보일러 를 공기 온도 펌프 로 교체 하는 것 은 온도 소스 를 교체 하는 것 보다 더 큰 일 이다

전통적인 가스, 오일 또는 전기 보일러를공기-물 열펌프주택, 상업 및 공공 건물의 보수 프로젝트에서 점점 더 일반화되고 있습니다.

그러나 성공적인 후기 정비는 단순히

보일러를 제거 → 열 펌프를 설치 → 기존 파이프를 연결.

열 펌프와 보일러는 매우 다른 수압 및 온도 조건에서 작동합니다.

보일러는 일반적으로 공급 물과 반환 물 사이의 비교적 큰 온도 차이와 비교적 높은 물 온도를 제공할 수 있습니다.일반적으로 주의 깊게 제어 된 물 흐름을 가진 낮은 온도 물 공급 때 최고의 효율을 달성합니다..

즉, 보일러를 교체하기 전에 엔지니어들은 몇 가지 중요한 질문에 답해야 합니다.

1. 건물의 실제 난방 및 냉각 부하는 무엇입니까?

2. 설계된 외부 온도에서 열 펌프는 어떤 용량을 제공해야 합니까?

3. 기존의 팬 스필, 라디에이터 또는 바닥 난방 시스템은 새로운 물 온도에서 작동 할 수 있습니까?

4. 현존 하는 파이프 는 충분한 물 흐름을 공급 할 수 있습니까?

5. 기존 순환 펌프는 적합합니까?

6. 수압 분리, 버퍼 탱크 또는 보조 회로가 필요합니까?

이 질문들을 이해하는 것이 안정적인 보일러-열기 펌프 재구성의 열쇠입니다.

1기존 보일러 용량이 아니라 건물 부하로 시작

열 펌프 재구성에서 가장 흔한 실수 중 하나는 기존 보일러 이름판에 인쇄된 용량에 따라 새로운 열 펌프를 선택하는 것입니다.

예를 들어:

기존 보일러 용량 = 100 kW
따라서 100kW의 열 펌프를 설치하십시오.

이 접근 방식은 심각하게 잘못 될 수 있습니다.

전통적인 보일러의 크기는 종종 너무 크며, 그 명목 용량은 꼭 건물의 실제 피크 난방 수요를 나타내지 않습니다.

따라서 올바른 출발점은설계열량.

냉각이 필요한 프로젝트에서는 설계 냉각 부하도 계산해야합니다.

단순화 된 예비 추산은 다음을 사용할 수 있습니다.

$$Q = A 곱하기 q$$

어디:

• Q= 건물의 추정 부하, W

• A= 에어컨 바닥 면적, m2

• q= 예상 단위 부하, W/m2

예를 들어, 10,000m2 건물의 추정 난방 부하가 70W/m2인 경우:

$$10,000 곱하기 70 = 700,000W$$

따라서:

$$Q_{열화}=700kW$$

그러나 W/m2 값은초기 평가.

최종 열 펌프 선택은 유리하게 방열, 유리, 환기/감수, 점유, 내부 이득을 고려하여 건물의 열 손실/열 이득의 적절한 계산에 기초해야 합니다.야외 설계 온도 및 필요한 실내 온도.

2. 열 펌프 용량은 설계 외부 온도에서 확인해야합니다

이것은 공기 소스 열 펌프에 특히 중요합니다.

20kW의 열 펌프로 광고되는 열 펌프는 반드시 모든 야외 조건에서 20kW를 공급하지 않습니다.

외부 공기 온도가 낮아지면 공기 소스 열 펌프의 사용 가능한 난방 용량과 COP가 크게 변할 수 있습니다.

따라서 엔지니어들은 다음과 같은 명목 조건에만 근거하여 장비를 선택해서는 안 됩니다.

A7/W35

대신, 실제 프로젝트 설계 조건과 비교하여 용량을 확인해야 합니다. 예를 들어:

• A7/W35

• A2/W35

• A−7/W35

• A−15/W45

• A-20/W55

기후와 적용에 따라 달라집니다.

올바른 원칙은

$$Q_{HP,디자인} geq Q_{건축,디자인}$$

시스템이 의도적으로 설계되지 않은 경우양용량 시스템보조 난방으로

따라서 추운 기후 프로젝트에서 낮은 온도 난방 용량은 카탈로그에 인쇄된 명목 kW보다 종종 더 중요합니다.

3난방 및 냉각 부하는 다른 열 펌프 선택으로 이어질 수 있습니다.

회전 가능한 공기-물 열 펌프 시스템에서는 또 다른 질문이 나타납니다.

열 펌프의 크기는 난방 부하나 냉각 부하에 따라 측정해야 할까요?

그 답은 기후에 달려 있습니다.

추운 기후

추운 기후에서는 일반적으로 난방 부하가 지배적입니다.

따라서 열 펌프는 일반적으로겨울 설계 난방 부하, 낮은 실내 난방 능력을 확인 한 후.

여름 냉각 용량은 자동으로 충분할 수 있습니다.

더운 여름 / 추운 겨울 기후

기후에서는 상당한 난방과 냉각 수요가 있는 상황에서는 상황이 다를 수 있습니다.

상업용 건물이

$$Q_{열화}=700kW$$

하지만:

$$Q_{냉각}=1,500kW$$

냉각 피크 때문에 전체 열 펌프 설비를 1,500 kW로 조정하면 과대난난화 시스템이 발생할 수 있습니다.

가능한 엔지니어링 솔루션 중 하나는 하이브리드 플랜트입니다.

공기-물 열 펌프 → 기본 난방 + 부분 냉각

플러스

힐러 → 추가 피크 냉각

이렇게 하면 장비 사용률이 향상되고 플랜트 운영이 유연해질 수 있습니다.

정확한 구성은 부하 프로파일, 기후, 운영 시간, 전기 요금, 과잉 요구 사항 및 라이프 사이클 비용으로 결정되어야합니다.

4기존 팬 코일은 열 펌프와 함께 사용할 수 있습니까?

많은 보일러 교체 프로젝트에서 건물에는 이미 수압 팬 코일 단위가 포함되어 있습니다.

좋은 소식은

기존의 팬 코일은 자동으로 교체할 필요가 없습니다.

하지만 새로운 작동 온도에서 그들의 성능을 확인해야 합니다.

팬 코일 용량은 코일에 들어가는 물과 실내 공기 사이의 온도 차이에 크게 달려 있습니다. 따라서 물 온도를 낮추면 일반적으로 난방 출력이 감소합니다.제조업체의 성능 테이블은 사용할 수 있는 경우를 사용할 수 있습니다.(칼레피 S.p.A)

예를 들어, 원시적으로 설계된 팬 코일은

보일러 시스템

70°C 공급 / 60°C 반환

다음의 조건에서 작동할 때 훨씬 더 적은 열을 공급할 수 있습니다.

열 펌프 시스템

45°C 공급 / 40°C 반환

그래서 올바른 질문은

45°C의 물로도 작동할 수 있나요?

바로:

이 팬 코일은 실제 공기 흐름과 물 흐름 조건에서 45°C의 물에서 필요한 방 난방 능력을 제공할 수 있습니까?

그 구별은 매우 중요합니다.

5팬 코일은 특히 난방 + 냉각 열 펌프 시스템에 매력적입니다.

팬 코일 시스템은 열 펌프 후 장착 프로젝트에서 큰 이점을 가지고 있습니다.

같은 터미널은 보통 난방과 냉각을 모두 제공할 수 있습니다.

겨울 동안:

공기 소스 열 펌프 → 따뜻한 물 → 팬 코일 → 공간 난방

여름 동안:

공기 소스 열 펌프 → 냉각 물 → 팬 코일 → 공간 냉각

이것은 팬 스필을 호텔, 사무실, 학교, 아파트 및 연중 HVAC를 필요로하는 상업 건물에 특히 매력적입니다.

그러나 냉각 물 사용 시, 팬 스필 및 파이프 시스템 또한 적절한 단열 및 콘덴세트 배수를 포함하여 응축 조절을 위해 설계되어야 합니다.

현대적인 수자원 설계 지침은 또한 팬 코일을 공기-물 열 펌프의 유용한 열 방출체로 인식합니다.특히 낮은 물 온도를 위해 충분히 큰 열 교환기 표면으로 설계되었을 때(칼레피 S.p.A)

6기존 팬 코일 파이프 를 교체 해야 합니까?

꼭 그렇진 않아요

수전회로에서 열이 전달되는 근본적인 관계는 다음과 같다.

$$Q=점 m c_pDelta T$$

어디:

• Q= 열 전달 속도

• ṁ= 물 질량 유동률

• Cp= 특정 열 용량

• ΔT= 공급 물과 반환 물의 온도 차이

이 방정식은 보일러와 열 펌프 수압 시스템 사이의 가장 중요한 차이점 중 하나를 설명합니다.

같은 열 전달 속도에:

$$도트 m 프로프토 프랙{1}{델타 T}$$

따라서 설계 ΔT가 작아질수록 필요한 물 흐름이 커집니다. (칼레피 S.p.A)

7왜 열 펌프는 종종 더 높은 물 흐름을 필요로 하는가

간단 한 예 를 생각해 보십시오.

시스템은 다음을 전송해야 합니다.

$$Q=100kW$$

물의 경우, 편리한 메트릭 근사점은 다음과 같습니다.

$$Q ((kW) 대략 1.163번 흐름 ((m3/h) 번 델타 T ((K)$$

따라서:

$$플로우=프랙{Q}{1.163번 델타 T}$$

ΔT = 10°C에서

$$플로우=프랙{100}{1.163×10}$$ $$도출량 약8.6m3/h$$

ΔT = 5°C에서

$$플로우=프랙{100}{1.163×5}$$ $$흐름 약17.2m3/h$$

그래서 ΔT를 10°C에서 5°C로 줄이면필요한 물의 흐름을 두 배로 증가시킵니다..

이 때문에 보일러를 열 펌프로 교체하면 열 용량이 올바르게 계산되었을 때에도 수압 문제가 발생할 수 있습니다.

기존 파이프는 단순히 필요한 열 펌프 흐름에 너무 작을 수 있습니다.

8더 큰 펌프 를 설치 하는 것 이 항상 해결책 이 되지 않는 이유

일반적인 반응은:

유출량이 너무 낮으면 더 큰 순환 펌프를 설치하면 됩니다.

가끔은 효과가 있어요.

때로는 또 다른 문제를 야기합니다.

펌프 헤드 를 증가 시키는 것 은 부적절 한 파이프 워크 를 무한 히 보상 할 수 없다. 과도 한 속도 는 다음 과 같은 결과 를 초래 할 수 있다.

• 압력 감소 증가

• 더 높은 펌프 전력 소비

• 흐름 소음

• 밸브 소음

• 침식 위험

• 수압 균형이 좋지 않음

• 멀리 있는 가지에서 충분한 흐름이 없습니다.

따라서 올바른 절차는

필요한 열 용량 → 필요한 물 흐름 → 파이프 압력 하락 → 사용 가능한 펌프 헤드 → 순환 펌프 선택

펌프를 독립적으로 선택하기 보다는

9기존 파이프워크는 교체하기 전에 평가되어야 합니다.

기존의 모든 수전 파이프를 교체하는 것은 재구성하는 것이 매우 비싸고 방해가 될 수 있습니다.

따라서 엔지니어들은 먼저 기존 네트워크가 여전히 사용될 수 있는지 조사해야 합니다.

체크:

• 주 파이프 지름

• 갈라진 파이프 지름

• 파이프 길이

• 피팅 및 밸브 압력 손실

• 기존 펌프 곡선

• 사용 가능한 차차 압력

• 필요한 열 펌프 흐름

• 허용되는 물속도

• 수압 균형

기존 파이프워크가 용납 가능한 압력 손실과 속도에서 필요한 흐름을 운반 할 수 있다면 교체 할 이유가 없을 수 있습니다.

이것은 재구성 비용을 줄이는 가장 큰 기회 중 하나입니다.

10바닥 난방은 일반적으로 열 펌프와 아주 잘 어울립니다.

기존의 수압 바닥 난방은 종종 기존 라디에이터보다 열 펌프에 더 적합 할 수 있습니다.

왜요?

왜냐하면 바닥난방은 매우 큰 열 방출 표면을 사용하기 때문입니다.

더 큰 열 전달 면적은 상대적으로 낮은 물 온도를 사용하여 건물을 가열 할 수 있습니다.

그게 바로 열 펌프가 선호하는 것입니다.

Modern heat-pump design guidance identifies well-designed floor heating as particularly suitable for air-to-water heat pumps because it can deliver the required room heat output at relatively low supply water temperatures, 열 펌프 효율을 향상시킵니다. (칼레피 S.p.A)

일반적인 저온 난방 작업은 다음과 같습니다.

30~35°C 물 공급

또는

35~40°C 물 공급

건물 부하, 바닥 구조, 파이프 간격, 바닥 덮개 및 외부 조건에 따라 달라집니다.

실제 설계 온도는 항상 가정하기 보다는 계산되어야 합니다.

11중요한 차이점: 바닥 난방 ΔT

기존의 바닥 난방 회로는 열 펌프가 요구하는 것보다 더 큰 공급-귀환 온도 차이를 위해 설계되었을 수 있습니다.

오래된 바닥 회로에서 작동한다고 가정해 봅시다:

$$델타 T=10°C$$

하지만 열 펌프는 대략:

$$델타 T=5°C$$

동일한 난방 용량에 대해, 열 펌프 쪽은 물 흐름의 약 두 배를 필요로 합니다.

이것은 다음과 같은 차이점을 일으킬 수 있습니다.

열 펌프 요구 흐름

그리고

기존 UFH 회로 흐름 용량

이 점 은 자동 으로 모든 바닥 난방 파이프 를 교체 해야 한다는 의미 가 아니다.

대신, 수압 시스템은 올바르게 재설계되어야 합니다.

12수압 분리가 많은 후장 문제를 해결할 수 있습니다.

효과적 인 해결책 중 하나는 건물 분배 회로 에서 열 펌프 회로를 수압적으로 분리 하는 것 이다.

전형적인 조치는 다음과 같습니다.

열 펌프 → 1차 펌프 → 버퍼 탱크 / 수압 분리기 → 2차 펌프 → 기존 UFH 또는 팬 코일 시스템

이것은 열 펌프 회로에서 열 펌프가 필요로하는 흐름을 유지하도록 허용하고 기존 건물 회로에서 다른 흐름을 유지합니다.

이것은 특히 다음과 같은 경우에 유용합니다.

• 여러 개의 난방 구역이 독립적으로 열리고 닫히고,

• 기존 분배 흐름이 열 펌프 흐름과 다릅니다.

• 여러 개의 열 펌프가 연속적으로 작동합니다.

• 팬 코일과 바닥 난방이 모두 사용됩니다.

• 최소 열 펌프 시스템 부피가 유지되어야 합니다.

• 녹기 작업은 저장된 열 에너지를 필요로 합니다.

수압 분리가 원전 및 부전 순환기들을 안정적이지만 잠재적으로 다른 흐름 속도에 작동하도록 허용합니다. (칼레피 S.p.A)

13기존 라디에이터는 어떨까요?

라디에이터는 더 신중한 평가를 필요로 합니다.

많은 오래된 보일러 시스템은 비교적 높은 물 온도 주위에서 설계되었습니다.

따라서 훨씬 낮은 물 온도에서 작동하는 열 펌프는 라디에이터 출력이 충분하지 않을 수 있습니다.

가능한 해결책은 다음과 같습니다.

• 라디에이터 크기를 늘리는 것

• 추가 라디에이터를 추가하는 것

• 팬 보조 라디에이터를 설치하는 것

• 건물의 단열을 개선하는 것

• 건물의 열 손실을 줄이는 것

• 낮은 온도 팬 스필을 사용하며,

• 필요한 경우 더 높은 물 온도를 낼 수 있는 열 펌프를 선택합니다.

목표는 여전히 다음과 같습니다.

건물 난방 부하를 만족시킬 수 있는 가장 낮은 실용적인 공급 물 온도를 사용하십시오.

필요 물 온도가 낮으면 일반적으로 공기-물 열 펌프가 더 높은 COP에서 작동 할 수 있습니다. (칼레피 S.p.A)

14수압 균형 을 무시 하지 마십시오.

후장 후, 전체 시스템 흐름은 일부 방이 여전히 충분하지 않은 난방을 받으면서 올바르게 될 수 있습니다.

왜요?

물은 최소 수압 저항의 경로를 따라가기 때문입니다.

짧은 회로들은 과도한 흐름을 받을 수 있고 긴 회로들은 굶주릴 수 있습니다.

따라서, 후장 시공은 다음을 포함해야 합니다.

• 지점 균형

• 유통체 조절

• 분압 검증

• 펌프 속도 조절

• 공급/귀환 온도 측정

• 터미널 흐름 검증

평행 수전 회로는 개별 가닥이 독립적으로 균형 잡히고 제어 될 수 있기 때문에 특히 유용합니다. (칼레피 S.p.A)

15. 실제적인 보일러-열 펌프 재구성 작업 흐름

엔지니어링 프로젝트의 경우, 프로세스는 다음과 같이 요약 될 수 있습니다.

1단계 건물 부하를 계산하라

설계열량 및 필요한 경우 냉각량을 결정합니다.

↓

2단계 설계 외관 조건 결정

지역 겨울과 여름 디자인 온도를 사용하세요.

↓

단계 3 열 펌프 용량을 선택

필요한 외부 온도와 방수 온도에서 실제 난방/냉각 출력을 확인합니다.

↓

단계 4 필요한 공급 물 온도를 결정

기존의 팬 스필, 라디에이터 또는 바닥 난방을 평가하십시오.

↓

단계 5 필요한 물 흐름을 계산합니다.

사용:

$$Q=점 m c_pDelta T$$

↓

단계 6 현존하는 파이프 워크를 확인

지름, 압력 손실 및 허용 속도 확인

↓

단계 7 순환 펌프를 선택

파이프 지름만 아닌 설계 흐름과 계산된 시스템 저항을 사용하십시오.

↓

단계 8 수압 분리 여부를 결정합니다.

버퍼 탱크, 수압 분리기 및 1차-초차 펌프를 고려하십시오.

↓

9단계 밸런스 및 수수료

실제 흐름, 공급 온도, 반환 온도 및 ΔT를 작동 조건에서 측정합니다.

16예제: 500 kW 난방 후기

다음의 설계 난방 부하를 가진 상업용 건물을 고려하십시오.

$$500kW$$

열 펌프 시스템이 다음과 같이 설계된 경우:

$$델타 T=5°C$$

그 다음:

$$플로우=프랙{500}{1.163×5}$$ $$도출량 86m3/h$$

즉, 주 수전 회로는 대략86m3/h설계 조건에서

만약 기존 보일러 회로가

$$델타 T=10°C$$

그 이전 설계 흐름은 다음과 같은 것만이 될 수 있습니다.

$$플로우=프랙{500}{1.163×10}$$ $$흐름 약 43m3/h$$

따라서 새로운 열 펌프는 대략적으로설계 물 흐름의 두 배.

이 계산은 엔지니어에게 즉시 조사해야 할 것을 알려줍니다.

기존의 파이프 네트워크와 펌프는 증가 한 흐름에 대처 할 수 있습니까?

그렇다면 원래의 시스템 중 상당 부분이 남아있을 수 있습니다.

그렇지 않으면 수압 변조가 필요합니다.

17열 펌프로 보일러를 재구성하는 데 성공할 수 있는 요소는 무엇일까요?

성공적 인 재구성에는 서로 일치하는 세 가지 시스템이 필요합니다.

열 공급원

열 펌프는 실제 야외 조건에서 충분한 용량을 제공해야합니다.

열 분포

파이프와 펌프는 충분한 물 흐름을 공급해야 합니다.

열 방출기

팬 코일, 라디에이터 또는 바닥 난방은 선택한 물 온도에서 충분한 방 출력을 제공해야합니다.

이 세 가지 중 하나라도 잘못 설계되면 시스템은 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다.

불충분한 난방 → 높은 물 온도 → 낮은 COP → 높은 전기 소비 → 나쁜 고객 경험

이 때문에 열 펌프 후 장치는 항상전체 수력 시스템 엔지니어링 프로젝트단순한 장비 교체보다는

자주 묻는 질문

가스 보일러를 공기 온도 펌프로 직접 교체할 수 있나요?

때때로, 그러나 기존 시스템은 먼저 열 부하, 필요한 물 온도, 터미널 출력, 물 흐름, 파이프 지름 및 순환 펌프 용량을 확인해야합니다.수압 분석없이 직접 한 대 한 교체 낮은 성능을 초래할 수 있습니다.

기존의 팬 코일은 공기-물 열 펌프와 작동할 수 있나요?

예, 많은 경우. 그러나 열 펌프 작동과 관련 된 낮은 물 온도에서 그들의 난방 능력을 확인해야합니다.제조업체의 성능 데이터는 사용할 수 있을 때 사용해야 합니다..

기존 바닥 난방은 열 펌프로 작동 할 수 있습니까?

일반적으로 그렇습니다. 수압 바닥 난방은 상대적으로 낮은 공급 물 온도를 허용하기 때문에 큰 방출 면적 때문에 열 펌프에 특히 적합합니다.

왜 열 펌프는 높은 물 흐름을 필요로 하는가?

열 전달은 물의 흐름과 공급-귀환 온도 차이 모두에 달려 있습니다. ΔT가 감소하면 같은 양의 열을 전송하기 위해 물의 흐름이 증가해야합니다.

기존 난방 파이프를 교체해야 합니까?

반드시 아닙니다. 기존 파이프 워크는 새로운 요구 된 흐름과 압력 하락에 대 한 수압적으로 확인 해야 합니다. 과도 한 속도 또는 펌프 머리가 없이 허용 된 흐름을 달성 할 수 있습니다.파이프는 남아있을 수 있습니다..

보일러 를 열 펌프 로 교체 할 때 버퍼 탱크 를 설치 해야 합니까?

그것은 시스템 설계에 달려 있습니다. 온도 펌프와 건물 회로에서 다른 흐름 속도가 필요하거나 여러 구역이 자주 닫히면 버퍼 탱크 또는 수압 분리기가 유용 할 수 있습니다.추가 시스템 부피가 필요할 때, 또는 안정적인 해빙 작업이 필요할 때

열 펌프에는 팬 코일이나 바닥 난방이 더 좋습니까?

둘 다 매우 잘 작동 할 수 있다. 바닥 난방 은 낮은 온도 에서 탁월 한 난방 효율 을 제공 하며, 팬 코일 은 온도 를 공급 하고 냉각 물 을 공급 할 수 있다.가장 좋은 선택은 건물 유형에 따라 달라집니다., 난방/냉각 수요 및 기존 유통 인프라

결론

공기 소스 열 펌프로 보일러를 교체하는 것은 동일한 kW 용량으로 열 펌프를 찾는 것이 아닙니다.

진짜 엔지니어링 문제는

열 펌프, 수분 분배 시스템 및 기존 열 방출기가 필요한 물 온도, 흐름 속도 및 설계 부하에서 함께 작동 할 수 있습니까?

따라서 전문적인 재구성 작업은 건물의 부하 계산을 시작으로 열 펌프 성능 선택, 터미널 검증 및 수압 분석을 수행합니다.

기존의 팬 코일 및 바닥 난방 시스템은 종종 유지될 수 있으며, 이는 리노베이션 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 그러나 이것은 엔지니어들이 신중하게 확인 할 때만 가능합니다.물 온도, ΔT, 흐름 속도, 파이프 압력 하락, 순환 펌프 성능 및 터미널 용량.

이 요소들이 올바르게 일치하면 보일러 기반의 수압 시스템을 공기-물 열 펌프로 변환하면 효율적인 난방을 제공할 수 있습니다.냉각 및 장기적인 에너지 절감, 전 유통 시스템을 불필요하게 재건하지 않고.

기술 참고

위의 방정식 및 예제들은 예비 엔지니어링 이해를 위한 것입니다. 최종 장비 선택은 항상 프로젝트별 열 손실/열 이득 계산을 사용해야 합니다.지역 설계 기상 데이터, 수압 계산 및 열 펌프/팬 스필 제조업체의 인증된 성능 데이터.

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