Грејање и хлађење топлотном пумпом - 2. део

Током циклуса грејања, топлота се узима из спољашњег ваздуха и „пумпа“ у затвореном простору.

• Прво, течно расхладно средство пролази кроз експанзиони уређај, мењајући се у мешавину течности/паре ниског притиска. Затим иде до спољашњег намотаја, који делује као калем испаривача. Течно расхладно средство апсорбује топлоту из спољашњег ваздуха и кључа, постајући пара ниске температуре.
• Ова пара пролази кроз реверзни вентил до акумулатора, који сакупља преосталу течност пре него што пара уђе у компресор. Пара се затим компресује, смањујући њену запремину и изазивајући њено загревање.
• Коначно, реверзни вентил шаље гас, који је сада врућ, у унутрашњи калем, који је кондензатор. Топлота из врућег гаса се преноси на унутрашњи ваздух, што доводи до кондензације расхладног средства у течност. Ова течност се враћа у експанзиони уређај и циклус се понавља. Унутрашњи калем се налази у каналу, близу пећи.

Способност топлотне пумпе да преноси топлоту од спољашњег ваздуха до куће зависи од спољашње температуре. Како ова температура пада, способност топлотне пумпе да апсорбује топлоту такође опада. За многе инсталације топлотне пумпе са извором ваздуха, то значи да постоји температура (која се назива тачка топлотне равнотеже) када је капацитет грејања топлотне пумпе једнак губитку топлоте куће. Испод ове спољне температуре околине, топлотна пумпа може да обезбеди само део топлоте потребне да би животни простор био удобан, а потребна је и додатна топлота.

Важно је напоменути да велика већина топлотних пумпи са ваздушним извором има минималну радну температуру испод које не могу да раде. За новије моделе, ово може да се креће од -15°Ц до -25°Ц. Испод ове температуре мора се користити додатни систем за грејање зграде.

Тхе Цоолинг Цицле

Горе описани циклус је обрнут да би се кућа охладила током лета. Јединица узима топлоту из унутрашњег ваздуха и одбија је споља.

• Као иу циклусу грејања, течни расхладни флуид пролази кроз експанзиони уређај, мењајући се у мешавину течности/паре ниског притиска. Затим иде до унутрашњег намотаја, који делује као испаривач. Течно расхладно средство апсорбује топлоту из унутрашњег ваздуха и кључа, постајући пара ниске температуре.
• Ова пара пролази кроз реверзни вентил до акумулатора, који сакупља преосталу течност, а затим до компресора. Пара се затим компресује, смањујући њену запремину и изазивајући њено загревање.
• Коначно, гас, који је сада врућ, пролази кроз реверзни вентил до спољашњег намотаја, који делује као кондензатор. Топлота из врућег гаса се преноси на спољашњи ваздух, што доводи до кондензације расхладног средства у течност. Ова течност се враћа у експанзиони уређај, а циклус се понавља.

Током циклуса хлађења, топлотна пумпа такође одвлажује унутрашњи ваздух. Влага у ваздуху који пролази преко унутрашњег намотаја кондензује се на површини завојнице и скупља се у посуду на дну завојнице. Одвод кондензата повезује ову посуду са кућним одводом.

Циклус одмрзавања

Ако спољна температура падне близу или испод нуле када топлотна пумпа ради у режиму грејања, влага у ваздуху који пролази преко спољашњег завојника ће се кондензовати и замрзнути на њему. Количина накупљања мраза зависи од спољашње температуре и количине влаге у ваздуху.

Ово накупљање мраза смањује ефикасност завојнице смањујући његову способност да пренесе топлоту на расхладно средство. У неком тренутку, мраз се мора уклонити. Да би то урадила, топлотна пумпа прелази у режим одмрзавања. Најчешћи приступ је:

• Прво, реверзни вентил пребацује уређај у режим хлађења. Ово шаље врући гас у спољашњи калем да отопи мраз. У исто време спољни вентилатор, који иначе дува хладан ваздух преко завојнице, се искључује како би се смањила количина топлоте која је потребна да се мраз отопи.
• Док се то дешава, топлотна пумпа хлади ваздух у каналу. Систем грејања би нормално загревао овај ваздух пошто се дистрибуира по целој кући.

Једна од две методе се користи за одређивање када јединица иде у режим одмрзавања:

• Контроле на захтев-мраз надзиру проток ваздуха, притисак расхладног средства, температуру ваздуха или завојнице и разлику притиска преко спољашњег намотаја како би открили накупљање мраза.
• Временско-температурно одмрзавање се покреће и завршава унапред подешеним интервалним тајмером или температурним сензором који се налази на спољашњем калему. Циклус се може покренути сваких 30, 60 или 90 минута, у зависности од климе и дизајна система.

