Нагрівання: поєднання інфрачервоного нагріву та теплового насоса

Поєднання інфрачервоного нагрівання та теплового насоса можливе і може бути вигідним у деяких випадках. Ось важлива інформація:

Як працює інфрачервоне опалення

Інфрачервоні обігрівачі працюють, випромінюючи інфрачервоне випромінювання, яке безпосередньо нагріває предмети та людей. На відміну від звичайних обігрівачів, які нагрівають повітря, інфрачервоний обігрівач нагріває поверхні в приміщенні, які потім випромінюють тепло в навколишнє повітря.

Як працює тепловий насос

Тепловий насос використовує енергію з навколишнього середовища (наприклад, повітря, води або ґрунту) та перетворює її на тепло для опалення будівлі. Він працює за принципом теплообміну та також може використовуватися для охолодження.

Переваги комбінації

Поєднання інфрачервоного обігрівача з тепловим насосом може запропонувати кілька переваг. Оскільки інфрачервоні обігрівачі випромінюють пряме тепло, вони можуть швидко забезпечити комфортне тепло. Тепловий насос, з іншого боку, працює ефективно та використовує відновлювані джерела енергії для вироблення тепла. Разом вони можуть забезпечити енергоефективне та комфортне рішення для опалення.

Використання теплового насоса як основного джерела тепла

У більшості випадків тепловий насос використовується як основне джерело опалення завдяки своїй енергоефективності. Інфрачервоне опалення може бути використане як додаткове джерело опалення для швидшого та точнішого забезпечення додаткового тепла, особливо в приміщеннях, які використовуються рідше.

Контроль та регулювання

Ретельний контроль та регулювання є важливими для ефективного поєднання двох систем. Існують інтелектуальні системи керування, які можуть керувати як тепловим насосом, так і інфрачервоною системою опалення для досягнення оптимальної температури в приміщенні та економії енергії.

Однак важливо зазначити, що поєднання інфрачервоного опалення та теплового насоса залежить від різних факторів, таких як ізоляція будівлі, розмір кімнати та індивідуальні потреби в опаленні. Рекомендується звернутися за професійною консультацією до експертів, щоб знайти найкраще рішення для вашої конкретної ситуації.

Дослідження «Оцінка потенціалу систем інфрачервоного опалення для покриття пікового навантаження», проведене Дрезденським технічним університетом, підтверджує, що інфрачервоне опалення є рішенням для скорочення споживання викопного палива в існуючих житлових будівлях у короткостроковій перспективі та одночасного забезпечення готовності будівлі до теплових насосів. Результати будуть представлені на конференції «Інфрачервоне опалення в житловому будівництві».

Домовласники, які не можуть швидко перейти на тепловий насос у існуючому будинку — чи то через труднощі з постачанням, високі інвестиційні витрати, чи то через брак часу у монтажника — можуть спочатку використовувати інфрачервоне опалення, щоб заощадити на викопному паливі в короткостроковій перспективі. Пізніше домовласник може замінити стару систему опалення на водяній основі тепловим насосом меншої потужності та експлуатувати її разом з інфрачервоною системою опалення. Згідно з дослідженням Дрезденського технічного університету, цей підхід є технічно здійсненним. Спочатку домовласник знижує температуру системи (температуру подачі) існуючої газової системи опалення, покриваючи таким чином лише базове навантаження будинку. Вищі потреби в опаленні — так звані пікові навантаження — можна задовольнити за допомогою швидкодіючих інфрачервоних обігрівачів. Це зменшує споживання викопного палива, підтримуючи при цьому постійно комфортну температуру в будинку, без необхідності дорогого та складного ремонту, такого як нові радіатори, вікна або утеплення зовнішніх стін.

Цей підхід та результуючий попит на енергію були досліджені в дослідженні «Оцінка потенціалу систем інфрачервоного опалення для покриття пікового навантаження» в Дрезденському технічному університеті на прикладі типового окремого будинку. Результати вперше представив професор, доктор інженерних наук Йоахім Зайферт, керівник кафедри енергетичних технологій будівель в Інституті енергетичних технологій ТУ Дрездена, на конференції «Інфрачервоне опалення в житловому будівництві» 11 травня 2023 року у Вюрцбурзі. «Системи теплових насосів у поєднанні з електричними інфрачервоними обігрівачами є технологічним варіантом для існуючих будівель. Така системна комбінація може забезпечити як потреби в опаленні, так і тепловий комфорт», – підсумував вчений.

Поєднання інфрачервоного нагріву та теплового насоса

У дослідженні, замовленому галузевою асоціацією IG Infrarot, вчені з TU Dresden досліджували, чи можна зробити існуючу систему опалення на водяній основі з високою температурою подачі придатною для роботи з низькотемпературним тепловим насосом, поєднавши її з інфрачервоним обігрівачем.

Щоб репрезентативно представити будівельний фонд Німеччини, команда обрала односімейний будинок зі 160 квадратними метрами опалюваної корисної площі та стандартом теплоізоляції відповідно до Постанови про теплоізоляцію 95.

Стандартне теплове навантаження становить 9,2 кіловата, а питоме теплове навантаження — 57,20 ват на квадратний метр. Моделювання було виконано за допомогою програмного забезпечення для моделювання будівель та установок TRNSYS-TUD.

У симуляції існуюча будівля має низькотемпературний газовий котел. Тепло передається через радіатори. Виходячи з цього, дослідники знизили температуру подачі, щоб продемонструвати потенціал інфрачервоного опалення для підтримки базової температури за допомогою існуючого газового котла або радіаторів.

Поєднання нерегульованого базового опалення та регульованого інфрачервоного опалення

Аналіз було проведено в послідовності, що відображає практичні процедури для домовласників. Спочатку будівлю було нагріто до базової температури за допомогою газової системи опалення. Починаючи з системи опалення, яка працювала з температурою подачі 70°C та температурою зворотної лінії 55°C (ϑV/ϑR = 70°C/55°C), максимальну температуру кривої опалення було знижено до температури подачі (ϑV) 40°C, і було встановлено криву опалення ϑV/ϑR = 40/30. У семи з десяти кімнат нерегульовані радіатори згодом доповнено інфрачервоними обігрівачами.

На наступному етапі низькотемпературний котел було замінено тепловим насосом типу «повітря-вода». Дослідники не внесли жодних змін до розмірів системи теплопередачі, тобто радіаторів, або до стандарту ізоляції. На основі цього було порівняно два варіанти та визначено необхідне кінцеве енергоспоживання. Обов'язковою умовою завжди було дотримання критеріїв теплового комфорту протягом робочих годин. З вибраними параметрами інфрачервона система опалення покриває від 26 до 38 відсотків необхідної енергії.

Дефіцит продуктивності можна компенсувати інфрачервоним обігрівом.

«Результати показують, що отриманий дефіцит продуктивності може бути компенсований інфрачервоним опаленням», – пишуть вчені з TU Dresden у висновку дослідження, додаючи: «Загалом, дослідження показує, що, доповнюючи систему опалення на водяній основі інфрачервоним опаленням, існуюча система опалення, розроблена для вищих температур, може використовуватися з низькими температурами системи без заміни поверхонь нагріву, і тому добре підходить для поєднання з тепловим насосом. Аналізи показали, що, порівняно з базовим варіантом, кінцеве споживання енергії може бути зменшено до 62% завдяки такому комбінованому використанню». Хоча пікові навантаження при зниженій базовій температурі можуть бути покриті різними системами, «інфрачервоне опалення особливо добре підходить для цієї мети завдяки короткому часу відгуку».

Використовуйте заощадження для фотоелектричної системи

«Оскільки інфрачервоні обігрівачі недорогі, легкодоступні та можуть бути встановлені лише за кілька годин, домовласники можуть впровадити цей підхід у стислі терміни та з низькими інвестиційними витратами», — каже Ларс-Хенрік Восс, голова IG Infrared Germany.

Дослідження показує, що можна уникнути комплексної реконструкції огороджувальної конструкції будівлі та модифікації системи теплопередачі на водяній основі. Це призводить до значного зниження інвестиційних витрат і, таким чином, до зменшення фінансового навантаження на домовласників, а також є перевагою для національної економіки, оскільки не потрібні субсидії. «Кошти, зекономлені таким чином, можна ефективно використати для більшої фотоелектричної системи, яка вироблятиме ще більше кліматично чистої сонячної енергії – не лише для опалення приміщень, але й для виробництва електроенергії для користувачів, гарячої води та електромобілів», – додає Дірк Борнхорст, голова IG Infrared.

Джерело: Прес-реліз «Інфрачервоне опалення прискорює перехід на теплові насоси»

Поєднання нерегульованої базової системи опалення та регульованої інфрачервоної системи опалення, як правило, можливе. Ось деяка інформація з цього приводу:

Нерегульоване базове опалення

Нерегульована базова система опалення зазвичай стосується традиційної системи центрального опалення, де тепло розподіляється через радіатори або теплу підлогу. Цей тип опалення часто контролюється термостатом, який вимірює температуру в приміщенні та відповідно вмикає або вимикає опалення.

Контрольоване інфрачервоне опалення

На відміну від нерегульованого базового опалення, інфрачервоне опалення зазвичай можна керувати індивідуально та точно. Сучасні інфрачервоні обігрівачі мають вбудовані термостати та програмовані елементи керування, які дозволяють точно встановлювати температуру в приміщенні та час нагріву.

Комбінація систем опалення

Поєднання нерегульованої основної системи опалення з регульованим інфрачервоним обігрівачем може бути вигідним у певних ситуаціях. Наприклад, основна система опалення може служити основним джерелом тепла, підігріваючи приміщення до певної мінімальної температури. Інфрачервоний обігрівач потім можна використовувати як додаткове джерело тепла для забезпечення додаткового комфорту та цілеспрямованого нагрівання певних зон приміщення.

Переваги комбінації

Поєднуючи стандартну систему опалення з інфрачервоним опаленням, ви можете скористатися перевагами обох. Стандартна система опалення забезпечує рівномірне та загальне прогрівання приміщення, тоді як інфрачервоне опалення пропонує швидкий час відгуку та цілеспрямоване нагрівання. Це може бути особливо вигідно в приміщеннях, які використовуються лише зрідка або де існують індивідуальні вподобання щодо опалення.

Контроль та регулювання

Важливо мати відповідні елементи керування для ефективного поєднання двох систем опалення. В ідеалі інфрачервоний обігрівач повинен мати окремий блок керування, який можна налаштувати незалежно від основної системи опалення. Це дозволяє регулювати теплову потужність інфрачервоного обігрівача відповідно до ваших індивідуальних потреб та економити енергію.

Зверніть увагу, що рекомендується звернутися до фахівців щодо конкретних вимог вашої будівлі та системи опалення. Вони можуть допомогти вам знайти найкращі варіанти поєднання та керування для вашої індивідуальної ситуації.