد گردش را کاهش دهد و باعث خرابی تجهیزات شود.

روش بهتر:جداسازی هوا مناسب، فیلتر کردن خاک، شستشوی سیستم و دسترسی به تعمیرات را فراهم کنید.

9مخزن بافری در مقابل مخزن گسترش در مقابل مخزن حرارتی

این سه جزء اغلب اشتباه گرفته می شوند زیرا همه آنها با سیستم های گرمایش مبتنی بر آب مرتبط هستند.

با این حال، آنها به اهداف مهندسی متفاوتی خدمت می کنند.

مخزن انبساط: مدیریت فشار

مخزن انبساط تغییرات حجم آب ناشی از تغییرات دمایی را در بر می گیرد.

نقش اصلی آن کنترل فشار است.

آن را برای ذخیره سازی حرارتی معنی دار برای چرخه کمپرسور فراهم نمی کند.

مخزن بافری: ثبات عملیاتی

مخزن بافر حجم آب را افزایش می دهد و در پیکربندی مناسب، جداسازی هیدرولیکی را فراهم می کند.

نقش اصلی آن عملکرد سیستم پایدار است.

مخزن حرارتی: مدیریت انرژی

یک مخزن حرارتی برای ذخیره انرژی حرارتی کافی برای استفاده بعدی طراحی شده است.

به عنوان مثال، یک مخزن بزرگ عایق شده می تواند در دوره های قیمت برق پایین تر یا تولید برق خورشیدی بالا شارژ شود.

سپس گرمای ذخیره شده می تواند زمانی که قیمت برق بالاتر است یا زمانی که پمپ گرما کار نمی کند مورد استفاده قرار گیرد.

اگرچه یک مخزن بافری به اندازه کافی بزرگ نیز می تواند ذخیره گرما را فراهم کند، اهداف اندازه گیری و استراتژی های عملیاتی متفاوت است.

تمایز بر اساس عملکرد مهندسی است، نه فقط نام چاپ شده بر روی مخزن.

10آیا هر سیستم پمپ گرما به یک مخزن بافر نیاز دارد؟

نه لزوماً

یک مخزن بافر ممکن است غیر ضروری باشد زمانی که:

• پمپ حرارتی قابلیت تعدیل کافی دارد.

• حجم آب موجود با الزامات سازنده مطابقت دارد.

• حداقل جریان در تمام شرایط عملیاتی حفظ می شود.

• مناطق گرمایشی باعث ایجاد گردش خون بی ثبات نمی شوند.

• الزامات تخلیه می تواند بدون ذخیره سازی حرارتی اضافی برآورده شود.

• تولید کننده به طور صریح اجازه اتصال مستقیم را می دهد.

یک مخزن بافری زمانی ارزشمندتر می شود که:

• سیستم گرمایش دارای حجم محدود آب فعال است.

• چرخه فشرده کننده مکرر رخ می دهد.

• چندین منطقه گرمایش به طور مستقل باز و بسته می شوند.

• مدارهای اولیه و ثانویه نیاز به جدایی هیدرولیکی دارند.

• پمپ گرما در طول ذوب شدن به انرژی حرارتی اضافی نیاز دارد.

• سیستم موجود نمی تواند به طور قابل اعتماد حداقل جریان آب را حفظ کند.

تصمیمات مهندسی باید بر اساس نیازهای واقعی سیستم باشد نه این فرض که هر دستگاه باید از همان پیکربندی استفاده کند.

11توصیه های مهندسی عملی

برای مهندسان HVAC، توزیع کنندگان پمپ های حرارتی و نصب کنندگان، ما روش زیر را توصیه می کنیم.

اول، مشخصات فنی پمپ گرما را تایید کنید.

حداقل حجم آب، حداقل جریان، محدوده تنظیم کمپرسور، الزامات ذوب شدن و نمودارهای هیدرولیکی توصیه شده را بررسی کنید.

دوم، میزان گرمایش و خنک سازی ساختمان را محاسبه کنید.

ظرفیت اسمی پمپ گرما به تنهایی برای تعیین اندازه مناسب مخزن بافر کافی نیست.

سوم، حجم آب فعال را ارزیابی کنید.

مقدار آب را که در شرایط سخت کار، از جمله زمانی که برخی از مناطق گرمایش بسته می شوند، در نظر بگیرید.

چهارم، پیکربندی هیدرولیکی مناسب را انتخاب کنید.

استفاده از یک بافر سری که حجم اضافی آب مورد نیاز اصلی است، یا یک تنظیم مناسب جداسازی هیدرولیک که کنترل جریان مستقل لازم است.

پنجم، بهره وری انرژی را در نظر بگیرید.

از حجم تانک غیر ضروری، عایق ضعیف، مخلوط کردن بیش از حد و عملکرد نامناسب پمپ اجتناب کنید.

در نهایت، سیستم را راه اندازی و تأیید کنید.

نرخ جریان آب، دمای عرضه و بازگشت، چرخه های کار کمپرسور و عملکرد ذوب را اندازه گیری کنید.

یک سیستم هیدرولیکی به خوبی طراحی شده باید نه تنها در هنگام راه اندازی اولیه بلکه در شرایط آب و هوایی متغیر و کار با بار جزئی نیز به طور قابل اطمینان کار کند.

12سوالات متداول در مورد مخازن آب کش پمپ گرما

س1: یک مخزن بافر در یک سیستم پمپ گرما هوا به آب چه کاری انجام می دهد؟

یک مخزن بافر حجم آب سیستم را افزایش می دهد، به کاهش چرخه کوتاه کمپرسور کمک می کند و انرژی حرارتی اضافی را در طول ذوب فراهم می کند.همچنین می تواند جداسازی هیدرولیکی بین پمپ گرما و مدار توزیع گرما را فراهم کند..

س2: آیا یک پمپ حرارتی اینورتر می تواند بدون مخزن بافر کار کند؟

بله. بعضی از پمپ های حرارتی اینورتر می توانند بدون یک مخزن خنک کننده خارجی کار کنند اگر سیستم حداقل حجم آب، حداقل جریان و الزامات ذوب شدن تولید کننده را برآورده کند.

سوال 3: یک مخزن بافری برای یک پمپ حرارتی 12 کیلو وات چقدر باید بزرگ باشد؟

هیچ ظرفیت جهانی وجود ندارد. اندازه صحیح بستگی به حداقل خروجی پمپ گرما، بار گرمایش، حجم آب موجود، زمان مورد نظر و مشخصات سازنده دارد.محاسبه باید انجام شود نه تنها بر اساس ظرفیت اسمی.

س4: آیا یک مخزن بافر COP پمپ گرما را بهبود می بخشد؟

نه به طور مستقیم. یک مخزن بافر باعث افزایش کارایی اصلی چرخه خنک کننده نمی شود.ممکن است عملکرد کلی سیستم را با کاهش چرخه ناکارآمد و ثبات عملکرد بهبود بخشد.عایق بندی ضعیف یا مخلوط هیدرولیکی می تواند این مزایای را جبران کند.

س5: آیا یک مخزن بافری با مخزن آب گرم یکسان است؟

نه. یک مخزن آب خنک کننده معمولاً حاوی آب گرم یا خنک کننده با حلقه بسته است، در حالی که یک مخزن آب گرم خانگی آب آشامیدنی را برای استفاده خانگی ذخیره می کند.و الزامات عملیاتی متفاوت است.

س6: آیا یک مخزن بافر می تواند در هنگام ذوب شدن کمک کند؟

بله، وقتی که اندازه و اتصال مناسب داشته باشد، یک مخزن خنک کننده انرژی حرارتی را فراهم می کند که می تواند چرخه ی معکوس ذوب شدن را پشتیبانی کند و نوسانات دمای آب را کاهش دهد.

سوال 7: آیا باید یک مخزن بافر در خط عرضه یا بازگشت نصب شود؟

محل صحیح بستگی به طراحی هیدرولیک تولید کننده پمپ گرما، پیکربندی سنسور، پمپ های گردش و عملکرد مخزن مورد نظر دارد.در عمل از هر دو طرح عرضه و بازگشت استفاده می شود.

س8: آیا یک مخزن بافر می تواند جایگزین مخزن گسترش شود؟

نه. یک مخزن بافری عملکرد کنترل فشار مخزن گسترش را جایگزین نمی کند. سیستم های هیدرونیک بسته هنوز هم نیاز به پوشش مناسب گسترش و حفاظت از فشار دارند.

نتیجه گیری: یک مخزن آب بیش از یک مخزن آب است

یک مخزن بافر ممکن است شبیه یک ظرف آب عایق ساده باشد، اما نقش آن در یک سیستم پمپ گرما می تواند قابل توجه باشد.

اگر به درستی طراحی شود، می تواند کمک کند:

• کاهش چرخه بیش از حد کمپرسور.

• پشتیبانی از عملیات یخبندان پایدار.

• حفظ عملکرد هیدرولیکی قابل اعتماد.

• بهبود سازگاری با چندین منطقه گرمایش.

• ثبات حرارتی بیشتری را فراهم می کند.

با این حال، نصب یک مخزن خنک کننده به طور خودکار سیستم پمپ گرما را کارآمدتر نمی کند.

ارزش واقعی از انتخاب ظرفیت درست، ترتیب هیدرولیکی، عایق بندی و استراتژی کنترل حاصل می شود.

برای تولید کنندگان پمپ های حرارتی، نصب کنندگان و طراحان سیستم، هدف همیشه باید یکسان باشد:

طراحی سیستم هیدرولیک بر اساس نیازهای عملیاتی واقعی پمپ گرما و ساختمان، به جای اضافه کردن اجزای بدون هدف مهندسی روشن است.

یک سیستم پمپ حرارتی به درستی طراحی شده لزوما پیچیده ترین نیست.

این همان چیزی است که باعث راحتی قابل اعتماد، عملکرد پایدار و استفاده کارآمد از انرژی در طول عمر خدمت خود می شود.

درباره ما

درWotech، ما در توسعه و تولید راه حل های پمپ حرارتی منبع هوا برای شرکای OEM و ODM بین المللی تخصص داریم.

مجموعه محصولات ما شامل پمپ های حرارتی هوا به آب، راه حل های گرمایش و خنک سازی مسکونی، پمپ های حرارتی تجاری و سایر فن آوری های گرمایش تجدیدپذیر است.

ما معتقدیم که تجهیزات پمپ گرما با کیفیت بالا باید با مهندسی هیدرولیک خوب و شیوه های نصب حرفه ای پشتیبانی شوند.

از طریق این سری مقالات فنی، ما قصد داریم دانش مهندسی عملی را به اشتراک بگذاریم و بحث های سازنده را در میان متخصصان HVAC در سراسر جهان تشویق کنیم.

ما از مهندسان HVAC، طراحان سیستم، نصب کننده ها و متخصصان پمپ های حرارتی می خواهیم که این مقاله را بررسی کنند، هر گونه نادرستی فنی یا حذف را شناسایی کنند،و بینش حرفه ای خود را به اشتراک بگذارید.

بازخورد و تجربه شما همیشه ارزشمند است.

وب سایت: www.ecoheat-pump.com

مقاله بعدی در این سری:

مخزن گسترش در مقابل مخزن بافر در مقابل مخزن ذخیره سازی حرارتی: بخش 3

اعلام عدم مسئولیت: این مقاله برای آموزش فنی عمومی است. اندازه مخزن بافر، پیکربندی هیدرولیک، تصفیه آب،و الزامات نصب باید با دستورالعمل های سازنده تجهیزات و استانداردهای مهندسی محلی قابل اجرا بررسی شود..