Treść artykułu
- Odpowiednia klasa sprzętu
- Szereg zastosowań
- Problemy z pompą ciepła
- Różnorodność konfiguracji: systemy split, monobloki, rooftopy
- Komunikacja inżynierska
- Klimatyzatory kanałowe
- Podsumowanie
Ograniczenia w doborze źródeł energii nie są dziś rzadkością, zwłaszcza w obszarach „młodego” rozwoju. Jeśli w obiekcie nie ma innych źródeł energii poza elektrycznością, klimatyzatory będą nie tylko doskonałym sposobem na schłodzenie mieszkań latem, ale także zapewnią wysokiej jakości i ekonomiczne ogrzewanie w chłodne dni..
Odpowiednia klasa sprzętu
Nie wszystkie klimatyzatory nadają się do użytku jako urządzenia grzewcze. Istnieje oddzielna grupa technologii klimatycznych zwana pompami ciepła. Krótko mówiąc, kluczową różnicą między takimi urządzeniami jest możliwość odwrócenia kierunku przepływu czynnika chłodniczego w obwodach parownika i sprężarki. Tak więc w trybie letnim instalacja odbiera nadmiar ciepła z atmosfery pomieszczenia i wyrzuca je na ulicę, natomiast zimą wszystko odbywa się w odwrotnym schemacie..
Zasada działania pompy ciepła powietrze-powietrze w trybie zimowym i letnim
Powietrze podgrzewane jest przez pompę ciepła nie poprzez zamianę energii elektrycznej na ciepło (jak w najprostszych klimatyzatorach z funkcją grzania), ale poprzez pompowanie ciepła z jednego medium do drugiego. Stąd nazwa urządzenia: nawet przy mroźnej pogodzie powietrze zawiera pewną ilość ciepła, które można usunąć i skierować do wnętrza budynku, aby zachować komfortowy klimat. Ale ta zasada działa tylko w określonych warunkach, głównym ograniczeniem jest różnica temperatur między ulicą a pomieszczeniem, a także granice temperatury, w których chłodziwo robocze, chłodziwo, może odparować i skroplić..
Urządzenie powietrznej pompy ciepła
Z założenia pompy ciepła są dość złożonymi urządzeniami. Z jednej strony pakiet zawiera szereg urządzeń, które zapewniają odwrotną cyrkulację obiegu grzewczego pod kontrolą automatyki. Jest to zawór czterodrogowy, specjalnie zaprojektowany zawór rozprężny i bardziej złożony układ kanałów, przez które krąży czynnik chłodniczy. Z drugiej strony prawdziwa pompa ciepła jest koniecznie wyposażona w urządzenia, które pomagają głównym zespołom pompowym pracować w ekstremalnych warunkach. Cały sprzęt pomocniczy w języku marketingu nazywany jest „zestawem zimowym”, zawiera:
- podgrzewacz oleju sprężarki;
- grzejniki o specjalnej konstrukcji, odporne na kondensację i zamarzanie;
- urządzenia rekuperacyjne doprowadzające przepływ wentylacji wywiewnej do zewnętrznego wymiennika ciepła;
- podgrzewany układ wtrysku czynnika chłodniczego;
- specjalna marka czynnika chłodniczego.
Szereg zastosowań
Głównym kryterium oceny pomp ciepła jest współczynnik sprawności cieplnej, inaczej nazywany COP. Wartość ta jest właściwie dość trudna do określenia, zależy zarówno od stopnia doskonałości termodynamicznej – rzeczywistej sprawności maszyny z uwzględnieniem wszystkich łańcuchów transformacji, jak i od mocy źródła energii o niskim potencjale. Te dwa czynniki mają tendencję do zmian, głównie w zależności od aktualnej różnicy temperatur, to znaczy dynamika zmian COP w różnych warunkach pracy jest realnie interesująca. Innymi słowy, wydajność pojedynczego modelu pompy ciepła jest rozpatrywana zgodnie z dominującym reżimem termicznym, a nie według najzimniejszego pięciodniowego okresu. Oszczędności uzyskane z instalacji w okresie umiarkowanych różnic temperatur powinny pokryć koszty eksploatacji źródeł konwekcyjnych i promiennikowych w warunkach silnego mrozu, gdy pompa ciepła nie może pracować..
Pompy ciepła są przeznaczone nie tylko do użytku domowego. Doskonale radzą sobie z silnym chłodzeniem w ograniczonych przestrzeniach: zamrażarkach lub przedziałach komputerowych. W krajach zachodnich aktywnie rozwija się praktyka kierowania oddzielnego pomieszczenia w piwnicy pod chłodnię z późniejszym odprowadzeniem ciepła na zewnątrz latem lub do przepływu wentylacji zimą. Są to tzw. Biwalentne układy dostarczania ciepła, innym szczególnym przypadkiem jest doprowadzenie powietrza do zewnętrznego wymiennika ciepła, przechodzącego przez gruntowy wymiennik ciepła lub suchy kolektor słoneczny..
Problemy z pompą ciepła
Instalacje grzewcze oparte na powietrznych pompach ciepła charakteryzują się dużą złożonością konstrukcyjną: wymagane jest określenie nie tylko wystarczającej ilości dopływu energii do uzupełnienia strat ciepła, ale także efektywnego trybu pracy, liczby i lokalizacji węzłów instalacji grzewczej. Jednocześnie liczba jednostek i koszt używanego sprzętu powinny oczywiście być minimalne..
Zwykle skutkiem błędów w obliczeniach i montażu systemów ogrzewania powietrznego jest pojawienie się w pomieszczeniu zimnych stref, a także kondensacja wilgoci na przeszkleniu bez kurtyny termicznej. Lokalizacje jednostek wewnętrznych należy określić zgodnie z diagramami rozkładu temperatury i natężenia przepływu dostarczonymi przez producenta dla standardowych trybów ogrzewania. Zadanie to jest szczególnie trudne do wykonania, biorąc pod uwagę, że wprowadzenie każdego nowego źródła ciepła wymaga w różnych wariantach:
- instalacja dodatkowej jednostki zewnętrznej;
- ułożenie linii freonu do bloku zewnętrznego;
- uszczelki kanałów powietrza.
Z tego powodu ostateczną konfigurację instalacji grzewczej należy wybrać raz, często na długo przed rozpoczęciem umeblowania domu. Wszystko za sprawą wyjątkowo małej przydatności pomp ciepła do modernizacji oraz braku znacznej rezerwy mocy. Niezwykle ważne jest, aby móc określić, w jakich przypadkach wygodniejsze i bardziej opłacalne jest stosowanie tradycyjnych urządzeń grzewczych niż klimatyzatora inwerterowego. Wreszcie, należy pomyśleć o zasobach eksploatacyjnych pompy ciepła: jej najbardziej wydajna praca będzie przy wartościach COP powyżej 2–2,3.
Różnorodność konfiguracji: systemy split, monobloki, rooftopy
Pomimo całej swojej niezręczności pompy ciepła mają wystarczającą konfigurację, aby wybrać najwygodniejsze rozmieszczenie sprzętu. Systemy Multisplit swój wygląd zawdzięczają chęci zachowania wyglądu budynków, a także zapewnienia wyższego poziomu organizacji technologicznej. Podstawową różnicą między takimi systemami jest obecność rozgałęźnika i urządzenia do automatycznej regulacji mocy w wystarczająco dużym zakresie.
Kolejny krok w tym kierunku został podjęty wraz z wejściem na rynek wielostrefowych systemów VRF oraz, w szczególnym przypadku, systemów VRV. W zastosowaniach cywilnych takie systemy są przeznaczone do użytku zbiorowego, pozwalają na jednoczesne podłączenie kilkudziesięciu jednostek wewnętrznych do jednej instalacji ulicznej, przy czym długość linii freonu może dochodzić do setek metrów, a różnica wysokości pomiędzy elementami systemu może dochodzić nawet do 12 kondygnacji..
Pompa ciepła VRV
Jedynym ścisłym ograniczeniem dla pomp ciepła jest konieczność znalezienia zewnętrznego parownika na zewnątrz, wszelkie inne zmiany konfiguracji są w gestii technologa. Umożliwiło to działanie w przeciwnym kierunku, unikając stosowania linii freonowych lub minimalizując ich długość. Kompaktowe pompy ciepła do lokalnego ogrzewania są dość niedrogie i nie wymagają układania rur łączących ani kanałów powietrznych. Falowniki monoblokowe wbudowane w ścianę lub okno, a także dachy, których bloki znajdują się po przeciwnych stronach dachu zachodzą na siebie w minimalnej odległości, pozwalają na efektywne rozprowadzenie ciepła po całej powierzchni użytkowej w możliwie najbardziej równomierny sposób.
Komunikacja inżynierska
Oczywiście najbardziej odpowiednimi miejscami do zainstalowania źródeł ciepła w przypadku pomp ciepła są ściany zewnętrzne i piętra pod płaskim dachem lub zimnym poddaszem. Jednak przy znacznej wielkości budynku jego centralne pomieszczenia pozostają bez aktywnego ogrzewania, co nie zawsze jest wygodne. Problem ten można rozwiązać dzięki poprawnemu poprowadzeniu linii freonowych lub organizacji ogrzewania powietrza, którego źródłem ciepła jest atmosferyczna pompa ciepła.
