هنگام طراحی یک سیستم پمپ حرارتی هوا به آب، گاهی اوقات مخزن بافر به عنوان یک مخزن ذخیره آب ساده در نظر گرفته می شود.
اما از منظر مهندسی هیدرونیک، نقش آن می تواند بسیار مهمتر باشد.
یک مخزن بافر به درستی طراحی شده می تواند کمک کند:
افزایش حجم آب سیستم و اینرسی حرارتی
چرخه کوتاه پمپ حرارتی را کاهش دهید
پمپ حرارتی را از مدار ساختمان جدا کنید
جریان آب را از طریق پمپ حرارتی تثبیت کنید
به جمع آوری و حذف هوای حباب شده کمک کنید
مکانی را فراهم کنید که رسوبات در آن ته نشین شوند
انتخاب پمپ را ساده کنید
عیب یابی و راه اندازی را آسان تر کنید
این امر به ویژه در یکسیستم هیدرونیک ثانویه، که در آن مدار پمپ حرارتی و مدار توزیع ساختمان با پمپ های گردشی جداگانه کار می کنند.
بنابراین، یک مخزن بافر دقیقاً چه کاری انجام می دهد - و چه زمانی ارزش نصب دارد؟
بیایید از منظر یک مهندس به آن نگاه کنیم.
مخزن بافر یک مخزن آبی است که در یک سیستم گرمایش یا سرمایش هیدرونیک نصب شده است.
برخلاف سیلندر آب گرم خانگی، هدف اصلی آن به طور کلی استآب گرم آشامیدنی را ذخیره نکنید.
در عوض، حاوی آب سیستم است که بین پمپ حرارتی و پایانه های گرمایش یا سرمایش در گردش است.
در یک سیستم ثانویه معمولی، می توانیم نصب را به دو مدار تقسیم کنیم:
مدار اولیه
پمپ حرارتی منبع هوا → پمپ گردش اولیه → مخزن بافر → پمپ حرارتی
مدار ثانویه
مخزن بافر → پمپ گردش ثانویه → گرمایش از کف / رادیاتور / فن کویل → مخزن بافر
بنابراین مخزن بافر به یک رابط بین:
منبع حرارت ↔ بار ساختمان
این ترتیب به پمپ حرارتی و سیستم توزیع ساختمان اجازه می دهد تا تحت شرایط هیدرولیکی مختلف کار کنند.
این احتمالاً شناخته شده ترین عملکرد یک مخزن بافر است.
آب جرم حرارتی را فراهم می کند.
هرچه یک سیستم هیدرونیک آب بیشتری داشته باشد، انرژی حرارتی بیشتری برای تغییر دمای آن مورد نیاز است.
رابطه اساسی این است:
Q = m × Cp × ΔT
کجا:
س= انرژی حرارتی
متر= جرم آب
Cp= ظرفیت گرمایی ویژه
ΔT= تغییر دمای آب
برای محاسبات عملی HVAC، تقریبا:
1 لیتر آب به ازای هر تغییر دمای 1 درجه سانتی گراد، 1.16 وات ساعت انرژی حرارتی ذخیره می کند.
به عنوان مثال، یک مخزن بافر 200 لیتری که در محدوده دمایی قابل استفاده 5 درجه سانتیگراد کار می کند تقریباً موارد زیر را ارائه می دهد:
200 × 1.16 × 5 = 1160 وات ساعت
یا در مورد:
1.16 کیلووات ساعت ذخیره حرارتی
این بدان معنا نیست که مخزن بافر انرژی تولید می کند.
این به سادگی سیستم را بزرگتر می کنداینرسی حرارتی.
و این می تواند برای عملکرد پمپ حرارتی بسیار مفید باشد.
یکی از بزرگترین دلایلی که مهندسان به مخزن بافر توجه می کنند این استدوچرخه سواری کوتاه.
یک پمپ حرارتی اینورتر را تصور کنید که می تواند حداقل خروجی گرمایش 5 کیلو وات را تعدیل کند.
با این حال، در یک دمای بیرونی ملایم، ساختمان ممکن است تنها به 2 کیلو وات نیاز داشته باشد.
اکنون داریم:
قدرت پمپ حرارتی: 5 کیلو وات
تقاضای ساختمان: 2 کیلو وات
خروجی اضافی: 3 کیلو وات
بدون حجم کافی آب، این انرژی اضافی باعث می شود دمای آب به سرعت افزایش یابد.
پمپ حرارتی به دمای آب خروجی مورد نظر خود می رسد و خاموش می شود.
ساختمان همچنان به مصرف گرما ادامه می دهد.
دمای آب کاهش می یابد.
پمپ حرارتی دوباره راه اندازی می شود.
نتیجه این است:
ON → OFF → ON → OFF → ON
این دوچرخه سواری کوتاه است.
دوچرخه سواری مکرر می تواند تأثیر منفی بر:
کارایی فصلی
پایداری عملکرد کمپرسور
راحتی داخل ساختمان
عمر جزء
مصرف برق
با افزودن حجم آب، یک مخزن بافر سرعت تغییر دمای آب را کاهش می دهد.
بنابراین پمپ حرارتی می تواند برای مدت طولانی تری قبل از رسیدن به وضعیت توقف کار کند.
تولید گرما و تقاضای گرمای ساختمان تقریباً هرگز در هر لحظه کاملاً برابر نیستند.
فرض کنید:
خروجی پمپ حرارتی > تقاضای ساختمان
انرژی حرارتی اضافی به طور موقت دمای آب سیستم را افزایش می دهد.
حال شرط مخالف را در نظر بگیرید:
تقاضای ساختمان > خروجی پمپ حرارتی آنی
ساختمان شروع به استخراج بخشی از انرژی حرارتی ذخیره شده در آب می کند.
بنابراین مخزن بافر به عنوان یک بافر حرارتی موقت بین تولید گرما و مصرف گرما عمل می کند.
یک روش مفید برای بیان این است:
خروجی پمپ حرارتی = بار ساختمان + تلفات سیستم ± تغییر در انرژی ذخیره شده
به همین دلیل است که این اصطلاحمخزن بافرمناسب است.
این به "بافر" تفاوت های کوتاه مدت بین منبع گرما و بار کمک می کند.
در یک سیستم هیدرونیک ثانویه، یکی از مهمترین وظایف مخزن بافر جداسازی هیدرولیکی است.
دوباره دو مدار را در نظر بگیرید.
پمپ گردش اولیه با توجه به موارد زیر انتخاب می شود:
دبی مورد نیاز پمپ حرارتی
افت فشار مبدل حرارتی
مقاومت لوله اولیه
شیرآلات و اتصالات
حداقل و جریان اسمی مورد نیاز سازنده
پمپ گردش ثانویه ممکن است نیاز به خدمات زیر داشته باشد:
گرمایش از کف
رادیاتورها
واحدهای فن کویل
چند طبقه
مناطق گرمایشی متعدد
دریچه های زون
لوله طولانی اجرا می شود
منیفولدهای توزیع
اینها شرایط هیدرولیکی کاملاً متفاوت هستند.
بدون جداسازی، یک پمپ ممکن است مجبور شود هر دو طرف را به طور همزمان برآورده کند.
با یک سیستم ثانویه به درستی طراحی شده، مدار پمپ حرارتی را می توان برای پمپ حرارتی بهینه کرد در حالی که مدار پایانه را می توان برای ساختمان بهینه کرد.
این یک مزیت عمده مهندسی است.
هوا یکی از مشکلاتی است که در سیستم های تهویه مطبوع هیدرونیک کمتر برآورد شده است.
حتی پس از پر کردن و راه اندازی، ممکن است مقدار کمی از هوا در آب حل شود یا در مکان های مختلف به دام بیفتد.
هوا می تواند وارد سیستم شود یا در آن باقی بماند به دلیل:
پر کردن اولیه
تعمیر و نگهداری
نشتی
نوسانات فشار
گازهای محلول که از محلول خارج می شوند
راه اندازی نامناسب
هوا در سیستم ممکن است باعث شود:
سر و صدا
کاهش گردش خون
جریان ناپایدار
کاهش انتقال حرارت
کاویتاسیون پمپ
خوردگی
قفل هوا
عملکرد ضعیف ترمینال
مخزن بافر به دلیل سطح مقطع زیاد می تواند به جداسازی هوا کمک کند.
به جریان آب در یک لوله نسبتا کوچک فکر کنید.
سرعت آب ممکن است بسیار زیاد باشد.
بنابراین حباب های کوچک هوا را می توان همراه با آب در حال حرکت حمل کرد.
هنگامی که آب وارد یک مخزن بافر بسیار بزرگتر می شود، سطح جریان مقطع به طور چشمگیری افزایش می یابد.
در نتیجه:
سرعت آب کاهش می یابد.
سرعت کمتر باعث میشود حبابهای هوای حبابشده از آب جدا شده و به سمت بالای مخزن بالا بروند.
اگر مناسب استدریچه هوای اتوماتیک یا جداکننده هوادر یک نقطه بلند مناسب نصب می شود، سپس هوای انباشته شده را می توان از سیستم خارج کرد.
به عبارت ساده شده:
جریان لوله با سرعت بالا ← مخزن بافر ← سرعت پایین ← افزایش هوا → دریچه هوا
این می تواند ثبات سیستم را بهبود بخشد.
با این حال، یک مخزن بافر نباید جایگزینی برای جداکننده هوا که به درستی طراحی شده است، در صورت نیاز در نظر گرفته شود.
همین اصل می تواند در جهت مخالف برای آلاینده های سنگین تر عمل کند.
سرعت آب با ورود به مخزن بافر کاهش می یابد.
هوا تمایل به بالا رفتن دارد.
ذرات سنگین تر تمایل به ته نشین شدن دارند.
سیستم های هیدرونیک ممکن است حاوی آلاینده هایی مانند:
زباله های لوله
ذرات زنگ
اکسیدهای فلزی
مقیاس
بقایای نصب
مواد جامد معلق
این آلایندهها میتوانند از لولهکشی، شیرآلات، اتصالات، رادیاتورهای قدیمی یا اجزای دیگر منشأ بگیرند.
تخلیه مناسب با نقطه پایین روی مخزن بافر می تواند حذف مواد ته نشین شده را در طول تعمیر و نگهداری آسان تر کند.
این امر به ویژه در سیستم های مقاوم سازی که در آن رادیاتورها و لوله کشی های موجود ممکن است قبلاً دارای آلودگی باشند مفید است.
باز هم، مخزن بافر جایگزین یک مخزن اختصاصی نمی شودجداکننده کثیفی یا فیلتر مغناطیسیزمانی که اینها مورد نیاز است.
در عوض، می تواند استراتژی کلی مدیریت هوا و آلودگی سیستم را تکمیل کند.
هوا و آلودگی فقط مسائل نگهداری نیستند.
آنها می توانند به طور مستقیم بر عملکرد پمپ حرارتی تأثیر بگذارند.
هوای محبوس شده در مدار هیدرونیک می تواند گردش موثر آب و انتقال حرارت را کاهش دهد.
آلاینده ها به طور بالقوه می توانند بر:
مبدل های حرارتی صفحه ای
پمپ های گردش خون
شیرهای کنترل
صافی
سنسورهای جریان
مبدل های حرارتی فن کویل
به همین دلیل است که مهندسی هیدرونیک خوب نه تنها باید در نظر بگیرد:
جریان + دما
بلکه همچنین:
کیفیت آب + مدیریت هوا + جداسازی خاک
این عوامل در طول عمر سیستم اهمیت فزاینده ای پیدا می کنند.
این یکی از مزایای کمتر آشکار یک سیستم ثانویه است.
هنگامی که پمپ حرارتی از طریق یک مدار اولیه اختصاصی به مخزن بافر متصل می شود، شرایط هیدرولیکی این مدار نسبتاً قابل پیش بینی است.
طراح می تواند محاسبه کند:
نرخ جریان مورد نیاز + افت فشار لوله + افت فشار پمپ حرارتی + مقاومت دریچه / اتصالات
این امر انتخاب پمپ را دقیق تر می کند.
مهندسان می توانند به جای انتخاب یک پمپ بزرگ به دلیل اینکه پیش بینی کل شبکه ساختمان دشوار است، پمپ اولیه را به طور خاص برای مدار پمپ حرارتی انتخاب کنند.
به عنوان مثال:
پمپ حرارتی → لوله های اولیه کوتاه → مخزن بافر
محاسبه بسیار ساده تر از:
پمپ حرارتی ← چند طبقه ← قطرهای مختلف لوله ← دریچه های زون ← رادیاتور ← فن کویل ← گرمایش از کف ← چند منیفولد
این جداسازی به ویژه در تاسیسات پیچیده ارزشمند است.
پمپ های گردشی هر زمان که کار می کنند برق مصرف می کنند.
یک پمپ بزرگ ممکن است ایجاد کند:
سرعت آب بیش از حد
مصرف برق بیشتر
صدای سوپاپ
فشار دیفرانسیل غیر ضروری
رفتار کنترلی ضعیف
پمپ کم حجم ممکن است باعث شود:
جریان ناکافی آب
ΔT بزرگ
کاهش خروجی ترمینال
آلارم پمپ حرارتی
عملکرد ضعیف گرمایش یا سرمایش
بنابراین:
پمپ سیرکولاسیون صحیح، بزرگترین پمپ نیست، بلکه پمپی است که می تواند جریان مورد نیاز را در هد مورد نیاز با کنترل مناسب تامین کند.
در یک سیستم ثانویه، حلقه اولیه اختصاصی این انتخاب را آسانتر میکند.
پمپ سیرکولاسیون ثانویه کار متفاوتی دارد.
در خدمت ساختمان است.
انتخاب آن باید عواملی مانند:
نوع ترمینال
جریان ترمینال مورد نیاز
طول لوله
قطر لوله
تعداد خم ها
منیفولدها
شیرهای کنترل
شیرهای اختلاط
ارتفاع ساختمان در جایی که مربوط به طراحی سیستم باشد
کاهش فشار توزیع
تقاضای منطقه همزمان
در پروژه های واقعی، برآورد همه این عوامل به طور کامل در طول طراحی اولیه می تواند دشوار باشد.
این امر به ویژه در پروژه های نوسازی صادق است.
یک سیستم ثانویه به جداسازی عدم قطعیت در سمت ساختمان از مدار اولیه پمپ حرارتی کمک می کند.
اکثر ساختمان ها همیشه به حداکثر جریان نیاز ندارند.
ویلایی با هشت منطقه گرمایشی را در نظر بگیرید.
در شب، شاید تنها سه منطقه نیاز به گرمایش دارند.
اگر پمپ ثانویه با سرعت کامل به کار خود ادامه دهد، بسیاری از انرژی پمپاژ آن ممکن است غیر ضروری باشد.
یک پمپ ECM با سرعت متغیر مدرن می تواند نقطه کار خود را با توجه به نیاز سیستم تنظیم کند.
به عنوان مثال:
مناطق بیشتر باز → نیاز به جریان بالاتر
مناطق کمتر باز → نیاز به جریان کمتر
این به ویژه در موارد زیر مفید است:
گرمایش از کف منطقه ای
سیستم های رادیاتور ترموستاتیک
شبکه های فن کویل
تاسیسات چند اتاقه
کنترل صحیح سرعت متغیر می تواند مصرف انرژی کمکی غیرضروری را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
این یکی دیگر از مزایای مهم معماری سیستم ثانویه است.
اینپمپ اولیهبا توجه به عملکرد پمپ حرارتی قابل کنترل است.
اینپمپ ثانویهمی توان با توجه به تقاضای ساختمان کنترل کرد.
به عنوان مثال:
هنگامی که پمپ حرارتی نیاز به گرم کردن یا خنک شدن دارد:
پمپ حرارتی روشن → پمپ اولیه روشن
هنگامی که پمپ حرارتی متوقف می شود:
پمپ اولیه از منطق کنترل سازنده پیروی می کند
زمانی که یک یا چند اتاق نیاز به گرمایش دارند:
تقاضای منطقه → پمپ ثانویه روشن
وقتی همه مناطق راضی هستند:
بدون تقاضای ساختمان → پمپ ثانویه می تواند سرعت را کاهش دهد یا متوقف کند
این به منبع گرما و سیستم توزیع ساختمان اجازه می دهد تا بر اساس نیازهای خود عمل کنند.
این مزیت به ویژه برای نصابان و مهندسین پس از فروش مهم است.
در یک سیستم مستقیم، پمپ حرارتی و کل شبکه توزیع ساختمان به صورت هیدرولیکی متصل می شوند.
اگر مشکل جریان رخ دهد، تکنسین ممکن است نیاز به بررسی داشته باشد:
پمپ حرارتی ← پمپ ← لوله ← شیر ← منیفولد ← رادیاتور ← فن کویل ← گرمایش از کف
مشکل می تواند تقریباً همه جا باشد.
یک سیستم ثانویه نصب را به دو مدار با تشخیص آسان تر تقسیم می کند.
بررسی کنید:
پمپ حرارتی
پمپ اولیه
لوله کشی اولیه
اتصالات مخزن بافر
سنسور جریان
دریچه های اولیه
بررسی کنید:
پمپ ثانویه
دریچه های زون
شیرهای اختلاط
منیفولد
واحدهای ترمینال
لوله کشی توزیع
این جداسازی می تواند راه اندازی و عیب یابی را به طور قابل توجهی آسان کند.
پروژه ای را با استفاده از موارد زیر در نظر بگیرید:
پمپ حرارتی منبع هوا + رادیاتور + فن کویل + گرمایش از کف
هر ترمینال ممکن است نیازهای متفاوتی داشته باشد.
| ترمینال | خصوصیات معمولی |
|---|---|
| گرمایش از کف | دمای آب پایین، حجم آب نسبتاً بالا |
| رادیاتور | دمای بالاتر گرمایش آب بسته به طراحی |
| فن کویل | عملیات گرمایش / سرمایش، اغلب جریان و ΔT متفاوت است |
| مناطق چندگانه | جریان در حال تغییر مداوم |
تلاش برای ارضای همه این شرایط با یک مدار جریان ثابت ممکن است دشوار شود.
یک سیستم ثانویه انعطاف پذیری بسیار بیشتری را فراهم می کند.
پمپ های مجزا، شیرهای اختلاط، منیفولدها و کنترل ها را می توان با توجه به الزامات هر مدار ترمینال طراحی کرد.
پمپ های حرارتی منبع هوا که در هوای سرد و مرطوب کار می کنند به طور دوره ای نیاز به یخ زدایی مبدل حرارتی در فضای باز دارند.
در طول یخ زدایی چرخه معکوس، انرژی حرارتی از سمت آب سیستم گرفته می شود.
اگر حجم آب موجود سیستم خیلی کم باشد، دمای آب ممکن است در طول یخ زدایی به سرعت کاهش یابد.
بنابراین حجم آب کافی می تواند به ایجاد پایداری حرارتی در طول این فرآیند کمک کند.
یک مخزن بافر ممکن است به این جرم حرارتی موجود کمک کند.
با این حال، حداقل حجم سیستم مورد نیاز و استراتژی یخ زدایی باید همیشه از آن پیروی کندالزامات فنی سازنده پمپ حرارتی.
یک مخزن بافر هرگز نباید تنها با استفاده از حدس و گمان اندازه شود.
خیر
این مهم است.
یک مخزن بافر بسیاری از عملکردهای مفید را ارائه می دهد، اما باید یک نیاز مهندسی واقعی را برطرف کند.
یک سیستم ساده ممکن است نیازی به آن نداشته باشد، اگر قبلاً ارائه دهد:
حجم آب کافی سیستم
جریان آب پایدار
حداقل جریان کافی از طریق پمپ حرارتی
مدولاسیون اینورتر خوب
منطقه بندی محدود
طراحی صحیح هیدرولیک
حداقل زمان اجرای کمپرسور قابل قبول
به عنوان مثال، یک سیستم گرمایش از کف تک منطقه ای که به درستی طراحی شده باشد ممکن است از قبل دارای حجم قابل توجهی آب باشد و جریان پایدار داشته باشد.
افزودن یک مخزن بافر بزرگ ممکن است مزایای کمی را به همراه داشته باشد.
یک مخزن بافر زمانی بسیار ارزشمندتر می شود که سیستم دارای موارد زیر باشد:
مناطق متعدد
ترموستات ها و شیرهای اتاق اغلب جریان آب را تغییر می دهند.
انواع ترمینال های متعدد
رادیاتورها، گرمایش از کف و فن کویل ها در شرایط هیدرولیکی مختلف کار می کنند.
حجم کم آب سیستم
این سیستم نمی تواند حداقل حجم مورد نیاز سازنده پمپ حرارتی را برآورده کند.
خطر دوچرخه سواری کوتاه
حداقل خروجی پمپ حرارتی اغلب بیشتر از تقاضای ساختمان است.
جریان متغیر
بسیاری از شیرهای پایانه در حین کار باز و بسته می شوند.
الزامات جداسازی هیدرولیک
مدارهای پمپ حرارتی و ساختمان به دبی متفاوتی نیاز دارند.
الزامات یخ زدایی
جرم حرارتی اضافی ممکن است به حفظ دمای آب پایدار کمک کند.
توزیع ساختمان مجتمع
مدار ثانویه دارای مقاومت هیدرولیکی غیر قابل پیش بینی است.
این امر به ویژه برای صاحبان خانه و نصابان جدید بسیار مهم است.
الفمخزن بافرو الفمخزن آب گرم خانگیعملکردهای مختلف را انجام دهد.
حاوی آب سیستم هیدرونیک و پشتیبانی از:
سیستم گرمایش / سرمایش
آب گرم قابل شرب را برای موارد زیر ذخیره می کند:
دوش / شیر آب / حمام / آشپزخانه
بنابراین برخی از تاسیسات پمپ حرارتی ممکن است شامل هر دو مورد باشند:
پمپ حرارتی + مخزن بافر + مخزن DHW
آنها را نباید به عنوان یک جزء در نظر گرفت.
این نکته قابل تاکید است.
نصب مخزن بافر نمی تواند اصلاح کند:
اندازه نادرست پمپ حرارتی
محاسبات ضعیف بار حرارتی ساختمان
لوله کشی کم اندازه
انتخاب نادرست پمپ
منطق کنترل بد
نیاز به دمای بیش از حد آب
انتخاب ضعیف ترمینال
تعادل نامناسب سیستم
مخزن بافر یک ابزار است – نه درمانی برای مهندسی ضعیف HVAC.
سیستم کامل هنوز باید به درستی طراحی شود.
یک سیستم ثانویه زمانی به پتانسیل کامل خود می رسد که دو طرف به طور هوشمند کنترل شوند.
فلسفه اصلی این است:
سمت اولیه = با توجه به نیاز پمپ حرارتی کنترل می شود
سمت ثانویه = با توجه به تقاضای ساختمان کنترل می شود
به عنوان مثال، پمپ حرارتی ممکن است از موارد زیر استفاده کند:
کنترل دمای آب خروجی
جبران آب و هوا
دمای مخزن بافر
مدولاسیون کمپرسور
در همین حال، سیستم ثانویه ممکن است به موارد زیر پاسخ دهد:
ترموستات اتاق
تقاضای منطقه
فشار دیفرانسیل
دمای تامین آب
تقاضای ترمینال
کنترل پمپ با سرعت متغیر
هدف این نیست که هر دو پمپ به طور مداوم با حداکثر سرعت کار کنند.
هدف تامین استفقط جریان و انرژی حرارتی مورد نیاز است.
| تابع | مزیت مهندسی |
|---|---|
| حجم آب را اضافه می کند | اینرسی حرارتی را افزایش می دهد |
| انرژی حرارتی را به طور موقت ذخیره می کند | به تعادل تغییرات کوتاه مدت بار کمک می کند |
| نوسانات دما را کاهش می دهد | به جلوگیری از دوچرخه سواری کوتاه کمک می کند |
| جداسازی هیدرولیک | پمپ حرارتی و جریان ترمینال مورد نیاز را جدا می کند |
| سرعت آب کمتر در مخزن | می تواند به جداسازی هوا کمک کند |
| ته نشین شدن حجم | می تواند به جمع آوری آلاینده های سنگین تر کمک کند |
| مدار اولیه پایدار | انتخاب پمپ اولیه را آسان تر می کند |
| مدارهای مستقل | کنترل بهتر پمپ را فعال می کند |
| جرم حرارتی اضافی | می تواند عملیات یخ زدایی پایدار را پشتیبانی کند |
| جداسازی هیدرولیک | عیب یابی را ساده می کند |
یک نصب خوب پمپ حرارتی باید چهار عنصر اساسی را متعادل کند:
تولید گرما
↓
جریان آب
↓
ذخیره سازی حرارتی
↓
تقاضای ساختمان
مخزن بافر در محل تقاطع این عناصر قرار دارد.
می تواند به مدیریت تفاوت بین:
خروجی پمپ حرارتی ↔ بار ساختمان
و:
جریان اولیه ↔ جریان ثانویه
به همین دلیل است که مخزن بافر می تواند به یک جزء مهم در یک سیستم هیدرونیک ثانویه به خوبی طراحی شده تبدیل شود.
در برنامه مناسب، کاملا.
یک مخزن بافر که به درستی طراحی شده باشد می تواند بسیار بیشتر از افزایش مقدار آب در یک سیستم پمپ حرارتی هوا به آب انجام دهد.
می تواند ارائه دهد:
بافر حرارتی، جداسازی هیدرولیکی، تثبیت جریان، کاهش چرخه کوتاه، بهبود مدیریت هوا، جمع آوری رسوب، انتخاب آسان تر پمپ، کنترل مدار مستقل و عیب یابی ساده تر.
اما عبارت کلیدی این است:
به درستی طراحی شده است.
حجم مخزن بافر، اتصالات لوله، پمپ های گردش خون، حسگرها، شیرها و استراتژی کنترل همه باید با هم کار کنند.
برای یک سیستم ساده، پایدار و تک منطقه ای، ممکن است یک مخزن بافر لازم نباشد.
برای یک سیستم پیچیده باگرمایش از کف، رادیاتورها، فن کویل ها، مناطق متعدد یا جریان آب متغیریک سیستم هیدرونیک ثانویه با یک مخزن بافر به درستی طراحی شده می تواند مزایای مهندسی قابل توجهی را ارائه دهد.
بهترین سیستم تهویه مطبوع سیستمی نیست که بیشترین قطعات را داشته باشد.
این چیزی است که در آن هر جزء دارای یک هدف مهندسی واضح است.
برای اطلاعات فنی بیشتر در مورد پمپهای حرارتی منبع هوا، سیستمهای گرمایش هیدرونیک، برنامههای گرمایش از کف و راهحلهای پمپ حرارتی OEM، بازدید کنید:
نه همیشه. مخزن بافر مخصوصاً زمانی مفید است که حجم آب اضافی سیستم، جداسازی هیدرولیکی، تثبیت جریان یا جلوگیری از چرخه کوتاه مورد نیاز باشد. سیستم های ساده با حجم آب کافی و جریان پایدار ممکن است بدون آن کار کنند.
مخزن بافر می تواند حجم آب سیستم را افزایش دهد، اینرسی حرارتی را فراهم کند، مدارهای اولیه و ثانویه را به صورت هیدرولیکی جدا کند، به تثبیت جریان کمک کند، چرخه کوتاه را کاهش دهد و به مدیریت هوا و رسوب کمک کند.
نه مستقیم. یک مخزن بافر ممکن است عملکرد کلی سیستم را با کاهش چرخه و تثبیت شرایط هیدرولیکی بهبود بخشد، اما باعث از دست دادن گرما نیز می شود. کارایی سیستم به طراحی کامل بستگی دارد.
این می تواند به جداسازی هوا کمک کند، زیرا سرعت آب در داخل کشتی بزرگتر کاهش می یابد و به حباب های هوای حباب شده اجازه می دهد راحت تر بلند شوند. ممکن است همچنان به یک جداکننده هوا یا دریچه هوای خودکار با طراحی مناسب نیاز باشد.
سرعت کم آب می تواند به برخی از ذرات سنگین تر اجازه ته نشین شدن را بدهد، به خصوص اگر مخزن دارای تخلیه مناسب با نقطه پایین باشد. با این حال، این نیاز به صافی، جداکننده کثیفی یا فیلترهای مغناطیسی را در صورت لزوم برطرف نمی کند.
موقعیت آن به معماری هیدرولیک و عملکرد مورد نظر مخزن بستگی دارد. مخازن بافر چهار لوله ای، حجم دهنده های دو لوله ای و سایر پیکربندی ها رفتار متفاوتی دارند، بنابراین طراحی اتصال باید با توجه به نیازهای سیستم تعیین شود.
هیچ قانون جهانی لیتر بر کیلووات مناسب برای هر پروژه وجود ندارد. اندازه باید حداقل خروجی پمپ حرارتی، حجم آب سیستم، حداقل زمان اجرا، ΔT مجاز، حداقل بار ساختمان، منطقه بندی و الزامات سازنده را در نظر بگیرد.
هنگام طراحی یک سیستم پمپ حرارتی هوا به آب، گاهی اوقات مخزن بافر به عنوان یک مخزن ذخیره آب ساده در نظر گرفته می شود.
اما از منظر مهندسی هیدرونیک، نقش آن می تواند بسیار مهمتر باشد.
یک مخزن بافر به درستی طراحی شده می تواند کمک کند:
افزایش حجم آب سیستم و اینرسی حرارتی
چرخه کوتاه پمپ حرارتی را کاهش دهید
پمپ حرارتی را از مدار ساختمان جدا کنید
جریان آب را از طریق پمپ حرارتی تثبیت کنید
به جمع آوری و حذف هوای حباب شده کمک کنید
مکانی را فراهم کنید که رسوبات در آن ته نشین شوند
انتخاب پمپ را ساده کنید
عیب یابی و راه اندازی را آسان تر کنید
این امر به ویژه در یکسیستم هیدرونیک ثانویه، که در آن مدار پمپ حرارتی و مدار توزیع ساختمان با پمپ های گردشی جداگانه کار می کنند.
بنابراین، یک مخزن بافر دقیقاً چه کاری انجام می دهد - و چه زمانی ارزش نصب دارد؟
بیایید از منظر یک مهندس به آن نگاه کنیم.
مخزن بافر یک مخزن آبی است که در یک سیستم گرمایش یا سرمایش هیدرونیک نصب شده است.
برخلاف سیلندر آب گرم خانگی، هدف اصلی آن به طور کلی استآب گرم آشامیدنی را ذخیره نکنید.
در عوض، حاوی آب سیستم است که بین پمپ حرارتی و پایانه های گرمایش یا سرمایش در گردش است.
در یک سیستم ثانویه معمولی، می توانیم نصب را به دو مدار تقسیم کنیم:
مدار اولیه
پمپ حرارتی منبع هوا → پمپ گردش اولیه → مخزن بافر → پمپ حرارتی
مدار ثانویه
مخزن بافر → پمپ گردش ثانویه → گرمایش از کف / رادیاتور / فن کویل → مخزن بافر
بنابراین مخزن بافر به یک رابط بین:
منبع حرارت ↔ بار ساختمان
این ترتیب به پمپ حرارتی و سیستم توزیع ساختمان اجازه می دهد تا تحت شرایط هیدرولیکی مختلف کار کنند.
این احتمالاً شناخته شده ترین عملکرد یک مخزن بافر است.
آب جرم حرارتی را فراهم می کند.
هرچه یک سیستم هیدرونیک آب بیشتری داشته باشد، انرژی حرارتی بیشتری برای تغییر دمای آن مورد نیاز است.
رابطه اساسی این است:
Q = m × Cp × ΔT
کجا:
س= انرژی حرارتی
متر= جرم آب
Cp= ظرفیت گرمایی ویژه
ΔT= تغییر دمای آب
برای محاسبات عملی HVAC، تقریبا:
1 لیتر آب به ازای هر تغییر دمای 1 درجه سانتی گراد، 1.16 وات ساعت انرژی حرارتی ذخیره می کند.
به عنوان مثال، یک مخزن بافر 200 لیتری که در محدوده دمایی قابل استفاده 5 درجه سانتیگراد کار می کند تقریباً موارد زیر را ارائه می دهد:
200 × 1.16 × 5 = 1160 وات ساعت
یا در مورد:
1.16 کیلووات ساعت ذخیره حرارتی
این بدان معنا نیست که مخزن بافر انرژی تولید می کند.
این به سادگی سیستم را بزرگتر می کنداینرسی حرارتی.
و این می تواند برای عملکرد پمپ حرارتی بسیار مفید باشد.
یکی از بزرگترین دلایلی که مهندسان به مخزن بافر توجه می کنند این استدوچرخه سواری کوتاه.
یک پمپ حرارتی اینورتر را تصور کنید که می تواند حداقل خروجی گرمایش 5 کیلو وات را تعدیل کند.
با این حال، در یک دمای بیرونی ملایم، ساختمان ممکن است تنها به 2 کیلو وات نیاز داشته باشد.
اکنون داریم:
قدرت پمپ حرارتی: 5 کیلو وات
تقاضای ساختمان: 2 کیلو وات
خروجی اضافی: 3 کیلو وات
بدون حجم کافی آب، این انرژی اضافی باعث می شود دمای آب به سرعت افزایش یابد.
پمپ حرارتی به دمای آب خروجی مورد نظر خود می رسد و خاموش می شود.
ساختمان همچنان به مصرف گرما ادامه می دهد.
دمای آب کاهش می یابد.
پمپ حرارتی دوباره راه اندازی می شود.
نتیجه این است:
ON → OFF → ON → OFF → ON
این دوچرخه سواری کوتاه است.
دوچرخه سواری مکرر می تواند تأثیر منفی بر:
کارایی فصلی
پایداری عملکرد کمپرسور
راحتی داخل ساختمان
عمر جزء
مصرف برق
با افزودن حجم آب، یک مخزن بافر سرعت تغییر دمای آب را کاهش می دهد.
بنابراین پمپ حرارتی می تواند برای مدت طولانی تری قبل از رسیدن به وضعیت توقف کار کند.
تولید گرما و تقاضای گرمای ساختمان تقریباً هرگز در هر لحظه کاملاً برابر نیستند.
فرض کنید:
خروجی پمپ حرارتی > تقاضای ساختمان
انرژی حرارتی اضافی به طور موقت دمای آب سیستم را افزایش می دهد.
حال شرط مخالف را در نظر بگیرید:
تقاضای ساختمان > خروجی پمپ حرارتی آنی
ساختمان شروع به استخراج بخشی از انرژی حرارتی ذخیره شده در آب می کند.
بنابراین مخزن بافر به عنوان یک بافر حرارتی موقت بین تولید گرما و مصرف گرما عمل می کند.
یک روش مفید برای بیان این است:
خروجی پمپ حرارتی = بار ساختمان + تلفات سیستم ± تغییر در انرژی ذخیره شده
به همین دلیل است که این اصطلاحمخزن بافرمناسب است.
این به "بافر" تفاوت های کوتاه مدت بین منبع گرما و بار کمک می کند.
در یک سیستم هیدرونیک ثانویه، یکی از مهمترین وظایف مخزن بافر جداسازی هیدرولیکی است.
دوباره دو مدار را در نظر بگیرید.
پمپ گردش اولیه با توجه به موارد زیر انتخاب می شود:
دبی مورد نیاز پمپ حرارتی
افت فشار مبدل حرارتی
مقاومت لوله اولیه
شیرآلات و اتصالات
حداقل و جریان اسمی مورد نیاز سازنده
پمپ گردش ثانویه ممکن است نیاز به خدمات زیر داشته باشد:
گرمایش از کف
رادیاتورها
واحدهای فن کویل
چند طبقه
مناطق گرمایشی متعدد
دریچه های زون
لوله طولانی اجرا می شود
منیفولدهای توزیع
اینها شرایط هیدرولیکی کاملاً متفاوت هستند.
بدون جداسازی، یک پمپ ممکن است مجبور شود هر دو طرف را به طور همزمان برآورده کند.
با یک سیستم ثانویه به درستی طراحی شده، مدار پمپ حرارتی را می توان برای پمپ حرارتی بهینه کرد در حالی که مدار پایانه را می توان برای ساختمان بهینه کرد.
این یک مزیت عمده مهندسی است.
هوا یکی از مشکلاتی است که در سیستم های تهویه مطبوع هیدرونیک کمتر برآورد شده است.
حتی پس از پر کردن و راه اندازی، ممکن است مقدار کمی از هوا در آب حل شود یا در مکان های مختلف به دام بیفتد.
هوا می تواند وارد سیستم شود یا در آن باقی بماند به دلیل:
پر کردن اولیه
تعمیر و نگهداری
نشتی
نوسانات فشار
گازهای محلول که از محلول خارج می شوند
راه اندازی نامناسب
هوا در سیستم ممکن است باعث شود:
سر و صدا
کاهش گردش خون
جریان ناپایدار
کاهش انتقال حرارت
کاویتاسیون پمپ
خوردگی
قفل هوا
عملکرد ضعیف ترمینال
مخزن بافر به دلیل سطح مقطع زیاد می تواند به جداسازی هوا کمک کند.
به جریان آب در یک لوله نسبتا کوچک فکر کنید.
سرعت آب ممکن است بسیار زیاد باشد.
بنابراین حباب های کوچک هوا را می توان همراه با آب در حال حرکت حمل کرد.
هنگامی که آب وارد یک مخزن بافر بسیار بزرگتر می شود، سطح جریان مقطع به طور چشمگیری افزایش می یابد.
در نتیجه:
سرعت آب کاهش می یابد.
سرعت کمتر باعث میشود حبابهای هوای حبابشده از آب جدا شده و به سمت بالای مخزن بالا بروند.
اگر مناسب استدریچه هوای اتوماتیک یا جداکننده هوادر یک نقطه بلند مناسب نصب می شود، سپس هوای انباشته شده را می توان از سیستم خارج کرد.
به عبارت ساده شده:
جریان لوله با سرعت بالا ← مخزن بافر ← سرعت پایین ← افزایش هوا → دریچه هوا
این می تواند ثبات سیستم را بهبود بخشد.
با این حال، یک مخزن بافر نباید جایگزینی برای جداکننده هوا که به درستی طراحی شده است، در صورت نیاز در نظر گرفته شود.
همین اصل می تواند در جهت مخالف برای آلاینده های سنگین تر عمل کند.
سرعت آب با ورود به مخزن بافر کاهش می یابد.
هوا تمایل به بالا رفتن دارد.
ذرات سنگین تر تمایل به ته نشین شدن دارند.
سیستم های هیدرونیک ممکن است حاوی آلاینده هایی مانند:
زباله های لوله
ذرات زنگ
اکسیدهای فلزی
مقیاس
بقایای نصب
مواد جامد معلق
این آلایندهها میتوانند از لولهکشی، شیرآلات، اتصالات، رادیاتورهای قدیمی یا اجزای دیگر منشأ بگیرند.
تخلیه مناسب با نقطه پایین روی مخزن بافر می تواند حذف مواد ته نشین شده را در طول تعمیر و نگهداری آسان تر کند.
این امر به ویژه در سیستم های مقاوم سازی که در آن رادیاتورها و لوله کشی های موجود ممکن است قبلاً دارای آلودگی باشند مفید است.
باز هم، مخزن بافر جایگزین یک مخزن اختصاصی نمی شودجداکننده کثیفی یا فیلتر مغناطیسیزمانی که اینها مورد نیاز است.
در عوض، می تواند استراتژی کلی مدیریت هوا و آلودگی سیستم را تکمیل کند.
هوا و آلودگی فقط مسائل نگهداری نیستند.
آنها می توانند به طور مستقیم بر عملکرد پمپ حرارتی تأثیر بگذارند.
هوای محبوس شده در مدار هیدرونیک می تواند گردش موثر آب و انتقال حرارت را کاهش دهد.
آلاینده ها به طور بالقوه می توانند بر:
مبدل های حرارتی صفحه ای
پمپ های گردش خون
شیرهای کنترل
صافی
سنسورهای جریان
مبدل های حرارتی فن کویل
به همین دلیل است که مهندسی هیدرونیک خوب نه تنها باید در نظر بگیرد:
جریان + دما
بلکه همچنین:
کیفیت آب + مدیریت هوا + جداسازی خاک
این عوامل در طول عمر سیستم اهمیت فزاینده ای پیدا می کنند.
این یکی از مزایای کمتر آشکار یک سیستم ثانویه است.
هنگامی که پمپ حرارتی از طریق یک مدار اولیه اختصاصی به مخزن بافر متصل می شود، شرایط هیدرولیکی این مدار نسبتاً قابل پیش بینی است.
طراح می تواند محاسبه کند:
نرخ جریان مورد نیاز + افت فشار لوله + افت فشار پمپ حرارتی + مقاومت دریچه / اتصالات
این امر انتخاب پمپ را دقیق تر می کند.
مهندسان می توانند به جای انتخاب یک پمپ بزرگ به دلیل اینکه پیش بینی کل شبکه ساختمان دشوار است، پمپ اولیه را به طور خاص برای مدار پمپ حرارتی انتخاب کنند.
به عنوان مثال:
پمپ حرارتی → لوله های اولیه کوتاه → مخزن بافر
محاسبه بسیار ساده تر از:
پمپ حرارتی ← چند طبقه ← قطرهای مختلف لوله ← دریچه های زون ← رادیاتور ← فن کویل ← گرمایش از کف ← چند منیفولد
این جداسازی به ویژه در تاسیسات پیچیده ارزشمند است.
پمپ های گردشی هر زمان که کار می کنند برق مصرف می کنند.
یک پمپ بزرگ ممکن است ایجاد کند:
سرعت آب بیش از حد
مصرف برق بیشتر
صدای سوپاپ
فشار دیفرانسیل غیر ضروری
رفتار کنترلی ضعیف
پمپ کم حجم ممکن است باعث شود:
جریان ناکافی آب
ΔT بزرگ
کاهش خروجی ترمینال
آلارم پمپ حرارتی
عملکرد ضعیف گرمایش یا سرمایش
بنابراین:
پمپ سیرکولاسیون صحیح، بزرگترین پمپ نیست، بلکه پمپی است که می تواند جریان مورد نیاز را در هد مورد نیاز با کنترل مناسب تامین کند.
در یک سیستم ثانویه، حلقه اولیه اختصاصی این انتخاب را آسانتر میکند.
پمپ سیرکولاسیون ثانویه کار متفاوتی دارد.
در خدمت ساختمان است.
انتخاب آن باید عواملی مانند:
نوع ترمینال
جریان ترمینال مورد نیاز
طول لوله
قطر لوله
تعداد خم ها
منیفولدها
شیرهای کنترل
شیرهای اختلاط
ارتفاع ساختمان در جایی که مربوط به طراحی سیستم باشد
کاهش فشار توزیع
تقاضای منطقه همزمان
در پروژه های واقعی، برآورد همه این عوامل به طور کامل در طول طراحی اولیه می تواند دشوار باشد.
این امر به ویژه در پروژه های نوسازی صادق است.
یک سیستم ثانویه به جداسازی عدم قطعیت در سمت ساختمان از مدار اولیه پمپ حرارتی کمک می کند.
اکثر ساختمان ها همیشه به حداکثر جریان نیاز ندارند.
ویلایی با هشت منطقه گرمایشی را در نظر بگیرید.
در شب، شاید تنها سه منطقه نیاز به گرمایش دارند.
اگر پمپ ثانویه با سرعت کامل به کار خود ادامه دهد، بسیاری از انرژی پمپاژ آن ممکن است غیر ضروری باشد.
یک پمپ ECM با سرعت متغیر مدرن می تواند نقطه کار خود را با توجه به نیاز سیستم تنظیم کند.
به عنوان مثال:
مناطق بیشتر باز → نیاز به جریان بالاتر
مناطق کمتر باز → نیاز به جریان کمتر
این به ویژه در موارد زیر مفید است:
گرمایش از کف منطقه ای
سیستم های رادیاتور ترموستاتیک
شبکه های فن کویل
تاسیسات چند اتاقه
کنترل صحیح سرعت متغیر می تواند مصرف انرژی کمکی غیرضروری را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
این یکی دیگر از مزایای مهم معماری سیستم ثانویه است.
اینپمپ اولیهبا توجه به عملکرد پمپ حرارتی قابل کنترل است.
اینپمپ ثانویهمی توان با توجه به تقاضای ساختمان کنترل کرد.
به عنوان مثال:
هنگامی که پمپ حرارتی نیاز به گرم کردن یا خنک شدن دارد:
پمپ حرارتی روشن → پمپ اولیه روشن
هنگامی که پمپ حرارتی متوقف می شود:
پمپ اولیه از منطق کنترل سازنده پیروی می کند
زمانی که یک یا چند اتاق نیاز به گرمایش دارند:
تقاضای منطقه → پمپ ثانویه روشن
وقتی همه مناطق راضی هستند:
بدون تقاضای ساختمان → پمپ ثانویه می تواند سرعت را کاهش دهد یا متوقف کند
این به منبع گرما و سیستم توزیع ساختمان اجازه می دهد تا بر اساس نیازهای خود عمل کنند.
این مزیت به ویژه برای نصابان و مهندسین پس از فروش مهم است.
در یک سیستم مستقیم، پمپ حرارتی و کل شبکه توزیع ساختمان به صورت هیدرولیکی متصل می شوند.
اگر مشکل جریان رخ دهد، تکنسین ممکن است نیاز به بررسی داشته باشد:
پمپ حرارتی ← پمپ ← لوله ← شیر ← منیفولد ← رادیاتور ← فن کویل ← گرمایش از کف
مشکل می تواند تقریباً همه جا باشد.
یک سیستم ثانویه نصب را به دو مدار با تشخیص آسان تر تقسیم می کند.
بررسی کنید:
پمپ حرارتی
پمپ اولیه
لوله کشی اولیه
اتصالات مخزن بافر
سنسور جریان
دریچه های اولیه
بررسی کنید:
پمپ ثانویه
دریچه های زون
شیرهای اختلاط
منیفولد
واحدهای ترمینال
لوله کشی توزیع
این جداسازی می تواند راه اندازی و عیب یابی را به طور قابل توجهی آسان کند.
پروژه ای را با استفاده از موارد زیر در نظر بگیرید:
پمپ حرارتی منبع هوا + رادیاتور + فن کویل + گرمایش از کف
هر ترمینال ممکن است نیازهای متفاوتی داشته باشد.
| ترمینال | خصوصیات معمولی |
|---|---|
| گرمایش از کف | دمای آب پایین، حجم آب نسبتاً بالا |
| رادیاتور | دمای بالاتر گرمایش آب بسته به طراحی |
| فن کویل | عملیات گرمایش / سرمایش، اغلب جریان و ΔT متفاوت است |
| مناطق چندگانه | جریان در حال تغییر مداوم |
تلاش برای ارضای همه این شرایط با یک مدار جریان ثابت ممکن است دشوار شود.
یک سیستم ثانویه انعطاف پذیری بسیار بیشتری را فراهم می کند.
پمپ های مجزا، شیرهای اختلاط، منیفولدها و کنترل ها را می توان با توجه به الزامات هر مدار ترمینال طراحی کرد.
پمپ های حرارتی منبع هوا که در هوای سرد و مرطوب کار می کنند به طور دوره ای نیاز به یخ زدایی مبدل حرارتی در فضای باز دارند.
در طول یخ زدایی چرخه معکوس، انرژی حرارتی از سمت آب سیستم گرفته می شود.
اگر حجم آب موجود سیستم خیلی کم باشد، دمای آب ممکن است در طول یخ زدایی به سرعت کاهش یابد.
بنابراین حجم آب کافی می تواند به ایجاد پایداری حرارتی در طول این فرآیند کمک کند.
یک مخزن بافر ممکن است به این جرم حرارتی موجود کمک کند.
با این حال، حداقل حجم سیستم مورد نیاز و استراتژی یخ زدایی باید همیشه از آن پیروی کندالزامات فنی سازنده پمپ حرارتی.
یک مخزن بافر هرگز نباید تنها با استفاده از حدس و گمان اندازه شود.
خیر
این مهم است.
یک مخزن بافر بسیاری از عملکردهای مفید را ارائه می دهد، اما باید یک نیاز مهندسی واقعی را برطرف کند.
یک سیستم ساده ممکن است نیازی به آن نداشته باشد، اگر قبلاً ارائه دهد:
حجم آب کافی سیستم
جریان آب پایدار
حداقل جریان کافی از طریق پمپ حرارتی
مدولاسیون اینورتر خوب
منطقه بندی محدود
طراحی صحیح هیدرولیک
حداقل زمان اجرای کمپرسور قابل قبول
به عنوان مثال، یک سیستم گرمایش از کف تک منطقه ای که به درستی طراحی شده باشد ممکن است از قبل دارای حجم قابل توجهی آب باشد و جریان پایدار داشته باشد.
افزودن یک مخزن بافر بزرگ ممکن است مزایای کمی را به همراه داشته باشد.
یک مخزن بافر زمانی بسیار ارزشمندتر می شود که سیستم دارای موارد زیر باشد:
مناطق متعدد
ترموستات ها و شیرهای اتاق اغلب جریان آب را تغییر می دهند.
انواع ترمینال های متعدد
رادیاتورها، گرمایش از کف و فن کویل ها در شرایط هیدرولیکی مختلف کار می کنند.
حجم کم آب سیستم
این سیستم نمی تواند حداقل حجم مورد نیاز سازنده پمپ حرارتی را برآورده کند.
خطر دوچرخه سواری کوتاه
حداقل خروجی پمپ حرارتی اغلب بیشتر از تقاضای ساختمان است.
جریان متغیر
بسیاری از شیرهای پایانه در حین کار باز و بسته می شوند.
الزامات جداسازی هیدرولیک
مدارهای پمپ حرارتی و ساختمان به دبی متفاوتی نیاز دارند.
الزامات یخ زدایی
جرم حرارتی اضافی ممکن است به حفظ دمای آب پایدار کمک کند.
توزیع ساختمان مجتمع
مدار ثانویه دارای مقاومت هیدرولیکی غیر قابل پیش بینی است.
این امر به ویژه برای صاحبان خانه و نصابان جدید بسیار مهم است.
الفمخزن بافرو الفمخزن آب گرم خانگیعملکردهای مختلف را انجام دهد.
حاوی آب سیستم هیدرونیک و پشتیبانی از:
سیستم گرمایش / سرمایش
آب گرم قابل شرب را برای موارد زیر ذخیره می کند:
دوش / شیر آب / حمام / آشپزخانه
بنابراین برخی از تاسیسات پمپ حرارتی ممکن است شامل هر دو مورد باشند:
پمپ حرارتی + مخزن بافر + مخزن DHW
آنها را نباید به عنوان یک جزء در نظر گرفت.
این نکته قابل تاکید است.
نصب مخزن بافر نمی تواند اصلاح کند:
اندازه نادرست پمپ حرارتی
محاسبات ضعیف بار حرارتی ساختمان
لوله کشی کم اندازه
انتخاب نادرست پمپ
منطق کنترل بد
نیاز به دمای بیش از حد آب
انتخاب ضعیف ترمینال
تعادل نامناسب سیستم
مخزن بافر یک ابزار است – نه درمانی برای مهندسی ضعیف HVAC.
سیستم کامل هنوز باید به درستی طراحی شود.
یک سیستم ثانویه زمانی به پتانسیل کامل خود می رسد که دو طرف به طور هوشمند کنترل شوند.
فلسفه اصلی این است:
سمت اولیه = با توجه به نیاز پمپ حرارتی کنترل می شود
سمت ثانویه = با توجه به تقاضای ساختمان کنترل می شود
به عنوان مثال، پمپ حرارتی ممکن است از موارد زیر استفاده کند:
کنترل دمای آب خروجی
جبران آب و هوا
دمای مخزن بافر
مدولاسیون کمپرسور
در همین حال، سیستم ثانویه ممکن است به موارد زیر پاسخ دهد:
ترموستات اتاق
تقاضای منطقه
فشار دیفرانسیل
دمای تامین آب
تقاضای ترمینال
کنترل پمپ با سرعت متغیر
هدف این نیست که هر دو پمپ به طور مداوم با حداکثر سرعت کار کنند.
هدف تامین استفقط جریان و انرژی حرارتی مورد نیاز است.
| تابع | مزیت مهندسی |
|---|---|
| حجم آب را اضافه می کند | اینرسی حرارتی را افزایش می دهد |
| انرژی حرارتی را به طور موقت ذخیره می کند | به تعادل تغییرات کوتاه مدت بار کمک می کند |
| نوسانات دما را کاهش می دهد | به جلوگیری از دوچرخه سواری کوتاه کمک می کند |
| جداسازی هیدرولیک | پمپ حرارتی و جریان ترمینال مورد نیاز را جدا می کند |
| سرعت آب کمتر در مخزن | می تواند به جداسازی هوا کمک کند |
| ته نشین شدن حجم | می تواند به جمع آوری آلاینده های سنگین تر کمک کند |
| مدار اولیه پایدار | انتخاب پمپ اولیه را آسان تر می کند |
| مدارهای مستقل | کنترل بهتر پمپ را فعال می کند |
| جرم حرارتی اضافی | می تواند عملیات یخ زدایی پایدار را پشتیبانی کند |
| جداسازی هیدرولیک | عیب یابی را ساده می کند |
یک نصب خوب پمپ حرارتی باید چهار عنصر اساسی را متعادل کند:
تولید گرما
↓
جریان آب
↓
ذخیره سازی حرارتی
↓
تقاضای ساختمان
مخزن بافر در محل تقاطع این عناصر قرار دارد.
می تواند به مدیریت تفاوت بین:
خروجی پمپ حرارتی ↔ بار ساختمان
و:
جریان اولیه ↔ جریان ثانویه
به همین دلیل است که مخزن بافر می تواند به یک جزء مهم در یک سیستم هیدرونیک ثانویه به خوبی طراحی شده تبدیل شود.
در برنامه مناسب، کاملا.
یک مخزن بافر که به درستی طراحی شده باشد می تواند بسیار بیشتر از افزایش مقدار آب در یک سیستم پمپ حرارتی هوا به آب انجام دهد.
می تواند ارائه دهد:
بافر حرارتی، جداسازی هیدرولیکی، تثبیت جریان، کاهش چرخه کوتاه، بهبود مدیریت هوا، جمع آوری رسوب، انتخاب آسان تر پمپ، کنترل مدار مستقل و عیب یابی ساده تر.
اما عبارت کلیدی این است:
به درستی طراحی شده است.
حجم مخزن بافر، اتصالات لوله، پمپ های گردش خون، حسگرها، شیرها و استراتژی کنترل همه باید با هم کار کنند.
برای یک سیستم ساده، پایدار و تک منطقه ای، ممکن است یک مخزن بافر لازم نباشد.
برای یک سیستم پیچیده باگرمایش از کف، رادیاتورها، فن کویل ها، مناطق متعدد یا جریان آب متغیریک سیستم هیدرونیک ثانویه با یک مخزن بافر به درستی طراحی شده می تواند مزایای مهندسی قابل توجهی را ارائه دهد.
بهترین سیستم تهویه مطبوع سیستمی نیست که بیشترین قطعات را داشته باشد.
این چیزی است که در آن هر جزء دارای یک هدف مهندسی واضح است.
برای اطلاعات فنی بیشتر در مورد پمپهای حرارتی منبع هوا، سیستمهای گرمایش هیدرونیک، برنامههای گرمایش از کف و راهحلهای پمپ حرارتی OEM، بازدید کنید:
نه همیشه. مخزن بافر مخصوصاً زمانی مفید است که حجم آب اضافی سیستم، جداسازی هیدرولیکی، تثبیت جریان یا جلوگیری از چرخه کوتاه مورد نیاز باشد. سیستم های ساده با حجم آب کافی و جریان پایدار ممکن است بدون آن کار کنند.
مخزن بافر می تواند حجم آب سیستم را افزایش دهد، اینرسی حرارتی را فراهم کند، مدارهای اولیه و ثانویه را به صورت هیدرولیکی جدا کند، به تثبیت جریان کمک کند، چرخه کوتاه را کاهش دهد و به مدیریت هوا و رسوب کمک کند.
نه مستقیم. یک مخزن بافر ممکن است عملکرد کلی سیستم را با کاهش چرخه و تثبیت شرایط هیدرولیکی بهبود بخشد، اما باعث از دست دادن گرما نیز می شود. کارایی سیستم به طراحی کامل بستگی دارد.
این می تواند به جداسازی هوا کمک کند، زیرا سرعت آب در داخل کشتی بزرگتر کاهش می یابد و به حباب های هوای حباب شده اجازه می دهد راحت تر بلند شوند. ممکن است همچنان به یک جداکننده هوا یا دریچه هوای خودکار با طراحی مناسب نیاز باشد.
سرعت کم آب می تواند به برخی از ذرات سنگین تر اجازه ته نشین شدن را بدهد، به خصوص اگر مخزن دارای تخلیه مناسب با نقطه پایین باشد. با این حال، این نیاز به صافی، جداکننده کثیفی یا فیلترهای مغناطیسی را در صورت لزوم برطرف نمی کند.
موقعیت آن به معماری هیدرولیک و عملکرد مورد نظر مخزن بستگی دارد. مخازن بافر چهار لوله ای، حجم دهنده های دو لوله ای و سایر پیکربندی ها رفتار متفاوتی دارند، بنابراین طراحی اتصال باید با توجه به نیازهای سیستم تعیین شود.
هیچ قانون جهانی لیتر بر کیلووات مناسب برای هر پروژه وجود ندارد. اندازه باید حداقل خروجی پمپ حرارتی، حجم آب سیستم، حداقل زمان اجرا، ΔT مجاز، حداقل بار ساختمان، منطقه بندی و الزامات سازنده را در نظر بگیرد.