Jak funguje tepelné čerpadlo v zimě? To je vždy zvědavá otázka pro nás všechny. Víme, že v zimě je tepelné čerpadlo určeno k vytápění místnosti. Podívejme se na provoz tepelného čerpadla v zimě.
V zimě kapalné chladivo odebírá teplo z venkovního vzduchu a mění se v páru; Pára chladiva je stlačena na vysokou teplotu a tlak. Poté se chlazení nechá projít místností. Během této doby chladivo uvolňuje teplo do místnosti, což způsobuje zvýšení teploty v místnosti.
Tento systém je dobrou volbou pro oblasti s mírnými zimami a šetří energii ve srovnání s konvenčním vytápěním. Pro silné zimy však není jediné tepelné čerpadlo tou nejlepší alternativou. V tomto scénáři se používá hybridní systém.
K dispozici jsou různé typy tepelných čerpadel. Klasifikace je založena na tom, odkud teplo pochází, tedy kde je umístěn výparník. Některé z typů jsou: tepelné čerpadlo vzduch-voda, tepelné čerpadlo země-voda, tepelné čerpadlo voda atd.
Schéma tepelného čerpadla s hlavními komponenty je znázorněno na obrázku níže; Hlavní součásti tepelného čerpadla Venkovní jednotka malého vzduchového tepelného čerpadla Kredit: https://pixabay.com/de/photos/kleine-luft-w%c3%a4rmepumpe-4963069/
Obsah
- Jak funguje geotermální tepelné čerpadlo v zimě?
- Při jaké teplotě je tepelné čerpadlo neúčinné?
- Jakou teplotu mám nastavit tepelné čerpadlo v zimě?
- Může tepelné čerpadlo pracovat při teplotách pod nulou?
- Jak zvýšit účinnost vašeho tepelného čerpadla v zimě?
- Proč moje tepelné čerpadlo fouká studený vzduch, když je topení zapnuté?
- Mám spustit tepelné čerpadlo v automatickém režimu nebo topení?
- Mám vypnout tepelné čerpadlo v extrémních mrazech?
- Jak dlouho by mělo tepelné čerpadlo běžet za den?
- Jak poznám, že se mé tepelné čerpadlo odmrazuje?
- Jak zabránit zamrznutí tepelného čerpadla?
- Jak odmrazit tepelné čerpadlo v zimě?
- Jaká je obvykle zima na tepelném čerpadle?
- Jak funguje tepelné čerpadlo bazénu v zimě?
Jak funguje geotermální tepelné čerpadlo v zimě?
Teploty pod pár stopami nad zemí jsou stabilních 55 °C o F bez ohledu na roční období. Podívejme se, jak se této skutečnosti využívá k provozu tepelného čerpadla.
V geotermálních tepelných čerpadlech je pod zemí položena řada odolných trubek; Jedná se o zemní výměník tepla. Těmito trubkami cirkuluje studená voda z tepelného čerpadla, která odebírá teplo ze země. Voda pak toto teplo předá chladivu v tepelném čerpadle.
Schématický diagram je uveden níže. Tepelné čerpadlo země-voda Kredit: https://www.flickr.com/photos/sagabardon/5086132916
Zemní tepelné čerpadlo eliminuje spalování fosilních paliv; je tedy šetrný k životnímu prostředí. Německo, USA, Švédsko, Kanada, Švýcarsko jsou hlavní země využívající toto tepelné čerpadlo.
Při jaké teplotě je tepelné čerpadlo neúčinné?
Nedoporučuje se používat tepelné čerpadlo při všech teplotách. Okolní teplota ovlivňuje účinnost tepelného čerpadla.
S klesající okolní teplotou klesá účinnost tepelného čerpadla, výzkum vypočítal limit okolní teploty jako 40 o F. Proto se doporučuje používat tepelné čerpadlo, když je okolní teplota vyšší než 40 o F. Tepelné čerpadlo se stává méně účinné než jiné možnosti vytápění, když teplota klesne na 25-30 ° C. o F.
Proto používáme alternativní systém v oblastech, kde teploty klesají pod 40oF. Fosilní palivo nebo jakékoli levné palivo se v těchto oblastech spaluje k extrakci tepla během největší zimy.
Tepelné čerpadlo pracuje mezi dvěma teplotními limity: pokojovou teplotou a okolní teplotou. Výkon tepelného čerpadla tedy závisí na obou těchto teplotách. Lze předpokládat, že při nízkých okolních teplotách vyžaduje tepelné čerpadlo více práce k odvodu tepla; proto účinnost klesá.
Pojďme si matematicky rozebrat účinnost tepelných čerpadel. Účinnost tepelného čerpadla se měří jako koeficient výkonu (COP). COP je definován jako
COP = (tepelný efekt)/(práce vykonaná systémem)
Pojďme analyzovat účinnost Carnotova cyklu. Carnotův cyklus je ideální cyklus s maximální účinností.
COP Carnotova cyklu je definována jako;
Tnachlazení je teplota okolí a Thorké toto je pokojová teplota. Předpokládejme, že jsme nastavili tepelné čerpadlo na 68 o F, tedy pokojová teplota je 68 o F. Nyní předpokládejme dvě podmínky, kdy je okolní teplota 40 o F a 20 o F.
Za těchto teplotních podmínek získáme účinnost 11.5 a 6.7 při okolní teplotě 40, o F a 20 o F, v tomto pořadí.
(Poznámka: Při výpočtu COP je třeba postupovat opatrně; teploty musí být v Kelvinově stupnici nebo Rankinově stupnici.)
Zde se účinnost snižuje se snižující se teplotou okolí. Odhadovaný COP je založen na maximálním možném cyklu. Tohoto CS nelze dosáhnout v reálném cyklu. Z toho můžeme usoudit, že s klesající okolní teplotou klesá účinnost tepelného čerpadla.
Jakou teplotu mám nastavit tepelné čerpadlo v zimě?
To je pro mnohé z nás vždy problémem při provozu tepelného čerpadla.
Lidské pohodlí je hlavním cílem domácího tepelného čerpadla. Na základě vědeckého výzkumu se dospělo k závěru, že 68 0 F je nejlepší pro lidské pohodlí v zimě. Při trvalém používání tepelného čerpadla se doporučuje dále snížit provozní teplotu.
Může tepelné čerpadlo pracovat při teplotách pod nulou?
Otázkou je, co se stane, když je okolní teplota pod bodem mrazu. Jak bezpečné je pracovat?
Ano, v mrazivých podmínkách můžeme použít tepelné čerpadlo. Bod tuhnutí chladiva používaného v tepelném čerpadle je mnohem nižší než bod tuhnutí vody; proto chladivo v tepelném čerpadle nezamrzne, i když je okolní teplota pod bodem mrazu vody.
Pokud vyvstane otázka: „doporučuje se používat tepelné čerpadlo v extrémně chladných podmínkách? pak odpověď zní „ne, nedoporučuje se“
Ve velmi chladných podmínkách se však nedoporučuje používat tepelné čerpadlo. O účinnosti tepelných čerpadel jsme hovořili v předchozích částech. Když jsou teploty pod 40oF, účinnost tepelného čerpadla klesá; tepelné čerpadlo tedy spotřebovává více energie než pouhé spalování paliva.
Jak zvýšit účinnost vašeho tepelného čerpadla v zimě?
Níže jsou uvedeny některé tipy pro zlepšení účinnosti.
- Filtr často čistěte.
- Pro rychlé vytopení místnosti nenastavujte teplotu tepelného čerpadla příliš vysokou.
- Nevytápějte oblasti, které nepoužíváte.
- Ideálně zakryjte všechny větrací otvory v místnosti.
- Ve vnitřní a venkovní jednotce tepelného čerpadla vždy ponechejte dostatek prostoru pro volný pohyb vzduchu.
- Režim nouzového vytápění zapínejte pouze v nouzových situacích..
- Ujistěte se, že venkovní jednotka je snadno přístupná pro čištění.
Proč moje tepelné čerpadlo fouká studený vzduch, když je topení zapnuté?
V zásadě existují tři důvody, proč můžete mít pocit, že vaše tepelné čerpadlo fouká studený vzduch.
- Tepelné čerpadlo funguje správně, ale je vám zima.
- Tepelné čerpadlo vstoupilo do režimu odmrazování.
- Tepelné čerpadlo nepracuje správně.
Proberme každý bod zvlášť.
- Tepelné čerpadlo funguje správně, ale je vám zima.
Tepelné čerpadlo funguje správně; je-li však okolní teplota velmi nízká, snižuje se účinnost tepelného čerpadla a schopnost zvyšovat teplotu. V takových situacích tepelné čerpadlo ohřívá vzduch, ale vy to necítíte, protože teplota ohřátého vzduchu je mnohem nižší než teplota vašeho těla.
- Tepelné čerpadlo vstoupilo do režimu odmrazování.
Když tepelné čerpadlo pracuje ve velmi nízkých okolních teplotách, může kolem výměníků venkovní jednotky zamrznout voda. Vyvarujte se úplného pokrytí cívky ledem. Tepelné čerpadlo pracuje obráceně, aby tuto námrazu odstranilo, tj. začne chladit vnitřek a ohřívat vnější část výměníku.
Po 1-2 minutách provozu začne tepelné čerpadlo po úplném odstranění námrazy normálně fungovat.
To je vážný problém a měli byste navštívit odborníka. Možností je mnoho jako únik chladiva, poškozené ventily nebo snížená účinnost tepelného čerpadla atp.
Mám spustit tepelné čerpadlo v automatickém režimu nebo topení?
Tepelné čerpadlo má tři režimy: Heat, Cool a Auto.
V zimě se doporučuje nastavit režim na “Heat” spíše než “Auto”. Je to proto, že režim Auto může za slunečného zimního dne ochladit místnost, což není nutné, tj. tepelné čerpadlo automaticky přepne svůj provoz, čemuž je třeba se vyhnout.
Mám vypnout tepelné čerpadlo v extrémních mrazech?
V zimě může mnoho zemí zažít extrémní mrazy.
Doporučuje se přestat používat tepelné čerpadlo v extrémně chladných podmínkách, protože účinnost tepelného čerpadla klesá, což má za následek zvýšenou spotřebu energie, jak je uvedeno výše.
Tepelné čerpadlo se obvykle dodává s elektrickým topným zařízením. V extrémně chladných podmínkách se tedy tepelné čerpadlo vypne a automaticky se zapne elektrické vytápění.
Jak dlouho by mělo tepelné čerpadlo běžet za den?
Víme, že stará technologie vypalování v peci nebude fungovat nepřetržitě po dlouhou dobu. A co tepelné čerpadlo?
V případě potřeby může tepelné čerpadlo pracovat nepřetržitě po celý den. Pokročilá tepelná čerpadla jsou vybavena automatickými senzory, které umožňují zastavení tepelného čerpadla při dosažení požadované teploty; spustí se automaticky při poklesu teploty. Se spotřebou energie se tedy nemusíte moc starat.
Spotřebu energie však můžete snížit ručním nastavením doby vypnutí tepelného čerpadla.
Jak poznám, že se mé tepelné čerpadlo odmrazuje?
Odmrazování je v chladném počasí velmi běžné. Aby tepelné čerpadlo fungovalo efektivně, může být vyžadován odmrazovací cyklus.
- Vnitřní ventilátor tepelného čerpadla se vypne.
- Tepelné čerpadlo přestane vytápět místnost
- Indikátor odmrazování bliká.
Jak zabránit zamrznutí tepelného čerpadla?
Venkovní výměníky tepelného čerpadla mohou během provozu zamrznout.