W tym drugim przypadku lepiej jest umieścić jednostkę zewnętrzną w małym aneksie technicznym, zwykle umieszczonym na poziomie gruntu, co ułatwia podłączenie do gruntowego wymiennika ciepła lub na dachu w celu podłączenia do pola instalacji solarnej. Jednostka wewnętrzna znajduje się wewnątrz budynku, podłączona na zewnątrz poprzez przejście w ścianie otaczającej. Ogrzane powietrze transportowane jest do konsumentów przez zamknięty system kanałów powietrznych:
- w obwodzie zasilającym utrzymuje się stałe ciśnienie powietrza, którego objętość przepływu dla każdej gałęzi jest regulowana przez przepustnice kanałowe;
- wloty kanałów wywiewnych zlokalizowane są w punktach diametralnie przeciwnych do miejsc zainstalowania nawiewu ciepłego, przez które częściowo schłodzone powietrze z pomieszczenia jest pobierane i dostarczane do jednostki zewnętrznej, zapewniając tym samym cykl rekuperacji.
Już sama możliwość pełnej kontroli nad wentylacją oznacza znaczne oszczędności. Jednocześnie dużą złożoność i koszt kanałów powietrznych niweluje stosunkowo niski koszt instalacji: jedna jednostka jest zawsze tańsza niż kilka mniejszych o jednakowej mocy całkowitej.
Gdy system pompy ciepła zawiera również jednostki wewnętrzne z miedzianym systemem rurowym, zwiększa się koszt komunikacji, ale wzrasta również komfort użytkowania systemu. Z jednej strony możliwe jest układanie skomplikowanego okablowania linii freonowych nawet przy niewielkiej grubości ścianek działowych i podłóg. Z drugiej strony czasem bardziej efektywnym rozwiązaniem jest organizacja zamkniętych obiegów, w których krąży czynnik chłodniczy, dla dalszego równoległego podłączania do nich jednostek wewnętrznych – do tego przeznaczone są systemy wielostrefowe..
Klimatyzatory kanałowe
Osobną kategorią pomp ciepła, która zawiera zalety ogrzewania z rekuperacją powietrza oraz sprawność obwodu inwerterowego, są klimatyzatory kanałowe. Koncepcja ukrytego rozmieszczenia jednostek wewnętrznych nie jest sama w sobie nowa, ale pompy ciepła tego typu stały się dostępne dla szerokiego grona nabywców stosunkowo niedawno..
Główną różnicą między tą konfiguracją jest prawie całkowity brak hałasu w obecności jednostek wewnętrznych, które pozwalają na regulację trybu ogrzewania z dużą elastycznością i dokładnością. Jedynym ograniczeniem dla instalacji kanałowych pomp ciepła są konstrukcje budowlane, które muszą zawierać zarówno dostatecznie szerokie wnęki do układania kanałów, jak i imponującą wnękę do montażu korpusu jednostki głównej. Ale jednocześnie linie freonu można układać równolegle z kanałami powietrznymi.
Jednostka wewnętrzna kanałowej pompy ciepła pełni nie tylko funkcję podgrzewania strumienia powietrza, ale także jego rozprowadzenia do poszczególnych odbiorców, filtracji i przygotowania. Może być również obecny obwód rekuperacyjny, ale zwykle urządzenie to jest wykonane w postaci nasadki. Oprócz wielu możliwości sterowania i konfiguracji, ukryta lokalizacja jednostki wewnętrznej może być po prostu wygodna i nie wpłynie w żaden sposób na wnętrze pomieszczenia..
Podsumowanie
Powietrzne pompy ciepła nie muszą jeszcze być traktowane jako główne i jedyne źródło ogrzewania, zwłaszcza jeśli w okresie grzewczym możliwe są długotrwałe spadki temperatury poniżej -5 …-10 ° C. Istnieją instalacje zdolne do pracy w bardziej ekstremalnych warunkach temperaturowych, ale należą one do znacznie wyższej kategorii cenowej z dłuższym okresem zwrotu.
A jednak w średnim zakresie temperatur takie urządzenia wykazują naprawdę wysoką sprawność: do uzupełnienia strat ciepła potrzebują tylko jednej czwartej ich ekwiwalentu energii. Dzięki żywotności takiego sprzętu ponad 20-30 lat udaje mu się kilkukrotnie zwrócić na siebie, dzięki czemu terminowe przejście na nowoczesne energooszczędne systemy grzewcze pozwoli zaoszczędzić w przyszłości, kiedy cena energii będzie znacznie wyższa niż obecnie.
Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis