Hlavným obmedzením vzduchových tepelných čerpadiel je výrazný pokles výkonu, keď vonkajšie teploty dosahujú bod mrazu.
Tepelné čerpadlá sa objavujú ako efektívne riešenie pre vykurovanie priestorov a klimatizáciu, najmä ak sa používajú v systémoch s premenlivým prietokom chladiva. Vyrovnajú sa najúčinnejším klimatizačným systémom v režime chladenia a môžu konkurovať nízkym nákladom na vykurovanie spaľovaním, pričom využívajú iba elektrickú energiu. V porovnaní s bežným odporovým ohrievačom dosahuje tepelné čerpadlo úsporu v rozsahu 40 až 80 percent v závislosti od konkrétneho modelu a prevádzkových podmienok.
Zatiaľ čo vzduchové tepelné čerpadlá si vymieňajú teplo priamo s vonkajším vzduchom, zemné tepelné čerpadlá využívajú stabilnú podzemnú teplotu na dosiahnutie vyššej účinnosti. Vzhľadom na vysokú cenu a zložité inštalácie systému zem-voda sú najbežnejšou možnosťou vzduchové tepelné čerpadlá.
Hlavným obmedzením vzduchových tepelných čerpadiel je výrazný pokles výkonu, keď vonkajšie teploty dosahujú bod mrazu. Konštruktéri musia pri špecifikácii tepelného čerpadla zvážiť vplyv miestneho počasia a zabezpečiť, aby bol systém vybavený primeranými opatreniami pre najnižšie očakávané teploty.
Ako extrémny chlad ovplyvňuje tepelné čerpadlá so zdrojom vzduchu?
Hlavnou výzvou pri použití vzduchového tepelného čerpadla s teplotami pod bodom mrazu je kontrola akumulácie ľadu na vonkajších výmenníkoch. Keďže jednotka odoberá teplo z vonkajšieho vzduchu, ktorý je už studený, vlhkosť sa môže ľahko nahromadiť a zamrznúť na povrchu jej cievok.
Aj keď odmrazovací cyklus tepelného čerpadla môže roztopiť ľad na vonkajších výmenníkoch, jednotka nemôže zabezpečiť vykurovanie miestností, kým cyklus trvá. Keď vonkajšia teplota klesá, tepelné čerpadlo musí častejšie vstúpiť do cyklu odmrazovania, aby sa kompenzovala tvorba ľadu, čo obmedzuje teplo dodávané do vnútorných priestorov.
Keďže tepelné čerpadlá zem-voda si nevymieňajú teplo s vonkajším vzduchom, nie sú relatívne ovplyvnené mrazom. Vyžadujú si však výkopy, ktoré môže byť ťažké vykonať pod existujúcimi budovami, najmä v preplnených mestských oblastiach.
Špecifikácia vzduchových tepelných čerpadiel pre chladné počasie
Pri použití vzduchových tepelných čerpadiel s teplotami pod bodom mrazu existujú dva hlavné spôsoby kompenzácie tepelných strát počas odmrazovacích cyklov:
Pridanie záložného vykurovacieho systému, zvyčajne plynového horáka alebo elektrického odporového ohrievača.
Určenie tepelného čerpadla so zabudovanými opatreniami proti hromadeniu námrazy.
Záložné vykurovacie systémy pre vzduchové tepelné čerpadlá sú jednoduchým riešením, ale majú tendenciu zvyšovať náklady na vlastníctvo systému. Úvahy o návrhu sa menia v závislosti od špecifikovaného typu záložného vykurovania:
Elektrický odporový ohrievač pracuje s rovnakým zdrojom energie ako tepelné čerpadlo. Pri danom vykurovacom zaťažení však odoberá viac prúdu, čo si vyžaduje zvýšenú kapacitu vedenia. Celková účinnosť systému tiež klesá, pretože odporové vykurovanie je oveľa menej efektívne ako prevádzka tepelného čerpadla.
Plynový horák dosahuje oveľa nižšie prevádzkové náklady ako odporový ohrievač. Vyžaduje si to však prívod plynu a výfukový systém, čo zvyšuje náklady na inštaláciu.