Odmrazovací cyklus je navržen tak, aby zabránil zamrznutí tepelného čerpadla. V odmrazovacím cyklu pracuje tepelné čerpadlo obráceně a během této doby tepelné čerpadlo ochlazuje uvnitř a ohřívá venku, takže led roztaje. Tento cyklus funguje automaticky. Během 2-3 minut začne tepelné čerpadlo normálně pracovat.
Jak odmrazit tepelné čerpadlo v zimě?
Tepelné čerpadlo můžete odmrazovat následujícími způsoby:
- Cyklus odmrazování. U tepelných čerpadel probíhá odmrazovací cyklus automaticky.
- Odstraňte námrazu ručně; V chladném počasí lze vodu čerpat, dokud neroztaje. Nebo můžete námrazu odštípnout nástrojem
Jaká je obvykle zima na tepelném čerpadle?
Nelze kvantitativně říci normální mráz.
- Když je v chladném počasí zakázán přívod vzduchu k tepelnému čerpadlu
- Když se námraza drží na cívkách déle než 2 hodiny.
Pokud jsou tyto podmínky splněny, doporučujeme, abyste se obrátili na svého operátora, protože vaše tepelné čerpadlo neprovádí odmrazovací cyklus.
Jak funguje tepelné čerpadlo bazénu v zimě?
Provoz bazénového tepelného čerpadla je podobný jako u vzduchového tepelného čerpadla.
K ohřevu vody v bazénu slouží bazénové tepelné čerpadlo. V tomto případě kondenzátor předává teplo studené vodě. Zbývající procesy jsou podobné jako u pokojového tepelného čerpadla. Proto je kondenzátor ponořen uvnitř bazénu a zbývající jednotka je umístěna mimo bazén.
Chcete-li se dozvědět více o strojírenství, sledujte naši stránku Strojírenství.
Každý je zvyklý, že klimatizace je především zdrojem chladu. Může pracovat na teplo, ale ne dlouho – v přechodném období, kdy už je v pohodě, ale topení ještě není zapnuté. Myšlenka používat klimatizaci jako hlavní zdroj vytápění se většině odborníků na klimatizaci zdá zločinná: “Vytápění klimatizací je pro jižní země a Soči!” Mezitím je toto tvrzení jednoduše diktováno silou zvyku. V tomto článku vám ukážeme, jak používat moderní klimatizační systém jako hlavní topný systém v jakémkoli klimatu.
Nejprve si položme otázku: jaký je hlavní problém, který vzniká při pokusu o vytápění místností pomocí vzduchového tepelného čerpadla? Každý ví, že tento problém spočívá ve snížení produktivity při poklesu venkovní teploty. V tomto případě vzniká určitá disonance – čím chladněji je venku, tím více tepla je potřeba k vytápění budovy. A zároveň tím méně tepla naše klimatizace produkuje, protože klesá i účinnost tepelného čerpadla. Pro normální a efektivní provoz tepelného čerpadla potřebujete zdroj tepla s teplotou minimálně –10 °C, nebo lépe ještě vyšší. Jaké jsou možnosti?
Možnost 1 – teplo země (Obr. 1). Teplota půdy pod hloubkou mrazu nikdy neklesne pod +5 °C. Můžete proto vykopat jámu nebo udělat studny a umístit tam potrubí s chladivem. Toto je životaschopné schéma, ale velmi drahé. Navíc výkopové práce nejsou možné všude.
Možnost 2 – nemrznoucí nádrž. Zajímavá možnost, ale v reálných podmínkách velmi vzácná.
Možnost 3 – venkovní vzduch. Ideální zdroj tepla z hlediska dostupnosti. Nevýhoda: teplota v zimě klesá pod přijatelné limity.
Opravdu neexistuje „ideální“ zdroj tepla pro tepelné čerpadlo? Samozřejmě, že je. Nejprve se však podívejme na provozní vlastnosti vzduchových tepelných čerpadel. Když klimatizace v zimě pracuje v režimu tepelného čerpadla, její účinnost klesá – přibližně při -5 °C klesá tepelný koeficient a s dalším poklesem venkovní teploty je efektivnější používat klasická elektrická topidla. To vše však platilo pro klimatizační systémy využívající freon R22 s On/Off řízením výkonu kompresoru. Nové klimatizační systémy mají zásadně větší teplotní rozsah pro použití v tepelném režimu – až –25…–20 °C (obr. 2). Co výrazně rozšiřuje teplotní rozsah?
Za prvé, Jedná se o použití freonu R410a, který má výrazně vyšší provozní tlak než freony R22 nebo R407c (tabulka 1). To vede k tomu, že při poklesu venkovní teploty vzduchu klesá teplota a tlak varu freonu ve venkovní jednotce. Pokles tlaku vede k nižší hustotě plynu na sání kompresoru a následně ke snížení jeho výkonu. Tlak freonu R410a je zpočátku 1,5–2,0krát vyšší než freonu R22, takže dochází také ke snížení výkonu kompresoru, ale ne tak výraznému.
Často se klade otázka: „Co se stane, když bude venkovní teplota nižší než –20 °C? Klimatizace bude nadále fungovat na teplo, ale s nižší účinností. A při bodu varu freonu -38 °C se klimatizace vypne a zobrazí chybové hlášení kvůli nízkému tlaku (tabulka 2).
Za druhé, Teplotní rozsah byl rozšířen díky použití polyesterového (POE) oleje k mazání kompresoru namísto dříve používaného minerálního oleje (MO). Výhodou polyesterových olejů oproti minerálním olejům jsou lepší mazací vlastnosti, nižší kinematická viskozita při nízkých teplotách, nižší bod tuhnutí. Díky tomu se kompresor plynule spouští při nízkých teplotách, s menší zátěží motoru.
Za třetí, Použití stejnosměrného invertorového pohonu kompresoru umožňuje dosáhnout vysoké provozní účinnosti, absence zvýšených rozběhových proudů a plynulé regulace výkonu – i při nízkých venkovních teplotách.
Již dnes je tedy možné využívat klimatizační systémy pro vytápění v zimě. Ale jak je to ekonomické? Pojďme si na tuto otázku odpovědět (obr. 3).
Když klimatizace pracuje v režimu tepelného čerpadla, ochlazuje venkovní vzduch a výslednou energii distribuuje do obsluhovaných prostor. Přirozeně, čím nižší je venkovní teplota, tím nižší je účinnost tepelného čerpadla. Konkrétní hodnoty spotřeby energie lze získat znalostmi koeficientu energetické účinnosti klimatizace při poklesu venkovní teploty vzduchu (obr. 4).
Jak vyplývá z Obr. 4 se tepelný koeficient skutečného vzduchového tepelného čerpadla pohybuje od 3,8 při +10 °C do 2,4 při –20 °C a v průměru za topné období je 3,0. To znamená, že použití nových klimatizací s 410 freony jako topného systému pro chatu je přesně třikrát výhodnější než konvenční elektrická topidla.
Nyní si odpovězme na hlavní otázku: „Co se stane, když bude venkovní teplota nižší než –20 °C?
Uvažujme systém vytápění budovy pomocí vzduchového tepelného čerpadla pro město s nejextrémnějším klimatem v Rusku – Jakutsk (tabulka 3). Kromě toho se nachází na permafrostu, což znamená, že neexistuje žádné zemní teplo.
Při pohledu na vypočtenou teplotu venkovního vzduchu v zimě (–55 °C) je zřejmé, že rekord drží Jakutsk – je zde nejextrémnější klima pro provoz vzduchového tepelného čerpadla. Vzhledem k maximální provozní teplotě vzduchové VE (–20 °C) lze ukvapeně učinit závěr, že v Jakutsku je údajně nemožné používat tepelná čerpadla jako topný systém. Ne všechno je však tak jednoduché.
Za prvé, Podívejme se na počet dní topného období pro různá ruská města s teplotami od –20 °C a výše. Tedy přípustnou dobu provozu HPU. A zde vyvodíme první důležitý závěr – čím chladnější klima, tím více dní budou tepelná čerpadla pracovat a tím více energie nám ušetří.
Za druhé, hlavní otázka:”Co dělat, když je venkovní teplota nižší než –20 °C a nelze použít vzduchové tepelné čerpadlo“? Odpověď je jednoduchá – musíte najít zdroj vzduchu s teplotou nad –20 °C. Tímto zdrojem je samotná budova. Přesněji odsávání větracího vzduchu.
Všechny budovy mají odsávací ventilační systém. Někde jsou přirozené, někde mechanické – ale to nám nevadí. Důležité je, aby budova vždy odváděla vzduch o teplotě +20. +30 °C. To jsou ideální teplotní parametry pro provoz vzduchového tepelného čerpadla. Při jakémkoli mrazu je sama budova zdrojem 50 až 70 % potřebného množství tepla (obr. 5).
Vypočítejme množství tepla vydávaného větracím vzduchem (bez zohlednění vlhkosti):
Q = 0,278Lcρ(tв – tн),
kde L je průtok odpadního vzduchu, m³/h; c – tepelná kapacita, 1,0 kJ/m³; ρ – hustota, 1,2 kg/m³ při +20 °C.
Průtok odpadního vzduchu závisí na rychlosti výměny vzduchu v místnosti:
L = kV,
zde V je objem budovy, m³; k je rychlost výměny vzduchu v závislosti na tepelných ztrátách, tj. k = 1–2 pro obytné prostory (30–60 W/m²), k = 2–3 pro kanceláře (60–90 W/m²) a k = 4–6 pro restaurace (120–180 W/m²).
Čím větší je rychlost výměny vzduchu, tím více tepla je vydáno větracím vzduchem, tím vyšší je podíl ztrát budovy větráním nad ztrátami obálkou budovy (obr. 6).
Popišme si, jak funguje topný okruh znázorněný na Obr. 6. Větrací vzduch o teplotě +20 až +25 °C je odváděn do teplého podkroví objektu. Je tam instalována venkovní jednotka, která pracuje v režimu tepelného čerpadla a ochlazuje odpadní vzduch na určitou teplotu, kterou určíme z Obr. 7.
Vnitřním blokem může být cokoliv, například kanálový blok, jako na obr. 6. Vnitřní jednotka odebírá recirkulovaný vzduch z obytných prostor, ohřívá jej na +30 °C a opět dodává do obsluhovaných místností. Pro kompenzaci objemu odpadního vzduchu je instalován přívodní ventilační systém s elektrickým ohřevem. Výkon elektrického ohřívače se vypočítává na základě přímo vypočtené venkovní teploty vzduchu.
Podkroví je na jedné straně vytápěno teplým odpadním vzduchem, na druhé straně je chlazeno venkovní jednotkou pracující v režimu tepelného čerpadla. Jaká teplota bude v tomto případě stanovena, je vidět na grafu na obr. 7.
Linie „dvojité ztráty“ odpovídá tepelné ztrátě budovy pro ohřev větracího vzduchu s dvojitou výměnou vzduchu na 1 m³ plochy. Při venkovní teplotě +20 °C a vyšší nedochází k tepelným ztrátám, ale při poklesu venkovní teploty se odpovídajícím způsobem projeví. Při projektované teplotě –55 °C je tepelná ztráta větracího vzduchu 150 W/m².
Tepelná ztráta obvodových konstrukcí je 45 W/m². Celková tepelná ztráta objektu je 195 W/m².
Nyní se podíváme blíže na to, co se děje v podkroví. Venkovní jednotka ochlazuje vzduch kolem sebe. Čím nižší je okolní teplota, tím nižší je výkon venkovní jednotky. Tento proces odpovídá řadě „venkovní chlad FDUM140“. Pro nás je důležitý průsečík čar „dvojité ztráty“ a čáry „venkovního chladu FDUM140“, protože na základě bilance tepla a chladu právě v tomto bodě množství tepla přiváděného do podkroví se bude rovnat množství chladu přivedeného do podkroví zvenčí. Tento průsečík odpovídá teplotě –15 °C. Teplota v podkroví s dvojitou výměnou vzduchu nikdy neklesne níže, protože množství tepla vneseného odpadním vzduchem bude větší než množství chladu vneseného venkovní jednotkou. Tato teplota je nezávislá na teplotě venkovního vzduchu.
Venkovní jednotka, která pracuje volně až do okolní teploty –20 °C, bude fungovat po celý rok.
Pokud je frekvence výměny vzduchu vyšší než dvě, bude výsledná teplota ještě vyšší, např. při třech výměnách vzduchu v podkroví bude –7 °C, při čtyřnásobku –1 °C.
Nyní se podívejme na fungování systému při různých venkovních teplotách:
1. Venkovní teplota 0 °C.
Podkroví je otevřené. Tepelná ztráta budovy větráním a obvodovým pláštěm budovy je 55 W na 1 m². Výkon vzduchového tepelného čerpadla při teplotě 0 °C je 120 W/m². To znamená, že tepelné čerpadlo sníží otáčky invertoru na požadovaný výkon 55 W/m². Tepelný součinitel podle Obr. 4 je 3,2. Spotřeba energie HP je 17 W/m².
2. Teplota venkovního vzduchu –15 °C.
Podkroví se zavírá. Tepelná ztráta budovy větráním a obvodovým pláštěm budovy je 90 W/m². Výkon vzduchového tepelného čerpadla při teplotě –15 °C je přesně 90 W/m². Tepelný součinitel podle Obr. 4 je 2,5. Spotřeba energie tepelného čerpadla je 36 W/m².
3. Teplota venkovního vzduchu –30 °C.
Podkroví je uzavřeno. Tepelná ztráta budovy větráním a obvodovým pláštěm budovy je 130 W/m². Výkon vzduchového tepelného čerpadla při teplotě –15 °C je 90 W/m². Tepelný koeficient podle Obr. 4 je 2,5. Spotřeba energie tepelného čerpadla je 36 W/m2. Elektrický ohřívač v napájecím systému se zapne a přidá chybějících 130 – 90 = 40 W/m².
4. Teplota venkovního vzduchu –55 °C.
Podkroví je uzavřeno. Tepelná ztráta budovy větráním a obvodovým pláštěm budovy je 195 W/m². Výkon vzduchového tepelného čerpadla při teplotě podkroví –15 °C je 90 W/m². Tepelný součinitel podle Obr. 4 je 2,5. Spotřeba energie tepelného čerpadla je 36 W/m².
Elektrický ohřívač v napájecím systému se zapne a přidá chybějících 195 – 90 = 105 W/m².
Pojďme si to shrnout: od teplého období do –15 °C venkovního vzduchu je vytápění objektu zajišťováno výhradně vzduchovým tepelným čerpadlem. Teplota venku je vyšší než teplota v podkroví, proto je podkroví v období léto-podzim otevřená a volně větraná. Od -15 °C již otevřené podkroví přináší další chlad, takže se zavírá. Venkovní jednotka pokračuje v provozu pouze díky teplu odváděného vzduchu. Teplota v podkroví neklesne pod –15 °C (obr. 8).
Ve skutečnosti bude teplota v podkroví vyšší, protože jsme nezohlednili mnoho dalších faktorů: entalpii odpadního vzduchu v důsledku vlhkosti, tepelné zisky stropem, vnitřní tepelné zisky v budově od lidí a zařízení atd. .
Od venkovní teploty -15 °C však připojujeme další zdroje tepla, např. elektrický přímotop v rozvodu nebo elektrické konvektory v místnostech.
Funkce při použití klimatizace jako topení
Vzduchový režim místnosti Při provozu jakéhokoli ohřívače musí být pro rovnoměrné míchání přiváděn teplý vzduch do spodní zóny místnosti. Pokud tak neučiníte, může dojít k velkému rozdílu teplot mezi podlahou a stropem. Proto je nutné buď vnitřní jednotku umístit co nejníže, nebo přivádět teplý vzduch do spodní zóny v ploše podlahy. Například v Japonsku je již dlouho zvykem používat jako topidla tepelná čerpadla, proto je použito klasické uspořádání vnitřní jednotky přesně tak, jak je znázorněno na Obr. 9.
Režim odmrazování venkovní jednotky a odvod kondenzátu
Když klimatizační systém funguje na teplo, venkovní vzduch se ochlazuje a uvolňuje se z něj kondenzát, který bezpečně namrzne na venkovní jednotce, čímž se sníží její výkon. K odstranění tohoto ledu systém používá režim odmrazování (obrázek 10). Jak moc se sníží výkon venkovní jednotky? To závisí především na vlhkosti venkovního vzduchu. Charakteristickým rysem vlhkého vzduchu je pokles obsahu vlhkosti s klesající teplotou. Ke snížení tepelného výkonu tedy dochází ve větší míře při teplotách –10…+5 °C (maximálně o 14 %, obr. 11). Při návrhové teplotě –15 °C je pokles výkonu pouze 4 %, což není rozhodující pro volbu návrhového výkonu systému.
K odstranění ledu z venkovní jednotky klimatizační systém zapne režim odmrazování, jehož fyzikální význam je redukován na krátkodobé přepnutí klimatizace do režimu chlazení (obr. 11).
V tomto případě nefungují vnitřní jednotky a kompresor dodává do tepelného výměníku venkovní jednotky po dobu deseti minut freon o teplotě cca 70 °C. Vzniklá námraza rychle taje a stéká z venkovní jednotky. Ale protože je kolem venkovní jednotky záporná teplota, kondenzát pod venkovní jednotkou opět zamrzá ve formě obrovských rampouchů.
To znamená, že v případě použití klimatizačního systému v režimu vytápění je nutné zajistit ohřev vaničky venkovní jednotky topným kabelem. Je také vhodné zorganizovat odvod kondenzátu z venkovní jednotky drenážním potrubím, které musí být vyhřívané a zakryté tepelnou izolací.
Závěry
Použití nových invertorových klimatizačních systémů jako zařízení pro vytápění chat (ale i jakýchkoli obytných budov a hotelů) je dnes zcela oprávněné a ekonomické, a to i pro město s extrémním klimatem, jakým je Jakutsk. Hlavní vlastnosti tohoto typu vytápění jsou následující:
1. Venkovní jednotka by měla být umístěna v izolovaném podkroví budovy, kde je odváděn odpadní vzduch. Do –15 °C je celý objekt vytápěn vzduchovým tepelným čerpadlem. Od –15 °C a níže se připojují další zdroje tepla, ale TČ pokračuje v provozu.
2. V teplých obdobích systém funguje jako plnohodnotná klimatizace. Náklady na univerzální systém vytápění a chlazení jsou nižší než náklady na samostatný systém vytápění, ventilace a chlazení. Na 1 m² vytápěné plochy jsou náklady na celý systém s instalací 70–100 USD.
3. Vytápění pomocí tepelného čerpadla je velmi ekonomické – v průměru systém vyrobí 3 kW tepla na 1 kW spotřebované energie za sezónu.
4. Nosič energie – freon. To znamená, že při jakémkoli výpadku proudu není možné systém odmrazit. To je velmi důležité pro regiony s dlouhými obdobími negativních venkovních teplot.
5. Díky použití elektronického systému řízení výkonu klimatizační systém přesně udržuje požadovanou teplotu v místnostech a rychle dosahuje návrhového režimu.
