Ako funguje elektrický ohrievač v tepelnom čerpadle? Aké funkcie vykonáva? Pri akej teplote sa zapína? Koľko elektriny spotrebuje? Dá sa vypnúť ohrievač v tepelnom čerpadle? Mám sa báť elektrických ohrievačov v inštaláciách tepelných čerpadiel?

Obsah

  1. Prečo ohrievač v tepelnom čerpadle?
  2. Dá sa vypnúť ohrievač v tepelnom čerpadle?
  3. Ako funguje elektrický ohrievač v tepelnom čerpadle?
  4. Aký výkon ohrievača?
  5. Ďalšie funkcie ohrievača v tepelnom čerpadle
  6. Zásobníkový ohrievač teplej vody
  7. Ostatné ohrievače v tepelných čerpadlách

Väčšina súčasných a budúcich užívateľov tepelných čerpadiel spája ohrievač najmä s funkciou špičkového zdroja, ktorý podporuje tepelné čerpadlo v obdobiach, keď teplota vonkajšieho vzduchu klesá na veľmi nízke hodnoty.

Mnohí zákazníci sa obávajú jeho prevádzky a s tým spojených vysokých účtov za elektrinu, no pri správnom výbere tepelného čerpadla sa tieto obavy ukážu ako úplne neopodstatnené. Niektorí si tiež myslia, že otázka elektrického ohrievača sa týka len tepelných čerpadiel vzduch-voda, pri ktorých hrozí prevádzka pri nízkych teplotách. Medzitým sa elektrické ohrievače používajú aj v tepelných čerpadlách so zemným zdrojom, aj keď sa zvyčajne vyberajú tak, že nepotrebujú ohrievač ako špičkový zdroj. Ohrievač v tepelnom čerpadle však môže vykonávať celkom iné funkcie.

Prečo ohrievač v tepelnom čerpadle?

Je možné zvoliť tepelné čerpadlo vzduch-voda tak, aby nemuselo spolupracovať s elektrickým ohrievačom ako špičkovým zdrojom? Môžete, ale v praxi sa to nepoužíva. Aby ste to vysvetlili, musíte pochopiť pojmy tepelné čerpadlo a prevádzkové režimy s duálnym režimom.

Výkon tepelného čerpadla závisí od teploty spodného zdroja, teda vonkajšieho vzduchu pre tepelné čerpadlo vzduch-voda a zeme - pre tepelné čerpadlo zem-voda. Spodný zdroj tepla pre zemné čerpadlá má celoročne celkom stabilné parametre, no v prípade vzduchových tepelných čerpadiel sa jeho teplota počas roka veľmi mení. Čím nižšia je teplota vzduchu, tým nižší vykurovací výkon môže tepelné čerpadlo dosiahnuť.

Keď to porovnáme s potrebou tepla budovy, ukáže sa, že tu sú charakteristiky opačné. So znižovaním vonkajšej teploty sa zvyšuje potreba tepla budovy. So stúpajúcou teplotou klesá potreba tepla a v mimosezóne po vypnutí vykurovacieho systému objektu ostáva len potreba tepla na prípravu úžitkovej vody.

Priesečník týchto charakteristík (dosiahnutý výkon tepelného čerpadla a vykurovací výkon potrebný pre budovu) sa nazýva bivalenčný bod.Nad bodom duálneho režimu je kapacita tepelného čerpadla väčšia ako potreba tepla budovy, presne v tomto bode sú hodnoty výkonu tepelného čerpadla a potreby tepla budovy rovnaké a pod bodom duálneho režimu je kapacita tepelného čerpadla je nižšia, ako potrebuje budova. Práve tento nedostatok energie kompenzuje elektrický ohrievač.

Tento režim prevádzky tepelného čerpadla, kde tepelné čerpadlo pod bodom duálneho režimu poskytuje časť požadovaného vykurovacieho výkonu a zvyšnú časť dopĺňa ohrievač, sa nazýva paralelný monoenergetický režim.

Ohrievač podporujúci prevádzku tepelného čerpadla na účely vykurovania priestorov je zvyčajne zabudovaný v zariadení. Môže byť inštalovaný do vonkajšej jednotky - v prípade monoblokového tepelného čerpadla, alebo do vnútornej jednotky - v prípade splitových tepelných čerpadiel alebo monoblokov s vnútornými hydraulickými modulmi. Tento ohrievač je možné nainštalovať aj do vyrovnávacej nádrže.

Dá sa vypnúť ohrievač v tepelnom čerpadle?

Nebolo by lepšie zvoliť tepelné čerpadlo s vyšším výkonom a rezignovať na prevádzku ohrievača? Teoreticky môžete. Potom by sme mali do činenia s monovalentným prevádzkovým režimom, v ktorom tepelné čerpadlo nevyžaduje špičkový zdroj a jeho výkon je vyšší ako potreba budovy aj pri najnižších vonkajších teplotách vzduchu.

V praxi sa to však pre tepelné čerpadlá vzduch-voda neodporúča. prečo? Pretože počet dní s extrémne nízkymi teplotami je malý. Takto zvolený výkon tepelného čerpadla sa môže ukázať ako príliš veľký, čo bude mať za následok menšiu moduláciu výkonu na nízku úroveň a vyšší minimálny výkon tepelného čerpadla používaný v prechodných obdobiach. Medzitým je za rok oveľa viac dní s teplotami 5, 10ºC ako tých s teplotou -20ºC.

V dôsledku toho bude výber výkonnejšieho tepelného čerpadla viesť k vyšším kapitálovým nákladom, ale nemusí priniesť výhody nižších prevádzkových nákladov.Príliš vysoký výkon v období miernejšej zimy môže spôsobiť príliš časté zapínanie tepelného čerpadla. Túto situáciu možno zmierniť inštaláciou vyrovnávacej nádrže s veľkou kapacitou v inštalácii.

Monovalentný režim sa štandardne používa pri tepelných čerpadlách zem-voda, ktorých výkon je počas vykurovacej sezóny stabilnejší (teplota zeme kolíše oveľa menej ako teplota vzduchu).

Ako funguje elektrický ohrievač v tepelnom čerpadle?

Pri výbere tepelného čerpadla pre konkrétnu budovu/konkrétnu inštaláciu je možné použiť rôzne režimy prevádzky tepelného čerpadla, treba však pamätať na to, že každé riešenie má svoje špecifiká. Väčšina inštalatérov/projektantov si vyberá tepelné čerpadlá vzduch-voda na prácu v paralelnom monoenergetickom režime s predpokladom bivalenčného bodu -8ºC až -13ºC, v závislosti od očakávaní investora a klimatickej zóny.

Je potrebné pripomenúť, že riadiaci algoritmus tepelného čerpadla nespustí ohrievač s pomocným čerpadlom okamžite, akonáhle snímač vonkajšej teploty zaznamená teplotu rovnajúcu sa bodu bivalencie predpokladanému pri výbere tepelného čerpadla. Dôležitá je tu akumulácia tepla v objekte a zotrvačnosť vykurovacej sústavy, ktorá dokáže aj napriek relatívne nízkej vonkajšej teplote „prežiť“ napríklad niekoľko nočných hodín so silným mrazom bez zapnutia ohrievača. .

Vonkajšia teplota vzduchu je zvyčajne len jednou z podmienok pre aktiváciu prídavného ohrievača. Rovnako často musia byť splnené aj ďalšie podmienky, napríklad minimálna doba prevádzky kompresora na účely vykurovania alebo dosiahnutý teplotný rozdiel vo vzťahu k nastavenej teplote pre tepelné čerpadlo. Tieto nastavenia môžu byť napríklad:

  • vonkajšia teplota pod -10ºC;
  • prevádzka tepelného čerpadla s kompresorom minimálne 3 hodiny;
  • rozdiel od nastavenej teploty väčší ako 5ºC (napríklad tepelné čerpadlo má zásobovať podlahové kúrenie vodou s teplotou 35ºC, ale je schopné ohriať vodu v systéme len na 29ºC; rozdiel od nastavenej hodnoty je aspoň 6º).

Toto je len jeden príklad možných nastavení ovládania ohrievača. Výrobcovia tepelných čerpadiel používajú rôzne algoritmy na zapínanie ohrievača, ale vonkajšia teplota zvyčajne nie je jediným parametrom. Počas inštalácie zariadenia je dôležité správne nakonfigurovať nastavenia inštalatérom, prispôsobené konkrétnej budove a očakávaniam užívateľa.

Aký výkon ohrievača?

Tepelné čerpadlá zvyčajne používajú ohrievače s výkonom 3 až 9 kW. Môžu byť jednostupňové - tie s nižším výkonom, napríklad 3 kW, alebo viacstupňové, napríklad trojstupňový ohrievač s výkonom 9 kW, ktorý podľa potreby zapína jeden, dva alebo tri stupne - 3, 6 alebo 9 kW.Aký by teda mal byť výkon ohrievača? Záleží na výbere tepelného čerpadla. V znázornenom príklade by výkon ohrievača s pomocným čerpadlom nemal byť menší ako 4 kW. Vyplýva to z rozdielu medzi maximálnou potrebou tepla (10 kW) a maximálnym výkonom tepelného čerpadla pri najnižších predpokladaných teplotách (6 kW).

Čo sa stane, keď je ohrievač s pomocným čerpadlom pod napätím alebo nastavenia účinne obmedzujú jeho aktiváciu? Táto situácia môže mať za následok nižšiu tepelnú pohodu v budove pri nízkych vonkajších teplotách.

Ďalšie funkcie ohrievača v tepelnom čerpadle

  1. Prvé spustenie inštalácie tepelného čerpadla. Počas prvého spustenia inštalácie v nových budovách, keď sa potery zahrievajú, môže byť teplota vody v slučkách podlahového vykurovania naplnených vodou z diaľkového vykurovania napríklad 10ºC a v zime v úplne studenej, nevykurovanej budove. , táto teplota môže byť ešte nižšia.V takýchto podmienkach, predtým ako začne pracovať kompresor v tepelnom čerpadle, musí ohrievač predhriať vodu v systéme, aby sa dosiahla minimálna teplota potrebná na prevádzku tepelného čerpadla. Ohrievač sa preto používa aj v tepelných čerpadlách zem. Minimálna štartovacia teplota kompresora závisí od konkrétneho modelu zariadenia, ale zvyčajne je medzi 12-20ºC.
  2. Odmrazovanie v prípade príliš nízkej teploty v zásobníku/systéme. Tepelné čerpadlo vzduch-voda pri prevádzke pri teplote vzduchu približne 0ºC a nižšej potrebuje z času na čas odmraziť výparník. Odmrazovanie je potrebné, pretože vzduch pretláčaný cez výparník tepelného čerpadla v dôsledku ochladzovania kondenzuje vlhkosť, ktorá sa usadzuje na výparníku a pri mínusovej teplote na jeho povrchu zamŕza. Ľad/mráz znižuje schopnosť práce výparníka a znižuje účinnosť odvodu tepla zo vzduchu, preto ho treba odstrániť. Tepelné čerpadlo to robí spustením rutiny odmrazovania.Vo väčšine tepelných čerpadiel dostupných na trhu sa odmrazovanie vykonáva pomocou štvorcestného ventilu, ktorý umožňuje recirkuláciu chladiva. Tepelné čerpadlo štandardne v režime vykurovania „ochladzuje“ vonkajší vzduch na „studenom“ výparníku a ohrieva akumulačný/vykurovací systém. V režime odmrazovania je tomu naopak - tepelné čerpadlo čerpá teplo z vyrovnávacieho / vykurovacieho systému a ohrieva výparník tepelného čerpadla s námrazou. Výparník sa tak na krátky čas stane kondenzátorom v chladiacom okruhu tepelného čerpadla. V režime odmrazovania je jednotka tepelného čerpadla, ako keby sa používala na chladenie budovy. Môže sa zdať zvláštne, že tepelné čerpadlo ochladzuje akumulačnú nádrž v zime, keď ju má vykurovať. Režim odmrazovania je však veľmi krátky - asi 2-3 minúty - a po tomto čase je jednotka opäť pripravená na ohrev, napríklad ďalšie dve hodiny. Množstvo tepla odoberaného z vyrovnávacej pamäte/zariadenia je malé, ale má veľký význam pre prevádzku tepelných čerpadiel vzduch-voda, pretože im umožňuje pracovať v zimných podmienkach.Aby bol proces odmrazovania úspešný, musí byť v zásobníku/zariadení k dispozícii dostatok tepla. Minimálnu teplotu vykurovacieho média v zásobníku/systéme potrebnú pre režim odmrazovania udáva výrobca tepelného čerpadla. Môže to byť napríklad 20ºC. V tomto prípade ohrievač ochráni proces odmrazovania a spustí sa, ak je teplota vo vyrovnávacej nádrži/inštalácii príliš nízka na to, aby sa vykonala správne. Stáva sa to zvyčajne pri spustení kúrenia alebo po dlhšom období nečinnosti.
  3. Nemrznúci režim. Tento problém sa týka monoblokových tepelných čerpadiel vzduch-voda, ktoré pri naplnení vodou vyžadujú ochranu pred mrazom. Jedným zo spôsobov ochrany je použitie vhodného algoritmu, ktorého úlohou je „zabezpečiť“, aby teplota vo vonkajších prvkoch tepelného čerpadla, ktoré môžu obsahovať vodu, neklesla pod hodnotu hroziacu zamrznutím. Keď sa taká chvíľa blíži, automaticky sa spustí obehové čerpadlo, kompresor alebo ohrievač – v závislosti od podmienok a situácie.
  4. Núdzový zdroj. Tepelné čerpadlo vybavené elektrickým ohrievačom má vlastne núdzový zdroj. V prípade akýchkoľvek technických problémov alebo potreby servisného zásahu je ohrievač schopný zabezpečiť núdzové vykurovanie. Jeho výkon nemusí postačovať na pokrytie celkovej potreby pri veľmi nízkych vonkajších teplotách, ale bude schopný dodať aspoň časť energie, vďaka čomu nebude budova ukrátená o vykurovanie. Odstávky tepelného čerpadla pre technické problémy nie sú bežné, no niektorí investori chcú mať v prípade núdze aj druhý zdroj tepla, aj keď k nemu počas životnosti tepelného čerpadla nemusí dôjsť. Ak to investor očakáva, je možné použiť záložný elektrický ohrievač v zásobníku s vyšším výkonom. Potom môže byť úplne nezávislým zdrojom tepla.

Zásobníkový ohrievač teplej vody

Druhý ohrievač, ktorý je inštalovaný v systéme tepelného čerpadla, je ohrievač pre nádrž na teplú vodu pre domácnosť. Má trochu inú funkciu - slúži len na podporu ohrevu úžitkovej vody.

  • Zavedenie režimu proti legionele. Toto je antibakteriálny režim prehriatia nádrže na vodu pre domácnosť. V tomto režime sa voda v nádrži ohrieva na vysokú teplotu, niekedy dosahujúcu 70ºC, aby sa odstránili baktérie, ktoré sa v nej môžu potenciálne rozvíjať. Tepelné čerpadlo zvyčajne nedokáže túto úlohu vykonať samo, pretože taká vysoká teplota zásobníka je mimo jeho dosiahnuteľný prevádzkový rozsah.
  • Rýchly ohrev vody z vodovodu. Na vykonávanie tejto funkcie sa používa ohrievač nádrže. Tento režim sa používa pri zvýšenej potrebe teplej vody alebo keď ju potrebujete náhle ohriať.
  • Obmedzená teplotná kapacita tepelného čerpadla. Tepelné čerpadlo má určitú pracovnú oblasť. Ovplyvňuje tiež dosiahnuteľnú teplotu vody z vodovodu, ohrievanej nepriamo špirálou. Keď je vonkajšia teplota veľmi nízka, pracovná plocha tepelného čerpadla môže napríklad ohrievať úžitkovú vodu až na maximálnu teplotu 45ºC.Toto je príliš nízka hodnota pre používateľa, ktorý nastavil teplotu vody v nádrži na 50ºC a očakáva, že bude môcť používať vodu pri tejto teplote. V takejto situácii sa môže zásobníkový ohrievač zapnúť a zohriať úžitkovú vodu na požadovanú teplotu.
  • Núdzový zdroj ohrevu úžitkovej vody. V prípade potreby servisného zásahu ohrievač v nádrži na teplú vodu pre domácnosť zostáva k dispozícii ako druhý núdzový zdroj tepla. V inštaláciách s tepelnými čerpadlami, zásobníkový ohrievač teplej vody pre domácnosť nie je potrebné. Umožňuje vám však získať niekoľko ďalších funkcií a náklady na jeho nákup sú nízke. Typicky je výkon ohrievača nádrže 1,5-3 kW.

Ostatné ohrievače v tepelných čerpadlách

  • Ohrievač odkvapkávacej misky. Slúži na zabezpečenie správneho odvodu kondenzátu, ktorý vo veľkom množstve vyteká z tepelného čerpadla po odmrazení výparníka. Ak tento ohrievač nie je prítomný, odtoková vaňa môže zamrznúť, čo sťaží odtok kondenzátu.Zamŕzajúca voda môže spôsobiť poškodenie. Niektorí výrobcovia tepelných čerpadiel nahrádzajú ohrievač odkvapkávacej misky horúcou rúrkou na chladivo. Chráni odvod kondenzátu tepelného čerpadla pred námrazou, ale nevyžaduje dodatočný prísun energie.
  • Ohrievač pre odtokové potrubie. Ak kondenzát nie je odvádzaný priamo pod tepelné čerpadlo, napríklad do štrkového lôžka, ale smeruje niekam ďalej, je potrebné použiť vykurovacie teleso v potrubí na odvod kondenzátu tepelného čerpadla. Odstúpenie od tohto vykurovacieho telesa môže mať za následok zamrznutie kondenzátu v uvedenom potrubí, čo môže viesť k jeho upchatiu a poškodeniu.

Prečítajte si tiež:

  • Vzduchové tepelné čerpadlo – fakty a mýty o tom, ako to funguje
  • Zákaz f-plynu v EÚ! Ako to ovplyvní trh s tepelnými čerpadlami?
  • Spolufinancovanie tepelných čerpadiel. Ako znížiť náklady na nákup a inštaláciu tepelného čerpadla?

Kategórie:

Rekonštrukcia