Keď systém tepelného čerpadla využíva záložný ohrev, odporúčaným postupom je nastavenie termostatu na miernu teplotu. Tým sa minimalizuje frekvencia cyklu odmrazovania a prevádzkový čas záložného vykurovacieho systému, čím sa znižuje celková spotreba energie.
Tepelné čerpadlá so vstavanými opatreniami proti chladnému počasiu
Vzduchové tepelné čerpadlá od popredných výrobcov sú zvyčajne dimenzované na vonkajšie teploty až -4 °F. Keď sú však jednotky vylepšené opatreniami pre chladné počasie, ich prevádzkový rozsah sa môže rozšíriť pod -10 °F alebo dokonca -20 °F. Nasledujú niektoré bežné konštrukčné prvky používané výrobcami tepelných čerpadiel na zmiernenie vplyvu cyklu odmrazovania:
Niektorí výrobcovia zahŕňajú akumulátory tepla, ktoré môžu pokračovať v dodávaní tepla, keď tepelné čerpadlo vstúpi do cyklu odmrazovania.
Existujú aj konfigurácie tepelného čerpadla, kde jedno z potrubí horúceho chladiva cirkuluje cez vonkajšiu jednotku, aby sa zabránilo zamrznutiu. Cyklus odmrazovania sa aktivuje len vtedy, keď tento efekt ohrevu nestačí.
Keď systém tepelného čerpadla používa viacero vonkajších jednotiek, možno ich naprogramovať tak, aby vstúpili do cyklu odmrazovania postupne a nie súčasne. Systém tak nikdy nestratí svoj plný vykurovací výkon v dôsledku odmrazovania.
Vonkajšie jednotky môžu byť vybavené aj krytmi, ktoré chránia jednotku pred priamym snežením. Takto si jednotka musí poradiť len s ľadom, ktorý sa tvorí priamo na cievkach.
Aj keď tieto opatrenia úplne neodstránia cyklus odmrazovania, môžu znížiť jeho vplyv na vykurovací výkon. Na dosiahnutie najlepších výsledkov so systémom vzduchového tepelného čerpadla je prvým odporúčaným krokom posúdenie miestneho počasia. Týmto spôsobom je možné od začiatku špecifikovať primeraný systém; čo je jednoduchšie a lacnejšie ako modernizácia nevhodnej inštalácie.
Doplnkové opatrenia na zvýšenie účinnosti tepelného čerpadla
Energeticky účinný systém tepelného čerpadla znižuje náklady na vykurovanie a chladenie. Avšak aj samotná budova môže byť navrhnutá tak, aby minimalizovala potrebu chladenia počas leta a potreby vykurovania počas zimy. Obvodový plášť budovy s primeranou izoláciou a vzduchotesnosťou minimalizuje potrebu vykurovania a chladenia v porovnaní s budovou so zlou izoláciou a mnohými únikmi vzduchu.
Riadenie ventilácie tiež prispieva k účinnosti vykurovania a chladenia tým, že upravuje prúdenie vzduchu podľa potrieb budovy. Keď ventilačné systémy neustále pracujú s plným prietokom vzduchu, objem vzduchu, ktorý je potrebné upravovať, je vyšší. Na druhej strane, ak je vetranie upravené podľa obsadenosti, celkový objem vzduchu, ktorý je potrebné upravovať, je nižší.
Existuje široká škála konfigurácií vykurovania a chladenia, ktoré možno nasadiť v budovách. Najnižšie náklady na vlastníctvo sa však dosahujú vtedy, keď je inštalácia optimalizovaná podľa potrieb budovy.
Článok od Michaela Tobiasa
Odkaz: Tobias, M. (nd). Povoľte súbory cookie. StackPath. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
Ak chcete bezproblémový problém s nízkym výkonom pri nízkej teplote okolia produktov tepelných čerpadiel, radi vám predstavíme naše vzduchové tepelné čerpadlá EVI! Namiesto bežnej okolitej teploty -7 až 43 stupňov C sú schopné bežať od najnižších do -25 stupňov Celzia. Pre viac informácií nás neváhajte kontaktovať!
Čas odoslania: 16. marca 2022