Dobór pompy wg OZC

Wpis dodany przez Kaizen 4 Sierpnia 2020

6 130 wyświetleń

1.1. są małe szanse na otrzymanie idealnego opracowania

Co do zasady, ideały nie istnieją. Jednak da się uzyskać rzetelne wyliczenia. Jak rzetelne zależy bardziej od dokładności wykonawców, niż od liczącego jak używa wiarygodnych danych i oprogramowania. Programy uwzględniają niedokładności wykonawcze - ale uśrednione. Można się przyłożyć, i zrobić lepiej, można bardziej spartolić. Przy czym nie znam ani osoby, ani oprogramowania, które potrafiłoby policzyć, co daje termoizolacja ściany fundamentowej i jak się zmieni zapotrzebowanie na ciepło gdy zmieni się jej grubość. Więc w takim przypadku obliczenia są zawyżone (ale nie mam pojęcia o ile - intuicyjnie niewiele, ale to zgadywanie).

1.2. parametry uzyskane na cieplowlasciwie są nieprecyzyjne (zaniżone o ok. 1kW)

Raczej zawyżone. Ale to loteryjka. Nie podając pełnych danych nie uzyskasz rzetelnych obliczeń. Dla przykładu jak policzyć zyski słoneczne, jak nie podajesz powierzchni okien na poszczególne strony świata? Nie podajesz sprawności rekuperatora, rodzaju montażu okien, ocieplenia stropu pod nieogrzewanym poddaszem (a różnica między ociepleniem stropu a połaci jest duża) itd. itp.

2/ Dobór Pompy
2.1. najlepiej byłoby, aby była skrojona na wymiar, czyli idealne według zaleceń OZC, ale patrz punkt 1.1

Przy czym "na wymiar" może oznaczać różne moce. Dobierasz pompę, która w zależności od założeń:
1. Przy -20* łącznie z grzałkami da potrzebną moc + ze 20% zapasu, na okoliczność potrzeby dogrzania czy w przypadku awarii zasilania akurat w największe mrozy.
2. Przy -20* ogarnie wszystko sprężarką - patrzysz na dane mocy przy -20*. Z zapasu bym zrezygnował - najwyżej odpalisz grzałki.
3. Jak 1, tylko pracując tylko w taniej strefie - czyli 24/10 * obciążenie łącznie z grzałkami. Z zapasu bym zrezygnował - najwyżej wyjedziesz w drogą strefę.
4. Jak 2, tylko pracując tylko w taniej strefie - czyli 24/10 * obciążenie samą sprężarką. Z zapasu bym zrezygnował - najwyżej odpalisz grzałki/wyjedziesz w drogą strefę.

Jak potrzebujesz 4000kWh/r na CWU to gdybyś grzał 24/7 potrzebujesz średnio 456 W. Masz większy zapas cały czas, bo nie znajdziesz doby, gdy z mocy policzonej wg powyższych zasad nie zostanie tyle zapasu, żeby te kWh wyprodukować - a kalkulatorki dorzucają nawet po kilka kW na CWU co jest kompletnie bez sensu.
Oczywiście patrz nie na moc nominalną pompy, a na realną przy -20*

Dobieranie pompy na zapas jest częste i nie ma uzasadnienia ekonomicznego ani technicznego. Współczesne powietrzne pompy ciepła są inwerterowe. A to oznacza, że mają zmienną moc - a najwyższy COP nie jest na minimalnych obrotach. Chyba tylko Mitsubishi chwali się tabelami ze sprawnością w zależności od obciążenia w różnych warunkach. Więc jak będziesz miał przewymiarowaną PC, to w sezonie będzie miała niższy COP i zapłacisz drożej. Do tego im mocniejsza, tym większe szanse na taktowanie co nie służy jej żywotności.

Gdyby trzeba było ciepło produkować "online" - to można by porównywać moc PC z obciążeniem cieplnym... Tylko, że obciążenie cieplne nie uwzględnia zysków bytowych i słonecznych. A to pokrywa ze 2/3 zapotrzebowania na ciepło we współcześnie budowanym domu. Jak do tego dołożymy akumulację, to moc faktycznie wykorzystywana jest znacznie mniejsza niż teoretyczne obciążenie cieplne z OZC. Raz, bo mamy zyski słoneczne i bytowe, dwa, że najniższe temperatury mamy po kilka kwadransów w ciągu roku, trzy - ciepło zakumulowane w podłogówce powoduje, że nawet niedobór mocy przez dzień czy dwa nie jest mierzalny na termometrze.

Czyli tak naprawdę należałoby policzyć, ile kWh ciepła potrzebuje dom w najgorszą dobę z uwzględnieniem zysków i realnym rozkładem temperatur w ciągu doby. I potem podzielić to albo przez 24, albo przez 10h (z grzałkami albo bez) - w zależności od wybranej "strategii" i taryfy.

I dlatego praktycznie wszyscy mają przewymiarowane źródła ciepła i jest wiele wątków o taktowaniu, a nie przypominam sobie, żeby był jakiś o marznięciu.

Zresztą popatrz na wątek o zużyciu prądu przez PC - i pomnóż nawet przez 4 to zobaczysz, jak mało kWh ciepła (a co za tym kW mocy pompy) produkują PC. Jak ktoś się chwali miesięcznymi - to weź najgorszy miesiąc.

https://forum.muratordom.pl/entry.php?132586-Kochanie-obni%C5%BCmy-temperatur%C4%99-dla-oszcz%C4%99dno%C5%9Bci-Ile-oszcz%C4%99dzimy

ZOCRowałem tabelkę najsłabszej pompy z tego posta i wziąłem do wykresu pozycje zaznaczone na czerwono.

Ważna też uwaga co do obciążenia. W najgorszym miesiącu (grudzień) zyski bytowe i słoneczne w moim domu dają ŚREDNIO moc 9,22W/m2. Zyski bytowe i słoneczne nie powodują, że przy -20 trzeba dostarczać 100% a przy +16 0% zapotrzebowania systemem grzewczym - lecz że cała linia obciążenia jest obniżona.

Dlatego przyjąłem, że dom 150m2 o teoretycznym obciążeniu 4,5kW ma realne obciążenie przy -20* nieco ponad 3kW. Uśrednianie jest jak najbardziej dopuszczalne przy podłogówce, bo chwilowy niedobór mocy będzie niezauważalny na termometrze. I też uwaga - te stopnie na osi wykresu należy rozpatrywać jako ŚREDNIĄ DOBOWĄ.

Teoretycznie trzeba by odjąć z godzinkę (czyli "podnieść" krzywą obciążenia o 1/24) na CWU. Ale w praktyce i tak zostaje zapas mocy.

Tak to wygląda przy grzaniu 24/7

A tak wyglądałoby po "przetłumaczeniu" na grzanie w taniej strefie czyli gdy w czasie 10 godzin potrzebujemy wyprodukować tyle ciepła, co dom zużywa przez 24h (podniosłem odpowiednio krzywą obciążenia).

Oczywiście każdy dom ma inne zyski słoneczne (zależne od powierzchni okien, lokalizacji, orientacji i zacienienia), różne są faktyczne temperatury i obciążenie "teoretyczne" też jest różne - więc ta żółta linia będzie u każdego przebiegała trochę wyżej/niżej. Różna też będzie potrzebna tz - więc i pozostałe linie mogą wyglądać trochę inaczej (ale przy podłogówce raczej wyżej, niż niżej). Ale wykresy pokazują, dlaczego PC zazwyczaj są dobierane mocno przewymiarowane. Przy podłogówce IMO trzeba patrzeć nie na obciążenie przy temperaturze obliczeniowej (-20 czy innej, w zależności od trefy klimatycznej) a przy realnie występującej średniej temperaturze dobowej i do tego z uwzględnieniem średnich zysków słonecznych. I tylko dodać drobny zapas na CWU. Bo nawet kilkudniowe duże zachmurzenie nie idzie w parze z siarczystymi mrozami, więc mniejsze od średnich zyski słoneczne "wynagrodzi" wyższa temperatura. Albo wziąć nawet słabszą troszeczkę niż z tego by wychodziło sprężarkę a zapas posiadać w formie grzałek.