Непотребни циклуси одмрзавања смањују сезонске перформансе топлотне пумпе. Као резултат тога, метода замрзавања по захтеву је генерално ефикаснија јер започиње циклус одмрзавања само када је то потребно.

Додатни извори топлоте

Пошто топлотне пумпе са ваздушним извором имају минималну спољашњу радну температуру (између -15°Ц до -25°Ц) и смањени капацитет грејања на веома ниским температурама, важно је размотрити додатни извор грејања за рад топлотне пумпе са ваздушним извором. Додатно грејање може бити потребно и када се топлотна пумпа одмрзава. Доступне су различите опције:

• Сви електрични: У овој конфигурацији, рад топлотне пумпе је допуњен елементима електричног отпора који се налазе у каналима или електричним подним плочама. Ови отпорни елементи су мање ефикасни од топлотне пумпе, али њихова способност да обезбеде грејање је независна од спољашње температуре.
• Хибридни систем: У хибридном систему, топлотна пумпа са извором ваздуха користи додатни систем као што је пећ или бојлер. Ова опција се може користити у новим инсталацијама, а такође је добра опција када се топлотна пумпа додаје постојећем систему, на пример, када се топлотна пумпа уграђује као замена за централни клима уређај.

Погледајте последњи одељак ове брошуре, Повезана опрема, за више информација о системима који користе додатне изворе грејања. Тамо можете пронаћи дискусију о опцијама како да програмирате свој систем да пређе између употребе топлотне пумпе и коришћења додатног извора топлоте.

Разматрања енергетске ефикасности

Да бисте подржали разумевање овог одељка, погледајте претходни одељак под називом Увод у ефикасност топлотне пумпе за објашњење шта ХСПФ и СЕЕР представљају.

У Канади, прописи о енергетској ефикасности прописују минималну сезонску ефикасност у грејању и хлађењу која се мора постићи да би се производ продавао на канадском тржишту. Поред ових прописа, ваша покрајина или територија може имати строже захтеве.

Минималне перформансе за Канаду у целини, и типични распони производа доступних на тржишту, сумирани су у наставку за грејање и хлађење. Такође је важно да проверите да ли постоје додатни прописи у вашем региону пре него што изаберете свој систем.

Сезонске перформансе хлађења, СЕЕР:

• Минимални СЕЕР (Канада): 14
• Распон, СЕЕР на тржишту доступним производима: 14 до 42

Сезонске перформансе грејања, ХСПФ

• Минимални ХСПФ (Канада): 7,1 (за регион В)
• Распон, ХСПФ у производима доступним на тржишту: 7,1 до 13,2 (за регион В)

Напомена: ХСПФ фактори су дати за АХРИ климатску зону В, која има сличну климу као Отава. Стварна сезонска ефикасност може да варира у зависности од вашег региона. Нови стандард перформанси који има за циљ да боље представи перформансе ових система у канадским регионима је тренутно у развоју.

Стварне вредности СЕЕР или ХСПФ зависе од низа фактора који се првенствено односе на дизајн топлотне пумпе. Тренутне перформансе су значајно еволуирале у последњих 15 година, вођене новим развојем у технологији компресора, дизајном измењивача топлоте и побољшаним протоком и контролом расхладног средства.

Топлотне пумпе са једном брзином и променљивом брзином

Од посебног значаја када се разматра ефикасност је улога нових дизајна компресора у побољшању сезонских перформанси. Типично, јединице које раде на минимално прописаним СЕЕР и ХСПФ карактеришу топлотне пумпе са једном брзином. Сада су доступне топлотне пумпе са ваздушним извором са променљивом брзином које су дизајниране да мењају капацитет система како би се што боље ускладиле са захтевима за грејање/хлађење куће у датом тренутку. Ово помаже да се одржи максимална ефикасност у сваком тренутку, укључујући и блаже услове када систем има мању потражњу.

Недавно су на тржишту уведене топлотне пумпе са ваздушним извором које су боље прилагођене раду у хладној канадској клими. Ови системи, који се често називају топлотним пумпама за хладну климу, комбинују компресоре променљивог капацитета са побољшаним дизајном измењивача топлоте и контролама како би се максимизирао капацитет грејања на нижим температурама ваздуха, уз одржавање високе ефикасности током блажих услова. Ови типови система обично имају веће вредности СЕЕР и ХСПФ, при чему неки системи достижу СЕЕР до 42, а ХСПФ се приближавају 13.

Сертификација, стандарди и скале оцењивања

Канадско удружење за стандарде (ЦСА) тренутно верификује електричну безбедност свих топлотних пумпи. Стандард перформанси специфицира испитивања и услове испитивања при којима се одређују капацитети и ефикасност грејања и хлађења топлотне пумпе. Стандарди за испитивање перформанси топлотних пумпи са ваздушним извором су ЦСА Ц656, који је (од 2014. године) усклађен са АНСИ/АХРИ 210/240-2008, Оцена перформанси јединице за климатизацију и опрему за топлотну пумпу са ваздушним извором. Такође замењује ЦАН/ЦСА-Ц273.3-М91, стандард перформанси за централне клима-уређаје са подељеним системом и топлотне пумпе.

Разматрање величине

Да бисте правилно димензионирали систем топлотне пумпе, важно је разумети потребе за грејањем и хлађењем вашег дома. Препоручује се да се ангажује стручњак за грејање и хлађење да би извршио потребне прорачуне. Оптерећења грејања и хлађења треба да се одреде коришћењем признате методе димензионисања као што је ЦСА Ф280-12, „Одређивање потребног капацитета уређаја за грејање и хлађење стамбеног простора“.

Димензионисање вашег система топлотне пумпе треба да буде урађено у складу са вашом климом, оптерећењима зграде за грејање и хлађење и циљевима ваше инсталације (нпр. максимизирање уштеде енергије за грејање у односу на измештање постојећег система током одређених периода године). Да би помогао у овом процесу, НРЦан је развио Водич за димензионисање и избор топлотних пумпи за ваздух. Овај водич, заједно са пратећим софтверским алатом, намењен је енергетским саветницима и механичким дизајнерима и бесплатно је доступан за пружање смерница о одговарајућој величини.

Ако је топлотна пумпа премала, приметићете да ће се додатни систем грејања чешће користити. Иако ће систем мале величине и даље функционисати ефикасно, можда нећете постићи очекивану уштеду енергије због велике употребе додатног система грејања.

Исто тако, ако је топлотна пумпа превелика, жељена уштеда енергије можда неће бити остварена због неефикасног рада у блажим условима. Док систем додатног грејања ради ређе, у топлијим условима околине, топлотна пумпа производи превише топлоте и јединица се укључује и искључује што доводи до нелагодности, хабања топлотне пумпе и потрошње електричне енергије у стању приправности. Због тога је важно да добро разумете своје грејно оптерећење и које су радне карактеристике топлотне пумпе да бисте постигли оптималну уштеду енергије.

Други критеријуми за избор

Осим величине, треба узети у обзир неколико додатних фактора перформанси:

• ХСПФ: Изаберите јединицу са што већим ХСПФ колико је практично. За јединице са упоредивим ХСПФ оценама, проверите њихове вредности у стабилном стању на –8,3°Ц, ниској температури. Јединица са вишом вредношћу биће најефикаснија у већини региона Канаде.
• Одмрзавање: Изаберите јединицу са контролом одмрзавања по захтеву. Ово минимизира циклусе одмрзавања, што смањује потрошњу додатне енергије и енергије топлотне пумпе.
• Оцена звука: Звук се мери у јединицама које се називају децибелима (дБ). Што је нижа вредност, то је мања снага звука коју емитује спољна јединица. Што је виши ниво децибела, то је бука гласнија. Већина топлотних пумпи има звучну оцену од 76 дБ или ниже.

Разматрање инсталације

Топлотне пумпе са ваздушним извором треба да инсталира квалификовани извођач. Консултујте локалног стручњака за грејање и хлађење за димензионисање, инсталацију и одржавање ваше опреме како бисте обезбедили ефикасан и поуздан рад. Ако желите да примените топлотну пумпу за замену или допуну ваше централне пећи, требало би да будете свесни да топлотне пумпе генерално раде при већем протоку ваздуха од система пећи. У зависности од величине ваше нове топлотне пумпе, можда ће бити потребне неке модификације на вашем каналу како би се избегла додатна бука и употреба енергије вентилатора. Ваш уговарач ће вам моћи дати упутства о вашем конкретном случају.

Трошкови уградње топлотне пумпе са извором ваздуха зависе од типа система, ваших дизајнерских циљева и постојеће опреме за грејање и канала у вашем дому. У неким случајевима могу бити потребне додатне модификације на каналима или електричним услугама да би се подржала ваша нова инсталација топлотне пумпе.

Разматрања о операцији

Требало би да обратите пажњу на неколико важних ствари када користите топлотну пумпу:

• Оптимизујте задате вредности топлотне пумпе и додатног система. Ако имате електрични додатни систем (нпр. постоље или отпорне елементе у каналу), обавезно користите нижу температуру за свој додатни систем. Ово ће помоћи да се максимизира количина грејања коју топлотна пумпа обезбеђује вашем дому, смањујући потрошњу енергије и рачуне за комуналне услуге. Препоручује се подешена вредност од 2°Ц до 3°Ц испод задате вредности температуре грејања топлотне пумпе. Консултујте се са својим инсталатером о оптималној задатој тачки за ваш систем.
• Подесите за ефикасно одмрзавање. Можете смањити потрошњу енергије тако што ћете подесити ваш систем да искључи унутрашњи вентилатор током циклуса одмрзавања. Ово може да уради ваш инсталатер. Међутим, важно је напоменути да одмрзавање може потрајати мало дуже са овим подешавањем.
• Минимизирајте температурне сметње. Топлотне пумпе имају спорији одговор од система пећи, тако да теже реагују на дубоке падове температуре. Треба користити умерене падове од највише 2°Ц или користити „паметни“ термостат који рано укључује систем, у очекивању опоравка од пада. Опет, консултујте се са својим извођачем радова о оптималној смањеној температури за ваш систем.
• Оптимизујте смер струјања ваздуха. Ако имате унутрашњу јединицу монтирану на зид, размислите о прилагођавању смера струјања ваздуха како бисте максимално повећали удобност. Већина произвођача препоручује усмеравање протока ваздуха надоле приликом грејања, а према путницима када су у хлађењу.
• Оптимизујте подешавања вентилатора. Такође, обавезно подесите поставке вентилатора да бисте максимално повећали удобност. Да бисте максимално повећали топлоту коју испоручује топлотна пумпа, препоручује се подешавање брзине вентилатора на високу или 'Ауто'. При хлађењу, да би се такође побољшало одвлаживање, препоручује се 'мала' брзина вентилатора.

Разматрања о одржавању

Правилно одржавање је од кључног значаја да би се осигурало да ваша топлотна пумпа ради ефикасно, поуздано и да има дуг радни век. Требало би да имате квалификованог извођача да ради годишње одржавање ваше јединице како бисте били сигурни да је све у добром радном стању.

Осим годишњег одржавања, постоји неколико једноставних ствари које можете учинити да бисте осигурали поуздан и ефикасан рад. Обавезно мењајте или чистите филтер за ваздух свака 3 месеца, јер ће зачепљени филтери смањити проток ваздуха и смањити ефикасност вашег система. Такође, уверите се да вентилациони отвори и ваздушни регистри у вашем дому нису блокирани намештајем или теписима, јер неадекватан проток ваздуха ка или из ваше јединице може скратити животни век опреме и смањити ефикасност система.

Оперативни трошкови

Уштеда енергије уградњом топлотне пумпе може помоћи у смањењу ваших месечних рачуна за енергију. Постизање смањења ваших рачуна за енергију у великој мери зависи од цене електричне енергије у односу на друга горива као што су природни гас или лож уље, и, у применама за накнадну уградњу, од врсте система који се мења.

Топлотне пумпе генерално имају већу цену у поређењу са другим системима као што су пећи или електричне постоље због броја компоненти у систему. У неким регионима и случајевима, овај додатни трошак се може надокнадити у релативно кратком временском периоду кроз уштеде трошкова комуналних услуга. Међутим, у другим регионима, различите цене комуналних услуга могу продужити овај период. Важно је да сарађујете са својим извођачем или енергетским саветником да бисте добили процену економичности топлотних пумпи у вашој области и потенцијалне уштеде које можете постићи.

Очекивани животни век и гаранције

Топлотне пумпе са извором ваздуха имају век трајања између 15 и 20 година. Компресор је критична компонента система.

Већина топлотних пумпи је покривена једногодишњом гаранцијом на делове и рад и додатном гаранцијом од пет до десет година на компресор (само за делове). Међутим, гаранције се разликују од произвођача до произвођача, па проверите ситни отисак.

Напомена:

Неки од чланака су преузети са интернета. Ако постоји било какво кршење, контактирајте нас да га избришемо. Ако сте заинтересовани за производе топлотне пумпе, слободно контактирајте компанију ОСБ топлотних пумпи, ми смо ваш најбољи избор.