luni, 18 februarie 2019

Dimensionare unitati AC pentru incalzire (Teorie)

Pentru a utiliza cat mai eficient o pompa de caldura aer-aer trebuie sa dimensionam corect capacitatea unitatilor sa indeplineasca necesarul de caldura pe tot sezonul.

Ce se intampla daca nu dimensionam corect pompa de caldura?

Daca instalam o pompa de caldura subdimensionata aceasta nu va face fata la incalzirea casei si va trebui sa utilizam un sistem suplimentar de incalzire pe o perioada mai lunga. De obicei se utilizeaza un convector electric care va mari costurile de incalzire (scade valoarea SCOP).

Daca instalam o pompa de caldura supradimensionata aceasta va face fata la temperaturi mai scazute dar la temperaturi pozitive atunci cand eficienta este foarte mare (COP poate ajunge si la 6-7) unitatea nu va mai putea modula (nu va putea functiona la capacitate minima), va intra in mod on/off si astfel valoarea COP se  poate reduce chiar si la jumatate (scade valoarea SCOP). Daca utilizam unitati AC cu functionare pana la -15 grade si avem parte de temperaturi minime record este recomandat sa utilizam incalzirea auxiliara (tot nu scapam de convectoare)



Exemplu: valoarea SCOP Average - coloana din mijloc- (valoarea eficientei pe tot sezonul de incalzire) in exemplul de mai jos este 4,6. Aceasta valoare se calculeaza pentru un necesar termic "Pdesign" al spatiului care trebuie incalzit de 2,3Kw la -10 grade celsius.

Problema este ca aceste valori sunt calculate astfel incat unitatile AC sa produca tot necesarul termic al spatiului pana la -7 grade celsius (Temperatura bivalent). In acest exemplu unitatea produce 2,1Kw la aceasta temperatura (Puterea la Temperatura bivalent).

 Diferenta de necesar termic este produsa cu un convector electric sau o alta sursa auxiliara de caldura. Atentie! aceasta valoare nu este specificata exact de toti producatorii - o gasiti in testele eurovent sau in manualul de service la anumite modele dar se poate si calcula
P Tbiv (puterea unitatii AC la temperatura de -7 grade) = Pdesign*0,9 .

Astfel, valoarea SCOP este calculata pentru spatiu cu un necesar termic de 2,3Kw la -10 grade la exterior, 20 grade temperatura la interior pentru o clima asemanatoare orasului Constanta. Sunt luate in calcul si perioadele cu temperaturi exterioare mai mici de -7 grade cand se suplimenteaza cu incalzirea rezistiva (convector electric).

Pentru o functionare cu SCOP cat mai mare calculati necesarul termic al spatiului la -10 grade si alegeti o unitate AC care are Pdesign cat mai apropiata de aceasta valoare. 
De aemenea aveti nevoie de o sursa auxiliara de caldura: un convector electric sau alt tip de centrala sa o porniti sub -7 grade temp exterioara. Termostatul la sursa auxiliara se seteaza la o temperatura cu 1-2 grade mai mica astfel incat unitatea AC sa ramana principala sursa de caldura. Daca utilizati unitati cu functionare pana la -15 grade, sub aceasta temperatura se utilizeaza numai sistemul de incalzire auxiliar. De acceea si sistemul auxiliar trebuie dimensionat sa indeplineasca tot necesarul termic la temperaturi record foarte scazute.

Practic o casa de 120mp parter+etaj in Bucuresti izolata conform normativului actual (20cm izolatie la acopris, 10cm izolatie pereti, ferestre termopan lowE, 10cm izolatie sub planseu) va avea un necesar de aprox 5Kw la -15 grade la exterior (temperatura la care se dimensioneaza sistemele de incalzire).
Ar trebui sa utilizati doar doua uitati de 12000BTU pentru incalzirea casei iar de la temperaturi exterioare mai mici sub 0 grade se porneste sursa auxiliara de caldura (cu termostate setate la o temperatura cu 1-2 grade mai mica decat unitatile AC) la temperaturi mai mici de -15 grade se oprestc unitatile AC.

