Бівалентна точка звучить складно, але на практиці це дуже проста і важлива річ.
Це температура зовнішнього повітря, нижче якої тепловому насосу вже може знадобитися допомога другого джерела тепла.
Таким другим джерелом може бути резервний ТЕН, електрокотел, газовий котел або інше обладнання.
Головна помилка - думати, що якщо резерв інколи підключається, значить тепловий насос підібраний неправильно.
Насправді в багатьох системах короткочасна допомога резерву в найхолодніші години може бути економічно розумнішою, ніж установка значно більшого теплового насоса.
Що таке бівалентна точка простими словами
Уявімо будинок, якому при 0 °C потрібно 5 кВт тепла.
При -10 °C йому вже потрібно 7 кВт.
При -20 °C - 10 кВт.
Одночасно теплова продуктивність конкретного теплового насоса при зниженні зовнішньої температури може змінюватися.
У певний момент потреба будинку і доступна потужність теплового насоса можуть зрівнятися.
Саме цю температуру і називають бівалентною точкою.
Що відбувається нижче бівалентної точки
Якщо будинку потрібно більше тепла, ніж тепловий насос може передати самостійно, система має кілька варіантів:
- підключити резервний електричний ТЕН;
- підключити котел;
- зменшити температуру в приміщенні, що зазвичай небажано;
- заздалегідь встановити тепловий насос більшої потужності.
Правильний варіант визначається ще на етапі проєкту.
Приклад бівалентної точки
Умовний приклад для пояснення принципу.
| Температура зовні | Потреба будинку | Доступна потужність ТН |
|---|---|---|
| 0 °C | 5 кВт | 9 кВт |
| -10 °C | 7 кВт | 8,5 кВт |
| -15 °C | 8,5 кВт | 8,5 кВт |
| -20 °C | 10 кВт | 8 кВт |
У цьому прикладі бівалентна точка знаходиться приблизно біля -15 °C.
Нижче цієї температури тепловому насосу вже потрібна додаткова теплова потужність.
Чому не завжди вигідно ставити більший тепловий насос
Логіка «візьмемо модель побільше, щоб точно вистачило при -25 °C» здається безпечною.
Але більшу частину опалювального сезону на вулиці не -25 °C.
Частіше тепловий насос працює при:
- +10 °C;
- +5 °C;
- 0 °C;
- -5 °C.
У цей період теплове навантаження будинку значно нижче.
Якщо тепловий насос сильно завищений, його мінімальна продуктивність може бути вищою за реальну потребу будинку.
Це може призводити до частішого циклування.
Приклад: 9 кВт чи 12 кВт
Припустимо, більшу частину зими будинок потребує 3-7 кВт тепла.
Лише в кілька найхолодніших днів навантаження піднімається до 10 кВт.
Можливі два підходи:
| Варіант | Логіка |
|---|---|
| 9 кВт + резерв | ТН працює ближче до реального сезонного навантаження, резерв допомагає лише в пікові години |
| 12 кВт без резерву | Більше запасу в мороз, але потрібно перевірити мінімальну модуляцію в теплу погоду |
Не можна автоматично сказати, що один варіант завжди кращий.
Потрібно рахувати сезон, а не тільки найгіршу зимову точку.
Моновалентна система
Моновалентна схема означає, що тепловий насос самостійно покриває розрахункове теплове навантаження будинку.
Такий підхід може бути логічним, якщо:
- тепловтрати невеликі;
- обладнання добре зберігає потужність у мороз;
- система низькотемпературна;
- немає проблем із мінімальною модуляцією;
- власник хоче мінімізувати залежність від другого джерела.
Бівалентна паралельна система
У паралельній схемі тепловий насос продовжує працювати, а нижче певної температури до нього додається друге джерело.
Наприклад:
ТН дає 8 кВт + ТЕН додає ще 2 кВт = будинок отримує потрібні 10 кВт.
Це одна з найпоширеніших логік для систем повітря-вода.
Бівалентна альтернативна схема
В альтернативній схемі нижче певної температури основне навантаження може переходити на інше джерело.
Наприклад, тепловий насос працює до -10 °C, а при нижчій температурі опалення бере на себе котел.
Такий підхід може мати сенс при реконструкції існуючої котельні або в об'єктах, де вже є друге джерело тепла.
Чим резервний ТЕН відрізняється від котла
ТЕН простий, компактний і не потребує окремої паливної інфраструктури.
Але 1 кВт·год електроенергії в ТЕНі дає приблизно 1 кВт·год тепла.
Тепловий насос у нормальному режимі може передавати кілька кВт·год тепла на 1 кВт·год електроенергії.
Тому ТЕН вигідно використовувати саме як резерв, а не як основне джерело протягом усього сезону.
Чи погано, якщо ТЕН працює 20-50 годин за сезон
Не обов'язково.
Потрібно порівнювати дві речі:
- вартість додаткової електроенергії в найхолодніші години;
- вартість більшого теплового насоса та його роботу протягом решти сезону.
Іноді невеликий резерв у пікові моменти є абсолютно нормальним і економічно обґрунтованим рішенням.
А якщо ТЕН працює постійно
Ось це вже сигнал для перевірки системи.
Причини можуть бути різні:
- тепловий насос замалий;
- завищена температура подачі;
- неправильно налаштована автоматика;
- великі тепловтрати будинку;
- проблеми з гідравлікою;
- неправильно задана бівалентна точка.
Як температура подачі впливає на бівалентну точку
Це критично важливо.
Один і той самий тепловий насос може по-різному поводитися при:
- 35 °C для теплої підлоги;
- 45 °C для низькотемпературних радіаторів;
- 55 °C для старої радіаторної системи.
Чим вища потрібна температура води, тим складніший режим роботи компресора і тим раніше може знадобитися резерв.
Тепла підлога і бівалентна точка
Тепла підлога працює з низькою температурою води.
Це створює сприятливі умови для теплового насоса і часто дозволяє довше працювати без допомоги резерву.
Радіатори і бівалентна точка
Якщо радіаторам потрібна висока температура, доступна теплова потужність і COP теплового насоса можуть знижуватися швидше.
Тому при реконструкції старого будинку потрібно перевірити не тільки тепловтрати, а й реальну тепловіддачу радіаторів при нижчій температурі води.
Чи можна змінювати бівалентну точку в автоматикі
У багатьох сучасних системах логіку резервного нагріву можна налаштовувати.
Але просто виставити «ТЕН дозволений тільки нижче -20 °C» без розрахунку неправильно.
Потрібно враховувати:
- потужність теплового насоса;
- тепловтрати будинку;
- температуру подачі;
- доступну електричну потужність;
- вартість енергії;
- комфорт власника.
Бівалентна точка і електрична потужність будинку
Якщо резервним джерелом є електричний ТЕН, потрібно перевірити електромережу.
Наприклад:
компресор 3 кВт + ТЕН 6 кВт + електроплита 5 кВт = вже близько 14 кВт одночасного навантаження.
Тому бівалентна логіка пов'язана не тільки з теплотехнікою, а й з електропостачанням.
Як визначають бівалентну точку
Для нормального розрахунку потрібно побудувати дві залежності:
1. Як ростуть тепловтрати будинку при зниженні зовнішньої температури.
2. Як змінюється доступна теплова потужність теплового насоса при тій самій температурі та потрібній подачі.
Точка перетину цих двох ліній і є орієнтовною бівалентною точкою.
Що потрібно знати для розрахунку
| Дані | Навіщо |
|---|---|
| Тепловтрати будинку | Потреба в теплі при різній погоді |
| Розрахункова зовнішня температура | Найхолодніша проєктна точка |
| Температура подачі | Впливає на потужність і COP |
| Характеристики ТН | Доступна потужність у мороз |
| Резервне джерело | Його потужність і вартість роботи |
| Електрична потужність вводу | Чи можна одночасно використовувати ТЕН |
Чого не варто робити
- підбирати тепловий насос тільки за площею;
- вибирати найбільшу модель «із запасом»;
- повністю забороняти резервний ТЕН без розрахунку;
- налаштовувати бівалентну точку навмання;
- ігнорувати температуру подачі;
- оцінювати систему тільки за одним морозним днем.
Головний висновок
Бівалентна точка не означає, що тепловий насос «перестає працювати».
Вона показує, з якої температури системі може знадобитися додаткова теплова потужність.
Правильно підібрана бівалентна схема дозволяє не завищувати тепловий насос заради кількох найхолодніших годин року і при цьому зберегти комфорт у будинку.
Правильна логіка:
тепловтрати → потужність ТН у мороз → температура подачі → бівалентна точка → резерв → автоматика
Корисні матеріали
Як працює тепловий насос при -15 і -20 °C
Тепловий насос 9 чи 12 кВт: що вибрати
COP і SCOP теплового насоса простими словами
Скільки електроенергії споживає тепловий насос
