Bir Isı Kaynağı, İki Terminal: Yerden Isıtma Neden Isınmıyor?
Havadan suya ısı pompası normal şekilde çalışıyor. Çıkış suyu sıcaklığı doğru. Sirkülasyon pompası çalışıyor ve yerden ısıtma devrelerinde bariz bir hava sıkışması yok.
Ancak bazı odalar hâlâ yeterince ısınmıyor.
Bundan sonra neyi kontrol etmeliyiz?
Birçok projede sorun ısı pompasının kendisi değildir. Buyerden ısıtma boru tasarımı ve hidrolik düzeni.
Yanlış boru çapı, aşırı uzun döngüler, bir manifolda çok fazla devre bağlanması, manifoldun kötü konumu, uygunsuz boru aralığı veya gereksiz karıştırma düzenlemelerinin tümü hidrolik direnci artırabilir ve ısı dağılımını azaltabilir.
Sonuç, yaygın bir saha şikayetidir:
“Isı pompası çalışıyor ancak yerden ısıtma hâlâ yeterince sıcak değil.”
Çalışmamızın 3. bölümündeBir Isı Kaynağı, İki Terminalsorun giderme serimizde boru tasarımının su akışını, basınç düşüşünü ve ısı çıkışını nasıl etkilediğini ve mühendislerin ısı pompasını suçlamadan önce neleri kontrol etmesi gerektiğini açıklıyoruz.
Yerden ısıtma hidronik terminal sistemidir.
Isı pompası odayı doğrudan ısıtmaz. Bunun yerine ısının birkaç aşamadan geçmesi gerekir:
Isı Pompası → Sıcak Su → Ana Boru Sistemi → Manifold → UFH Döngüleri → Zemin → Oda
Hidrolik tasarım zayıfsa, ısı pompası yeterli termal enerji üretebilir ancak sistem bu enerjiyi etkili bir şekilde dağıtamaz.
Bu şu anlama gelir:
İyi Isı Pompası + Kötü Hidrolik Tasarım = Kötü Isıtma Performansı
Bu, havadan suya ısı pompası mühendisliğindeki en önemli prensiplerden biridir.
En yaygın tasarım hatalarından biri, bireysel yerden ısıtma devrelerinin çok uzun yapılmasıdır.
Boru uzunluğu arttıkça hidrolik direnç de artar.
Daha yüksek direnç, sirkülasyon pompasının gerekli akışı sağlamak için daha fazla diferansiyel basınca ihtiyaç duyduğu anlamına gelir.
Pompa bu direnci aşamazsa:
Daha Uzun Döngü → Daha Yüksek Basınç Düşüşü → Daha Düşük Akış → Daha Düşük Isı Transferi
Sonunda oda tasarım sıcaklığına ulaşmakta zorlanabilir.
30-40 m² büyüklüğünde geniş bir oturma odası hayal edin.
Kurulumu yapan kişi, onu uygun şekilde tasarlanmış iki döngüye bölmek yerine tüm odayı son derece uzun bir döngüyle kaplamaya çalışır.
Sonuç 150-190 metreye yaklaşan bir parkur olabilir.
Bu, kurulum sırasında daha basit görünebilir ancak hidrolik açıdan sorunlu olabilir.
Döngünün başlangıcı nispeten ılık su alırken akış direnci aşırı hale gelir ve devre boyunca sıcaklık giderek düşer.
Bu nedenle zeminin uzak ucu çok daha az faydalı ısı alabilir.
Her projeye uygulanabilecek evrensel bir maksimum döngü uzunluğu yoktur çünkü bu aşağıdakilere bağlıdır:
boru çapı;
boru malzemesi;
gerekli akış;
tasarım ΔT;
ısı yükü;
pompa kafası;
manifold basınç düşüşü;
bağlantı parçaları ve vanalar;
Kurulum yöntemi.
Bununla birlikte, yaklaşık 16-20 mm boru kullanan yaygın konutsal UFH sistemleri için, ayrı döngüler genellikle kabaca borunun içinde tasarlanır.60–100 m menzil, civarındaPratik bir tasarım hedefi olarak sıklıkla kullanılan 80–100 m.
Mühendisler tek bir sayıyı mutlak bir kural olarak ele almak yerine hesaplamalıdır.basınç düşüşü ve gerekli akışher devre için.
Mühendislik prensibi sayıdan daha önemlidir:
Devre sayısını azaltmak için bir döngüyü aşırı uzun yapmayın.
Büyük odalar normalde hidrolik olarak yönetilebilen birden fazla döngüye bölünmelidir.
Boru çapı bir diğer kritik faktördür.
Aynı su akışı için daha küçük bir iç çap, daha yüksek su hızı ve önemli ölçüde daha yüksek basınç kaybı yaratır.
Bu şunları etkiler:
sirkülasyon pompası seçimi;
döngü akışı;
manifold dengeleme;
gürültü;
ısı dağılımı.
Yaygın UFH boru boyutları pazara ve uygulamaya göre değişiklik gösterir.16 mm ve 20 mmyaygın olarak karşılaşılmaktadır.
Daha büyük ticari veya özel sistemler başka boyutları kullanabilir.
Ancak boru ölçüsü asla sadece alışkanlığa göre seçilmemelidir.
Aşağıdakilerle koordine edilmelidir:
Döngü Uzunluğu + Gerekli Akış + Basınç Düşüşü + Isı Yükü
Bir UFH sistemi yetersiz akışa sahip olduğunda genel tepki şu şekildedir:
“Daha büyük bir sirkülasyon pompası kuralım.”
Bazen bu yardımcı olur ancak kötü hidrolik tasarımı düzeltmez.
Döngüler aşırı uzunsa veya boru çapları uygun değilse daha büyük bir pompa aşağıdakilere neden olabilir:
aşırı diferansiyel basınç;
daha yüksek pompalama enerjisi;
gürültü;
zor dengeleme;
kısa devrelerde aşırı hız;
kontrol valfi sorunları.
