Інформація про вже існуючі поруч свердловини повинна бути врахована. Чинні норми можуть обмежувати використання ґрунту як джерела теплової енергії (наприклад, обмеження на глибину буріння або використання ґрунтових вод тощо).
4.1.3 Джерело електричного живлення
Необхідно забезпечити постійне електричне живлення (відповідну потужність та силу струму). При проектуванні теплонасосних систем необхідно враховувати потужність існуючої електричної мережі, тарифи на електроенергію, тривалість експлуатації упродовж доби та час відключення. Також необхідно визначитися з максимальною силою струму при запуску теплонасосної системи.
4.1.4 Вимоги до проектування теплонасосних систем
При проектуванні системи опалення з використанням теплових насосів необхідно враховувати наступне:
теплонасосна система повинна бути спроектована так, щоб досягти максимального значення СКП відносно вибраного джерела теплової енергії. СКП збільшується при зменшенні різниці між температурами теплоносія джерела та теплоносія споживача. Бажано використовувати більш високу температуру джерела та більш низьку температуру теплоприймача (зниження температури теплоприймача на 1 °С веде до збільшення КП приблизно на 2 %).
при проектуванні теплонасосних систем необхідно, щоб СКП був більше або рівний мінімальному за чинним нормативом. У разі відсутності нормативу, приймають мінімальні значення з додатка С;
теплонасосна система повинна бути спроектована так, щоб мінімізувати кількість циклів запуску (тобто максимум три цикли запуску на годину). Максимальна кількість циклів запуску на годину (або за іншу одиницю часу) повинна відповідати вимогам технічної документації виробника для відповідного теплового насоса;
для збільшення терміну служби теплових насосів температура конденсації повинна бути мінімальною;
вплив зовнішніх чинників на роботу теплонасосної системи повинен бути мінімальний. Вибраний для теплового насоса холодильний агент повинен мати нульовий ПЗО та низький ПГП і відповідати вимогам згідно з EN 378-1. Необхідно унеможливити викиди в атмосферу холодильного агента в період експлуатації або обслуговування системи згідно з ГОСТ 12.1.005;
теплонасосні системи проектуються так, щоб бути максимально зручними для користувача та не вимагати постійного обслуговування.
4.1.5 Розміщення
При розміщенні теплового насоса, слід враховувати наступне:
місце встановлення теплового насоса, наприклад, іззовні будівлі, у середині опалюваних або неопалюваних приміщень має відповідати ДБН В.2.2-15;
допустимий діапазон температури зовнішнього повітря визначається відповідно до вимог технічної документації виробника на відповідний тепловий насос;
не допущення пошкодження системи або її компонентів у разі замерзання;
доступність з метою монтажу та обслуговування.
4.1.6 Рівень шуму
Шумове випромінювання (звуковий тиск) спричинене теплонасосною установкою та її додатковими компонентами, не повинне перевищувати максимальних значень, передбачених у СНиП II-12, СН 3077, СН 1304, СН 2295. Довідкова інформація про допустимі значення рівня шуму приведена у додатку D.
У теплових насосах, які використовують повітря як джерело теплової енергії, шумові ефекти виникають у результаті проходження звуку через огороджувальні конструкції і передаються повітрям. На рисунку 2 показані критичні точки передачі звуку системами з тепловими насосами. При проектуванні та встановленні теплонасосних систем необхідно вжити заходів для звукоізоляції зазначених місць.
1 – напрямок розповсюдження звуку, що проходить через огороджувальні конструкції; 2 – канал для забору або видалення повітря; 3 – припливний повітропровід; 4 – вентиляційна шахта; 5 – грати; 6 – напрямок звуку, який передається повітропроводами та каналами; 7 – тепловий насос
Рисунок 2 – Критичні точки передачі звуку в теплових насосах з повітряним джерелом теплової енергії
Рівень звукового тиску в найближчих житлових приміщеннях та на прилеглій території не повинні перевищувати вимог СН 3077 із урахуванням поправки згідно з 3.9 ДБН В.2.2-15, а в найближчих виробничих приміщеннях – не повинен перевищувати вимог ДСН 3.3.6.039.
Рівні вібрації в найближчих виробничих приміщеннях не повинні перевищувати вимоги ДСН 3.3.6.039, у найближчих житлових приміщеннях не повинні перевищувати вимог СН 1304.
Акустика приміщення також значно впливає на розповсюдження звуку та рівень шуму. Це має бути враховане на стадії проектування.