Pozostaje tylko poszukać statystyk ze średnimi dobowymi historycznymi temperaturami w swojej okolicy.

A jak już ktoś ma przewymiarowaną jak w sytuacji na wykresach, to pozostaje dalej zawężać czas pracy w największe mrozy pozwalając pompie pracować z 5h na dobę na CO a w okolicach zera ze dwie-trzy godziny a jak cieplej to jeszcze mniej (zwłaszcza w miesiącach, gdzie słonko jest znacząco wyżej nad horyzontem i zyski słoneczne i bytowe łącznie to nie minimalne 9,22W/m2 jak przyjąłem dla uproszczenia, a 12,81 w październiku czy 15 w marcu).

BTW. Widać w tej tabelce pewną anomalię - dziwnie wygląda moc minimalna w niskich temperatura, gdzie seryjnie pojawia się 6,4kW i jest to moc wyższa, niż minimalna w wyższych temperaturach. Ktoś ma pomysł, z czego to może wynikać?

Źródło ciepła (jakie by nie było) musi ogrzać dom w największe mrozy jakie się trafią..

Oby na pewno? Dla przykładu u mnie, gdyby brakowało 1kW mocy to przez 8h temperatura by padła o 0,28*C przy założeniu czysto teoretycznym "zero zysków bytowych" - czyli niemierzalne na większości termometrów. W każdym domu mamy urządzenia elektryczne które cały czas ciągną co najmniej kilkadziesiąt W (u mnie lodówka, sprzęt sieciowy, monitoring, alarm i sprzęty w czuwaniu to jakieś 400W) plus co najmniej kilkadziesiąt W strat postojowych zasobnika CWU. Więc nie warto popadać w paranoję. Zwłaszcza, przy źródłach ciepła których sprawność zależy od % obciążenia.

I jeszcze dla podkreślenia:

Oczywiście patrz nie na moc nominalną pompy, a na realną. Przy czym realna przy PC oznacza moc przy określonej temperaturze na zewnątrz i potrzebnej tz dla danego systemu grzewczego (czyli ta sama PC PW będzie miała znacznie wyższą moc przy -20 za oknem gdy grzeje podłogą o TZ35* niż gdy została zamontowana w domu nawet o tym samym obciążeniu, ale z grzejnikami przystosowanymi do sterego, wysokotemperaturowego kotła).

Analiza COPów na przykładzie Mitsubishi 8kW. Skala porównuje zależności COPu od obciążenia przy tych samych temperaturach A i W - a nie dla całej kolumny. Czyli widać, że generalnie najgorszy COP jest dla obrotów maksymalnych w każdych warunkach... Co ciekawe - za wyjątkiem -20*. Dziwne. Tym bardziej, że dla -15 najlepszy COP jest na minimum obrotów sprężarki.

Tak czy inaczej najlepiej dążyć do pracy w warunkach na zielono i unikać czerwonego. Czyli wcale tak różowo nie jest, jak pompa chodzi długo na minimum, bo dużo tu czerwonego. Bardziej opłacalne jest skrócenie jej czasu pracy tak, żeby musiała chodzić na średnich obrotach ale jak tu nie przedobrzyć, żeby nie zaczęła chodzić na maksa? Jakaś automatyka zatrzymująca PC gdy schodzi nisko z obrotami pewnie byłaby do zrobienia. Ale w drugą stronę gorzej.

Pompę warto tak dobrać, i tak ograniczać jej czas pracy i/lub krzywą grzewczą, żeby jak najwięcej ciepła produkowała chodząc na średnich obrotach - maksa i minimum lepiej unikać

Weźmy taki empiryczny przykład Kaszpira - 2021-01-17. Największe mrozy. Zużycie dobowe - 35,09kWh z czego 2,38kWh na CWU. Załóżmy COP=2 co przy -20* i tak jest zbyt optymistyczne i wychodzi, że w ciągu doby jego dom potrzebował z systemu grzewczego 65,42kWh na ogrzewanie czyli potrzebna moc grzewcza to 2,73kW średnio co daje przy (średnia -17,46* wyliczone ze ściągniętego XLS i zakładam +22 wewnątrz) 69,18W/K