Doğru mühendislik sırası şöyledir:
Isı talebini hesaplayın → gerekli akışı belirleyin → boruları tasarlayın → basınç düşüşünü hesaplayın → pompayı seçin
Olumsuz:
Önce boru tesisatını kurun → zayıf akışı tespit edin → daha büyük bir pompa takın
Su bazlı ısıtma sistemleri için ısı çıkışı ile su akışı arasındaki ilişki yaklaşık olarak şu şekilde ifade edilebilir:
Nerede:
Q= kW cinsinden ısıtma kapasitesi
V= m³/saat cinsinden su akışı
ΔT= K cinsinden besleme-dönüş suyu sıcaklık farkı
Öyleyse:
Örneğin, bir UFH bölgesi 5 kW gerektiriyorsa ve 5 K sıcaklık farkına göre tasarlanmışsa:
Gerekli akış bilindikten sonra mühendis şunları değerlendirebilir:
boru çapı;
su hızı;
devre uzunluğu;
manifold boyutu;
pompa kafası.
Bu, bileşenleri yalnızca zemin alanına göre seçmekten çok daha güvenilirdir.
UFH manifoldu, bireysel döngülerin uzunluğu makul ölçüde dengede tutulabilecek şekilde konumlandırılmalıdır.
Manifoldun binanın bir ucuna monte edildiği büyük bir ev düşünün.
Yakındaki bir oda şunları gerektirebilir:
50 m döngü
uzaktaki bir oda şunları gerektirebilir:
110 m döngü
Artık her iki devre de aynı manifolda ve sirkülasyon pompasına bağlı.
Hidrolik dirençleri çok farklıdır.
Uygun dengeleme olmadan su doğal olarak düşük dirençli devreyi tercih eder.
Sonuç şu olabilir:
Kısa döngü → çok fazla akış
Uzun döngü → çok az akış
Yakındaki oda → çok sıcak
Uzak oda → çok soğuk
Bu klasik bir hidrolik dengesizliktir.
Mümkün olduğunda, manifoldu hizmet verdiği bölgelerin merkezine oldukça yakın bir yere yerleştirin.
Bu, aşağıdakilerin azaltılmasına yardımcı olabilir:
gereksiz boru uzunluğu;
döngü uzunlukları arasında büyük farklar;
basınç düşüşü dengesizliği;
aşırı ölü boru;
devreye alma zorluğu.
Büyük evler veya çok katlı binalar için, birden fazla manifold kullanmak, her döngüyü tek bir konuma zorlamaktan daha iyi olabilir.
Örneğin:
Isı Pompası / Tampon Tankı
↓
Ana Dağıtım
↙︎ ↘︎
A manifoldu Manifold B
↓
Daha Kısa, Daha Dengeli UFH Döngüleri
Bu genellikle hidrolik olarak tüm binaya hizmet veren büyük boyutlu bir manifolddan daha üstündür.
Evrensel bir sayı yoktur çünkü manifold kapasitesi aşağıdakilere bağlıdır:
akış gereksinimi;
manifold çapı;
şube büyüklüğü;
pompa kapasitesi;
proje ölçeği;
kontrol stratejisi.
Ancak çok sayıda devreye sahip son derece büyük manifoldlar dikkatle incelenmelidir.
Birçok konut projesi için yaklaşık olarak hizmet veren bir manifold5–8 döngüDaha büyük manifoldlar ticari olarak bulunabilmesine ve doğru şekilde tasarlandığında tamamen uygun olabilmesine rağmen kurulum, dengeleme ve bakım için uygun olabilir.
Önemli olan keyfi bir döngü sınırı uygulamamaktır.
Doğru soru şudur:
Manifold, kabul edilebilir basınç düşüşünü ve kontrol edilebilirliği korurken gerekli akışı her döngüye dağıtabiliyor mu?
Mühendislik kriteri budur.
Diğer bir hata ise tüm bina boyunca aynı UFH boru aralığının döşenmesidir.
Farklı odaların mutlaka aynı ısı kaybına sahip olması gerekmez.
Şunları içeren bir oda:
büyük cam;
dış duvarlar;
zayıf yalıtım;
kuzeye maruz kalma;
yüksek sızma;
küçük pencereli bir iç odaya göre daha fazla yerden ısı çıkışı gerektirebilir.
Bu nedenle bölge ısı yüküne göre boru aralıklarının değişmesi gerekebilir.
Örneğin, büyük pencerelerin yakınındaki çevre bölgeleri, iç alanlara göre daha yakın boru aralığı gerektirebilir.
Doğru sıra şu şekildedir:
Oda Isı Kaybını Hesaplayın → Gerekli Zemin Çıkışını Belirleyin → Su Sıcaklığını Seçin → Boru Aralığını Belirleyin
basitçe değil:
Her yerde aynı aralığı kullanın.
Bu nokta sıklıkla gözden kaçırılıyor.
Mevcut bir bina kazandan ısı pompasına dönüştürüldüğünde mühendisler bazen tamamen ekipmana odaklanır.
Ancak binada şunlar varsa:
yalıtılmamış duvarlar;
zayıf çatı yalıtımı;
tek cam;
önemli hava kaçağı;
termal köprüler;
ısıtma yükü beklenenden çok daha yüksek olabilir.
Bu durumda sorun zeminin “ısınamaması” olmayabilir.
Bina neredeyse aynı hızla ısı kaybederken, zemin aslında sürekli olarak ısı sağlıyor olabilir.
Temel termal denge:
yalnızca şu durumlarda:
Tasarım koşullarında oda 7 kW kaybederken UFH 5 kW sağlıyorsa sistem ne kadar çalışırsa çalışsın oda hedef sıcaklığa ulaşamaz.
Pencereler özellikle ısıtma yükü hesaplamalarında önemlidir.
Aşağıdakileri kullanırsanız iki özdeş odanın ısıtma gereksinimleri çok farklı olabilir:
modern çift veya üçlü cam;
diğeri şunları kullanırken:
eski tek camlı cam.
Pencere boyutu da önemlidir.
Büyük bir cam cepheye sahip bir oda, aynı kat alanına sahip, yalnızca küçük bir pencereye sahip bir odadan önemli ölçüde daha fazla ısıya ihtiyaç duyabilir.
Bu nedenle UFH tasarımı yalnızca aşağıdakilere dayanmamalıdır:
"Tüm ev için metrekare başına X watt."
