การเปลี่ยนหม้อไอน้ำแก๊ส น้ำมัน หรือไฟฟ้าแบบดั้งเดิมด้วยปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในโครงการปรับปรุงอาคารที่พักอาศัย อาคารพาณิชย์ และอาคารสาธารณะ
อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงที่ประสบความสำเร็จไม่ใช่แค่:
ถอดหม้อไอน้ำออก → ติดตั้งปั๊มความร้อน → ต่อท่อที่มีอยู่
ปั๊มความร้อนและหม้อไอน้ำทำงานภายใต้สภาวะไฮดรอลิกและอุณหภูมิที่แตกต่างกันมาก
หม้อไอน้ำโดยทั่วไปสามารถให้ความร้อนแก่น้ำที่มีอุณหภูมิค่อนข้างสูง โดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างน้ำจ่ายและน้ำไหลกลับค่อนข้างมาก ในทางกลับกัน ปั๊มความร้อนโดยทั่วไปจะให้ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อจ่ายน้ำที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า โดยมีการควบคุมการไหลของน้ำอย่างระมัดระวัง
ซึ่งหมายความว่าก่อนที่จะเปลี่ยนหม้อไอน้ำ วิศวกรควรตอบคำถามสำคัญหลายข้อ:
ภาระความร้อนและความเย็นที่แท้จริงของอาคารคืออะไร?
ปั๊มความร้อนควรให้กำลังเท่าใดที่อุณหภูมิภายนอกอาคารที่ออกแบบไว้?
ชุดพัดลมขดลวด หม้อน้ำ หรือระบบทำความร้อนใต้พื้นที่มีอยู่สามารถทำงานที่อุณหภูมิน้ำใหม่ได้หรือไม่?
ท่อที่มีอยู่สามารถให้การไหลของน้ำเพียงพอหรือไม่?
ปั๊มหมุนเวียนที่มีอยู่เหมาะสมหรือไม่?
จำเป็นต้องมีการแยกไฮดรอลิก ถังบัฟเฟอร์ หรือวงจรทุติยภูมิหรือไม่?
การทำความเข้าใจคำถามเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงหม้อไอน้ำเป็นปั๊มความร้อนที่เชื่อถือได้
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดประการหนึ่งในการปรับปรุงปั๊มความร้อนคือการเลือกปั๊มความร้อนใหม่ตามกำลังที่พิมพ์อยู่บนแผ่นป้ายชื่อหม้อไอน้ำที่มีอยู่
ตัวอย่างเช่น:
กำลังหม้อไอน้ำที่มีอยู่ = 100 กิโลวัตต์
ดังนั้น ติดตั้งปั๊มความร้อน 100 กิโลวัตต์
แนวทางนี้อาจทำให้เข้าใจผิดอย่างร้ายแรง
หม้อไอน้ำแบบดั้งเดิมมักมีขนาดใหญ่เกินไป และกำลังที่ระบุไม่ได้บ่งบอกถึงความต้องการความร้อนสูงสุดที่แท้จริงของอาคารเสมอไป
ดังนั้น จุดเริ่มต้นที่ถูกต้องคือภาระความร้อนที่ออกแบบไว้
การประมาณการเบื้องต้นแบบง่ายอาจใช้:
Q
ṁ
pA
= พื้นที่ปรับอากาศ, ตร.ม.q
= ภาระต่อหน่วยโดยประมาณ, วัตต์/ตร.ม.ตัวอย่างเช่น หากอาคารขนาด 10,000 ตร.ม. มีภาระความร้อนโดยประมาณ 70 วัตต์/ตร.ม.:
10
w
เท่านั้น การเลือกปั๊มความร้อนขั้นสุดท้ายควรพิจารณาจากการคำนวณการสูญเสีย/การได้รับความร้อนของอาคารอย่างเหมาะสม โดยคำนึงถึงฉนวน กระจก การระบายอากาศ/การรั่วซึม การเข้าพัก การได้รับความร้อนภายใน อุณหภูมิภายนอกที่ออกแบบไว้ และอุณหภูมิภายในที่ต้องการ2. ต้องตรวจสอบกำลังปั๊มความร้อนที่อุณหภูมิภายนอกอาคารที่ออกแบบไว้
ปั๊มความร้อนที่โฆษณาว่าเป็น "ปั๊มความร้อน 20 กิโลวัตต์" ไม่ได้ให้กำลัง 20 กิโลวัตต์ภายใต้สภาวะภายนอกทั้งหมดเสมอไป
ดังนั้น วิศวกรไม่ควรถือว่าอุปกรณ์โดยพิจารณาจากสภาวะปกติเท่านั้น เช่น:
A7/W35
แทนที่จะเป็นเช่นนั้น กำลังควรได้รับการตรวจสอบกับสภาวะโครงการจริง เช่น:
A7/W35
A−15/W45
A−7/W35
A−15/W45
A−20/W55
ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและการใช้งาน
หลักการที่ถูกต้องคือ:
Q
H
P
สำหรับโครงการในสภาพอากาศหนาวเย็น กำลังความร้อนที่อุณหภูมิต่ำจึงมักสำคัญกว่าค่า kW ที่พิมพ์ในแคตตาล็อก3. ภาระความร้อนและความเย็นอาจนำไปสู่การเลือกปั๊มความร้อนที่แตกต่างกันสำหรับระบบปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำแบบย้อนกลับ จะมีคำถามเพิ่มเติม:
เราควรกำหนดขนาดปั๊มความร้อนตามภาระความร้อนหรือภาระความเย็น?
