Hlavním omezením vzduchových tepelných čerpadel je výrazný pokles výkonu, když venkovní teploty dosahují bodu mrazu.
Tepelná čerpadla se objevují jako efektivní řešení pro vytápění a klimatizaci prostor, zejména při použití v systémech s proměnným průtokem chladiva. Dokážou se vyrovnat nejúčinnějším klimatizačním systémům v režimu chlazení a mohou konkurovat nízkým nákladům na spalovací vytápění při použití pouze elektřiny. V porovnání s běžným odporovým ohřívačem dosahuje tepelné čerpadlo úspory v rozmezí 40 až 80 procent v závislosti na konkrétním modelu a provozních podmínkách.
Zatímco vzduchová tepelná čerpadla vyměňují teplo přímo s venkovním vzduchem, tepelná čerpadla země využívají k dosažení vyšší účinnosti stabilní podzemní teplotu. Vzhledem k vysoké ceně a složitým instalacím systému země-voda jsou nejrozšířenější variantou tepelná čerpadla vzduch-voda.
Hlavním omezením vzduchových tepelných čerpadel je výrazný pokles výkonu, když venkovní teploty dosahují bodu mrazu. Konstruktéři musí při specifikaci tepelného čerpadla vzít v úvahu vliv místního počasí a zajistit, aby byl systém vybaven odpovídajícími opatřeními pro nejnižší očekávané teploty.
Jak extrémní chlad ovlivňuje tepelná čerpadla se zdrojem vzduchu?
Hlavní výzvou při použití vzduchového tepelného čerpadla s teplotami pod bodem mrazu je kontrola akumulace ledu na venkovních výměnících. Vzhledem k tomu, že jednotka odebírá teplo z venkovního vzduchu, který je již studený, vlhkost se může snadno shromažďovat a zmrznout na povrchu jejích spirál.
Přestože odmrazovací cyklus tepelného čerpadla může rozpustit led na venkovních výměnících, jednotka nemůže zajistit prostorové vytápění, dokud cyklus trvá. Jak venkovní teploty klesají, tepelné čerpadlo musí častěji vstupovat do odmrazovacího cyklu, aby kompenzovalo tvorbu ledu, což omezuje teplo dodávané do vnitřních prostor.
Vzhledem k tomu, že tepelná čerpadla země-voda si nevyměňují teplo s venkovním vzduchem, nejsou relativně ovlivňována mrazem. Vyžadují však výkopy, které může být obtížné provádět pod stávajícími budovami, zejména v přeplněných městských oblastech.
Specifikace vzduchových tepelných čerpadel pro chladné počasí
Při použití vzduchových tepelných čerpadel s teplotami pod bodem mrazu existují dva hlavní způsoby, jak kompenzovat tepelné ztráty během odmrazovacích cyklů:
Přidání záložního topného systému, typicky plynového hořáku nebo elektrického odporového ohřívače.
Specifikace tepelného čerpadla se zabudovanými opatřeními proti hromadění námrazy.
Záložní topné systémy pro vzduchová tepelná čerpadla jsou jednoduchým řešením, ale mají tendenci zvyšovat náklady na vlastnictví systému. Úvahy o návrhu se mění v závislosti na specifikovaném typu záložního vytápění:
Elektrický odporový ohřívač běží se stejným zdrojem energie jako tepelné čerpadlo. Při dané topné zátěži však odebírá více proudu, což vyžaduje zvýšenou kapacitu kabeláže. Celková účinnost systému také klesá, protože odporové vytápění je mnohem méně účinné než provoz tepelného čerpadla.
Plynový hořák dosahuje mnohem nižších provozních nákladů než odporový ohřívač. Vyžaduje však přívod plynu a výfukový systém, což zvyšuje náklady na instalaci.
Když systém tepelného čerpadla používá záložní vytápění, doporučuje se nastavit termostat na mírnou teplotu. To minimalizuje frekvenci odmrazovacího cyklu a provozní dobu záložního topného systému a snižuje celkovou spotřebu energie.
Tepelná čerpadla s vestavěnými opatřeními proti chladnému počasí
Vzduchová tepelná čerpadla od předních výrobců jsou obvykle dimenzována pro venkovní teploty až -4 °F. Když jsou však jednotky rozšířeny o opatření pro chladné počasí, jejich provozní rozsah se může rozšířit pod -10 °F nebo dokonce -20 °F. Níže jsou uvedeny některé běžné konstrukční prvky používané výrobci tepelných čerpadel ke zmírnění dopadu odmrazovacího cyklu:
Někteří výrobci zahrnují tepelné akumulátory, které mohou pokračovat v dodávání tepla, když tepelné čerpadlo vstoupí do odmrazovacího cyklu.
Existují také konfigurace tepelného čerpadla, kde jedno z vedení horkého chladiva cirkuluje venkovní jednotkou, aby se zabránilo zamrznutí. Odmrazovací cyklus se aktivuje pouze tehdy, když tento efekt ohřevu nestačí.
Když systém tepelného čerpadla používá více venkovních jednotek, lze je naprogramovat tak, aby vstoupily do odmrazovacího cyklu v sekvenci a ne současně. Systém tak nikdy neztratí svůj plný topný výkon v důsledku odmrazování.
Venkovní jednotky mohou být také vybaveny kryty, které chrání jednotku před přímým sněhem. Takto se jednotka musí vypořádat pouze s ledem, který se tvoří přímo na cívkách.
I když tato opatření neodstraňují odmrazovací cyklus úplně, mohou snížit jeho dopad na topný výkon. Pro dosažení nejlepších výsledků se systémem vzduchového tepelného čerpadla je prvním doporučeným krokem posouzení místního počasí. Tímto způsobem lze od začátku specifikovat odpovídající systém; což je jednodušší a levnější než upgrade nevhodné instalace.
Doplňková opatření ke zvýšení účinnosti tepelného čerpadla
Energeticky účinný systém tepelného čerpadla snižuje náklady na vytápění a chlazení. Samotná budova však může být také navržena tak, aby minimalizovala potřeby chlazení v létě a potřeby vytápění v zimě. Plášť budovy s odpovídající izolací a vzduchotěsností minimalizuje potřebu vytápění a chlazení ve srovnání s budovou se špatnou izolací a mnoha úniky vzduchu.
Regulace ventilace také přispívá k účinnosti vytápění a chlazení tím, že upravuje proudění vzduchu podle potřeb budovy. Když ventilační systémy neustále pracují s plným průtokem vzduchu, objem vzduchu, který je třeba upravovat, je vyšší. Na druhou stranu, pokud je ventilace upravena podle obsazenosti, je celkový objem vzduchu, který je nutné klimatizovat, nižší.
Existuje široká škála konfigurací vytápění a chlazení, které lze nasadit v budovách. Nejnižších nákladů na vlastnictví je však dosaženo, když je instalace optimalizována podle potřeb budovy.
Článek od Michaela Tobiáše
Odkaz: Tobias, M. (nd). Povolte prosím soubory cookie. StackPath. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
Pokud chcete bezproblémový problém s nízkým výkonem při nízké okolní teplotě produktů tepelných čerpadel, rádi vám představíme naše vzduchová tepelná čerpadla EVI! Namísto běžné okolní teploty -7 až 43 stupňů C jsou schopny pracovat od nejnižších do -25 stupňů Celsia. Pro více informací nás neváhejte kontaktovat!
Čas odeslání: 16. března 2022