हवा-पानी हीट पंप प्रणाली के डिजाइन में सबसे महत्वपूर्ण निर्णयों में से एक यह है कि हीट पंप को इमारत के हीटिंग और कूलिंग टर्मिनलों से हाइड्रोलिकली कैसे जोड़ा जाए।
अपेक्षाकृत सरल संयंत्रों के लिए, एकप्राथमिक या प्रत्यक्ष हाइड्रोनिक प्रणालीहालांकि, जब एक परियोजना में कई प्रकार की टर्मिनल इकाइयां शामिल होती हैं, जैसे कि फर्श हीटिंग, रेडिएटर और फैन कॉइल इकाइयां, हाइड्रोलिक आवश्यकताएं बहुत अधिक जटिल हो जाती हैं।
यह वह जगह है जहाँ एकद्वितीयक हाइड्रोनिक प्रणाली, आमतौर पर एक बफर टैंक और दो परिसंचरण पंपों का उपयोग करके, विशेष रूप से उपयोगी हो जाता है।
लेकिन क्या हर हीट पंप इंस्टॉलेशन के लिए सेकेंडरी सिस्टम की जरूरत होती है?
ज़रूरी नहीं.
एक द्वितीयक हाइड्रोनिक प्रणाली बेहतर हाइड्रोलिक स्थिरता, अधिक लचीलापन और बेहतर गर्मी पंप संचालन स्थितियों प्रदान करती है।पंपिंग ऊर्जा की खपत, स्थापना की जटिलता और संभावित गर्मी हानि।
एक कुशल वायु-स्रोत हीट पंप प्रणाली के डिजाइन के लिए इन संतुलनों को समझना आवश्यक है।
एक विशिष्ट द्वितीयक हाइड्रोनिक प्रणाली पानी के सर्किट को दो हाइड्रोलिक लूप में विभाजित करती है।
पहला लूप हैहीट पंप प्राथमिक सर्किट:
हीट पंप → बफर टैंक → हीट पंप
दूसरा लूप हैभवन भार परिपथ:
बफर टैंक → परिसंचरण पंप → हीटिंग/कूलिंग टर्मिनल → बफर टैंक
इसलिए बफर टैंक हीट स्रोत और भवन भार के बीच सामान्य कनेक्शन के रूप में कार्य करता है।
प्रत्यक्ष प्रणाली के विपरीत, हीट पंप परिसंचरण पंप को जरूरी नहीं कि भवन वितरण प्रणाली द्वारा आवश्यक सभी जल प्रवाह प्रदान करें।
यह प्राथमिक और द्वितीयक हाइड्रोनिक डिजाइनों के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतरों में से एक है।
हीट पंप और भवन के टर्मिनलों को हमेशा एक ही पानी के प्रवाह की आवश्यकता नहीं होती है।
एक ऐसी इमारत पर विचार कीजिए जिसमें:
रेडिएटर
फैन कॉइल इकाइयां
फर्श हीटिंग
प्रत्येक टर्मिनल अलग-अलग पानी के तापमान, तापमान अंतर (ΔT), प्रवाह दर, नियंत्रण वाल्व और संचालन कार्यक्रमों के साथ काम कर सकता है।
उदाहरण के लिए, विशिष्ट डिजाइन स्थितियां लगभग इस तरह दिख सकती हैंः
| टर्मिनल | आपूर्ति जल का विशिष्ट तापमान | विशिष्ट ΔT |
|---|---|---|
| रेडिएटर | डिजाइन के आधार पर 45-60°C या उससे अधिक | 10 ¢ 20 K |
| फर्श हीटिंग | 30°45°C | 5 ¢ 10 K |
| फैन कॉइल यूनिट | हीटिंग/कूलिंग मोड पर निर्भर करता है | लगभग 5 हजार |
ये आंकड़े सार्वभौमिक नियमों के बजाय डिजाइन संदर्भ हैं; वास्तविक मान हमेशा टर्मिनल चयन और परियोजना गर्मी भार गणना का पालन करना चाहिए।
मुख्य इंजीनियरिंग समस्या सरल हैः
गर्मी पंप द्वारा आवश्यक प्रवाह टर्मिनल प्रणाली द्वारा आवश्यक प्रवाह के बराबर नहीं हो सकता है।
एक द्वितीयक हाइड्रोनिक सर्किट इन दो हाइड्रोलिक आवश्यकताओं को अलग करने में मदद करता है।
हीट पंपों को सामान्यतः हीट एक्सचेंजर के माध्यम से न्यूनतम पानी के प्रवाह की आवश्यकता होती है।
प्रत्यक्ष प्रणाली में, हालांकि, कमरे के थर्मोस्टैट, जोन वाल्व, थर्मोस्टैटिक रेडिएटर वाल्व या प्रशंसक कॉइल नियंत्रण वाल्व सिस्टम प्रवाह को लगातार बदल सकते हैं।
आठ हीटिंग जोन वाले घर की कल्पना कीजिए।
जब सभी आठ क्षेत्र खुले हों, तो पानी का प्रवाह पर्याप्त हो सकता है।
लेकिन जब छह क्षेत्र अपने निर्धारित तापमान तक पहुँचते हैं और अपने वाल्व बंद कर लेते हैं, तो केवल दो क्षेत्र सक्रिय रहते हैं।
सिस्टम का प्रतिरोध नाटकीय रूप से बदल जाता है और हीट पंप के माध्यम से प्रवाह अनुशंसित कार्य सीमा से नीचे गिर सकता है।
इससे निम्नलिखित समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैंः
अपर्याप्त जल प्रवाह अलार्म
अत्यधिक आपूर्ति/वापसी तापमान अंतर
उच्च संक्षेपण दबाव
कम ताप क्षमता
अस्थिर कंप्रेसर संचालन
लगातार साइकिल चलाना
एक द्वितीयक प्रणाली इस परस्पर क्रिया को कम करती है क्योंकि हीट पंप का अपना समर्पित परिसंचरण लूप होता है।
हीट पंप एक अधिक अनुमानित हाइड्रोलिक वातावरण देखता है, यहां तक कि जब इमारत के पक्ष में प्रवाह बदलता है।
इन्वर्टर हीट पंपों के लिए यह विशेष रूप से मूल्यवान हो सकता है क्योंकि स्थिर पानी की स्थिति कंप्रेसर मॉड्यूलेशन रणनीति को अधिक प्रभावी ढंग से काम करने में मदद करती है।
आधुनिक हाइड्रोनिक हीटिंग सिस्टम में कई प्रकार के टर्मिनल हो सकते हैं।
उदाहरण के लिए:
हीट पंप → बफर टैंक → रेडिएटर + फैन कॉइल + फर्श हीटिंग
इन टर्मिनलों के लिए शायद ही कभी एक ही प्रवाह और पानी का तापमान आवश्यक होता है।
फर्श हीटिंग आमतौर पर अपेक्षाकृत कम पानी के तापमान पर काम करती है, जबकि पारंपरिक रेडिएटर के लिए काफी अधिक तापमान की आवश्यकता हो सकती है।फैन कॉइल्स हीटिंग और कूलिंग दोनों मोड में काम कर सकते हैं और अक्सर अपेक्षाकृत छोटे पानी के किनारे ΔT का उपयोग करते हैं.
एक द्वितीयक प्रणाली निम्नलिखित का उपयोग करके अलग-अलग वितरण शाखाओं को बनाना आसान बनाती हैः
स्वतंत्र परिसंचरण पंप
मिश्रण वाल्व
ज़ोन वाल्व
विविध
तापमान नियंत्रण
अंतर दबाव नियंत्रण
इससे डिजाइन में काफी अधिक लचीलापन आता है।
कई माध्यमिक हीट पंप सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक हैबफर टैंक.
पानी में थर्मल स्टोरेज की काफी क्षमता होती है।
इसलिए एक बफर टैंक हाइड्रोनिक प्रणाली की कुल जल मात्रा को बढ़ाता है और थर्मल जड़ता जोड़ता है।
संग्रहीत तापीय ऊर्जा का अनुमान निम्नलिखित से लगाया जा सकता हैः
Q = m × Cp × ΔT
जहांः
Q= संग्रहीत ताप ऊर्जा
m= पानी का भार
सीपी= पानी की विशिष्ट ताप क्षमता
ΔT= प्रयोग करने योग्य तापमान अंतर
व्यावहारिक एचवीएसी गणना के लिएः
1 लीटर पानी में प्रत्येक 1°C तापमान परिवर्तन के लिए लगभग 1.16 Wh का भंडारण होता है।
इसलिए, एक 200 लीटर का बफर टैंक जो 5 K के उपयोग योग्य तापमान सीमा पर काम करता है, लगभगः
200 × 1.16 × 5 ≈ 1.16 kWh
इसका मतलब यह नहीं है कि बफर टैंक ऊर्जा का स्रोत है।
यह केवल ऊर्जा को अस्थायी रूप से संग्रहीत करता है और बाद में इसे जारी करता है।
यह अंतर महत्वपूर्ण है।
लघु चक्र तब होता है जब एक हीट पंप शुरू होता है, अपने तापमान लक्ष्य तक जल्दी पहुंच जाता है, रुक जाता है, और फिर कुछ समय बाद फिर से शुरू होता है।
यह अक्सर तब होता है जबः
हीट पंप न्यूनतम आउटपुट > वर्तमान भवन गर्मी मांग
उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि एक इन्वर्टर हीट पंप 5 किलोवाट तक मॉड्यूलेट कर सकता है, लेकिन इमारत को वर्तमान में केवल 2 किलोवाट की आवश्यकता होती है।
पर्याप्त प्रणाली जल मात्रा के बिना, आपूर्ति जल का तापमान तेजी से बढ़ सकता है।
नियंत्रक अपने लक्ष्य तापमान तक पहुँचता है और कंप्रेसर को रोकता है।
इमारत गर्मी निकालना जारी रखती है, पानी का तापमान गिरता है, और कंप्रेसर फिर से शुरू होता है।
इसका परिणाम यह हो सकता हैः
प्रारंभ → रोक → प्रारंभ → रोक → प्रारंभ
लगातार कंप्रेसर चक्रः
मौसमी दक्षता को कम करना
बिजली की खपत में वृद्धि
कंप्रेसर प्रारंभ बढ़ाएँ
घटकों के पहनने में वृद्धि
अस्थिर इनडोर तापमान का कारण
सही आकार के बफर टैंक से अतिरिक्त पानी की मात्रा पानी के तापमान में बदलाव को धीमा कर देती है।
इसके बजायः
45°C → 50°C बहुत जल्दी
सिस्टम को नियंत्रण सीमा तक पहुंचने में काफी समय लग सकता है।
इससे हीट पंप का ऑपरेटिंग साइकिल लंबा हो जाता है।
इमारतें शायद ही कभी लगातार 100% हीटिंग डिमांड पर काम करती हैं।
उदाहरण के लिए, वसंत और शरद ऋतु के दौरान, इमारत के केवल एक हिस्से को हीटिंग की आवश्यकता हो सकती है।
कुछ कमरे अपने निर्धारित तापमान तक पहुंच सकते हैं जबकि अन्य को अभी भी गर्मी की आवश्यकता होती है।
यह एक परिवर्तनीय प्रवाह की स्थिति बनाता है।
एक द्वितीयक सर्किट भवन-साइड पंप को इस बदलती मांग का जवाब देने की अनुमति देता है जबकि हीट पंप-साइड सर्किट हीट पंप द्वारा आवश्यक प्रवाह को बनाए रखता है।
इस हाइड्रोलिक पृथक्करण से पूरी प्रणाली को नियंत्रित करना आसान हो जाता है।
द्वितीयक प्रणालियां विशेष रूप से उपयोगी हो जाती हैं जब परियोजना में निम्नलिखित शामिल होते हैंः
हीट पंप + बफर टैंक + कई हीटिंग जोन + फैन कॉइल + रेडिएटर + फर्श हीटिंग
वे निम्नलिखित के लिए भी उपयोगी हैंः
बड़ी आवासीय इमारतें
होटल
वाणिज्यिक भवन
विद्यालय
कई हीटिंग जोन वाले विला
पुनर्विकास परियोजनाएं
हाइब्रिड रेडिएटर/फ्लोर हीटिंग सिस्टम
कई टर्मिनल प्रकारों के साथ हीटिंग और कूलिंग सिस्टम
इन परियोजनाओं में, अतिरिक्त हाइड्रोलिक जटिलता अक्सर बेहतर नियंत्रित करने की क्षमता से उचित है।
एक द्वितीयक प्रणाली स्वचालित रूप से अधिक कुशल नहीं होती है।
यह एक महत्वपूर्ण बिंदु है।
अधिक घटक हाइड्रोलिक समस्याओं को हल कर सकते हैं, लेकिन प्रत्येक अतिरिक्त घटक भी लागत और संभावित ऊर्जा हानि का परिचय देता है।
एक विशिष्ट प्रत्यक्ष प्रणाली एक मुख्य परिसंचरण पंप के साथ काम कर सकती है।
एक द्वितीयक प्रणाली को सामान्यतः कम से कम दो की आवश्यकता होती हैः
पंप 1:हीट पंप बफर टैंक
पंप 2:बफर टैंक ️ बिल्डिंग टर्मिनल
अतिरिक्त हीटिंग क्षेत्रों में और भी अधिक पंपों की आवश्यकता हो सकती है।
प्रत्येक परिसंचरण पंप बिजली का उपभोग करता है।
अतः:
एक द्वितीयक प्रणाली हीट पंप के संचालन में स्थिरता में सुधार कर सकती है और साथ ही सहायक विद्युत खपत में वृद्धि कर सकती है।
इसलिए, सिस्टम का मूल्यांकन केवल गर्मी पंप COP के आधार पर नहीं बल्कि कुल मौसमी ऊर्जा खपत के आधार पर किया जाना चाहिए।
उच्च दक्षता वाले वैरिएबल स्पीड कंट्रोल वाले ईसीएम सर्कुलेशन पंपों को आम तौर पर पसंद किया जाता है।
एक साधारण प्रत्यक्ष कनेक्शन की तुलना में, एक द्वितीयक प्रणाली के लिए निम्न आवश्यकता हो सकती हैः
बफर टैंक
अतिरिक्त परिसंचरण पंप
अधिक पाइपवर्क
अधिक अलगाव वाल्व
चेक वाल्व
सेंसर
विस्तार सहायक उपकरण
मिश्रण वाल्व
अतिरिक्त नियंत्रण
अधिक स्थापना कार्य
इससे परियोजना की प्रारंभिक लागत बढ़ जाती है।
एक साधारण फर्श हीटिंग लूप वाली छोटी आवासीय स्थापना के लिए, अतिरिक्त जटिलता हमेशा पर्याप्त लाभ प्रदान नहीं कर सकती है।
हालांकि, एक बड़ी बहु-क्षेत्र परियोजना के लिए, अतिरिक्त लागत उचित हो सकती है।
एक बफर टैंक पूरी तरह से अछूता नहीं है।
न ही गौण सर्किट के लिए आवश्यक अतिरिक्त पाइप, वाल्व और फिटिंग हैं।
इसलिये गर्मी का नुकसान निम्न से हो सकता हैः
बफर टैंक की दीवारें
वितरण पाइप
वाल्व और फिटिंग
पंप निकाय
मैकेनिकल कक्ष
अच्छी इन्सुलेशन इन नुकसानों को कम कर सकती है, लेकिन यह उन्हें पूरी तरह से समाप्त नहीं कर सकती है।
यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जब बफर टैंक एक अस्थिर स्थान में स्थापित किया जाता है।
एक बफर टैंक जोड़ने से स्वचालित रूप से एक अच्छी प्रणाली नहीं बनती।
एक आम समस्या तब उत्पन्न होती है जब प्राथमिक और द्वितीयक प्रवाह दरें असंतुलित होती हैं।
चलोः
Vp = प्राथमिक गर्मी पंप प्रवाह
Vs = द्वितीयक भवन प्रवाह
यदि:
Vp > Vs
कुछ गर्म आपूर्ति पानी सीधे बफर टैंक के माध्यम से गर्मी पंप की ओर लौट सकता है।
यदि:
वीएस > वीपी
कुछ ठंडा वापसी पानी माध्यमिक आपूर्ति में मिश्रित हो सकता है।
इस घटना को कभी-कभी कहा जाता हैहाइड्रोलिक मिश्रण.
अत्यधिक मिश्रण टर्मिनलों में पहुंचाए जाने वाले पानी के तापमान को बदल सकता है और गर्मी पंप को उच्च छोड़ने वाले पानी के तापमान पर काम करने के लिए मजबूर कर सकता है।
चूंकि ताप पंप की दक्षता आम तौर पर आवश्यक पानी के तापमान में वृद्धि के साथ कम हो जाती है, इसलिए खराब हाइड्रोलिक डिजाइन सीओपी को कम कर सकता है।
प्रत्यक्ष प्रणाली अपेक्षाकृत सरल है।
हीट पंप पानी के तापमान की निगरानी करता है और एक मुख्य हाइड्रोलिक सर्किट को नियंत्रित करता है।
एक द्वितीयक प्रणाली में निम्नलिखित शामिल हो सकते हैंः
हीट पंप नियंत्रक
प्राथमिक परिसंचरण पंप
माध्यमिक परिसंचरण पंप
बफर टैंक सेंसर
कमरे के थर्मोस्टैट
ज़ोन वाल्व
मिश्रण वाल्व
मौसम की क्षतिपूर्ति
फैन कॉइल नियंत्रण
फर्श हीटिंग नियंत्रण
इन घटकों को एक साथ ठीक से काम करना चाहिए।
खराब नियंत्रण तर्क ऐसी स्थितियां पैदा कर सकता है जहां पंप अनावश्यक रूप से चलते हैं या हीट पंप तब काम करता है जब वास्तविक हीटिंग मांग कम होती है।
इसलिए,नियंत्रण रणनीति हाइड्रोलिक डिजाइन के समान ही महत्वपूर्ण है।
नहीं.
यह हवा-पानी हीट पंप डिजाइन में सबसे आम गलतफहमी में से एक है।
एक बफर टैंक को एक विशिष्ट इंजीनियरिंग समस्या को हल करना चाहिए।
यह उपयोगी हो सकता है जबः
सिस्टम पानी का मात्रा अपर्याप्त है
कई हीटिंग ज़ोन अक्सर खुले और बंद होते हैं
अन्यथा न्यूनतम गर्मी पंप प्रवाह की गारंटी नहीं दी जा सकती है
गर्मी पंप का न्यूनतम आउटपुट अक्सर आंशिक भार की मांग से अधिक है
कई टर्मिनल प्रकारों को हाइड्रोलिक पृथक्करण की आवश्यकता होती है
डीफ्रॉस्ट ऑपरेशन के लिए पर्याप्त उपलब्ध पानी की मात्रा की आवश्यकता होती है
प्राथमिक और द्वितीयक प्रवाह आवश्यकताएं काफी भिन्न हैं
हालाँकि, यदि प्रणाली पहले से ही पर्याप्त मात्रा में पानी, स्थिर प्रवाह, उचित ज़ोनिंग और अच्छे हीट पंप मॉड्यूलेशन प्रदान करती है, तो एक बड़ा बफर टैंक थोड़ा अतिरिक्त लाभ प्रदान कर सकता है।
एक और आम गलत धारणा यह हैः
अगर 100 लीटर अच्छा है, तो 500 लीटर बेहतर होना चाहिए।
यह ज़रूरी नहीं है।
एक बड़े बफर टैंक में निम्न कार्य हो सकते हैंः
सिस्टम लागत में वृद्धि
गर्मी हानि को बढ़ाएं
अनावश्यक रूप से सिस्टम पानी की मात्रा में वृद्धि
गर्म होने का समय बढ़ाएँ
अधिक स्थापना स्थान की आवश्यकता
नियंत्रण प्रतिक्रियाशीलता को कम करें
इसलिए बफर टैंक का आकार आदत से चुनने के बजाय गणना की जानी चाहिए।
सही मात्रा निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती हैः
हीट पंप क्षमता
न्यूनतम मॉड्यूलेशन क्षमता
न्यूनतम कंप्रेसर रनटाइम
भवनों में न्यूनतम गर्मी की मांग
सिस्टम जल की मात्रा
अनुमेय तापमान स्विंग
डीफ्रॉस्ट आवश्यकताएं
निर्माता की न्यूनतम जल मात्रा की आवश्यकताएं
एक सरलीकृत अभियांत्रिकी संबंध हैः
V ≈ Q × t / (ρ × Cp × ΔT)
जहां आवश्यक मात्रा ऊष्मा असंतुलन से संबंधित है जिसे वांछित न्यूनतम संचालन अवधि के दौरान अवशोषित किया जाना चाहिए।
व्यावहारिक डिजाइन में, हीट पंप निर्माता की हाइड्रोलिक आवश्यकताओं को हमेशा प्राथमिकता दी जानी चाहिए।
| डिजाइन कारक | प्राथमिक/प्रत्यक्ष प्रणाली | माध्यमिक प्रणाली |
|---|---|---|
| हाइड्रोलिक सर्किट | एक | दो या अधिक |
| मुख्य पंप | आमतौर पर एक | आमतौर पर दो या अधिक |
| बफर टैंक | वैकल्पिक | सामान्य |
| स्थापना की लागत | निचला | उच्चतर |
| हाइड्रोलिक जटिलता | निचला | उच्चतर |
| बहु-क्षेत्र लचीलापन | मध्यम | उच्च |
| चर प्रवाह सहिष्णुता | अधिक संवेदनशील | बेहतर |
| थर्मल जड़ता | निचला | उच्चतर |
| अल्पकालिक रोकथाम | सिस्टम वॉल्यूम पर निर्भर करता है | आम तौर पर आसान |
| पंप बिजली की खपत | निचला | उच्चतर |
| सर्वश्रेष्ठ आवेदन | सरल प्रणालियाँ | जटिल/बहु-क्षेत्र प्रणाली |
कोई भी डिजाइन सार्वभौमिक रूप से बेहतर नहीं है।
सही विकल्प भवन और परिचालन स्थितियों पर निर्भर करता है।
एक ऐसे घर पर विचार कीजिए जिसमें हवा-पानी हीट पंप का प्रयोग किया जाता है जिसमें:
क्षेत्र A:फर्श हीटिंग
क्षेत्र बी:रेडिएटर
क्षेत्र सी:फैन कॉइल इकाइयां
सर्दियों के दौरान, तीनों क्षेत्र काम कर सकते हैं।
हल्के मौसम में केवल फर्श हीटिंग ही गर्मी की आवश्यकता हो सकती है।
गर्मियों के दौरान, केवल पंखे के रोल ही ठंडा करने के लिए काम कर सकते हैं।
इसलिए वर्ष भर में सिस्टम का प्रवाह काफी बदलता रहता है।
एक द्वितीयक हाइड्रोनिक डिजाइन गर्मी पंप को स्थिर प्राथमिक प्रवाह बनाए रखने की अनुमति दे सकता है जबकि द्वितीयक वितरण प्रणाली इमारत की मांग के लिए स्वतंत्र रूप से प्रतिक्रिया करती है।
एक विशिष्ट विन्यास हो सकता हैः
वायु स्रोत हीट पंप
↓
प्राथमिक परिसंचरण पंप
↓
बफर टैंक
↓
माध्यमिक पंप/वितरण मनिफोल्ड
↓
रेडिएटर + फैन कॉइल्स + फर्श हीटिंग
फर्श हीटिंग सर्किट के लिए, मिश्रण व्यवस्था भी आवश्यक हो सकती है यदि इसकी आवश्यक आपूर्ति तापमान अन्य टर्मिनलों की तुलना में कम है।
यही कारण है कि अधिक जटिल हीट पंप परियोजनाओं में माध्यमिक हाइड्रोनिक प्रणाली आम हैं।
एक द्वितीयक प्रणाली का उद्देश्य केवल एक बफर टैंक जोड़ना नहीं है।
इसका वास्तविक उद्देश्य निम्नलिखित के बीच संबंधों का प्रबंधन करना हैः
ताप स्रोत ️ जल प्रवाह ️ थर्मल भंडारण ️ भवन भार
एक अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई प्रणाली इन चार तत्वों को संतुलित रखती है।
यदि हीट पंप वर्तमान में भवन की खपत से अधिक गर्मी पैदा करता है, तो सिस्टम को तेज तापमान वृद्धि और कंप्रेसर बंद होने से रोकने के लिए पर्याप्त थर्मल क्षमता और नियंत्रण तर्क की आवश्यकता होती है।
यदि भवन को वर्तमान में गर्मी पंप द्वारा उत्पादित गर्मी से अधिक गर्मी की आवश्यकता होती है, तो सिस्टम में संग्रहीत गर्मी अस्थायी रूप से पानी के तापमान में गिरावट की दर को कम कर सकती है।
यह थर्मल जड़ता तात्कालिक हीट-पंप आउटपुट और भवन मांग के बीच असंगतता को समतल करने में मदद करती है।
हालांकि, थर्मल स्टोरेज से ऊर्जा उत्पन्न नहीं होती।
अंततः:
हीट पंप द्वारा उत्पादित गर्मी = भवन में दी जाने वाली गर्मी + सिस्टम हानि ± संग्रहीत थर्मल ऊर्जा में परिवर्तन
यह ऊर्जा संतुलन हाइड्रोनिक हीट पंप डिजाइन का आधार है।
एक द्वितीयक हाइड्रोनिक प्रणाली एक उत्कृष्ट समाधान हो सकता है जब एक वायु स्रोत हीट पंप एक जटिल इमारत को परिवर्तनीय जल प्रवाह, कई हीटिंग ज़ोन या विभिन्न टर्मिनल इकाइयों के साथ सेवा देता है।
इसके प्रमुख लाभ इस प्रकार हैंः
स्थिर हीट पंप प्रवाह, हाइड्रोलिक पृथक्करण, सिस्टम पानी की मात्रा में वृद्धि, कम चक्र, और बेहतर बहु-क्षेत्र लचीलापन।
इसके मुख्य नुकसान इस प्रकार हैंः
उच्च आरंभिक लागत, अतिरिक्त पंप बिजली, अधिक स्थापना जटिलता, अतिरिक्त गर्मी का नुकसान, और यदि प्रणाली खराब रूप से डिज़ाइन की गई है तो हाइड्रोलिक मिश्रण की संभावना।
इसलिए, इंजीनियरिंग प्रश्न यह नहीं होना चाहिएः
क्या हर हीट पंप में बफर टैंक होना चाहिए?
एक बेहतर सवाल यह हैः
क्या इस विशेष प्रणाली को स्थिर और कुशल गर्मी पंप संचालन बनाए रखने के लिए हाइड्रोलिक पृथक्करण या अतिरिक्त थर्मल द्रव्यमान की आवश्यकता है?
यह प्रश्न एक बेहतर HVAC डिजाइन की ओर ले जाता है।
एक द्वितीयक हाइड्रोनिक प्रणाली हीट पंप सर्किट को भवन वितरण सर्किट से अलग करती है।दो सर्किट आम तौर पर एक बफर टैंक या हाइड्रोलिक जुदाई के किसी अन्य रूप के माध्यम से जुड़े होते हैं.
एक पंप हीट पंप के माध्यम से आवश्यक जल प्रवाह को बनाए रखता है, जबकि दूसरा पंप भवन के हीटिंग या कूलिंग टर्मिनलों को उनकी अपनी प्रवाह आवश्यकताओं के अनुसार आपूर्ति करता है।
यह स्वचालित रूप से नहीं है। यह कम चक्रों को कम कर सकता है और संचालन को स्थिर कर सकता है, जो कुछ प्रणालियों में मौसमी प्रदर्शन में सुधार कर सकता है।और एक अतिरिक्त पंप बिजली का उपभोग करता है.
हाँ. कई ठीक से डिज़ाइन की गई प्रणालियाँ एक के बिना काम कर सकती हैं, बशर्ते कि न्यूनतम प्रवाह, न्यूनतम पानी की मात्रा, ज़ोनिंग, डीफ्रॉस्ट आवश्यकताएं, और कंप्रेसर रनटाइम आवश्यकताएं पूरी हों।
जरूरी नहीं. स्थिर प्रवाह के साथ एक सरल फर्श हीटिंग प्रणाली अक्सर एक प्रत्यक्ष कनेक्शन के साथ अच्छी तरह से काम कर सकती है।माध्यमिक प्रणालियां अधिक मूल्यवान हो जाती हैं जब फर्श हीटिंग को रेडिएटर के साथ जोड़ा जाता है, पंखे के कोइल, कई क्षेत्रों, या पानी के तापमान की अलग-अलग आवश्यकताएं।
एक बड़े बफर टैंक से ऊष्मा हानि, स्थापना लागत, स्थान की आवश्यकता और सिस्टम प्रतिक्रिया समय में वृद्धि हो सकती है।
हवा-पानी हीट पंप प्रणाली के डिजाइन में सबसे महत्वपूर्ण निर्णयों में से एक यह है कि हीट पंप को इमारत के हीटिंग और कूलिंग टर्मिनलों से हाइड्रोलिकली कैसे जोड़ा जाए।
अपेक्षाकृत सरल संयंत्रों के लिए, एकप्राथमिक या प्रत्यक्ष हाइड्रोनिक प्रणालीहालांकि, जब एक परियोजना में कई प्रकार की टर्मिनल इकाइयां शामिल होती हैं, जैसे कि फर्श हीटिंग, रेडिएटर और फैन कॉइल इकाइयां, हाइड्रोलिक आवश्यकताएं बहुत अधिक जटिल हो जाती हैं।
यह वह जगह है जहाँ एकद्वितीयक हाइड्रोनिक प्रणाली, आमतौर पर एक बफर टैंक और दो परिसंचरण पंपों का उपयोग करके, विशेष रूप से उपयोगी हो जाता है।
लेकिन क्या हर हीट पंप इंस्टॉलेशन के लिए सेकेंडरी सिस्टम की जरूरत होती है?
ज़रूरी नहीं.
एक द्वितीयक हाइड्रोनिक प्रणाली बेहतर हाइड्रोलिक स्थिरता, अधिक लचीलापन और बेहतर गर्मी पंप संचालन स्थितियों प्रदान करती है।पंपिंग ऊर्जा की खपत, स्थापना की जटिलता और संभावित गर्मी हानि।
एक कुशल वायु-स्रोत हीट पंप प्रणाली के डिजाइन के लिए इन संतुलनों को समझना आवश्यक है।
एक विशिष्ट द्वितीयक हाइड्रोनिक प्रणाली पानी के सर्किट को दो हाइड्रोलिक लूप में विभाजित करती है।
पहला लूप हैहीट पंप प्राथमिक सर्किट:
हीट पंप → बफर टैंक → हीट पंप
दूसरा लूप हैभवन भार परिपथ:
बफर टैंक → परिसंचरण पंप → हीटिंग/कूलिंग टर्मिनल → बफर टैंक
इसलिए बफर टैंक हीट स्रोत और भवन भार के बीच सामान्य कनेक्शन के रूप में कार्य करता है।
प्रत्यक्ष प्रणाली के विपरीत, हीट पंप परिसंचरण पंप को जरूरी नहीं कि भवन वितरण प्रणाली द्वारा आवश्यक सभी जल प्रवाह प्रदान करें।
यह प्राथमिक और द्वितीयक हाइड्रोनिक डिजाइनों के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतरों में से एक है।
हीट पंप और भवन के टर्मिनलों को हमेशा एक ही पानी के प्रवाह की आवश्यकता नहीं होती है।
एक ऐसी इमारत पर विचार कीजिए जिसमें:
रेडिएटर
फैन कॉइल इकाइयां
फर्श हीटिंग
प्रत्येक टर्मिनल अलग-अलग पानी के तापमान, तापमान अंतर (ΔT), प्रवाह दर, नियंत्रण वाल्व और संचालन कार्यक्रमों के साथ काम कर सकता है।
उदाहरण के लिए, विशिष्ट डिजाइन स्थितियां लगभग इस तरह दिख सकती हैंः
| टर्मिनल | आपूर्ति जल का विशिष्ट तापमान | विशिष्ट ΔT |
|---|---|---|
| रेडिएटर | डिजाइन के आधार पर 45-60°C या उससे अधिक | 10 ¢ 20 K |
| फर्श हीटिंग | 30°45°C | 5 ¢ 10 K |
| फैन कॉइल यूनिट | हीटिंग/कूलिंग मोड पर निर्भर करता है | लगभग 5 हजार |
ये आंकड़े सार्वभौमिक नियमों के बजाय डिजाइन संदर्भ हैं; वास्तविक मान हमेशा टर्मिनल चयन और परियोजना गर्मी भार गणना का पालन करना चाहिए।
मुख्य इंजीनियरिंग समस्या सरल हैः
गर्मी पंप द्वारा आवश्यक प्रवाह टर्मिनल प्रणाली द्वारा आवश्यक प्रवाह के बराबर नहीं हो सकता है।
एक द्वितीयक हाइड्रोनिक सर्किट इन दो हाइड्रोलिक आवश्यकताओं को अलग करने में मदद करता है।
हीट पंपों को सामान्यतः हीट एक्सचेंजर के माध्यम से न्यूनतम पानी के प्रवाह की आवश्यकता होती है।
प्रत्यक्ष प्रणाली में, हालांकि, कमरे के थर्मोस्टैट, जोन वाल्व, थर्मोस्टैटिक रेडिएटर वाल्व या प्रशंसक कॉइल नियंत्रण वाल्व सिस्टम प्रवाह को लगातार बदल सकते हैं।
आठ हीटिंग जोन वाले घर की कल्पना कीजिए।
जब सभी आठ क्षेत्र खुले हों, तो पानी का प्रवाह पर्याप्त हो सकता है।
लेकिन जब छह क्षेत्र अपने निर्धारित तापमान तक पहुँचते हैं और अपने वाल्व बंद कर लेते हैं, तो केवल दो क्षेत्र सक्रिय रहते हैं।
सिस्टम का प्रतिरोध नाटकीय रूप से बदल जाता है और हीट पंप के माध्यम से प्रवाह अनुशंसित कार्य सीमा से नीचे गिर सकता है।
इससे निम्नलिखित समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैंः
अपर्याप्त जल प्रवाह अलार्म
अत्यधिक आपूर्ति/वापसी तापमान अंतर
उच्च संक्षेपण दबाव
कम ताप क्षमता
अस्थिर कंप्रेसर संचालन
लगातार साइकिल चलाना
एक द्वितीयक प्रणाली इस परस्पर क्रिया को कम करती है क्योंकि हीट पंप का अपना समर्पित परिसंचरण लूप होता है।
हीट पंप एक अधिक अनुमानित हाइड्रोलिक वातावरण देखता है, यहां तक कि जब इमारत के पक्ष में प्रवाह बदलता है।
इन्वर्टर हीट पंपों के लिए यह विशेष रूप से मूल्यवान हो सकता है क्योंकि स्थिर पानी की स्थिति कंप्रेसर मॉड्यूलेशन रणनीति को अधिक प्रभावी ढंग से काम करने में मदद करती है।
आधुनिक हाइड्रोनिक हीटिंग सिस्टम में कई प्रकार के टर्मिनल हो सकते हैं।
उदाहरण के लिए:
हीट पंप → बफर टैंक → रेडिएटर + फैन कॉइल + फर्श हीटिंग
इन टर्मिनलों के लिए शायद ही कभी एक ही प्रवाह और पानी का तापमान आवश्यक होता है।
फर्श हीटिंग आमतौर पर अपेक्षाकृत कम पानी के तापमान पर काम करती है, जबकि पारंपरिक रेडिएटर के लिए काफी अधिक तापमान की आवश्यकता हो सकती है।फैन कॉइल्स हीटिंग और कूलिंग दोनों मोड में काम कर सकते हैं और अक्सर अपेक्षाकृत छोटे पानी के किनारे ΔT का उपयोग करते हैं.
एक द्वितीयक प्रणाली निम्नलिखित का उपयोग करके अलग-अलग वितरण शाखाओं को बनाना आसान बनाती हैः
स्वतंत्र परिसंचरण पंप
मिश्रण वाल्व
ज़ोन वाल्व
विविध
तापमान नियंत्रण
अंतर दबाव नियंत्रण
इससे डिजाइन में काफी अधिक लचीलापन आता है।
कई माध्यमिक हीट पंप सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक हैबफर टैंक.
पानी में थर्मल स्टोरेज की काफी क्षमता होती है।
इसलिए एक बफर टैंक हाइड्रोनिक प्रणाली की कुल जल मात्रा को बढ़ाता है और थर्मल जड़ता जोड़ता है।
संग्रहीत तापीय ऊर्जा का अनुमान निम्नलिखित से लगाया जा सकता हैः
Q = m × Cp × ΔT
जहांः
Q= संग्रहीत ताप ऊर्जा
m= पानी का भार
सीपी= पानी की विशिष्ट ताप क्षमता
ΔT= प्रयोग करने योग्य तापमान अंतर
व्यावहारिक एचवीएसी गणना के लिएः
1 लीटर पानी में प्रत्येक 1°C तापमान परिवर्तन के लिए लगभग 1.16 Wh का भंडारण होता है।
इसलिए, एक 200 लीटर का बफर टैंक जो 5 K के उपयोग योग्य तापमान सीमा पर काम करता है, लगभगः
200 × 1.16 × 5 ≈ 1.16 kWh
इसका मतलब यह नहीं है कि बफर टैंक ऊर्जा का स्रोत है।
यह केवल ऊर्जा को अस्थायी रूप से संग्रहीत करता है और बाद में इसे जारी करता है।
यह अंतर महत्वपूर्ण है।
लघु चक्र तब होता है जब एक हीट पंप शुरू होता है, अपने तापमान लक्ष्य तक जल्दी पहुंच जाता है, रुक जाता है, और फिर कुछ समय बाद फिर से शुरू होता है।
यह अक्सर तब होता है जबः
हीट पंप न्यूनतम आउटपुट > वर्तमान भवन गर्मी मांग
उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि एक इन्वर्टर हीट पंप 5 किलोवाट तक मॉड्यूलेट कर सकता है, लेकिन इमारत को वर्तमान में केवल 2 किलोवाट की आवश्यकता होती है।
पर्याप्त प्रणाली जल मात्रा के बिना, आपूर्ति जल का तापमान तेजी से बढ़ सकता है।
नियंत्रक अपने लक्ष्य तापमान तक पहुँचता है और कंप्रेसर को रोकता है।
इमारत गर्मी निकालना जारी रखती है, पानी का तापमान गिरता है, और कंप्रेसर फिर से शुरू होता है।
इसका परिणाम यह हो सकता हैः
प्रारंभ → रोक → प्रारंभ → रोक → प्रारंभ
लगातार कंप्रेसर चक्रः
मौसमी दक्षता को कम करना
बिजली की खपत में वृद्धि
कंप्रेसर प्रारंभ बढ़ाएँ
घटकों के पहनने में वृद्धि
अस्थिर इनडोर तापमान का कारण
सही आकार के बफर टैंक से अतिरिक्त पानी की मात्रा पानी के तापमान में बदलाव को धीमा कर देती है।
इसके बजायः
45°C → 50°C बहुत जल्दी
सिस्टम को नियंत्रण सीमा तक पहुंचने में काफी समय लग सकता है।
इससे हीट पंप का ऑपरेटिंग साइकिल लंबा हो जाता है।
इमारतें शायद ही कभी लगातार 100% हीटिंग डिमांड पर काम करती हैं।
उदाहरण के लिए, वसंत और शरद ऋतु के दौरान, इमारत के केवल एक हिस्से को हीटिंग की आवश्यकता हो सकती है।
कुछ कमरे अपने निर्धारित तापमान तक पहुंच सकते हैं जबकि अन्य को अभी भी गर्मी की आवश्यकता होती है।
यह एक परिवर्तनीय प्रवाह की स्थिति बनाता है।
एक द्वितीयक सर्किट भवन-साइड पंप को इस बदलती मांग का जवाब देने की अनुमति देता है जबकि हीट पंप-साइड सर्किट हीट पंप द्वारा आवश्यक प्रवाह को बनाए रखता है।
इस हाइड्रोलिक पृथक्करण से पूरी प्रणाली को नियंत्रित करना आसान हो जाता है।
द्वितीयक प्रणालियां विशेष रूप से उपयोगी हो जाती हैं जब परियोजना में निम्नलिखित शामिल होते हैंः
हीट पंप + बफर टैंक + कई हीटिंग जोन + फैन कॉइल + रेडिएटर + फर्श हीटिंग
वे निम्नलिखित के लिए भी उपयोगी हैंः
बड़ी आवासीय इमारतें
होटल
वाणिज्यिक भवन
विद्यालय
कई हीटिंग जोन वाले विला
पुनर्विकास परियोजनाएं
हाइब्रिड रेडिएटर/फ्लोर हीटिंग सिस्टम
कई टर्मिनल प्रकारों के साथ हीटिंग और कूलिंग सिस्टम
इन परियोजनाओं में, अतिरिक्त हाइड्रोलिक जटिलता अक्सर बेहतर नियंत्रित करने की क्षमता से उचित है।
एक द्वितीयक प्रणाली स्वचालित रूप से अधिक कुशल नहीं होती है।
यह एक महत्वपूर्ण बिंदु है।
अधिक घटक हाइड्रोलिक समस्याओं को हल कर सकते हैं, लेकिन प्रत्येक अतिरिक्त घटक भी लागत और संभावित ऊर्जा हानि का परिचय देता है।
एक विशिष्ट प्रत्यक्ष प्रणाली एक मुख्य परिसंचरण पंप के साथ काम कर सकती है।
एक द्वितीयक प्रणाली को सामान्यतः कम से कम दो की आवश्यकता होती हैः
पंप 1:हीट पंप बफर टैंक
पंप 2:बफर टैंक ️ बिल्डिंग टर्मिनल
अतिरिक्त हीटिंग क्षेत्रों में और भी अधिक पंपों की आवश्यकता हो सकती है।
प्रत्येक परिसंचरण पंप बिजली का उपभोग करता है।
अतः:
एक द्वितीयक प्रणाली हीट पंप के संचालन में स्थिरता में सुधार कर सकती है और साथ ही सहायक विद्युत खपत में वृद्धि कर सकती है।
इसलिए, सिस्टम का मूल्यांकन केवल गर्मी पंप COP के आधार पर नहीं बल्कि कुल मौसमी ऊर्जा खपत के आधार पर किया जाना चाहिए।
उच्च दक्षता वाले वैरिएबल स्पीड कंट्रोल वाले ईसीएम सर्कुलेशन पंपों को आम तौर पर पसंद किया जाता है।
एक साधारण प्रत्यक्ष कनेक्शन की तुलना में, एक द्वितीयक प्रणाली के लिए निम्न आवश्यकता हो सकती हैः
बफर टैंक
अतिरिक्त परिसंचरण पंप
अधिक पाइपवर्क
अधिक अलगाव वाल्व
चेक वाल्व
सेंसर
विस्तार सहायक उपकरण
मिश्रण वाल्व
अतिरिक्त नियंत्रण
अधिक स्थापना कार्य
इससे परियोजना की प्रारंभिक लागत बढ़ जाती है।
एक साधारण फर्श हीटिंग लूप वाली छोटी आवासीय स्थापना के लिए, अतिरिक्त जटिलता हमेशा पर्याप्त लाभ प्रदान नहीं कर सकती है।
हालांकि, एक बड़ी बहु-क्षेत्र परियोजना के लिए, अतिरिक्त लागत उचित हो सकती है।
एक बफर टैंक पूरी तरह से अछूता नहीं है।
न ही गौण सर्किट के लिए आवश्यक अतिरिक्त पाइप, वाल्व और फिटिंग हैं।
इसलिये गर्मी का नुकसान निम्न से हो सकता हैः
बफर टैंक की दीवारें
वितरण पाइप
वाल्व और फिटिंग
पंप निकाय
मैकेनिकल कक्ष
अच्छी इन्सुलेशन इन नुकसानों को कम कर सकती है, लेकिन यह उन्हें पूरी तरह से समाप्त नहीं कर सकती है।
यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जब बफर टैंक एक अस्थिर स्थान में स्थापित किया जाता है।
एक बफर टैंक जोड़ने से स्वचालित रूप से एक अच्छी प्रणाली नहीं बनती।
एक आम समस्या तब उत्पन्न होती है जब प्राथमिक और द्वितीयक प्रवाह दरें असंतुलित होती हैं।
चलोः
Vp = प्राथमिक गर्मी पंप प्रवाह
Vs = द्वितीयक भवन प्रवाह
यदि:
Vp > Vs
कुछ गर्म आपूर्ति पानी सीधे बफर टैंक के माध्यम से गर्मी पंप की ओर लौट सकता है।
यदि:
वीएस > वीपी
कुछ ठंडा वापसी पानी माध्यमिक आपूर्ति में मिश्रित हो सकता है।
इस घटना को कभी-कभी कहा जाता हैहाइड्रोलिक मिश्रण.
अत्यधिक मिश्रण टर्मिनलों में पहुंचाए जाने वाले पानी के तापमान को बदल सकता है और गर्मी पंप को उच्च छोड़ने वाले पानी के तापमान पर काम करने के लिए मजबूर कर सकता है।
चूंकि ताप पंप की दक्षता आम तौर पर आवश्यक पानी के तापमान में वृद्धि के साथ कम हो जाती है, इसलिए खराब हाइड्रोलिक डिजाइन सीओपी को कम कर सकता है।
प्रत्यक्ष प्रणाली अपेक्षाकृत सरल है।
हीट पंप पानी के तापमान की निगरानी करता है और एक मुख्य हाइड्रोलिक सर्किट को नियंत्रित करता है।
एक द्वितीयक प्रणाली में निम्नलिखित शामिल हो सकते हैंः
हीट पंप नियंत्रक
प्राथमिक परिसंचरण पंप
माध्यमिक परिसंचरण पंप
बफर टैंक सेंसर
कमरे के थर्मोस्टैट
ज़ोन वाल्व
मिश्रण वाल्व
मौसम की क्षतिपूर्ति
फैन कॉइल नियंत्रण
फर्श हीटिंग नियंत्रण
इन घटकों को एक साथ ठीक से काम करना चाहिए।
खराब नियंत्रण तर्क ऐसी स्थितियां पैदा कर सकता है जहां पंप अनावश्यक रूप से चलते हैं या हीट पंप तब काम करता है जब वास्तविक हीटिंग मांग कम होती है।
इसलिए,नियंत्रण रणनीति हाइड्रोलिक डिजाइन के समान ही महत्वपूर्ण है।
नहीं.
यह हवा-पानी हीट पंप डिजाइन में सबसे आम गलतफहमी में से एक है।
एक बफर टैंक को एक विशिष्ट इंजीनियरिंग समस्या को हल करना चाहिए।
यह उपयोगी हो सकता है जबः
सिस्टम पानी का मात्रा अपर्याप्त है
कई हीटिंग ज़ोन अक्सर खुले और बंद होते हैं
अन्यथा न्यूनतम गर्मी पंप प्रवाह की गारंटी नहीं दी जा सकती है
गर्मी पंप का न्यूनतम आउटपुट अक्सर आंशिक भार की मांग से अधिक है
कई टर्मिनल प्रकारों को हाइड्रोलिक पृथक्करण की आवश्यकता होती है
डीफ्रॉस्ट ऑपरेशन के लिए पर्याप्त उपलब्ध पानी की मात्रा की आवश्यकता होती है
प्राथमिक और द्वितीयक प्रवाह आवश्यकताएं काफी भिन्न हैं
हालाँकि, यदि प्रणाली पहले से ही पर्याप्त मात्रा में पानी, स्थिर प्रवाह, उचित ज़ोनिंग और अच्छे हीट पंप मॉड्यूलेशन प्रदान करती है, तो एक बड़ा बफर टैंक थोड़ा अतिरिक्त लाभ प्रदान कर सकता है।
एक और आम गलत धारणा यह हैः
अगर 100 लीटर अच्छा है, तो 500 लीटर बेहतर होना चाहिए।
यह ज़रूरी नहीं है।
एक बड़े बफर टैंक में निम्न कार्य हो सकते हैंः
सिस्टम लागत में वृद्धि
गर्मी हानि को बढ़ाएं
अनावश्यक रूप से सिस्टम पानी की मात्रा में वृद्धि
गर्म होने का समय बढ़ाएँ
अधिक स्थापना स्थान की आवश्यकता
नियंत्रण प्रतिक्रियाशीलता को कम करें
इसलिए बफर टैंक का आकार आदत से चुनने के बजाय गणना की जानी चाहिए।
सही मात्रा निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती हैः
हीट पंप क्षमता
न्यूनतम मॉड्यूलेशन क्षमता
न्यूनतम कंप्रेसर रनटाइम
भवनों में न्यूनतम गर्मी की मांग
सिस्टम जल की मात्रा
अनुमेय तापमान स्विंग
डीफ्रॉस्ट आवश्यकताएं
निर्माता की न्यूनतम जल मात्रा की आवश्यकताएं
एक सरलीकृत अभियांत्रिकी संबंध हैः
V ≈ Q × t / (ρ × Cp × ΔT)
जहां आवश्यक मात्रा ऊष्मा असंतुलन से संबंधित है जिसे वांछित न्यूनतम संचालन अवधि के दौरान अवशोषित किया जाना चाहिए।
व्यावहारिक डिजाइन में, हीट पंप निर्माता की हाइड्रोलिक आवश्यकताओं को हमेशा प्राथमिकता दी जानी चाहिए।
| डिजाइन कारक | प्राथमिक/प्रत्यक्ष प्रणाली | माध्यमिक प्रणाली |
|---|---|---|
| हाइड्रोलिक सर्किट | एक | दो या अधिक |
| मुख्य पंप | आमतौर पर एक | आमतौर पर दो या अधिक |
| बफर टैंक | वैकल्पिक | सामान्य |
| स्थापना की लागत | निचला | उच्चतर |
| हाइड्रोलिक जटिलता | निचला | उच्चतर |
| बहु-क्षेत्र लचीलापन | मध्यम | उच्च |
| चर प्रवाह सहिष्णुता | अधिक संवेदनशील | बेहतर |
| थर्मल जड़ता | निचला | उच्चतर |
| अल्पकालिक रोकथाम | सिस्टम वॉल्यूम पर निर्भर करता है | आम तौर पर आसान |
| पंप बिजली की खपत | निचला | उच्चतर |
| सर्वश्रेष्ठ आवेदन | सरल प्रणालियाँ | जटिल/बहु-क्षेत्र प्रणाली |
कोई भी डिजाइन सार्वभौमिक रूप से बेहतर नहीं है।
सही विकल्प भवन और परिचालन स्थितियों पर निर्भर करता है।
एक ऐसे घर पर विचार कीजिए जिसमें हवा-पानी हीट पंप का प्रयोग किया जाता है जिसमें:
क्षेत्र A:फर्श हीटिंग
क्षेत्र बी:रेडिएटर
क्षेत्र सी:फैन कॉइल इकाइयां
सर्दियों के दौरान, तीनों क्षेत्र काम कर सकते हैं।
हल्के मौसम में केवल फर्श हीटिंग ही गर्मी की आवश्यकता हो सकती है।
गर्मियों के दौरान, केवल पंखे के रोल ही ठंडा करने के लिए काम कर सकते हैं।
इसलिए वर्ष भर में सिस्टम का प्रवाह काफी बदलता रहता है।
एक द्वितीयक हाइड्रोनिक डिजाइन गर्मी पंप को स्थिर प्राथमिक प्रवाह बनाए रखने की अनुमति दे सकता है जबकि द्वितीयक वितरण प्रणाली इमारत की मांग के लिए स्वतंत्र रूप से प्रतिक्रिया करती है।
एक विशिष्ट विन्यास हो सकता हैः
वायु स्रोत हीट पंप
↓
प्राथमिक परिसंचरण पंप
↓
बफर टैंक
↓
माध्यमिक पंप/वितरण मनिफोल्ड
↓
रेडिएटर + फैन कॉइल्स + फर्श हीटिंग
फर्श हीटिंग सर्किट के लिए, मिश्रण व्यवस्था भी आवश्यक हो सकती है यदि इसकी आवश्यक आपूर्ति तापमान अन्य टर्मिनलों की तुलना में कम है।
यही कारण है कि अधिक जटिल हीट पंप परियोजनाओं में माध्यमिक हाइड्रोनिक प्रणाली आम हैं।
एक द्वितीयक प्रणाली का उद्देश्य केवल एक बफर टैंक जोड़ना नहीं है।
इसका वास्तविक उद्देश्य निम्नलिखित के बीच संबंधों का प्रबंधन करना हैः
ताप स्रोत ️ जल प्रवाह ️ थर्मल भंडारण ️ भवन भार
एक अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई प्रणाली इन चार तत्वों को संतुलित रखती है।
यदि हीट पंप वर्तमान में भवन की खपत से अधिक गर्मी पैदा करता है, तो सिस्टम को तेज तापमान वृद्धि और कंप्रेसर बंद होने से रोकने के लिए पर्याप्त थर्मल क्षमता और नियंत्रण तर्क की आवश्यकता होती है।
यदि भवन को वर्तमान में गर्मी पंप द्वारा उत्पादित गर्मी से अधिक गर्मी की आवश्यकता होती है, तो सिस्टम में संग्रहीत गर्मी अस्थायी रूप से पानी के तापमान में गिरावट की दर को कम कर सकती है।
यह थर्मल जड़ता तात्कालिक हीट-पंप आउटपुट और भवन मांग के बीच असंगतता को समतल करने में मदद करती है।
हालांकि, थर्मल स्टोरेज से ऊर्जा उत्पन्न नहीं होती।
अंततः:
हीट पंप द्वारा उत्पादित गर्मी = भवन में दी जाने वाली गर्मी + सिस्टम हानि ± संग्रहीत थर्मल ऊर्जा में परिवर्तन
यह ऊर्जा संतुलन हाइड्रोनिक हीट पंप डिजाइन का आधार है।
एक द्वितीयक हाइड्रोनिक प्रणाली एक उत्कृष्ट समाधान हो सकता है जब एक वायु स्रोत हीट पंप एक जटिल इमारत को परिवर्तनीय जल प्रवाह, कई हीटिंग ज़ोन या विभिन्न टर्मिनल इकाइयों के साथ सेवा देता है।
इसके प्रमुख लाभ इस प्रकार हैंः
स्थिर हीट पंप प्रवाह, हाइड्रोलिक पृथक्करण, सिस्टम पानी की मात्रा में वृद्धि, कम चक्र, और बेहतर बहु-क्षेत्र लचीलापन।
इसके मुख्य नुकसान इस प्रकार हैंः
उच्च आरंभिक लागत, अतिरिक्त पंप बिजली, अधिक स्थापना जटिलता, अतिरिक्त गर्मी का नुकसान, और यदि प्रणाली खराब रूप से डिज़ाइन की गई है तो हाइड्रोलिक मिश्रण की संभावना।
इसलिए, इंजीनियरिंग प्रश्न यह नहीं होना चाहिएः
क्या हर हीट पंप में बफर टैंक होना चाहिए?
एक बेहतर सवाल यह हैः
क्या इस विशेष प्रणाली को स्थिर और कुशल गर्मी पंप संचालन बनाए रखने के लिए हाइड्रोलिक पृथक्करण या अतिरिक्त थर्मल द्रव्यमान की आवश्यकता है?
यह प्रश्न एक बेहतर HVAC डिजाइन की ओर ले जाता है।
एक द्वितीयक हाइड्रोनिक प्रणाली हीट पंप सर्किट को भवन वितरण सर्किट से अलग करती है।दो सर्किट आम तौर पर एक बफर टैंक या हाइड्रोलिक जुदाई के किसी अन्य रूप के माध्यम से जुड़े होते हैं.
एक पंप हीट पंप के माध्यम से आवश्यक जल प्रवाह को बनाए रखता है, जबकि दूसरा पंप भवन के हीटिंग या कूलिंग टर्मिनलों को उनकी अपनी प्रवाह आवश्यकताओं के अनुसार आपूर्ति करता है।
यह स्वचालित रूप से नहीं है। यह कम चक्रों को कम कर सकता है और संचालन को स्थिर कर सकता है, जो कुछ प्रणालियों में मौसमी प्रदर्शन में सुधार कर सकता है।और एक अतिरिक्त पंप बिजली का उपभोग करता है.
हाँ. कई ठीक से डिज़ाइन की गई प्रणालियाँ एक के बिना काम कर सकती हैं, बशर्ते कि न्यूनतम प्रवाह, न्यूनतम पानी की मात्रा, ज़ोनिंग, डीफ्रॉस्ट आवश्यकताएं, और कंप्रेसर रनटाइम आवश्यकताएं पूरी हों।
जरूरी नहीं. स्थिर प्रवाह के साथ एक सरल फर्श हीटिंग प्रणाली अक्सर एक प्रत्यक्ष कनेक्शन के साथ अच्छी तरह से काम कर सकती है।माध्यमिक प्रणालियां अधिक मूल्यवान हो जाती हैं जब फर्श हीटिंग को रेडिएटर के साथ जोड़ा जाता है, पंखे के कोइल, कई क्षेत्रों, या पानी के तापमान की अलग-अलग आवश्यकताएं।
एक बड़े बफर टैंक से ऊष्मा हानि, स्थापना लागत, स्थान की आवश्यकता और सिस्टम प्रतिक्रिया समय में वृद्धि हो सकती है।
पता
नहीं.34, साउथ रोड, योंगफेंग इंडस्ट्रियल पार्क, शुंदे जिला, फोशन 528000, गुआंग्डोंग प्रांत, पी.आर. चीन
टेलीफोन
86-757-22860323