4.2 Теплопостачання
Система теплопостачання повинна бути спроектована так, щоб забезпечити розрахункове теплове навантаження будівлі та необхідних приєднаних систем (наприклад, системи гарячого водопостачання). Проектне теплове навантаження повинне бути розраховане згідно зі СНиП 2.04.05 та СНиП 2.04.01.
Примітка. Теплова потужність теплового насоса може бути зменшена шляхом зниження теплового навантаження в окремі часові проміжки (наприклад, зниження температури опалення у нічні години).
Система теплопостачання повинна мати потужність відповідно до 4.2.2 EN 12828:
fDHW– розрахунковий коефіцієнт для системи гарячого водопостачання;
Фdhw– теплова потужність теплового насоса, яка використовується для гарячого водопостачання (проектне навантаження на систему ГВП), кВт;
fAS– розрахунковий коефіцієнт для приєднаних систем;
ФА5– проектне теплове навантаження приєднаних систем, кВт.
Проектне навантаження системи гарячого водопостачання ФDHW визначається в 4.4. Для теплонасосних систем, розрахункові коефіцієнти для рівняння (1) наведені в таблиці 4.
Таблиця 4 – Розрахункові коефіцієнти теплонасосних систем
|
Навантаження |
Розрахунковий коефіцієнт теплового насоса |
Розрахунковий критерій |
Значення для розрахункових коефіцієнтів |
|
Опалення |
fHL |
Низькі будівлі (підвісні стелі, знімна підлога і легкі стіни) Сih ≤ 20 Вт/м3·°С (Сih – ефективна внутрішня опалювальна потужність елементів будівель у Вт/м3·°С) |
1,00 |
|
Середні будівлі (бетонні підлоги і стелі, легкі перегородки) 20 Вт/м3·°С < Сih < 40 Вт/м3·°С |
0,95 |
||
|
Високі будівлі (бетонні перекриття і стелі, комбіновані з цегляними або бетонними стінами) Сih≥ 40 Вт/м3·°С |
0,90 |
||
|
Гаряче водопостачання |
fDHW |
Стандартне обладнання санітар-но-технічного устаткування |
1 |
|
Приєднані системи |
fAS |
|
1 |
Примітка. Питома теплопровідність елементів будівлі може бути визначена згідно з формулою (4) ДБН В.2.6-31
4.3 Додатковий резервний нагрівач
Теплові насоси, які з'єднані з додатковим резервним нагрівачем, повинні бути вибрані так, щоб теплова енергія, що подається резервною системою, була мінімальна (наприклад, менше 5 % від загальної кількості енергії, що виробляється тепловим насосом, якщо резервний нагрівач не використовує відновлюване джерело енергії).
Для забезпечення достатнього виробництва гарячої води, проектувальник повинен розрахувати та задокументувати щоденну витрату гарячої води для споживання, яка може бути забезпечена лише резервною системою.
4.4 Проектування теплонасосної системи гарячого водопостачання або іншої
приєднаної системи
Примітка. 1 кВт/год = 3600 кДж.
4.4.1 Потреба у гарячій воді
Максимальна щоденна потреба у гарячій воді та відповідний об'єм зливу повинні відповідати потребам теплонасосних систем і визначаються згідно зі СНиП 2.04.01.
Допускається приймати середнє значення щоденного навантаження на приготування гарячої води 1,45 кВт×год, що відповідає нормі витрати 25 дм3 на людину на добу з температурою 60 °С. Це відповідає середньому значенню щоденного споживання гарячої води (Норматив М 324 Єврокомісії).
На інші санітарно-технічні потреби в житлових будинках рекомендується відсоткова частка від потреби у гарячій воді – вранці (35 %), удень (20 %) і ввечері (45 %).
4.4.2 Параметри теплового насоса
Параметри теплових насосів повинні відповідати вимогам технічної документації виробника, які базуються на даних випробувань згідно з ДСТУ EN 255-3.
4.4.3 Параметри (потужність теплового насоса, об'єм бака-акумулятора системи ГВП, потужність додаткового джерела теплової енергії)
4.4.3.1 Визначення потреби у гарячій воді для визначення параметрів системи Проектувальник повинен задати граничне значення QDP щоденної потреби енергії на приготування гарячої води протягом певного періоду та тривалість цього періоду tDP.
У додатку Е наведена інформація щодо потреби у гарячій воді в системі ГВП житлового будинку.
Використовуються різні підходи вибору критерія проектного рішення залежно від тарифу на електроенергію, розмірів приміщення та економічної доцільності.
Рішення 1. Максимальне акумулювання
Це рішення передбачає великий об'єм бака-акумулятора для системи ГВП, розрахованого на максимальне щоденне споживання. Вибране теплове навантаження теплового насоса дозволяє нагріти бак-акумулятор впродовж дії низького тарифу на електроенергію.
Рішення 2. Часткове акумулювання
Це найкращий загальноприйнятий варіант, який вимагає постійної роботи теплового насоса на приготування гарячої води.
Проектувальник повинен визначити необхідний період підтримання заданої температури у баці-акумуляторі системи ГВП. Таблиці, наведені в додатку Е, містять вказівки з визначення необхідної теплової енергії на приготування гарячої води Qdaili необхідного об'єму QDP та тривалість tDP.
4.4.3.2 Визначення об'єму бака-акумулятора Vs
Розмір бака-акумулятора системи ГВП і теплова потужність теплового насоса, необхідні для нагріву та підтримки достатньої кількості гарячої води для забезпечення проектного навантаження на систему ГВП, тісно пов'язані.
Найпростіший спосіб проектування бака-акумулятора системи ГВП полягає у виборі певного об'єму і перевірці, чи відповідає теплова потужність теплового насоса вимогам системи гарячого водопостачання, при умові, що тепловий насос працює в опалювальний період тільки на систему ГВП.
Якщо теплова потужність теплового насоса достатня, то об'єм бака-акумулятора системи ГВП вибраний правильно.
Рішення 1. Акумуляція
За основу, для визначення параметрів системи, береться подвоєне середнє щоденне споживання гарячої води, наведене в 4.4.1 (тобто від 25 до 50 дм3 на людину при температурі 60 °С). Якщо використовуються ванни великих розмірів, тобто гарячої води споживається більше, тоді за основу приймається збільшене значення витрати гарячої води на людину.
Щоденні втрати теплової енергії в баці-акумуляторі системи ГВП (Ql,s) у даному розрахунку визначаються як додатковий об'єм, температура якого відповідає заданій.
Рішення 2. Часткова акумуляція
За основу приймають середнє значення щоденного споживання гарячої води, наведене в 4.4.1. Приймається менше значення, якщо теплова потужність насоса достатня для нагріву води в баці-акумуляторі після критичного зливу води, який складає, наприклад, дві послідовні ванни.
Примітка. Критичне значення теплової енергії QDP, необхідної для забезпечення щоденного споживання гарячої води, умовно виражається як відповідний об'єм VDP60 при 60 °С. Об'єм гарячої води повинен корегуватися відповідно до заданої температури системи ГВП у баці-акумуляторі.
Об'єм бака-акумулятора відповідає об'єму гарячої води Vθset, що подається при θset:
4.4.3.3 Енергетичний баланс бака-акумулятора системи ГВП
Теплова енергія гарячої води, яка зберігається в баці-акумуляторі визначається як:
Ефективна теплова енергія, доступна в баці-акумуляторі:
Необхідна теплова енергія упродовж заданого періоду:
4.4.3.4 Розрахунок мінімальної теплової потужності теплового насоса, необхідної для забезпечення потреб системи ГВП.
Рішення 1. Система акумулювання
Теплова потужність теплового насоса для системи ГВП повинна бути достатньою для нагріву бака-акумулятора при наявності електричної енергії:
Електрична потужність, споживана тепловим насосом, визначається як:
Рішення 2. Система часткового акумулювання
Виходячи із споживаної тепловим насосом енергії QDP за визначений період часу, теплова енергія вироблена тепловим насосом, повинна бути достатньою для повторного нагріву бака-акумулятора системи ГВП до необхідної температури, до наступного робочого циклу.
Це означає, що протягом заданого періоду (наприклад, наведеного в додатку Е) теплова енергія, яка виробляється тепловим насосом, повинна бути достатньою для підтримки мінімальної температури у баці-акумуляторі (тобто 40 °С).
Формула (8) визначає енергетичний баланс для системи часткового акумулювання. Енергетичний баланс системи часткового акумулювання.
Відповідно, спожита електроенергія визначається за формулою (7).
Приклад розрахунку наведено в додатку Е.
4.4.3.5 Додаткові вимоги і параметри резервного нагрівача