Oda bazında ısı kaybı hesaplaması çok daha güvenilirdir.
Bina yönelimi aynı zamanda ısıtma talebini de etkileyebilir.
İklime ve güneş ışığına maruz kalma durumuna bağlı olarak, farklı yönlere bakan odalar farklı ısı kaybı ve güneş kazanımı özelliklerine sahip olabilir.
Çevre odaları, köşe odaları ve geniş dış duvar alanlarına sahip alanlar genellikle iç odalara göre daha zahmetlidir.
Bu nedenle tasarımcıların aşağıdakileri ayarlaması gerekebilir:
boru aralığı;
döngü akışı;
imar;
kontrol;
kat çıkışı.
İyi UFH tasarımıodaya özelsadece bina çapında değil.
Bu başka bir önemli tasarım sorusudur.
Geleneksel kazan sistemleri aşağıdaki oranlarda su üretebilir:
70–80°C
yerden ısıtma genellikle çok daha düşük sıcaklıklar gerektirir.
Bu nedenle, besleme sıcaklığını azaltmak için yaygın olarak bir karışım vanası kullanılır.
Ancak invertörlü havadan suya ısı pompası normalde çıkış suyu sıcaklığını doğrudan kontrol edebilir.
Örneğin şunları sağlayabilir:
30°C, 35°C, 40°C veya 45°C
sistem talebine ve tasarımına bağlıdır.
Isı pompası tek bir ortak sıcaklıkta yalnızca düşük sıcaklıklı UFH'ye hizmet veriyorsa, bu nedenle birçok sistemde ek bir karıştırma istasyonu gereksiz olabilir.
Bu yaparOlumsuzKarışım vanalarının asla ısı pompalarıyla kullanılmadığı anlamına gelir.
Farklı terminallerin farklı su sıcaklıklarına ihtiyaç duyması durumunda da bunlara ihtiyaç duyulabilir.
Örneğin:
Radyatörler: 45–50°C
UFH: 30–35°C
Bu durumda ısı pompası yüksek sıcaklık terminalinin gerektirdiği sıcaklıkta çalışırken UFH besleme sıcaklığını azaltmak için bir karıştırma devresine ihtiyaç duyulabilir.
Benzer şekilde, tek kaynaklı, iki terminalli bir sistem, tasarımına bağlı olarak hidrolik sıcaklık ayrımı gerektirebilir.
Öyleyse:
"UFH'nin her zaman ihtiyacı vardır" diye karışım vanası takmayın.
Öncelikle sistemin gerçekten farklı su sıcaklığı seviyelerine ihtiyaç duyup duymadığını belirleyin.
Ortak bir mühendislik ilkesi şudur:
Gerekli olan her bileşeni kullanın ancak net bir hidrolik veya kontrol işlevi olmayan bileşenlerden kaçının.
Her ek bileşen şunları oluşturur:
ek basınç düşüşü;
ek kontrol mantığı;
başka bir potansiyel başarısızlık noktası;
ek kurulum maliyeti;
ek devreye alma işi.
Örneğin, yanlış seçilmiş veya yanlış ayarlanmış bir karışım vanası, ısı pompası yeterli ısı ürettiğinde bile UFH besleme sıcaklığının çok düşük kalmasına neden olabilir.
Sonuç şu olabilir:
Isı Pompası = 40°C
↓
Yanlış Karıştırma
↓
UFH Beslemesi = 28°C
↓
Yetersiz Kat Çıkışı
Kurulumcu bu durumda yanlışlıkla ısı pompasını suçlayabilir.
Bir ısı pompası hem fan bobinlerine hem de yerden ısıtmaya hizmet verdiğinde, iki terminalin farklı gereksinimleri olabilir.
Tipik olarak şunları gerektirir:
nispeten daha yüksek ısıtma suyu sıcaklığı;
daha hızlı yanıt;
farklı akış özellikleri.
Tipik olarak şunları gerektirir:
daha düşük su sıcaklığı;
istikrarlı sürekli akış;
daha yavaş yanıt;
dikkatli hidrolik dengeleme.
Bu nedenle iyi bir tasarım şunları gerektirebilir:
Isı Pompası
↓
Tampon Tankı / Hidrolik Ayırma
↓
İkincil Dağıtım
↙︎ ↘︎
Fan Coil Devresi UFH Devresi
Daha sonra her devre kendine göre tasarlanabilir:
gerekli akış;
pompa kafası;
sıcaklık;
kontrol stratejisi.
Bir sirkülasyon pompası seçerken mühendisler her UFH döngüsünün basınç düşüşlerini basitçe toplamamalıdır.
Döngüler normalde paralel bağlandığından pompa şunları sağlamalıdır:
thebirleşik tasarım akışıtüm çalışma devrelerinin;
için yeterli kafahidrolik olarak en zorlu devreartı ortak borular ve bileşenler.
Bu ayrım önemlidir.
Örneğin altı UFH döngüsü aynı anda çalışırsa akış hızları toplanır.
Ancak döngülerin paralel olması nedeniyle bireysel basınç düşüşleri basitçe artmaz.
Bu nedenle pompa seçiminde sistem eğrisi doğru şekilde dikkate alınmalıdır.
İyi tasarlanmış bir UFH sisteminin bile hâlâ devreye alınması gerekir.
Beş devrenin farklı basınç kayıplarına sahip olduğunu varsayalım.
Dengeleme olmadan su en kolay yolu izler.
En kısa döngü çok fazla akış alırken, en uzun döngü çok az akış alabilir.
Manifoldlu akış ölçerler ve dengeleme valfleri, mühendisin her devreyi tasarım gereksinimlerine göre ayarlamasına olanak tanır.
Örneğin:
| Döngü | Tasarım Akışı |
|---|---|
| Oturma Odası 1 | 1,8 L/dak |
| Oturma Odası 2 | 1,7 L/dak |
| Yatak odası 1 | 1,2 L/dak |
| Yatak odası 2 | 1,1 L/dak |
| Banyo | 0,8 L/dak |
Bu sayılar yalnızca açıklama amaçlıdır; doğru değerler gerçek oda ısı yükünden ve döngü tasarımından gelmelidir.
Önemli nokta şu:
Eşit akış her zaman doğru akış değildir.
Her döngü gerçekten ihtiyaç duyduğu akışı almalıdır.
Isı pompası düzgün çalışıyor ancak bazı odalar soğuk kalıyorsa sistematik bir süreç kullanın.
UFH sisteminin fiziksel olarak ısıtma yükünü karşılayabilecek kapasitede olup olmadığını belirleyin.
Aşırı uzun devreleri tanımlayın.
Boru boyutlarının gerekli akış ve basınç düşüşüne uygun olduğunu doğrulayın.
Kötü konumlandırmanın neden olduğu döngü uzunluğundaki büyük farkları arayın.
Gerçek akışı tasarım değerleriyle karşılaştırın.
Yüksek yüklü alanların yeterli zemin çıkışına sahip olup olmadığını belirleyin.
Pompanın kritik devre direncini aşabildiğini doğrulayın.
Kısa döngülerin uzun döngülerden akışı çalmadığından emin olun.
Bunların gerçekten gerekli olup olmadığını ve ayarların doğru olup olmadığını onaylayın.
Pencereleri, duvarları, çatıyı ve sızmayı göz ardı etmeyin.
| Belirti | Olası Tasarım Nedeni | Neler Kontrol Edilmeli? |
|---|---|---|
| Uzaktaki oda soğuk kalıyor | Aşırı döngü uzunluğu | Döngü uzunluğu ve basınç düşüşü |
| Kısa döngüler sıcak, uzun döngüler soğuk | Hidrolik dengesizlik | Manifold dengeleme |
| Tüm UFH döngüleri düşük akışa sahiptir | Ana boru/pompanın küçük boyutu | Ana akış ve pompa kafası |
| Büyük bir oda soğuk | Çok az döngü | Isı yükü ve devre düzeni |
| Çevre alanı soğuk hissediyor | Boru aralığı çok geniş | Bölge ısı kaybı hesaplaması |
| Isı pompası çıkışı sıcak, UFH beslemesi soğuk | Karıştırma sorunu | Karıştırma vanası/kontrol |
| Pompa sürekli olarak maksimumda çalışır | Aşırı direnç | Boru boyutlandırma ve sistem eğrisi |
| Eski bina ayar noktasına ulaşamıyor | Yüksek bina ısı kaybı | Yalıtım ve pencereler |
| Fan bobinleri çalışıyor ancak UFH'nin performansı düşük | UFH hidrolik sorunu | İkincil devre tasarımı |
Isı pompası doğru su sıcaklığını üretiyorsa sorun yetersiz UFH akışı, aşırı döngü uzunluğu, zayıf dengeleme, sıkışan hava, yanlış boru aralığı, manifold yerleşimi veya yüksek bina ısı kaybıyla ilgili olabilir.
Evet. Aşırı döngü uzunluğu basınç düşüşünü artırır ve su akışını azaltabilir. Kabul edilebilir maksimum değer boru boyutuna, gereken akışa, tasarım ΔT'sine ve pompa yüksekliğine bağlıdır.
Evrensel olarak değil. Yaklaşık 80-100 m, birçok konut sistemi için ortak bir pratik tasarım aralığıdır, ancak gerçek sınır, hidrolik hesaplamalar yoluyla belirlenmelidir.
Hayır. Tam eşitlik gerekli değildir ancak çok büyük farklılıklar dengelemeyi daha da zorlaştırır. Her döngü oda ısı yüküne göre tasarlanmalı ve ardından hidrolik olarak dengelenmelidir.
Her zaman değil. Isı pompası UFH'yi gerekli düşük su sıcaklığında doğrudan besliyorsa ilave bir karışım vanasına gerek kalmayabilir. Karışık sıcaklık sistemleri yine de bir tane gerektirebilir.
Mutlaka değil. Daha büyük bir pompa akışı artırabilir ancak aşırı döngü uzunluğunu, yanlış boru boyutunu, zayıf manifold yerleşimini veya yetersiz zemin çıkışını düzeltemez.
Bu genellikle hidrolik dengesizliği, farklı döngü uzunluklarını, yetersiz akışı, yanlış boru aralığını veya farklı oda ısı kayıplarını gösterir.
Yerden ısıtma ısınmadığında sadece ısı pompasına bakmayın.
Başarılı bir hidronik ısıtma sistemi zincirin tamamına bağlıdır:
Bina Isı Yükü
↓
Gerekli Isı Çıkışı
↓
Gerekli Su Akışı
↓
Boru Çapı ve Döngü Uzunluğu
↓
Manifold Düzeni
↓
Pompa Kafası
↓
Hidrolik Dengeleme
↓
Yerden Isı Transferi
↓
İç Mekan Konforu
Bu adımlardan herhangi biri yanlış tasarlanmışsa, yüksek performanslı bir ısı pompası bile düşük performans gösteriyor gibi görünebilir.
Bu, havadan suya ısı pompası mühendisliğindeki en önemli derslerden birine yol açar:
Isı pompası ısı üretir. Hidrolik sistem bu ısının odaya ulaşıp ulaşmayacağını belirler.
Bölüm 1 - İlk Hizmete Alma veya Uzun Süreli Kapatma
Bölüm 2 – Yerden Isıtma Borularında Sıkışan Hava
Bölüm 3 - Kötü Boru Tesisatı Tasarımı ve Düzeni
Havadan suya ısı pompası sistemlerinde yetersiz yerden ısıtma performansının daha pratik nedenlerini inceleyerek bu seriye devam edeceğiz.
Şu tarihte:EkoIsı Pompası, iyi sistem performansının yalnızca COP, kompresör teknolojisi veya ısı pompası kapasitesine değil aynı zamanda şunlara da bağlı olduğuna inanıyoruz:doğru sistem tasarımı, hidrolik mühendisliği, kurulum ve devreye alma.
Ayrıca HVAC mühendislerini, montajcıları ve ısı pompası profesyonellerini bu teknik tartışmaları incelemeye, geliştirilebilecek her şeye dikkat çekmeye ve kendi saha deneyimlerinizi paylaşmaya davet ediyoruz.
Daha fazla havadan suya ısı pompası mühendisliği bilgisi ve uygulama çözümleri için:
Bir Isı Kaynağı, İki Terminal: Yerden Isıtma Neden Isınmıyor?
Havadan suya ısı pompası normal şekilde çalışıyor. Çıkış suyu sıcaklığı doğru. Sirkülasyon pompası çalışıyor ve yerden ısıtma devrelerinde bariz bir hava sıkışması yok.
Ancak bazı odalar hâlâ yeterince ısınmıyor.
Bundan sonra neyi kontrol etmeliyiz?
Birçok projede sorun ısı pompasının kendisi değildir. Buyerden ısıtma boru tasarımı ve hidrolik düzeni.
Yanlış boru çapı, aşırı uzun döngüler, bir manifolda çok fazla devre bağlanması, manifoldun kötü konumu, uygunsuz boru aralığı veya gereksiz karıştırma düzenlemelerinin tümü hidrolik direnci artırabilir ve ısı dağılımını azaltabilir.
Sonuç, yaygın bir saha şikayetidir:
“Isı pompası çalışıyor ancak yerden ısıtma hâlâ yeterince sıcak değil.”
Çalışmamızın 3. bölümündeBir Isı Kaynağı, İki Terminalsorun giderme serimizde boru tasarımının su akışını, basınç düşüşünü ve ısı çıkışını nasıl etkilediğini ve mühendislerin ısı pompasını suçlamadan önce neleri kontrol etmesi gerektiğini açıklıyoruz.
Yerden ısıtma hidronik terminal sistemidir.
Isı pompası odayı doğrudan ısıtmaz. Bunun yerine ısının birkaç aşamadan geçmesi gerekir:
Isı Pompası → Sıcak Su → Ana Boru Sistemi → Manifold → UFH Döngüleri → Zemin → Oda
Hidrolik tasarım zayıfsa, ısı pompası yeterli termal enerji üretebilir ancak sistem bu enerjiyi etkili bir şekilde dağıtamaz.
Bu şu anlama gelir:
İyi Isı Pompası + Kötü Hidrolik Tasarım = Kötü Isıtma Performansı
Bu, havadan suya ısı pompası mühendisliğindeki en önemli prensiplerden biridir.
En yaygın tasarım hatalarından biri, bireysel yerden ısıtma devrelerinin çok uzun yapılmasıdır.
Boru uzunluğu arttıkça hidrolik direnç de artar.
Daha yüksek direnç, sirkülasyon pompasının gerekli akışı sağlamak için daha fazla diferansiyel basınca ihtiyaç duyduğu anlamına gelir.
Pompa bu direnci aşamazsa:
Daha Uzun Döngü → Daha Yüksek Basınç Düşüşü → Daha Düşük Akış → Daha Düşük Isı Transferi
Sonunda oda tasarım sıcaklığına ulaşmakta zorlanabilir.
30-40 m² büyüklüğünde geniş bir oturma odası hayal edin.
Kurulumu yapan kişi, onu uygun şekilde tasarlanmış iki döngüye bölmek yerine tüm odayı son derece uzun bir döngüyle kaplamaya çalışır.
Sonuç 150-190 metreye yaklaşan bir parkur olabilir.
Bu, kurulum sırasında daha basit görünebilir ancak hidrolik açıdan sorunlu olabilir.
Döngünün başlangıcı nispeten ılık su alırken akış direnci aşırı hale gelir ve devre boyunca sıcaklık giderek düşer.
Bu nedenle zeminin uzak ucu çok daha az faydalı ısı alabilir.
Her projeye uygulanabilecek evrensel bir maksimum döngü uzunluğu yoktur çünkü bu aşağıdakilere bağlıdır:
boru çapı;
boru malzemesi;
gerekli akış;
tasarım ΔT;
ısı yükü;
pompa kafası;
manifold basınç düşüşü;
bağlantı parçaları ve vanalar;
Kurulum yöntemi.
Bununla birlikte, yaklaşık 16-20 mm boru kullanan yaygın konutsal UFH sistemleri için, ayrı döngüler genellikle kabaca borunun içinde tasarlanır.60–100 m menzil, civarındaPratik bir tasarım hedefi olarak sıklıkla kullanılan 80–100 m.
Mühendisler tek bir sayıyı mutlak bir kural olarak ele almak yerine hesaplamalıdır.basınç düşüşü ve gerekli akışher devre için.
Mühendislik prensibi sayıdan daha önemlidir:
Devre sayısını azaltmak için bir döngüyü aşırı uzun yapmayın.
Büyük odalar normalde hidrolik olarak yönetilebilen birden fazla döngüye bölünmelidir.
Boru çapı bir diğer kritik faktördür.
Aynı su akışı için daha küçük bir iç çap, daha yüksek su hızı ve önemli ölçüde daha yüksek basınç kaybı yaratır.
Bu şunları etkiler:
sirkülasyon pompası seçimi;
döngü akışı;
manifold dengeleme;
gürültü;
ısı dağılımı.
Yaygın UFH boru boyutları pazara ve uygulamaya göre değişiklik gösterir.16 mm ve 20 mmyaygın olarak karşılaşılmaktadır.
Daha büyük ticari veya özel sistemler başka boyutları kullanabilir.
Ancak boru ölçüsü asla sadece alışkanlığa göre seçilmemelidir.
Aşağıdakilerle koordine edilmelidir:
Döngü Uzunluğu + Gerekli Akış + Basınç Düşüşü + Isı Yükü
Bir UFH sistemi yetersiz akışa sahip olduğunda genel tepki şu şekildedir:
“Daha büyük bir sirkülasyon pompası kuralım.”
Bazen bu yardımcı olur ancak kötü hidrolik tasarımı düzeltmez.
Döngüler aşırı uzunsa veya boru çapları uygun değilse daha büyük bir pompa aşağıdakilere neden olabilir:
aşırı diferansiyel basınç;
daha yüksek pompalama enerjisi;
gürültü;
zor dengeleme;
kısa devrelerde aşırı hız;
kontrol valfi sorunları.
Doğru mühendislik sırası şöyledir:
Isı talebini hesaplayın → gerekli akışı belirleyin → boruları tasarlayın → basınç düşüşünü hesaplayın → pompayı seçin
Olumsuz:
Önce boru tesisatını kurun → zayıf akışı tespit edin → daha büyük bir pompa takın
Su bazlı ısıtma sistemleri için ısı çıkışı ile su akışı arasındaki ilişki yaklaşık olarak şu şekilde ifade edilebilir:
Nerede:
Q= kW cinsinden ısıtma kapasitesi
V= m³/saat cinsinden su akışı
ΔT= K cinsinden besleme-dönüş suyu sıcaklık farkı
Öyleyse:
Örneğin, bir UFH bölgesi 5 kW gerektiriyorsa ve 5 K sıcaklık farkına göre tasarlanmışsa:
Gerekli akış bilindikten sonra mühendis şunları değerlendirebilir:
boru çapı;
su hızı;
devre uzunluğu;
manifold boyutu;
pompa kafası.
Bu, bileşenleri yalnızca zemin alanına göre seçmekten çok daha güvenilirdir.
UFH manifoldu, bireysel döngülerin uzunluğu makul ölçüde dengede tutulabilecek şekilde konumlandırılmalıdır.
Manifoldun binanın bir ucuna monte edildiği büyük bir ev düşünün.
Yakındaki bir oda şunları gerektirebilir:
50 m döngü
uzaktaki bir oda şunları gerektirebilir:
110 m döngü
Artık her iki devre de aynı manifolda ve sirkülasyon pompasına bağlı.
Hidrolik dirençleri çok farklıdır.
Uygun dengeleme olmadan su doğal olarak düşük dirençli devreyi tercih eder.
Sonuç şu olabilir:
Kısa döngü → çok fazla akış
Uzun döngü → çok az akış
Yakındaki oda → çok sıcak
Uzak oda → çok soğuk
Bu klasik bir hidrolik dengesizliktir.
Mümkün olduğunda, manifoldu hizmet verdiği bölgelerin merkezine oldukça yakın bir yere yerleştirin.
Bu, aşağıdakilerin azaltılmasına yardımcı olabilir:
gereksiz boru uzunluğu;
döngü uzunlukları arasında büyük farklar;
basınç düşüşü dengesizliği;
aşırı ölü boru;
devreye alma zorluğu.
Büyük evler veya çok katlı binalar için, birden fazla manifold kullanmak, her döngüyü tek bir konuma zorlamaktan daha iyi olabilir.
Örneğin:
Isı Pompası / Tampon Tankı
↓
Ana Dağıtım
↙︎ ↘︎
A manifoldu Manifold B
↓
Daha Kısa, Daha Dengeli UFH Döngüleri
Bu genellikle hidrolik olarak tüm binaya hizmet veren büyük boyutlu bir manifolddan daha üstündür.
Evrensel bir sayı yoktur çünkü manifold kapasitesi aşağıdakilere bağlıdır:
akış gereksinimi;
manifold çapı;
şube büyüklüğü;
pompa kapasitesi;
proje ölçeği;
kontrol stratejisi.
Ancak çok sayıda devreye sahip son derece büyük manifoldlar dikkatle incelenmelidir.
Birçok konut projesi için yaklaşık olarak hizmet veren bir manifold5–8 döngüDaha büyük manifoldlar ticari olarak bulunabilmesine ve doğru şekilde tasarlandığında tamamen uygun olabilmesine rağmen kurulum, dengeleme ve bakım için uygun olabilir.
Önemli olan keyfi bir döngü sınırı uygulamamaktır.
Doğru soru şudur:
Manifold, kabul edilebilir basınç düşüşünü ve kontrol edilebilirliği korurken gerekli akışı her döngüye dağıtabiliyor mu?
Mühendislik kriteri budur.
Diğer bir hata ise tüm bina boyunca aynı UFH boru aralığının döşenmesidir.
Farklı odaların mutlaka aynı ısı kaybına sahip olması gerekmez.
Şunları içeren bir oda:
büyük cam;
dış duvarlar;
zayıf yalıtım;
kuzeye maruz kalma;
yüksek sızma;
küçük pencereli bir iç odaya göre daha fazla yerden ısı çıkışı gerektirebilir.
Bu nedenle bölge ısı yüküne göre boru aralıklarının değişmesi gerekebilir.
Örneğin, büyük pencerelerin yakınındaki çevre bölgeleri, iç alanlara göre daha yakın boru aralığı gerektirebilir.
Doğru sıra şu şekildedir:
Oda Isı Kaybını Hesaplayın → Gerekli Zemin Çıkışını Belirleyin → Su Sıcaklığını Seçin → Boru Aralığını Belirleyin
basitçe değil:
Her yerde aynı aralığı kullanın.
Bu nokta sıklıkla gözden kaçırılıyor.
Mevcut bir bina kazandan ısı pompasına dönüştürüldüğünde mühendisler bazen tamamen ekipmana odaklanır.
Ancak binada şunlar varsa:
yalıtılmamış duvarlar;
zayıf çatı yalıtımı;
tek cam;
önemli hava kaçağı;
termal köprüler;
ısıtma yükü beklenenden çok daha yüksek olabilir.
Bu durumda sorun zeminin “ısınamaması” olmayabilir.
Bina neredeyse aynı hızla ısı kaybederken, zemin aslında sürekli olarak ısı sağlıyor olabilir.
Temel termal denge:
yalnızca şu durumlarda:
Tasarım koşullarında oda 7 kW kaybederken UFH 5 kW sağlıyorsa sistem ne kadar çalışırsa çalışsın oda hedef sıcaklığa ulaşamaz.
Pencereler özellikle ısıtma yükü hesaplamalarında önemlidir.
Aşağıdakileri kullanırsanız iki özdeş odanın ısıtma gereksinimleri çok farklı olabilir:
modern çift veya üçlü cam;
diğeri şunları kullanırken:
eski tek camlı cam.
Pencere boyutu da önemlidir.
Büyük bir cam cepheye sahip bir oda, aynı kat alanına sahip, yalnızca küçük bir pencereye sahip bir odadan önemli ölçüde daha fazla ısıya ihtiyaç duyabilir.
Bu nedenle UFH tasarımı yalnızca aşağıdakilere dayanmamalıdır:
"Tüm ev için metrekare başına X watt."
Oda bazında ısı kaybı hesaplaması çok daha güvenilirdir.
Bina yönelimi aynı zamanda ısıtma talebini de etkileyebilir.
İklime ve güneş ışığına maruz kalma durumuna bağlı olarak, farklı yönlere bakan odalar farklı ısı kaybı ve güneş kazanımı özelliklerine sahip olabilir.
Çevre odaları, köşe odaları ve geniş dış duvar alanlarına sahip alanlar genellikle iç odalara göre daha zahmetlidir.
Bu nedenle tasarımcıların aşağıdakileri ayarlaması gerekebilir:
boru aralığı;
döngü akışı;
imar;
kontrol;
kat çıkışı.
İyi UFH tasarımıodaya özelsadece bina çapında değil.
Bu başka bir önemli tasarım sorusudur.
Geleneksel kazan sistemleri aşağıdaki oranlarda su üretebilir:
70–80°C
yerden ısıtma genellikle çok daha düşük sıcaklıklar gerektirir.
Bu nedenle, besleme sıcaklığını azaltmak için yaygın olarak bir karışım vanası kullanılır.
Ancak invertörlü havadan suya ısı pompası normalde çıkış suyu sıcaklığını doğrudan kontrol edebilir.
Örneğin şunları sağlayabilir:
30°C, 35°C, 40°C veya 45°C
sistem talebine ve tasarımına bağlıdır.
Isı pompası tek bir ortak sıcaklıkta yalnızca düşük sıcaklıklı UFH'ye hizmet veriyorsa, bu nedenle birçok sistemde ek bir karıştırma istasyonu gereksiz olabilir.
Bu yaparOlumsuzKarışım vanalarının asla ısı pompalarıyla kullanılmadığı anlamına gelir.
Farklı terminallerin farklı su sıcaklıklarına ihtiyaç duyması durumunda da bunlara ihtiyaç duyulabilir.
Örneğin:
Radyatörler: 45–50°C
UFH: 30–35°C
Bu durumda ısı pompası yüksek sıcaklık terminalinin gerektirdiği sıcaklıkta çalışırken UFH besleme sıcaklığını azaltmak için bir karıştırma devresine ihtiyaç duyulabilir.
Benzer şekilde, tek kaynaklı, iki terminalli bir sistem, tasarımına bağlı olarak hidrolik sıcaklık ayrımı gerektirebilir.
Öyleyse:
"UFH'nin her zaman ihtiyacı vardır" diye karışım vanası takmayın.
Öncelikle sistemin gerçekten farklı su sıcaklığı seviyelerine ihtiyaç duyup duymadığını belirleyin.
Ortak bir mühendislik ilkesi şudur:
Gerekli olan her bileşeni kullanın ancak net bir hidrolik veya kontrol işlevi olmayan bileşenlerden kaçının.
Her ek bileşen şunları oluşturur:
ek basınç düşüşü;
ek kontrol mantığı;
başka bir potansiyel başarısızlık noktası;
ek kurulum maliyeti;
ek devreye alma işi.
Örneğin, yanlış seçilmiş veya yanlış ayarlanmış bir karışım vanası, ısı pompası yeterli ısı ürettiğinde bile UFH besleme sıcaklığının çok düşük kalmasına neden olabilir.
Sonuç şu olabilir:
Isı Pompası = 40°C
↓
Yanlış Karıştırma
↓
UFH Beslemesi = 28°C
↓
Yetersiz Kat Çıkışı
Kurulumcu bu durumda yanlışlıkla ısı pompasını suçlayabilir.
Bir ısı pompası hem fan bobinlerine hem de yerden ısıtmaya hizmet verdiğinde, iki terminalin farklı gereksinimleri olabilir.
Tipik olarak şunları gerektirir:
nispeten daha yüksek ısıtma suyu sıcaklığı;
daha hızlı yanıt;
farklı akış özellikleri.
Tipik olarak şunları gerektirir:
daha düşük su sıcaklığı;
istikrarlı sürekli akış;
daha yavaş yanıt;
dikkatli hidrolik dengeleme.
Bu nedenle iyi bir tasarım şunları gerektirebilir:
Isı Pompası
↓
Tampon Tankı / Hidrolik Ayırma
↓
İkincil Dağıtım
↙︎ ↘︎
Fan Coil Devresi UFH Devresi
Daha sonra her devre kendine göre tasarlanabilir:
gerekli akış;
pompa kafası;
sıcaklık;
kontrol stratejisi.
Bir sirkülasyon pompası seçerken mühendisler her UFH döngüsünün basınç düşüşlerini basitçe toplamamalıdır.
Döngüler normalde paralel bağlandığından pompa şunları sağlamalıdır:
thebirleşik tasarım akışıtüm çalışma devrelerinin;
için yeterli kafahidrolik olarak en zorlu devreartı ortak borular ve bileşenler.
Bu ayrım önemlidir.
Örneğin altı UFH döngüsü aynı anda çalışırsa akış hızları toplanır.
Ancak döngülerin paralel olması nedeniyle bireysel basınç düşüşleri basitçe artmaz.
Bu nedenle pompa seçiminde sistem eğrisi doğru şekilde dikkate alınmalıdır.
İyi tasarlanmış bir UFH sisteminin bile hâlâ devreye alınması gerekir.
Beş devrenin farklı basınç kayıplarına sahip olduğunu varsayalım.
Dengeleme olmadan su en kolay yolu izler.
En kısa döngü çok fazla akış alırken, en uzun döngü çok az akış alabilir.
Manifoldlu akış ölçerler ve dengeleme valfleri, mühendisin her devreyi tasarım gereksinimlerine göre ayarlamasına olanak tanır.
Örneğin:
| Döngü | Tasarım Akışı |
|---|---|
| Oturma Odası 1 | 1,8 L/dak |
| Oturma Odası 2 | 1,7 L/dak |
| Yatak odası 1 | 1,2 L/dak |
| Yatak odası 2 | 1,1 L/dak |
| Banyo | 0,8 L/dak |
Bu sayılar yalnızca açıklama amaçlıdır; doğru değerler gerçek oda ısı yükünden ve döngü tasarımından gelmelidir.
Önemli nokta şu:
Eşit akış her zaman doğru akış değildir.
Her döngü gerçekten ihtiyaç duyduğu akışı almalıdır.
Isı pompası düzgün çalışıyor ancak bazı odalar soğuk kalıyorsa sistematik bir süreç kullanın.
UFH sisteminin fiziksel olarak ısıtma yükünü karşılayabilecek kapasitede olup olmadığını belirleyin.
Aşırı uzun devreleri tanımlayın.
Boru boyutlarının gerekli akış ve basınç düşüşüne uygun olduğunu doğrulayın.
Kötü konumlandırmanın neden olduğu döngü uzunluğundaki büyük farkları arayın.
Gerçek akışı tasarım değerleriyle karşılaştırın.
Yüksek yüklü alanların yeterli zemin çıkışına sahip olup olmadığını belirleyin.
Pompanın kritik devre direncini aşabildiğini doğrulayın.
Kısa döngülerin uzun döngülerden akışı çalmadığından emin olun.
Bunların gerçekten gerekli olup olmadığını ve ayarların doğru olup olmadığını onaylayın.
Pencereleri, duvarları, çatıyı ve sızmayı göz ardı etmeyin.
| Belirti | Olası Tasarım Nedeni | Neler Kontrol Edilmeli? |
|---|---|---|
| Uzaktaki oda soğuk kalıyor | Aşırı döngü uzunluğu | Döngü uzunluğu ve basınç düşüşü |
| Kısa döngüler sıcak, uzun döngüler soğuk | Hidrolik dengesizlik | Manifold dengeleme |
| Tüm UFH döngüleri düşük akışa sahiptir | Ana boru/pompanın küçük boyutu | Ana akış ve pompa kafası |
| Büyük bir oda soğuk | Çok az döngü | Isı yükü ve devre düzeni |
| Çevre alanı soğuk hissediyor | Boru aralığı çok geniş | Bölge ısı kaybı hesaplaması |
| Isı pompası çıkışı sıcak, UFH beslemesi soğuk | Karıştırma sorunu | Karıştırma vanası/kontrol |
| Pompa sürekli olarak maksimumda çalışır | Aşırı direnç | Boru boyutlandırma ve sistem eğrisi |
| Eski bina ayar noktasına ulaşamıyor | Yüksek bina ısı kaybı | Yalıtım ve pencereler |
| Fan bobinleri çalışıyor ancak UFH'nin performansı düşük | UFH hidrolik sorunu | İkincil devre tasarımı |
Isı pompası doğru su sıcaklığını üretiyorsa sorun yetersiz UFH akışı, aşırı döngü uzunluğu, zayıf dengeleme, sıkışan hava, yanlış boru aralığı, manifold yerleşimi veya yüksek bina ısı kaybıyla ilgili olabilir.
Evet. Aşırı döngü uzunluğu basınç düşüşünü artırır ve su akışını azaltabilir. Kabul edilebilir maksimum değer boru boyutuna, gereken akışa, tasarım ΔT'sine ve pompa yüksekliğine bağlıdır.
Evrensel olarak değil. Yaklaşık 80-100 m, birçok konut sistemi için ortak bir pratik tasarım aralığıdır, ancak gerçek sınır, hidrolik hesaplamalar yoluyla belirlenmelidir.
Hayır. Tam eşitlik gerekli değildir ancak çok büyük farklılıklar dengelemeyi daha da zorlaştırır. Her döngü oda ısı yüküne göre tasarlanmalı ve ardından hidrolik olarak dengelenmelidir.
Her zaman değil. Isı pompası UFH'yi gerekli düşük su sıcaklığında doğrudan besliyorsa ilave bir karışım vanasına gerek kalmayabilir. Karışık sıcaklık sistemleri yine de bir tane gerektirebilir.
Mutlaka değil. Daha büyük bir pompa akışı artırabilir ancak aşırı döngü uzunluğunu, yanlış boru boyutunu, zayıf manifold yerleşimini veya yetersiz zemin çıkışını düzeltemez.
Bu genellikle hidrolik dengesizliği, farklı döngü uzunluklarını, yetersiz akışı, yanlış boru aralığını veya farklı oda ısı kayıplarını gösterir.
Yerden ısıtma ısınmadığında sadece ısı pompasına bakmayın.
Başarılı bir hidronik ısıtma sistemi zincirin tamamına bağlıdır:
Bina Isı Yükü
↓
Gerekli Isı Çıkışı
↓
Gerekli Su Akışı
↓
Boru Çapı ve Döngü Uzunluğu
↓
Manifold Düzeni
↓
Pompa Kafası
↓
Hidrolik Dengeleme
↓
Yerden Isı Transferi
↓
İç Mekan Konforu
Bu adımlardan herhangi biri yanlış tasarlanmışsa, yüksek performanslı bir ısı pompası bile düşük performans gösteriyor gibi görünebilir.
Bu, havadan suya ısı pompası mühendisliğindeki en önemli derslerden birine yol açar:
Isı pompası ısı üretir. Hidrolik sistem bu ısının odaya ulaşıp ulaşmayacağını belirler.
Bölüm 1 - İlk Hizmete Alma veya Uzun Süreli Kapatma
Bölüm 2 – Yerden Isıtma Borularında Sıkışan Hava
Bölüm 3 - Kötü Boru Tesisatı Tasarımı ve Düzeni
Havadan suya ısı pompası sistemlerinde yetersiz yerden ısıtma performansının daha pratik nedenlerini inceleyerek bu seriye devam edeceğiz.
Şu tarihte:EkoIsı Pompası, iyi sistem performansının yalnızca COP, kompresör teknolojisi veya ısı pompası kapasitesine değil aynı zamanda şunlara da bağlı olduğuna inanıyoruz:doğru sistem tasarımı, hidrolik mühendisliği, kurulum ve devreye alma.
Ayrıca HVAC mühendislerini, montajcıları ve ısı pompası profesyonellerini bu teknik tartışmaları incelemeye, geliştirilebilecek her şeye dikkat çekmeye ve kendi saha deneyimlerinizi paylaşmaya davet ediyoruz.
Daha fazla havadan suya ısı pompası mühendisliği bilgisi ve uygulama çözümleri için: