Grijanje i hlađenje toplinskom pumpom-2.dio

Tijekom ciklusa grijanja, toplina se uzima iz vanjskog zraka i "pumpa" u zatvorenom prostoru.

• Prvo, tekuće rashladno sredstvo prolazi kroz ekspanzioni uređaj, mijenjajući se u niskotlačnu smjesu tekućina/para. Zatim ide na vanjsku zavojnicu, koja djeluje kao zavojnica isparivača. Tekuće rashladno sredstvo apsorbira toplinu iz vanjskog zraka i vrije, pretvarajući se u paru niske temperature.
• Ova para prolazi kroz povratni ventil do akumulatora, koji skuplja svu preostalu tekućinu prije nego što para uđe u kompresor. Para se tada komprimira, smanjujući svoj volumen i uzrokujući zagrijavanje.
• Konačno, reverzni ventil šalje plin, koji je sada vruć, u unutarnju zavojnicu, koja je kondenzator. Toplina iz vrućeg plina prenosi se na unutarnji zrak, uzrokujući kondenzaciju rashladnog sredstva u tekućinu. Ova tekućina se vraća u ekspanzioni uređaj i ciklus se ponavlja. Unutarnja zavojnica nalazi se u cjevovodu, blizu peći.

Sposobnost dizalice topline da prenese toplinu iz vanjskog zraka u kuću ovisi o vanjskoj temperaturi. Kako ta temperatura pada, sposobnost toplinske pumpe da apsorbira toplinu također opada. Za mnoge instalacije dizalice topline zrak-izvor to znači da postoji temperatura (koja se naziva točka toplinske ravnoteže) kada je kapacitet grijanja toplinske pumpe jednak gubitku topline kuće. Ispod ove vanjske temperature okoline, dizalica topline može isporučiti samo dio topline potrebne za održavanje ugodnog životnog prostora, a potrebno je dodatno grijanje.

Važno je napomenuti da velika većina dizalica topline zrak-izvor ima minimalnu radnu temperaturu ispod koje ne mogu raditi. Za novije modele to može biti u rasponu od -15°C do -25°C. Ispod te temperature mora se koristiti dodatni sustav za grijanje zgrade.

Ciklus hlađenja

Gore opisani ciklus se obrće kako bi se kuća ohladila tijekom ljeta. Jedinica uzima toplinu iz unutarnjeg zraka i odbija je van.

• Kao iu ciklusu grijanja, tekuće rashladno sredstvo prolazi kroz ekspanzioni uređaj, mijenjajući se u niskotlačnu smjesu tekućina/para. Zatim odlazi u unutarnji izmjenjivač, koji djeluje kao isparivač. Tekuće rashladno sredstvo apsorbira toplinu iz unutarnjeg zraka i vrije, pretvarajući se u paru niske temperature.
• Ova para prolazi kroz povratni ventil do akumulatora, koji skuplja svu preostalu tekućinu, a zatim do kompresora. Para se tada komprimira, smanjujući svoj volumen i uzrokujući zagrijavanje.
• Konačno, plin, koji je sada vruć, prolazi kroz povratni ventil do vanjske zavojnice, koja djeluje kao kondenzator. Toplina iz vrućeg plina prenosi se na vanjski zrak, uzrokujući kondenzaciju rashladnog sredstva u tekućinu. Ova tekućina se vraća u ekspanzioni uređaj i ciklus se ponavlja.

Tijekom ciklusa hlađenja toplinska pumpa također odvlažuje zrak u prostoriji. Vlaga u zraku koji prolazi preko unutarnje zavojnice kondenzira se na površini zavojnice i skuplja se u posudi na dnu zavojnice. Odvod kondenzata povezuje ovu posudu s kućnim odvodom.

Ciklus odmrzavanja

Ako vanjska temperatura padne blizu ili ispod ništice dok dizalica topline radi u načinu rada grijanja, vlaga u zraku koji prolazi preko vanjskog izmjenjivača kondenzirat će se i smrznuti se na njemu. Količina nakupljenog leda ovisi o vanjskoj temperaturi i količini vlage u zraku.

Ovo nakupljanje leda smanjuje učinkovitost zavojnice smanjujući njegovu sposobnost prijenosa topline na rashladno sredstvo. U jednom trenutku, mraz se mora ukloniti. Da bi to učinila, dizalica topline se prebacuje u način rada za odleđivanje. Najčešći pristup je:

• Prvo, povratni ventil prebacuje uređaj u način hlađenja. Ovo šalje vrući plin u vanjsku zavojnicu kako bi otopio inje. U isto vrijeme vanjski ventilator, koji inače puše hladan zrak preko zavojnice, se isključuje kako bi se smanjila količina topline potrebna za topljenje leda.
• Dok se to događa, dizalica topline hladi zrak u cjevovodu. Sustav grijanja bi normalno zagrijavao ovaj zrak koji se distribuira po kući.

Jedna od dvije metode se koristi za određivanje kada jedinica prelazi u način rada za odleđivanje:

• Demand-frost kontrole nadziru protok zraka, tlak rashladnog sredstva, temperaturu zraka ili zavojnice i razliku tlaka na vanjskoj zavojnici kako bi otkrili nakupljanje leda.
• Vremensko-temperaturno odmrzavanje započinje i završava unaprijed postavljenim vremenskim intervalom ili senzorom temperature koji se nalazi na vanjskoj zavojnici. Ciklus se može pokrenuti svakih 30, 60 ili 90 minuta, ovisno o klimi i dizajnu sustava.

Nepotrebni ciklusi odmrzavanja smanjuju sezonsku učinkovitost dizalice topline. Kao rezultat toga, metoda smrzavanja na zahtjev općenito je učinkovitija budući da pokreće ciklus odmrzavanja samo kada je to potrebno.

Dodatni izvori topline

Budući da dizalice topline zrak-izvor imaju minimalnu vanjsku radnu temperaturu (između -15°C do -25°C) i smanjeni kapacitet grijanja pri vrlo niskim temperaturama, važno je razmotriti dodatni izvor grijanja za rad toplinske pumpe zrak-izvor. Dodatno grijanje također može biti potrebno kada se dizalica topline odleđuje. Dostupne su različite opcije:

• Sve električno: U ovoj konfiguraciji, rad dizalice topline nadopunjen je električnim otpornim elementima koji se nalaze u kanalima ili s električnim postoljima. Ovi otporni elementi su manje učinkoviti od dizalice topline, ali njihova sposobnost grijanja je neovisna o vanjskoj temperaturi.
• Hibridni sustav: U hibridnom sustavu, dizalica topline zrak-izvor koristi dodatni sustav kao što je peć ili kotao. Ova opcija se može koristiti u novim instalacijama, a također je dobra opcija kada se dizalica topline dodaje postojećem sustavu, npr. kada se dizalica topline ugrađuje kao zamjena za centralni klima uređaj.

Za više informacija o sustavima koji koriste dodatne izvore grijanja pogledajte posljednji odjeljak ove knjižice, Povezana oprema. Tamo možete pronaći raspravu o opcijama kako programirati svoj sustav za prijelaz između korištenja toplinske pumpe i korištenja dodatnog izvora topline.

Razmatranja energetske učinkovitosti

Kako biste podržali razumijevanje ovog odjeljka, pogledajte raniji odjeljak pod nazivom Uvod u učinkovitost toplinske pumpe za objašnjenje što predstavljaju HSPF i SEER.

U Kanadi propisi o energetskoj učinkovitosti propisuju minimalnu sezonsku učinkovitost grijanja i hlađenja koja se mora postići da bi se proizvod mogao prodavati na kanadskom tržištu. Osim ovih propisa, vaša pokrajina ili teritorij mogu imati strože zahtjeve.

Minimalne performanse za Kanadu kao cjelinu i tipični rasponi za proizvode dostupne na tržištu, sažeti su u nastavku za grijanje i hlađenje. Važno je također provjeriti postoje li dodatni propisi u vašoj regiji prije nego što odaberete svoj sustav.

Sezonska izvedba hlađenja, SEER:

• Minimalni SEER (Kanada): 14
• Raspon, SEER na tržištu Dostupni proizvodi: 14 do 42

Sezonska izvedba grijanja, HSPF

• Minimalni HSPF (Kanada): 7,1 (za regiju V)
• Raspon, HSPF u dostupnim proizvodima na tržištu: 7.1 do 13.2 (za regiju V)

Napomena: HSPF faktori navedeni su za AHRI klimatsku zonu V, koja ima sličnu klimu kao Ottawa. Stvarna sezonska učinkovitost može varirati ovisno o vašoj regiji. Trenutno je u razvoju novi standard performansi koji ima za cilj bolje predstavljanje performansi ovih sustava u kanadskim regijama.

Stvarne SEER ili HSPF vrijednosti ovise o nizu čimbenika koji se prvenstveno odnose na dizajn dizalice topline. Trenutna izvedba značajno je evoluirala tijekom posljednjih 15 godina, potaknuta novim razvojem tehnologije kompresora, dizajnom izmjenjivača topline i poboljšanim protokom i kontrolom rashladnog sredstva.

Toplinske pumpe s jednom i promjenjivom brzinom

Od posebne je važnosti pri razmatranju učinkovitosti uloga novih dizajna kompresora u poboljšanju sezonskih performansi. Tipično, jedinice koje rade na minimalno propisanim SEER i HSPF karakteriziraju jednobrzinske dizalice topline. Sada su dostupne dizalice topline zrak-izvor promjenjive brzine koje su dizajnirane da mijenjaju kapacitet sustava kako bi bolje odgovarale zahtjevima grijanja/hlađenja kuće u određenom trenutku. To pomaže u održavanju vrhunske učinkovitosti u svakom trenutku, uključujući i tijekom blažih uvjeta kada postoji niža potražnja za sustavom.

U novije vrijeme na tržište su uvedene toplinske pumpe sa izvorom topline zrakom koje su bolje prilagođene za rad u hladnoj kanadskoj klimi. Ovi sustavi, koji se često nazivaju toplinske pumpe za hladnu klimu, kombiniraju kompresore promjenjivog kapaciteta s poboljšanim dizajnom izmjenjivača topline i kontrolama kako bi se maksimizirao kapacitet grijanja pri nižim temperaturama zraka, dok se održava visoka učinkovitost u blažim uvjetima. Ove vrste sustava obično imaju više SEER i HSPF vrijednosti, pri čemu neki sustavi dosežu SEER do 42, a HSPF približavaju se 13.

Certifikacija, standardi i ljestvice ocjenjivanja

Kanadsko udruženje za standardizaciju (CSA) trenutno provjerava električnu sigurnost svih dizalica topline. Norma performansi specificira testove i ispitne uvjete pri kojima se određuju kapaciteti i učinkovitost grijanja i hlađenja dizalice topline. Standardi testiranja učinkovitosti za dizalice topline zrak-izvor su CSA C656, koji je (od 2014.) usklađen s ANSI/AHRI 210/240-2008, Performance Rating of Unitary Air-Conditioning & Air-Source Heat Pump Equipment. Također zamjenjuje CAN/CSA-C273.3-M91, standard performansi za centralne klima-uređaje i toplinske pumpe Split-sustava.

Razmatranja veličine

Za odgovarajuću veličinu sustava toplinske pumpe važno je razumjeti potrebe za grijanjem i hlađenjem vašeg doma. Preporuča se angažiranje stručnjaka za grijanje i hlađenje koji će izvršiti potrebne izračune. Opterećenja grijanja i hlađenja treba odrediti korištenjem priznate metode dimenzioniranja kao što je CSA F280-12, “Određivanje potrebnog kapaciteta uređaja za grijanje i hlađenje stambenog prostora.”

Dimenzioniranje vašeg sustava dizalice topline treba biti u skladu s vašim klimatskim, grijanim i rashladnim opterećenjem zgrade i ciljevima vaše instalacije (npr. maksimiziranje uštede energije za grijanje u odnosu na zamjenu postojećeg sustava tijekom određenih razdoblja u godini). Kako bi pomogao u ovom procesu, NRCan je razvio Vodič za dimenzioniranje i odabir toplinske pumpe zračnog izvora. Ovaj vodič, zajedno s popratnim softverskim alatom, namijenjen je energetskim savjetnicima i strojarskim dizajnerima, te je besplatno dostupan za pružanje smjernica o odgovarajućem dimenzioniranju.

Ako je dizalica topline premala, primijetit ćete da će se dopunski sustav grijanja koristiti češće. Iako će premali sustav i dalje raditi učinkovito, možda nećete ostvariti očekivane uštede energije zbog velike upotrebe dodatnog sustava grijanja.

Isto tako, ako je dizalica topline predimenzionirana, željene uštede energije možda neće biti ostvarene zbog neučinkovitog rada tijekom blažih uvjeta. Dok dodatni sustav grijanja radi rjeđe, u toplijim uvjetima okoline, dizalica topline proizvodi previše topline i jedinica se uključuje i isključuje što dovodi do nelagode, trošenja dizalice topline i potrošnje električne energije u stanju mirovanja. Stoga je važno dobro razumjeti svoje grijaće opterećenje i karakteristike rada toplinske pumpe kako biste postigli optimalnu uštedu energije.

Ostali kriteriji odabira

Osim veličine, treba uzeti u obzir nekoliko dodatnih čimbenika učinka:

• HSPF: Odaberite jedinicu sa što većim HSPF-om koliko je praktično. Za jedinice s usporedivim HSPF ocjenama, provjerite njihove ocjene u stabilnom stanju na –8,3°C, niska temperatura. Jedinica s višom vrijednošću bit će najučinkovitija u većini regija Kanade.
• Odmrzavanje: Odaberite jedinicu s kontrolom odmrzavanja na zahtjev. Ovo minimizira cikluse odmrzavanja, što smanjuje dodatnu i potrošnju energije toplinske pumpe.
• Ocjena zvuka: Zvuk se mjeri u jedinicama koje se nazivaju decibeli (dB). Što je niža vrijednost, niža je zvučna snaga koju emitira vanjska jedinica. Što je viša razina decibela, to je buka glasnija. Većina dizalica topline ima ocjenu buke od 76 dB ili nižu.

Razmatranja instalacije

Dizalice topline zrak-izvor treba instalirati kvalificirani izvođač. Posavjetujte se s lokalnim stručnjakom za grijanje i hlađenje da odredite veličinu, instalirate i održavate svoju opremu kako biste osigurali učinkovit i pouzdan rad. Ako želite implementirati dizalicu topline koja bi zamijenila ili dopunila vašu središnju peć, trebali biste biti svjesni da dizalice topline općenito rade na većim protokima zraka od sustava peći. Ovisno o veličini vaše nove dizalice topline, možda će biti potrebne neke preinake na vašem cjevovodu kako bi se izbjegla dodatna buka i potrošnja energije ventilatora. Vaš izvođač će vam moći dati smjernice o vašem konkretnom slučaju.

Trošak ugradnje toplinske pumpe zrak-izvor ovisi o vrsti sustava, vašim projektnim ciljevima i postojećoj opremi za grijanje i kanalima u vašem domu. U nekim slučajevima mogu biti potrebne dodatne izmjene na cjevovodu ili električnim uslugama za podršku vašoj novoj instalaciji toplinske pumpe.

Razmatranja rada

Trebali biste obratiti pažnju na nekoliko važnih stvari kada koristite svoju dizalicu topline:

• Optimizirajte zadane vrijednosti toplinske pumpe i dodatnog sustava. Ako imate dodatni električni sustav (npr. postolje ili otporne elemente u kanalu), svakako koristite nižu zadanu temperaturu za svoj dodatni sustav. To će vam pomoći da maksimalno povećate količinu grijanja koju dizalica topline daje vašem domu, smanjujući potrošnju energije i račune za režije. Preporuča se zadana vrijednost od 2°C do 3°C ispod zadane vrijednosti temperature grijanja dizalice topline. Posavjetujte se sa svojim izvođačem radova o optimalnoj zadanoj točki za vaš sustav.
• Pripremite se za učinkovito odmrzavanje. Možete smanjiti potrošnju energije postavljanjem sustava za isključivanje unutarnjeg ventilatora tijekom ciklusa odmrzavanja. To može izvesti vaš instalater. Međutim, važno je imati na umu da odmrzavanje može trajati malo dulje s ovom postavkom.
• Smanjite temperaturne padove. Dizalice topline imaju sporiji odziv od sustava peći, pa teže reagiraju na duboke padove temperature. Trebalo bi koristiti umjerene padove od najviše 2°C ili koristiti "pametni" termostat koji rano uključuje sustav, u očekivanju oporavka od pada. Opet se posavjetujte sa svojim izvođačem radova o optimalnoj sniženoj temperaturi za vaš sustav.
• Optimizirajte svoj smjer strujanja zraka. Ako imate zidnu unutarnju jedinicu, razmislite o prilagodbi smjera strujanja zraka kako biste maksimalno povećali udobnost. Većina proizvođača preporučuje usmjeravanje protoka zraka prema dolje kada se grije, odnosno prema putnicima kada se hladi.
• Optimizirajte postavke ventilatora. Također, svakako prilagodite postavke ventilatora kako biste povećali udobnost. Kako biste maksimizirali isporučenu toplinu dizalice topline, preporuča se postaviti brzinu ventilatora na visoku ili 'Auto'. Tijekom hlađenja, kako bi se također poboljšalo odvlaživanje, preporučuje se 'niska' brzina ventilatora.

Razmatranja održavanja

Pravilno održavanje ključno je kako bi vaša dizalica topline radila učinkovito, pouzdano i imala dug radni vijek. Trebali biste pozvati kvalificiranog izvođača za godišnje održavanje vaše jedinice kako biste bili sigurni da sve radi u dobrom stanju.

Osim godišnjeg održavanja, postoji nekoliko jednostavnih stvari koje možete učiniti kako biste osigurali pouzdan i učinkovit rad. Obavezno promijenite ili očistite filtar za zrak svaka 3 mjeseca jer će začepljeni filtri smanjiti protok zraka i smanjiti učinkovitost vašeg sustava. Također, provjerite da ventilacijski otvori i otvori za zrak u vašem domu nisu blokirani namještajem ili tepisima jer neadekvatan protok zraka u ili iz vaše jedinice može skratiti životni vijek opreme i smanjiti učinkovitost sustava.

Operativni troškovi

Ušteda energije ugradnjom dizalice topline može vam pomoći smanjiti mjesečne račune za energiju. Postizanje smanjenja vaših računa za energiju uvelike ovisi o cijeni električne energije u odnosu na druga goriva kao što su prirodni plin ili lož ulje, te, u primjenama naknadne ugradnje, o vrsti sustava koji se mijenja.

Dizalice topline općenito imaju veću cijenu u usporedbi s drugim sustavima kao što su peći ili električne ploče zbog broja komponenti u sustavu. U nekim regijama i slučajevima, ovaj dodatni trošak može se nadoknaditi u relativno kratkom vremenskom razdoblju kroz uštedu troškova komunalnih usluga. Međutim, u drugim regijama, različite cijene komunalnih usluga mogu produljiti ovo razdoblje. Važno je surađivati ​​sa svojim izvođačem ili energetskim savjetnikom kako biste dobili procjenu ekonomičnosti dizalica topline u vašem području i potencijalnih ušteda koje možete postići.

Očekivani životni vijek i jamstva

Dizalice topline zrak-izvor imaju radni vijek između 15 i 20 godina. Kompresor je kritična komponenta sustava.

Većina dizalica topline pokrivena je jednogodišnjim jamstvom na dijelove i rad te dodatnim jamstvom od pet do deset godina na kompresor (samo za dijelove). Međutim, jamstva se razlikuju od proizvođača do proizvođača, stoga provjerite sitna slova.

Napomena:

Neki od članaka preuzeti su s interneta. Ako postoji bilo kakvo kršenje, kontaktirajte nas da ga izbrišemo. Ako ste zainteresirani za proizvode toplinske pumpe，slobodno kontaktirajte tvrtku OSB toplinske pumpe，mi smo vaš najbolji izbor.