สภาพอากาศหนาวเย็น
ในสภาพอากาศหนาวเย็น ภาระความร้อนมักจะโดดเด่น
ดังนั้น ปั๊มความร้อนจึงมักถูกเลือกตาม
หลังจากตรวจสอบกำลังความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ
กำลังความเย็นในฤดูร้อนอาจเพียงพอโดยอัตโนมัติสภาพอากาศร้อนในฤดูร้อน / หนาวในฤดูหนาวสถานการณ์อาจแตกต่างกันในสภาพอากาศที่มีความต้องการทั้งความร้อนและความเย็นอย่างมาก
สมมติว่าอาคารพาณิชย์มี:
h
e
o
ซึ่งสามารถให้การใช้อุปกรณ์ที่ดีขึ้นและการทำงานของโรงงานที่ยืดหยุ่นมากขึ้น
การกำหนดค่าที่แน่นอนควรพิจารณาจากโปรไฟล์ภาระ สภาพอากาศ ชั่วโมงการทำงาน อัตราค่าไฟฟ้า ข้อกำหนดด้านความซ้ำซ้อน และต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน ไม่ใช่แค่กำลังสูงสุดเท่านั้น
4. สามารถใช้ชุดพัดลมขดลวดที่มีอยู่กับปั๊มความร้อนได้หรือไม่?
ในโครงการเปลี่ยนหม้อไอน้ำหลายโครงการ อาคารมีชุดพัดลมขดลวดไฮดรอลิกอยู่แล้ว
ข่าวดีคือ:
ชุดพัดลมขดลวดที่มีอยู่ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนโดยอัตโนมัติ
แต่ประสิทธิภาพของมันต้องได้รับการตรวจสอบที่อุณหภูมิการทำงานใหม่
(
Caleffi S.p.a.
)
ตัวอย่างเช่น ชุดพัดลมขดลวดที่ออกแบบมาเดิมสำหรับ:
ระบบหม้อไอน้ำกำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
ระบบปั๊มความร้อน
จ่าย 45°C / กลับ 40°C
ดังนั้น คำถามที่ถูกต้องไม่ใช่:
“ชุดพัดลมขดลวดสามารถทำงานกับน้ำ 45°C ได้หรือไม่?”
แต่เป็น:
“ชุดพัดลมขดลวดนี้สามารถให้กำลังความร้อนห้องที่ต้องการที่น้ำ 45°C ภายใต้สภาวะการไหลของอากาศและการไหลของน้ำจริงได้หรือไม่?”
ความแตกต่างนั้นสำคัญอย่างยิ่ง
5. ชุดพัดลมขดลวดน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับระบบปั๊มความร้อนแบบทำความร้อน + ทำความเย็น
ระบบชุดพัดลมขดลวดมีข้อได้เปรียบที่สำคัญประการหนึ่งในโครงการปรับปรุงปั๊มความร้อน:
เทอร์มินัลเดียวกันมักจะสามารถให้ทั้งความร้อนและความเย็นได้
ในช่วงฤดูหนาว:
ในช่วงฤดูร้อน:
ปั๊มความร้อนแบบอากาศ → น้ำเย็น → ชุดพัดลมขดลวด → ทำความเย็นพื้นที่
สิ่งนี้ทำให้ชุดพัดลมขดลวดน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับโรงแรม สำนักงาน โรงเรียน อพาร์ตเมนต์ และอาคารพาณิชย์ที่ต้องการ HVAC ตลอดทั้งปี
อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้น้ำเย็น ชุดพัดลมขดลวดและระบบท่อจะต้องได้รับการออกแบบเพื่อควบคุมการควบแน่น รวมถึงฉนวนที่เหมาะสมและการระบายน้ำที่ควบแน่น
แนวทางการออกแบบไฮดรอลิกสมัยใหม่ยังยอมรับชุดพัดลมขดลวดว่าเป็นตัวปล่อยความร้อนที่มีประโยชน์สำหรับปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อออกแบบด้วยพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใหญ่เพียงพอสำหรับอุณหภูมิน้ำที่ต่ำกว่า
(
Caleffi S.p.a.
)
6. ท่อชุดพัดลมขดลวดที่มีอยู่จำเป็นต้องเปลี่ยนหรือไม่?กำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
=
m
ṁ
pCp
= ความจุความร้อนจำเพาะΔT
= ความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำจ่าย-กลับสมการนี้อธิบายถึงความแตกต่างที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งระหว่างระบบไฮดรอลิกของหม้อไอน้ำและปั๊มความร้อน
สำหรับอัตราการถ่ายเทความร้อนเท่ากัน:m
˙
∝
)กำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
Q
=
กิโลวัตต์
w
8. ทำไมการติดตั้งปั๊มที่ใหญ่ขึ้นจึงไม่ใช่ทางออกเสมอไปปฏิกิริยาที่พบบ่อยคือ:
บางครั้งก็ใช้ได้ผล
บางครั้งก็สร้างปัญหาอื่น
แรงดันตกเพิ่มขึ้น;
การใช้ไฟฟ้าของปั๊มสูงขึ้น;
เสียงดังจากการไหล;
เสียงดังจากวาล์ว;
ความเสี่ยงจากการสึกกร่อน;
การปรับสมดุลไฮดรอลิกไม่เพียงพอ;
การไหลไม่เพียงพอที่สาขาปลายทาง
ดังนั้น ขั้นตอนที่ถูกต้องคือ:
กำลังความร้อนที่ต้องการ → การไหลของน้ำที่ต้องการ → แรงดันตกของท่อ → แรงดันปั๊มที่มีอยู่ → การเลือกปั๊มหมุนเวียน
แทนที่จะเลือกปั๊มอย่างอิสระ
9. ควรประเมินท่อที่มีอยู่ก่อนการเปลี่ยน
การเปลี่ยนท่อไฮดรอลิกที่มีอยู่ทั้งหมดอาจทำให้การปรับปรุงมีค่าใช้จ่ายสูงมากและก่อให้เกิดความไม่สะดวก
ดังนั้น วิศวกรควรตรวจสอบก่อนว่าเครือข่ายที่มีอยู่ยังสามารถใช้งานได้หรือไม่
ตรวจสอบ:
เส้นผ่านศูนย์กลางท่อหลัก;
ความยาวท่อ;
แรงดันตกของข้อต่อและวาล์ว;
เส้นโค้งปั๊มที่มีอยู่;
แรงดันส่วนต่างที่มีอยู่;
การไหลของปั๊มความร้อนที่ต้องการ;
ความเร็วของน้ำที่ยอมรับได้;
สมดุลไฮดรอลิก
หากท่อที่มีอยู่สามารถรองรับการไหลที่ต้องการได้โดยมีแรงดันตกและความเร็วที่ยอมรับได้ อาจไม่มีเหตุผลที่จะต้องเปลี่ยน
นี่เป็นโอกาสที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งในการลดต้นทุนการปรับปรุง
10. ระบบทำความร้อนใต้พื้นมักจะเข้ากันได้ดีเยี่ยมกับปั๊มความร้อน
ระบบทำความร้อนใต้พื้นไฮดรอลิกที่มีอยู่มักจะเหมาะสมกับปั๊มความร้อนมากกว่าหม้อน้ำทั่วไป
ทำไม?
เนื่องจากระบบทำความร้อนใต้พื้นใช้พื้นผิวปล่อยความร้อนขนาดใหญ่มาก
พื้นที่ถ่ายเทความร้อนที่ใหญ่ขึ้นช่วยให้อาคารได้รับความร้อนโดยใช้อุณหภูมิน้ำที่ค่อนข้างต่ำ
แนวทางการออกแบบปั๊มความร้อนสมัยใหม่ระบุว่าระบบทำความร้อนใต้พื้นที่มีการออกแบบอย่างดีนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำ เนื่องจากสามารถให้กำลังความร้อนห้องที่ต้องการที่อุณหภูมิน้ำจ่ายค่อนข้างต่ำ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน
การตรวจสอบแรงดันส่วนต่าง;
Caleffi S.p.a.
)
การทำงานความร้อนอุณหภูมิต่ำทั่วไปอาจอยู่ที่ประมาณ:
น้ำจ่าย 30–35°Cกำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
ขึ้นอยู่กับภาระอาคาร โครงสร้างพื้น ท่อห่างกัน วัสดุปูพื้น และสภาวะภายนอก
อุณหภูมิการออกแบบจริงจะต้องคำนวณเสมอ แทนที่จะสันนิษฐาน
11. ความแตกต่างที่สำคัญ: ΔT ของระบบทำความร้อนใต้พื้น
วงจรทำความร้อนใต้พื้นที่มีอยู่เดิมอาจได้รับการออกแบบมาสำหรับความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำจ่าย-กลับที่มากกว่าที่ปั๊มความร้อนต้องการ
สมมติว่าวงจรพื้นเก่าทำงานที่:
Δ
=
10°C
สำหรับกำลังความร้อนเท่ากัน ด้านปั๊มความร้อนต้องการการไหลของน้ำเกือบสองเท่า
โซลูชันที่มีประสิทธิภาพประการหนึ่งคือการแยกวงจรปั๊มความร้อนออกจากวงจรการกระจายอาคารด้วยไฮดรอลิก
การจัดเรียงทั่วไปคือ:
ปั๊มความร้อน → ปั๊มหลัก → ถังบัฟเฟอร์ / ตัวแยกไฮดรอลิก → ปั๊มทุติยภูมิ → ระบบ UFH หรือชุดพัดลมขดลวดที่มีอยู่
ซึ่งช่วยให้วงจรปั๊มความร้อนสามารถรักษาการไหลที่ปั๊มความร้อนต้องการได้ ในขณะที่วงจรอาคารที่มีอยู่ทำงานที่อัตราการไหลที่แตกต่างกัน
ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อ:
โซนทำความร้อนหลายโซนเปิดและปิดอย่างอิสระ;
การไหลของการกระจายที่มีอยู่แตกต่างจากการไหลของปั๊มความร้อน;
มีการใช้ทั้งชุดพัดลมขดลวดและระบบทำความร้อนใต้พื้น;
ต้องรักษาปริมาตรระบบปั๊มความร้อนขั้นต่ำ;
การทำงานละลายน้ำแข็งต้องการพลังงานความร้อนที่เก็บไว้
การแยกไฮดรอลิกช่วยให้ปั๊มหมุนเวียนหลักและทุติยภูมิทำงานที่อัตราการไหลที่เสถียรแต่แตกต่างกันได้
(
Caleffi S.p.a.
)
13. แล้วหม้อน้ำที่มีอยู่ล่ะ?
หม้อน้ำต้องการการประเมินที่รอบคอบมากขึ้น
ระบบหม้อไอน้ำเก่าหลายระบบได้รับการออกแบบมาสำหรับอุณหภูมิน้ำที่ค่อนข้างสูง
ดังนั้น ปั๊มความร้อนที่ทำงานที่อุณหภูมิน้ำที่ต่ำกว่ามากอาจให้กำลังหม้อน้ำไม่เพียงพอ
โซลูชันที่เป็นไปได้ ได้แก่:กำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
ปรับปรุงฉนวนอาคาร;
ลดการสูญเสียความร้อนของอาคาร;
ใช้ชุดพัดลมขดลวดอุณหภูมิต่ำ;
เลือกปั๊มความร้อนที่สามารถให้ความร้อนน้ำออกที่สูงขึ้นได้ตามความจำเป็น
วัตถุประสงค์ยังคงควรเป็น:
ใช้อุณหภูมิน้ำจ่ายที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ซึ่งสามารถตอบสนองภาระความร้อนของอาคารได้
อุณหภูมิน้ำที่ต้องการต่ำลงโดยทั่วไปช่วยให้ปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำทำงานที่ COP สูงขึ้น
(
Caleffi S.p.a.
)
14. อย่าละเลยการปรับสมดุลไฮดรอลิก
หลังจากการปรับปรุง การไหลของระบบทั้งหมดอาจถูกต้อง แต่บางห้องยังคงได้รับความร้อนไม่เพียงพอ
ทำไม?
เนื่องจากน้ำไหลตามเส้นทางที่มีความต้านทานไฮดรอลิกน้อยที่สุดกำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
การปรับการไหลของท่อร่วม;
การตรวจสอบแรงดันส่วนต่าง;
การปรับความเร็วปั๊ม;
การวัดอุณหภูมิน้ำจ่าย/กลับ;
การตรวจสอบการไหลของเทอร์มินัล
วงจรไฮดรอลิกแบบขนานมีประโยชน์อย่างยิ่ง เนื่องจากสามารถปรับสมดุลและควบคุมแต่ละสาขาได้อย่างอิสระ
(
Caleffi S.p.a.
)
15. ขั้นตอนการปรับปรุงหม้อไอน้ำเป็นปั๊มความร้อนที่ใช้งานได้จริง
สำหรับโครงการวิศวกรรม กระบวนการสามารถสรุปได้ดังนี้:
ขั้นตอนที่ 1 — คำนวณภาระอาคารกำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
ใช้อุณหภูมิการออกแบบฤดูหนาวและฤดูร้อนในท้องถิ่น
↓
ขั้นตอนที่ 3 — เลือกกำลังปั๊มความร้อน
500
↓
ขั้นตอนที่ 4 — กำหนดอุณหภูมิน้ำจ่ายที่ต้องการ
500
↓
ขั้นตอนที่ 5 — คำนวณการไหลของน้ำที่ต้องการ
500
Q
=
500
˙
c
500
↓
ขั้นตอนที่ 8 — ตัดสินใจว่าจำเป็นต้องมีการแยกไฮดรอลิกหรือไม่
500
↓
ขั้นตอนที่ 9 — ปรับสมดุลและทดสอบการทำงาน
500
16. ตัวอย่าง: การปรับปรุงความร้อน 500 กิโลวัตต์
พิจารณาอาคารพาณิชย์ที่มีภาระความร้อนที่ออกแบบไว้:
500
กิโลวัตต์
500kW
Δ
แล้ว:
×
Delta T=10°Cการไหลที่ออกแบบไว้ก่อนหน้านี้อาจมีเพียง:F
l
Flow=frac{500}{1.163times10}
การกระจายความร้อนท่อและปั๊มต้องให้การไหลของน้ำเพียงพอ
ชุดพัดลมขดลวด หม้อน้ำ หรือระบบทำความร้อนใต้พื้นต้องให้กำลังห้องเพียงพอที่อุณหภูมิน้ำที่เลือก
หากองค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่งในสามนี้ออกแบบผิดพลาด ระบบอาจประสบปัญหา:
ความร้อนไม่เพียงพอ → อุณหภูมิน้ำสูง → COP ต่ำลง → การใช้ไฟฟ้าสูงขึ้น → ประสบการณ์ลูกค้าที่ไม่ดี
นี่คือเหตุผลว่าทำไมการปรับปรุงปั๊มความร้อนจึงควรได้รับการปฏิบัติเสมือนเป็น
แทนที่จะเป็นการเปลี่ยนอุปกรณ์เพียงอย่างเดียว
ฉันสามารถเปลี่ยนหม้อไอน้ำแก๊สด้วยปั๊มความร้อนแบบอากาศได้โดยตรงหรือไม่?
ชุดพัดลมขดลวดที่มีอยู่สามารถทำงานกับปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำได้หรือไม่?
ระบบทำความร้อนใต้พื้นที่มีอยู่สามารถทำงานกับปั๊มความร้อนได้หรือไม่?
โดยทั่วไปใช่ ระบบทำความร้อนใต้พื้นไฮดรอลิกเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับปั๊มความร้อน เนื่องจากพื้นที่ปล่อยความร้อนขนาดใหญ่ช่วยให้อุณหภูมิน้ำจ่ายค่อนข้างต่ำ
ทำไมปั๊มความร้อนจึงต้องการการไหลของน้ำสูง?
การถ่ายเทความร้อนขึ้นอยู่กับการไหลของน้ำและความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำจ่าย-กลับ เมื่อ ΔT ลดลง การไหลของน้ำจะต้องเพิ่มขึ้นเพื่อถ่ายเทความร้อนในปริมาณเท่ากันฉันจำเป็นต้องเปลี่ยนท่อทำความร้อนที่มีอยู่หรือไม่?ไม่จำเป็นเสมอไป ควรตรวจสอบท่อที่มีอยู่ด้วยไฮดรอลิกเทียบกับการไหลที่ต้องการใหม่และแรงดันตก หากสามารถบรรลุการไหลที่ยอมรับได้โดยไม่มีความเร็วหรือแรงดันปั๊มที่มากเกินไป ท่ออาจยังคงอยู่
ชุดพัดลมขดลวดหรือระบบทำความร้อนใต้พื้นดีกว่าสำหรับปั๊มความร้อนหรือไม่?
สรุป
คำถามทางวิศวกรรมที่แท้จริงคือ:
ดังนั้น การปรับปรุงอย่างมืออาชีพจ
การเปลี่ยนหม้อไอน้ำแก๊ส น้ำมัน หรือไฟฟ้าแบบดั้งเดิมด้วยปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในโครงการปรับปรุงอาคารที่พักอาศัย อาคารพาณิชย์ และอาคารสาธารณะ
อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงที่ประสบความสำเร็จไม่ใช่แค่:
ถอดหม้อไอน้ำออก → ติดตั้งปั๊มความร้อน → ต่อท่อที่มีอยู่
ปั๊มความร้อนและหม้อไอน้ำทำงานภายใต้สภาวะไฮดรอลิกและอุณหภูมิที่แตกต่างกันมาก
หม้อไอน้ำโดยทั่วไปสามารถให้ความร้อนแก่น้ำที่มีอุณหภูมิค่อนข้างสูง โดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างน้ำจ่ายและน้ำไหลกลับค่อนข้างมาก ในทางกลับกัน ปั๊มความร้อนโดยทั่วไปจะให้ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อจ่ายน้ำที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า โดยมีการควบคุมการไหลของน้ำอย่างระมัดระวัง
ซึ่งหมายความว่าก่อนที่จะเปลี่ยนหม้อไอน้ำ วิศวกรควรตอบคำถามสำคัญหลายข้อ:
ภาระความร้อนและความเย็นที่แท้จริงของอาคารคืออะไร?
ปั๊มความร้อนควรให้กำลังเท่าใดที่อุณหภูมิภายนอกอาคารที่ออกแบบไว้?
ชุดพัดลมขดลวด หม้อน้ำ หรือระบบทำความร้อนใต้พื้นที่มีอยู่สามารถทำงานที่อุณหภูมิน้ำใหม่ได้หรือไม่?
ท่อที่มีอยู่สามารถให้การไหลของน้ำเพียงพอหรือไม่?
ปั๊มหมุนเวียนที่มีอยู่เหมาะสมหรือไม่?
จำเป็นต้องมีการแยกไฮดรอลิก ถังบัฟเฟอร์ หรือวงจรทุติยภูมิหรือไม่?
การทำความเข้าใจคำถามเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงหม้อไอน้ำเป็นปั๊มความร้อนที่เชื่อถือได้
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดประการหนึ่งในการปรับปรุงปั๊มความร้อนคือการเลือกปั๊มความร้อนใหม่ตามกำลังที่พิมพ์อยู่บนแผ่นป้ายชื่อหม้อไอน้ำที่มีอยู่
ตัวอย่างเช่น:
กำลังหม้อไอน้ำที่มีอยู่ = 100 กิโลวัตต์
ดังนั้น ติดตั้งปั๊มความร้อน 100 กิโลวัตต์
แนวทางนี้อาจทำให้เข้าใจผิดอย่างร้ายแรง
หม้อไอน้ำแบบดั้งเดิมมักมีขนาดใหญ่เกินไป และกำลังที่ระบุไม่ได้บ่งบอกถึงความต้องการความร้อนสูงสุดที่แท้จริงของอาคารเสมอไป
ดังนั้น จุดเริ่มต้นที่ถูกต้องคือภาระความร้อนที่ออกแบบไว้
การประมาณการเบื้องต้นแบบง่ายอาจใช้:
Q
ṁ
pA
= พื้นที่ปรับอากาศ, ตร.ม.q
= ภาระต่อหน่วยโดยประมาณ, วัตต์/ตร.ม.ตัวอย่างเช่น หากอาคารขนาด 10,000 ตร.ม. มีภาระความร้อนโดยประมาณ 70 วัตต์/ตร.ม.:
10
w
เท่านั้น การเลือกปั๊มความร้อนขั้นสุดท้ายควรพิจารณาจากการคำนวณการสูญเสีย/การได้รับความร้อนของอาคารอย่างเหมาะสม โดยคำนึงถึงฉนวน กระจก การระบายอากาศ/การรั่วซึม การเข้าพัก การได้รับความร้อนภายใน อุณหภูมิภายนอกที่ออกแบบไว้ และอุณหภูมิภายในที่ต้องการ2. ต้องตรวจสอบกำลังปั๊มความร้อนที่อุณหภูมิภายนอกอาคารที่ออกแบบไว้
ปั๊มความร้อนที่โฆษณาว่าเป็น "ปั๊มความร้อน 20 กิโลวัตต์" ไม่ได้ให้กำลัง 20 กิโลวัตต์ภายใต้สภาวะภายนอกทั้งหมดเสมอไป
ดังนั้น วิศวกรไม่ควรถือว่าอุปกรณ์โดยพิจารณาจากสภาวะปกติเท่านั้น เช่น:
A7/W35
แทนที่จะเป็นเช่นนั้น กำลังควรได้รับการตรวจสอบกับสภาวะโครงการจริง เช่น:
A7/W35
A−15/W45
A−7/W35
A−15/W45
A−20/W55
ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและการใช้งาน
หลักการที่ถูกต้องคือ:
Q
H
P
สำหรับโครงการในสภาพอากาศหนาวเย็น กำลังความร้อนที่อุณหภูมิต่ำจึงมักสำคัญกว่าค่า kW ที่พิมพ์ในแคตตาล็อก3. ภาระความร้อนและความเย็นอาจนำไปสู่การเลือกปั๊มความร้อนที่แตกต่างกันสำหรับระบบปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำแบบย้อนกลับ จะมีคำถามเพิ่มเติม:
เราควรกำหนดขนาดปั๊มความร้อนตามภาระความร้อนหรือภาระความเย็น?