Tineti cont ca valoarea SCOP 4,6 de pe coloana din mijloc de pe eticheta este calculata pentru o clima mai blanda unde se calculeaza necesarul termic la -10 grade. Pentru Bucuresti valoarea SCOP scade la aprox 4,2, iar pentru Brasov unde necesarul termic se calculeaza la -21 grade valoarea SCOP scade la aprox 3,8 pentru unitati cu functionare la temperaturi scazute.

Daca dimensionati unitatile AC pentru incalzire exclusiva cu AC, pentru a nu penaliza eficienta la temperaturi exterioare ridicate opriti unitatea care intra in modul on-off astfel incat celelalte unitati vor prelua sarcina. Astfel o unitate AC de 12000btu cu functionare pana la -15 grade produce aprox 2Kw caldura la -15 grade. Pentru o casa din exemplul de mai sus inseamna sa punem o unitate de 18000BTU la parter (produce aprox 3,5Kw la -15 grade) si o unitate de 12000BTU la etaj. Astfel  vom indeplini necesarul termic pana la -15 grade dar deja la 1-2 grade unitatile vor intra in mod on off (in functie de prformante), in loc sa avem COP 4-6 vom avea COP 2-3- puteti rezolva oprind unitatea de la etaj si sa lasati usa de la scari astfel incat sa se duca cat mai multa caldura la etaj pentru a uniformiza temperatura in locuinta.
O a doua problema este ca putem avea diferente mai mari de temperatura intre camere cu un AC pe etaj, a treia problema este ca daca avem temperaturi minime record -20-24 grade nu putem incalzi cu AC sau riscam sa le stricam (ar trebui sa punem toti unitati AC pentru temperaturi scazute care costa multe mii de lei).
Putem pune AC in fiecare camera (in dormitoare de 7000-9000btu si 12000 -18000btu in living) dar putem ajunge la un numar mare de unitati care se vor defecta la un moment dat, produc zgomot. In cazul in care locuinta nu este izolata este ok aceasta solutie, desi de preferat ar fi sa izolam cat putem apoi sa alegem echipamentul de incalzire.

Poate peste 5-10ani tehnologia va ajunge la stadiul in care o unitate de 12000BTU (3,5Kw la +7 grade)  sa poata sa moduleze de la  2,5 Kw la -25 grade pana la  0,2Kw la +15 grade. Astfel nu mai avem nevoie de altceva.

Pentru incalzirea cu AC recomand incalziea combinata (bivalenta) cu un sistem auxiliar (centrala lemne, peleti, sau electric cu convectoare in cazul in care nu aveti deja o centrala). Pentru casa de mai sus utilizati un AC de 12000BTU la parter si un AC de 9000BTU la etaj. In living la parter un convector cu termostat electronic de 2000W in baia de la parter 500W (sau dormitor 1000W in functie de cum este organizat spatiul).In baia de la etaj un convector de 500W, in dormitoare convectoare de 1000W. In total ajungem la 5Kw. Unitatile AC vor functiona setate la temperatura dorita non stop tot sezonul de incalzire (puteti lasa un singur AC pornit la o temperatura minima antiinghet numai daca plecati mai multe zile de acasa. La temperaturi sub 0 grade porniti convectoarele la nevoie pentru a pastra temperatura uniforma in camerele utilizate. Convectoarele se seteaza la o temperatura cu 2 grade mai mica fata de AC astfel vor functiona numai pentru a pastra o temperatura uniforma in fiecare camera unitatile AC vor produce tot . La temperaturi sub -15 grade se utilizeaza numai sistemul auxiliar. In loc de convectoare se poate utiliza incalzirea electrica in pardoseala. Daca aveti centrala electrica ar trebui sa puneti la fiecare calorifer robinet termostat si sa opriti caloriferele in camerele cu AC. Si in acest caz,la temperaturi ridicate la exterior daca una din unitati intra in mod on /off, o opriti pe cea de la etaj. Singura problema aici ar fi consumul instant la temperaturi minime record. Daca aveti si un boiler, un cuptor electric etc. depasiti cei 6,5 Kwh consum maxim pentru racord monofazat. Ar trebui sa trageti trifazat.




https://www.nrel.gov/docs/fy11osti/52175.pdf
App B teknical SCOP NEF En14825 heatpumpsEN.pdf
1470409483_LCP,_BS_EN_14825_2016_(Eng)_(March_2016).pdf

Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu