Режимы работы: Моновалентный, Бивалентный и Гибридный Icon

Режимы работы: Моновалентный, Бивалентный и Гибридный

Введение: Гибкость благодаря различным режимам работы

Тепловые насосы и системы отопления в целом могут работать в различных режимах, чтобы оптимально удовлетворять требования. В этой статье мы объясним основные режимы работы:

  • Моновалентный: Тепловой насос как единственный источник тепла
  • Бивалентный: Тепловой насос + второй источник тепла
  • Моноэнергетический: Один источник энергии, возможно, два источника тепла
  • Гибридный: Интеллектуальное сочетание различных систем

Что означают эти термины?

Термины происходят из латинского языка и описывают количество источников тепла:

Термин Значение Количество источников тепла
Моновалентный "Одновалентный" 1
Бивалентный "Двухвалентный" 2
Тривалентный "Трехвалентный" 3

"Валентность" описывает количество различных источников тепла в системе.

Моновалентный режим

В моновалентном режиме тепловой насос является единственным источником тепла. Он покрывает 100% потребности в тепле – даже в самые холодные дни.

Требования

Чтобы моновалентный режим работал, должны быть выполнены некоторые условия:

Требование Объяснение
Достаточная мощность Тепловой насос должен покрывать пиковые нагрузки
Хорошо утепленное здание Низкая потребность в тепле
Низкотемпературная система отопления Идеально подходит теплый пол
Подходящий источник тепла Воздух, земля или грунтовые воды

Принцип работы

Внешняя температура: -15°C до +20°C
         │
         ▼
    Тепловой насос ──────► 100% теплоснабжение

Тепловой насос работает весь год и адаптирует свою мощность к потребностям (инверторная технология).

Преимущества моновалентного режима

Работа с одним источником тепла имеет явные преимущества:

Преимущество Объяснение
Простая система Только один источник тепла
Максимальная эффективность Нет переключений между системами
100% возобновляемый С зеленой электроэнергией полностью без CO2
Низкое обслуживание Только одна система для обслуживания

Недостатки моновалентного режима

Простота также имеет свои ограничения:

Недостаток Объяснение
Высокие инвестиции Тепловой насос должен быть большего размера
Эффективность при холоде При очень низких температурах менее эффективен
Требования к зданию Не подходит для всех старых зданий

Когда это целесообразно?

  • Новые здания с хорошей изоляцией
  • Хорошо отремонтированные здания
  • Здания с теплым полом
  • Геотермальные или водяные тепловые насосы (стабильный источник тепла)

Бивалентный режим

В бивалентном режиме тепловой насос работает вместе с вторым источником тепла (например, газовый или масляный котел, электрическое отопление).

Два варианта

Бивалентный-параллельный

Оба источника тепла работают одновременно, когда потребность высока.

                    ┌── Тепловой насос ──────┐
Высокая потребность ──────►│                    ├──► Отопление
                    └── Дополнительное отопление ───┘

Бивалентный-альтернативный

При определенной температуре (точка бивалентности) второй источник тепла полностью берет на себя.

Выше -5°C:    Тепловой насос ──────────────► Отопление
Ниже -5°C:   Дополнительное отопление ───────────► Отопление
              (Тепловой насос выключен)

Точка бивалентности

Точка бивалентности – это внешняя температура, при которой:

  • Тепловой насос достигает своего предела мощности
  • Второй источник тепла включается

Типичные значения: -3°C до -8°C

Преимущества бивалентного режима

Сочетание двух источников тепла имеет свои преимущества:

Преимущество Объяснение
Меньший тепловой насос Не нужно рассчитывать на экстремальные случаи
Меньшие инвестиции Тепловой насос дешевле
Гибкость Оптимальная эффективность в зависимости от условий
Безопасность снабжения Есть резервный источник

Недостатки бивалентного режима

Гибкость также имеет свои недостатки:

Недостаток Объяснение
Две системы Более высокий объем обслуживания
Сложное управление Переключение должно работать
Ископаемое топливо При использовании газа/масла как резервного источника не CO2-нейтрально

Преимущества и недостатки по вариантам

Оба варианта бивалентного режима имеют свои особенности:

Вариант Преимущество Недостаток
Бивалентный-параллельный Тепловой насос работает дольше (больше эффективности) Оба источника активны одновременно
Бивалентный-альтернативный Четкое разделение Тепловой насос отключается при холоде

Моноэнергетический режим

Не путать с моновалентным!

Моноэнергетический означает: Используется только один источник энергии – даже если есть несколько источников тепла.

Пример

Солнечная энергия ──────┬──► Тепловой насос
                        │
                        └──► Электронагреватель

Оба источника тепла используют электрическую энергию – система бивалентная (два источника тепла), но моноэнергетическая (один источник энергии).

Преимущество

С зеленой энергией вся система может быть 100% CO2-нейтральной!

Гибридные тепловые насосы

Гибридный тепловой насос – это интеллектуальное сочетание теплового насоса и традиционного источника тепла.

Конструкция

Обычно оба источника тепла размещаются в одном компактном блоке:

  • Тепловой насос (основной)
  • Конденсационный котел или электрическое отопление (вторичный)
  • Интеллектуальное управление (встроено)

Принцип работы

Гибридный режим автоматически переключается между режимами:

В зависимости от внешней температуры и потребности в тепле система автоматически выбирает оптимальный режим:

Ситуация Режим работы
Нормальный (мягкий) Только тепловой насос
Повышенная потребность Оба параллельно
Экстремальный холод Тепловой насос + котел
Очень экстремальный холод Только котел

Интеллектуальное управление принимает решение

Управление автоматически оптимизирует по:

  • Внешней температуре
  • Текущей потребности в тепле
  • Экономичности (цена на электроэнергию против газа)
  • Эффективности теплового насоса

Преимущества гибридного теплового насоса

Интеллектуальное сочетание имеет множество преимуществ:

Преимущество Объяснение
Оптимально настроено Компоненты идеально сочетаются
Компактность Часто одно устройство вместо двух
Интеллектуальность Автоматическая оптимизация
Экономичность Использует всегда самый дешевый источник тепла
Перспективность Доля теплового насоса может быть увеличена позже

Недостатки гибридного теплового насоса

Несмотря на множество положительных свойств, есть и ограничения:

Недостаток Объяснение
Не 100% возобновляемый При использовании газа как резервного источника ископаемое топливо
Сложная система Больше компонентов
Зависимость от производителя Часто только с определенными комбинациями

Когда это целесообразно?

  • Реконструкция в существующих зданиях – существующий котел дополняется
  • Старые здания с высокой потребностью в тепле
  • Переходный период к полностью возобновляемому отоплению
  • Если есть подключение к газу

Обзор: Какой режим работы для кого?

Следующий обзор показывает, какой режим работы наиболее подходит для какой ситуации здания:

Режим работы Идеально для Не подходит для
Моновалентный Новые здания, отремонтированные здания Неотремонтированные старые здания
Бивалентный-параллельный Старые здания с умеренной потребностью —
Бивалентный-альтернативный Очень холодные регионы Мягкие климатические зоны
Гибридный Реконструкции, существующие здания Новые здания (переоценено)

Помощь в принятии решения

Вопросы для ориентации

  1. Насколько хорошо утеплено здание?

    • Хорошо → Моновалентный возможен
    • Плохо → Бивалентный/Гибридный целесообразен

  2. Какая система отопления установлена?

    • Теплый пол → Моновалентный идеален
    • Старые радиаторы → Возможно, бивалентный

  3. Есть ли подключение к газу?

    • Да → Рассмотрите гибридный вариант
    • Нет → Электрический резерв или моновалентный

  4. Насколько важно 100% возобновляемое?

    • Очень важно → Моновалентный или моноэнергетический
    • Менее важно → Все варианты открыты

Заключение

Резюме: Выбор режима работы зависит от состояния здания, существующей системы отопления, климатической зоны, бюджета и личных экологических целей. Для новых зданий с хорошей изоляцией моновалентный режим обычно является лучшим выбором – тепловой насос берет на себя всю нагрузку отопления. В старых зданиях гибридные системы предлагают плавный переход к тепловому насосу и используют существующие системы отопления до проведения полной реконструкции.

Заинтересованы в большем? → Типы тепловых насосов и идеальная пара с солнечными установками

Полная серия статей «Тепловые насосы»

  1. Анти-холодильник: Как работает тепловой насос? – Основы
  2. Компоненты: Теплообменник, компрессор и расширительный клапан – Составные части
  3. Показатели и размер тепловых насосов – COP, JAZ и другие
  4. Режимы работы: Моновалентный, Бивалентный и Гибридный – Вы здесь
  5. Типы тепловых насосов и идеальная пара с солнечными установками – Воздух-вода, грунт-вода и солнечные

Источники