สภาพอากาศหนาวเย็น
ในสภาพอากาศหนาวเย็น ภาระความร้อนมักจะโดดเด่น
ดังนั้น ปั๊มความร้อนจึงมักถูกเลือกตาม
หลังจากตรวจสอบกำลังความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ
กำลังความเย็นในฤดูร้อนอาจเพียงพอโดยอัตโนมัติสภาพอากาศร้อนในฤดูร้อน / หนาวในฤดูหนาวสถานการณ์อาจแตกต่างกันในสภาพอากาศที่มีความต้องการทั้งความร้อนและความเย็นอย่างมาก
สมมติว่าอาคารพาณิชย์มี:
h
e
o
ซึ่งสามารถให้การใช้อุปกรณ์ที่ดีขึ้นและการทำงานของโรงงานที่ยืดหยุ่นมากขึ้น
การกำหนดค่าที่แน่นอนควรพิจารณาจากโปรไฟล์ภาระ สภาพอากาศ ชั่วโมงการทำงาน อัตราค่าไฟฟ้า ข้อกำหนดด้านความซ้ำซ้อน และต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน ไม่ใช่แค่กำลังสูงสุดเท่านั้น
4. สามารถใช้ชุดพัดลมขดลวดที่มีอยู่กับปั๊มความร้อนได้หรือไม่?
ในโครงการเปลี่ยนหม้อไอน้ำหลายโครงการ อาคารมีชุดพัดลมขดลวดไฮดรอลิกอยู่แล้ว
ข่าวดีคือ:
ชุดพัดลมขดลวดที่มีอยู่ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนโดยอัตโนมัติ
แต่ประสิทธิภาพของมันต้องได้รับการตรวจสอบที่อุณหภูมิการทำงานใหม่
(
Caleffi S.p.a.
)
ตัวอย่างเช่น ชุดพัดลมขดลวดที่ออกแบบมาเดิมสำหรับ:
ระบบหม้อไอน้ำกำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
ระบบปั๊มความร้อน
จ่าย 45°C / กลับ 40°C
ดังนั้น คำถามที่ถูกต้องไม่ใช่:
“ชุดพัดลมขดลวดสามารถทำงานกับน้ำ 45°C ได้หรือไม่?”
แต่เป็น:
“ชุดพัดลมขดลวดนี้สามารถให้กำลังความร้อนห้องที่ต้องการที่น้ำ 45°C ภายใต้สภาวะการไหลของอากาศและการไหลของน้ำจริงได้หรือไม่?”
ความแตกต่างนั้นสำคัญอย่างยิ่ง
5. ชุดพัดลมขดลวดน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับระบบปั๊มความร้อนแบบทำความร้อน + ทำความเย็น
ระบบชุดพัดลมขดลวดมีข้อได้เปรียบที่สำคัญประการหนึ่งในโครงการปรับปรุงปั๊มความร้อน:
เทอร์มินัลเดียวกันมักจะสามารถให้ทั้งความร้อนและความเย็นได้
ในช่วงฤดูหนาว:
ในช่วงฤดูร้อน:
ปั๊มความร้อนแบบอากาศ → น้ำเย็น → ชุดพัดลมขดลวด → ทำความเย็นพื้นที่
สิ่งนี้ทำให้ชุดพัดลมขดลวดน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับโรงแรม สำนักงาน โรงเรียน อพาร์ตเมนต์ และอาคารพาณิชย์ที่ต้องการ HVAC ตลอดทั้งปี
อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้น้ำเย็น ชุดพัดลมขดลวดและระบบท่อจะต้องได้รับการออกแบบเพื่อควบคุมการควบแน่น รวมถึงฉนวนที่เหมาะสมและการระบายน้ำที่ควบแน่น
แนวทางการออกแบบไฮดรอลิกสมัยใหม่ยังยอมรับชุดพัดลมขดลวดว่าเป็นตัวปล่อยความร้อนที่มีประโยชน์สำหรับปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อออกแบบด้วยพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใหญ่เพียงพอสำหรับอุณหภูมิน้ำที่ต่ำกว่า
(
Caleffi S.p.a.
)
6. ท่อชุดพัดลมขดลวดที่มีอยู่จำเป็นต้องเปลี่ยนหรือไม่?กำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
=
m
ṁ
pCp
= ความจุความร้อนจำเพาะΔT
= ความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำจ่าย-กลับสมการนี้อธิบายถึงความแตกต่างที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งระหว่างระบบไฮดรอลิกของหม้อไอน้ำและปั๊มความร้อน
สำหรับอัตราการถ่ายเทความร้อนเท่ากัน:m
˙
∝
)กำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
Q
=
กิโลวัตต์
w
8. ทำไมการติดตั้งปั๊มที่ใหญ่ขึ้นจึงไม่ใช่ทางออกเสมอไปปฏิกิริยาที่พบบ่อยคือ:
บางครั้งก็ใช้ได้ผล
บางครั้งก็สร้างปัญหาอื่น
แรงดันตกเพิ่มขึ้น;
การใช้ไฟฟ้าของปั๊มสูงขึ้น;
เสียงดังจากการไหล;
เสียงดังจากวาล์ว;
ความเสี่ยงจากการสึกกร่อน;
การปรับสมดุลไฮดรอลิกไม่เพียงพอ;
การไหลไม่เพียงพอที่สาขาปลายทาง
ดังนั้น ขั้นตอนที่ถูกต้องคือ:
กำลังความร้อนที่ต้องการ → การไหลของน้ำที่ต้องการ → แรงดันตกของท่อ → แรงดันปั๊มที่มีอยู่ → การเลือกปั๊มหมุนเวียน
แทนที่จะเลือกปั๊มอย่างอิสระ
9. ควรประเมินท่อที่มีอยู่ก่อนการเปลี่ยน
การเปลี่ยนท่อไฮดรอลิกที่มีอยู่ทั้งหมดอาจทำให้การปรับปรุงมีค่าใช้จ่ายสูงมากและก่อให้เกิดความไม่สะดวก
ดังนั้น วิศวกรควรตรวจสอบก่อนว่าเครือข่ายที่มีอยู่ยังสามารถใช้งานได้หรือไม่
ตรวจสอบ:
เส้นผ่านศูนย์กลางท่อหลัก;
ความยาวท่อ;
แรงดันตกของข้อต่อและวาล์ว;
เส้นโค้งปั๊มที่มีอยู่;
แรงดันส่วนต่างที่มีอยู่;
การไหลของปั๊มความร้อนที่ต้องการ;
ความเร็วของน้ำที่ยอมรับได้;
สมดุลไฮดรอลิก
หากท่อที่มีอยู่สามารถรองรับการไหลที่ต้องการได้โดยมีแรงดันตกและความเร็วที่ยอมรับได้ อาจไม่มีเหตุผลที่จะต้องเปลี่ยน
นี่เป็นโอกาสที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งในการลดต้นทุนการปรับปรุง
10. ระบบทำความร้อนใต้พื้นมักจะเข้ากันได้ดีเยี่ยมกับปั๊มความร้อน
ระบบทำความร้อนใต้พื้นไฮดรอลิกที่มีอยู่มักจะเหมาะสมกับปั๊มความร้อนมากกว่าหม้อน้ำทั่วไป
ทำไม?
เนื่องจากระบบทำความร้อนใต้พื้นใช้พื้นผิวปล่อยความร้อนขนาดใหญ่มาก
พื้นที่ถ่ายเทความร้อนที่ใหญ่ขึ้นช่วยให้อาคารได้รับความร้อนโดยใช้อุณหภูมิน้ำที่ค่อนข้างต่ำ
แนวทางการออกแบบปั๊มความร้อนสมัยใหม่ระบุว่าระบบทำความร้อนใต้พื้นที่มีการออกแบบอย่างดีนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำ เนื่องจากสามารถให้กำลังความร้อนห้องที่ต้องการที่อุณหภูมิน้ำจ่ายค่อนข้างต่ำ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน
การตรวจสอบแรงดันส่วนต่าง;
Caleffi S.p.a.
)
การทำงานความร้อนอุณหภูมิต่ำทั่วไปอาจอยู่ที่ประมาณ:
น้ำจ่าย 30–35°Cกำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
ขึ้นอยู่กับภาระอาคาร โครงสร้างพื้น ท่อห่างกัน วัสดุปูพื้น และสภาวะภายนอก
อุณหภูมิการออกแบบจริงจะต้องคำนวณเสมอ แทนที่จะสันนิษฐาน
11. ความแตกต่างที่สำคัญ: ΔT ของระบบทำความร้อนใต้พื้น
วงจรทำความร้อนใต้พื้นที่มีอยู่เดิมอาจได้รับการออกแบบมาสำหรับความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำจ่าย-กลับที่มากกว่าที่ปั๊มความร้อนต้องการ
สมมติว่าวงจรพื้นเก่าทำงานที่:
Δ
=
10°C
สำหรับกำลังความร้อนเท่ากัน ด้านปั๊มความร้อนต้องการการไหลของน้ำเกือบสองเท่า
โซลูชันที่มีประสิทธิภาพประการหนึ่งคือการแยกวงจรปั๊มความร้อนออกจากวงจรการกระจายอาคารด้วยไฮดรอลิก
การจัดเรียงทั่วไปคือ:
ปั๊มความร้อน → ปั๊มหลัก → ถังบัฟเฟอร์ / ตัวแยกไฮดรอลิก → ปั๊มทุติยภูมิ → ระบบ UFH หรือชุดพัดลมขดลวดที่มีอยู่
ซึ่งช่วยให้วงจรปั๊มความร้อนสามารถรักษาการไหลที่ปั๊มความร้อนต้องการได้ ในขณะที่วงจรอาคารที่มีอยู่ทำงานที่อัตราการไหลที่แตกต่างกัน
ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อ:
โซนทำความร้อนหลายโซนเปิดและปิดอย่างอิสระ;
การไหลของการกระจายที่มีอยู่แตกต่างจากการไหลของปั๊มความร้อน;
มีการใช้ทั้งชุดพัดลมขดลวดและระบบทำความร้อนใต้พื้น;
ต้องรักษาปริมาตรระบบปั๊มความร้อนขั้นต่ำ;
การทำงานละลายน้ำแข็งต้องการพลังงานความร้อนที่เก็บไว้
การแยกไฮดรอลิกช่วยให้ปั๊มหมุนเวียนหลักและทุติยภูมิทำงานที่อัตราการไหลที่เสถียรแต่แตกต่างกันได้
(
Caleffi S.p.a.
)
13. แล้วหม้อน้ำที่มีอยู่ล่ะ?
หม้อน้ำต้องการการประเมินที่รอบคอบมากขึ้น
ระบบหม้อไอน้ำเก่าหลายระบบได้รับการออกแบบมาสำหรับอุณหภูมิน้ำที่ค่อนข้างสูง
ดังนั้น ปั๊มความร้อนที่ทำงานที่อุณหภูมิน้ำที่ต่ำกว่ามากอาจให้กำลังหม้อน้ำไม่เพียงพอ
โซลูชันที่เป็นไปได้ ได้แก่:กำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
ปรับปรุงฉนวนอาคาร;
ลดการสูญเสียความร้อนของอาคาร;
ใช้ชุดพัดลมขดลวดอุณหภูมิต่ำ;
เลือกปั๊มความร้อนที่สามารถให้ความร้อนน้ำออกที่สูงขึ้นได้ตามความจำเป็น
วัตถุประสงค์ยังคงควรเป็น:
ใช้อุณหภูมิน้ำจ่ายที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ซึ่งสามารถตอบสนองภาระความร้อนของอาคารได้
อุณหภูมิน้ำที่ต้องการต่ำลงโดยทั่วไปช่วยให้ปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำทำงานที่ COP สูงขึ้น
(
Caleffi S.p.a.
)
14. อย่าละเลยการปรับสมดุลไฮดรอลิก
หลังจากการปรับปรุง การไหลของระบบทั้งหมดอาจถูกต้อง แต่บางห้องยังคงได้รับความร้อนไม่เพียงพอ
ทำไม?
เนื่องจากน้ำไหลตามเส้นทางที่มีความต้านทานไฮดรอลิกน้อยที่สุดกำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
การปรับการไหลของท่อร่วม;
การตรวจสอบแรงดันส่วนต่าง;
การปรับความเร็วปั๊ม;
การวัดอุณหภูมิน้ำจ่าย/กลับ;
การตรวจสอบการไหลของเทอร์มินัล
วงจรไฮดรอลิกแบบขนานมีประโยชน์อย่างยิ่ง เนื่องจากสามารถปรับสมดุลและควบคุมแต่ละสาขาได้อย่างอิสระ
(
Caleffi S.p.a.
)
15. ขั้นตอนการปรับปรุงหม้อไอน้ำเป็นปั๊มความร้อนที่ใช้งานได้จริง
สำหรับโครงการวิศวกรรม กระบวนการสามารถสรุปได้ดังนี้:
ขั้นตอนที่ 1 — คำนวณภาระอาคารกำหนดภาระความร้อนที่ออกแบบไว้ และหากจำเป็น ภาระความเย็น↓
ใช้อุณหภูมิการออกแบบฤดูหนาวและฤดูร้อนในท้องถิ่น
↓
ขั้นตอนที่ 3 — เลือกกำลังปั๊มความร้อน
500
↓
ขั้นตอนที่ 4 — กำหนดอุณหภูมิน้ำจ่ายที่ต้องการ
500
↓
ขั้นตอนที่ 5 — คำนวณการไหลของน้ำที่ต้องการ
500
Q
=
500
˙
c
500
↓
ขั้นตอนที่ 8 — ตัดสินใจว่าจำเป็นต้องมีการแยกไฮดรอลิกหรือไม่
500
↓
ขั้นตอนที่ 9 — ปรับสมดุลและทดสอบการทำงาน
500
16. ตัวอย่าง: การปรับปรุงความร้อน 500 กิโลวัตต์
พิจารณาอาคารพาณิชย์ที่มีภาระความร้อนที่ออกแบบไว้:
500
กิโลวัตต์
500kW
Δ
แล้ว:
×
Delta T=10°Cการไหลที่ออกแบบไว้ก่อนหน้านี้อาจมีเพียง:F
l
Flow=frac{500}{1.163times10}
การกระจายความร้อนท่อและปั๊มต้องให้การไหลของน้ำเพียงพอ
ชุดพัดลมขดลวด หม้อน้ำ หรือระบบทำความร้อนใต้พื้นต้องให้กำลังห้องเพียงพอที่อุณหภูมิน้ำที่เลือก
หากองค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่งในสามนี้ออกแบบผิดพลาด ระบบอาจประสบปัญหา:
ความร้อนไม่เพียงพอ → อุณหภูมิน้ำสูง → COP ต่ำลง → การใช้ไฟฟ้าสูงขึ้น → ประสบการณ์ลูกค้าที่ไม่ดี
นี่คือเหตุผลว่าทำไมการปรับปรุงปั๊มความร้อนจึงควรได้รับการปฏิบัติเสมือนเป็น
แทนที่จะเป็นการเปลี่ยนอุปกรณ์เพียงอย่างเดียว
ฉันสามารถเปลี่ยนหม้อไอน้ำแก๊สด้วยปั๊มความร้อนแบบอากาศได้โดยตรงหรือไม่?
ชุดพัดลมขดลวดที่มีอยู่สามารถทำงานกับปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำได้หรือไม่?
ระบบทำความร้อนใต้พื้นที่มีอยู่สามารถทำงานกับปั๊มความร้อนได้หรือไม่?
โดยทั่วไปใช่ ระบบทำความร้อนใต้พื้นไฮดรอลิกเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับปั๊มความร้อน เนื่องจากพื้นที่ปล่อยความร้อนขนาดใหญ่ช่วยให้อุณหภูมิน้ำจ่ายค่อนข้างต่ำ
ทำไมปั๊มความร้อนจึงต้องการการไหลของน้ำสูง?
การถ่ายเทความร้อนขึ้นอยู่กับการไหลของน้ำและความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำจ่าย-กลับ เมื่อ ΔT ลดลง การไหลของน้ำจะต้องเพิ่มขึ้นเพื่อถ่ายเทความร้อนในปริมาณเท่ากันฉันจำเป็นต้องเปลี่ยนท่อทำความร้อนที่มีอยู่หรือไม่?ไม่จำเป็นเสมอไป ควรตรวจสอบท่อที่มีอยู่ด้วยไฮดรอลิกเทียบกับการไหลที่ต้องการใหม่และแรงดันตก หากสามารถบรรลุการไหลที่ยอมรับได้โดยไม่มีความเร็วหรือแรงดันปั๊มที่มากเกินไป ท่ออาจยังคงอยู่
ชุดพัดลมขดลวดหรือระบบทำความร้อนใต้พื้นดีกว่าสำหรับปั๊มความร้อนหรือไม่?
สรุป
คำถามทางวิศวกรรมที่แท้จริงคือ:
ดังนั้น การปรับปรุงอย่างมืออาชีพจ