Jednym z najważniejszych elementów rzutujących na prawidłowe działanie pompy ciepła z dolnym źródłem energii w postaci powietrza zewnętrznego jest lokalizacja agregatu zewnętrznego. Należy unikać lokalizacji wolno stojących. Ustawienie agregatu na płaskim dachu bez innych przeszkód chroniących przed wiatrem może znacznie obniżyć moc grzewczą pompy ciepła. Rys. 1 przedstawia taki sposób lokalizacji i sytuację, gdy wprost na czoło agregatu wieje wiatr. W przeciwnym kierunku kierowane jest powietrze z wentylatora agregatu. Co prawda, renomowani producenci urządzeń stosują coraz to nowe kratki nawiewne zapewniające coraz to większe rozproszenie strumienia powietrza z wentylatora i zmniejszenie oddziaływania na nie wiatrów, to jednak ciśnienie dynamiczne wytwarzane przez wiatr spowoduje, że wentylator będzie przetłaczał dużo mniej powietrza niż przy pogodzie bezwietrznej. Niestety, ilość powietrza przetłaczanego przez wentylator, a więc przepływającego przez wymiennik ciepła w agregacie (podczas pracy w trybie grzania pełni funkcję parownika) rzutuje na ilość energii cieplnej odbieranej od powietrza zewnętrznego. Powietrze wyrzucane jest z agregatu z prędkością od 3 do 10 m/s (w zależności od typu agregatu i jego producenta), ciśnienie dynamiczne wytwarzane przez wentylator to zwykle 10÷20 Pa, 10 m/s to 36 km/h. Nie są rzadkością wiatry wiejące z dużo większą prędkością. Może się zdarzyć sytuacja, że wiejący wprost na czoło agregatu mroźny wiatr spowoduje zredukowanie mocy grzewczej całego systemu praktycznie do zera lub spowoduje zadziałanie zabezpieczeń agregatu i wyłączy go z pracy.

Jeśli już musimy ustawić agregat na otwartej płaskiej powierzchni, powinniśmy wyposażyć go w ekrany przeciwwiatrowe za agregatem i z jego boku z wlotem powietrza na wymiennik. Wiatrochron powinien obejmować wysokość od powierzchni posadowienia i wystawać nad górną krawędź agregatu. Powinien być odsunięty od ścian agregatu na odległość zgodną z wymogami producenta agregatu i zapewniać swobodny dostęp serwisowy. Zwykle stosuje się odległość 20-30 cm. Bardzo ważne jest właściwe zamontowanie wiatrochronu. Będą na niego działały znaczne siły, należy zadbać, by nie stał się potencjalnym zagrożeniem. Dużo lepszym rozwiązaniem jest umieszczenie agregatu przy ścianie budynku. Ściana za agregatem zapewni nam zmniejszenie oddziaływania wiatrów na pracę wentylatora agregatu.

Niezależnie, czy agregat będzie stał na dachu, czy na ziemi, umieszczenie go nisko na podłożu jest błędem. Tak niski montaż spowoduje, że przy intensywnych opadach śniegu agregat będzie zasypywany. Co prawda, pracujący cały czas agregat podczas odszraniania wytopi część przyległego śniegu, a pracujący wentylator wywieje część śniegu przed agregatem, to bezpośrednio za wymiennikiem może tworzyć się skorupa śnieżno-lodowa prowadząca do zalodzenia wymiennika (i zmniejszenia mocy grzewczej).

Innym problemem jest zalodzenie pod agregatem. Woda spływająca z wymiennika podczas procesu oszraniania spływa dalej pod agregat i zamarza, tworząc coraz wyższą pokrywę lodową. Jeśli agregat będzie stał nisko nad gruntem, lód szybko narośnie pod agregatem i stopniowo zacznie go otaczać, co w konsekwencji prócz spadku mocy grzewczej może doprowadzić do uszkodzenia agregatu.

Najkorzystniej jest umieścić agregat na ramie lub postumencie o wysokości od 30 do 40 cm w zależności od uwarunkowania terenu. Rama ułatwi też usuwanie lodu spod agregatu w okresie przedłużających się mrozów. Zdarzyło mi się wywieźć 10 taczek lodu spod agregatu o mocy grzewczej 18 kW.

Zabezpieczenia przeciwoblodzeniowe

Chyba największym problemem pomp ciepła czerpiących energię cieplną z powietrza jest oszranianie i usuwanie oblodzenia. Podczas procesu odszraniania następuje stopienie się szronu z lameli wymiennika ciepła agregatu. Woda spływa po lamelach na spód wymiennika, a dalej na tacę – dolną część obudowy agregatu (dolna płyta), skąd przez otwory spustowe spływa pod agregat. Jeśli nie ma silnych mrozów, proces ten przebiega bez zakłóceń. Jednak przy silnych mrozach woda nie zdąży spłynąć z agregatu i zamarza w dolnej części wymiennika (jest on zimniejszy podczas procesu odszraniania) i na tacy agregatu. Lód może narastać na wymienniku, wskutek czego powstanie na nim skorupa lodu (nie będzie do niego przylegać, ale zakłóci swobodny przepływ powietrza przez wymiennik) oraz wewnątrz agregatu na dolnej części obudowy pełniącej rolę tacy ociekowej. Lód na wymienniku ograniczy nam moc grzewczą agregatu, narastający lód na tacy może doprowadzić do zatrzymania bądź uszkodzenia wentylatora.

By zapobiec narastaniu lodu na wymienniku ciepła, należy opasać go grzałką elektryczną tuż przy spodzie. Dobrze jest przeprowadzić jeszcze jedną czynność – zdemontować siatkę osłaniającą wymiennik. To, co prawda, czyn niezgodny z zaleceniem producenta, ale zapobiega narastaniu lodu na kratce i ułatwia potencjalne odlodzenie. By zapobiec oblodzeniu się spodu obudowy agregatu, należy zastosować matę grzejną i przykręcić ją do spodu agregatu (od środka agregatu). Mata spełni jeszcze jedno zadanie. Jeśli agregat jest dłuższy czas wyłączony, a w okresie tym występowały zawieje lub zamiecie śnieżne, jest bardzo prawdopodobne, że do wnętrza agregatu dostał się śnieg, który zablokuje nam wentylator (silniki wentylatorów mają bardzo małą moc). Pracująca mata grzewcza roztopi śnieg, umożliwiając pracę wentylatora. Grzałki powinny być sterowane termostatem, który załącza je poniżej nastawionej temperatury (w zależności od potrzeb około -5°C). Grzałki mają moc kilkudziesięciu watów.

Niektóre agregaty są fabrycznie wyposażone w tego rodzaju urządzenia. Dokonując wyboru, warto sprawdzić, co producent oferuje w wyposażeniu. Może się okazać, że potencjalnie tańsze urządzenie, po uwzględnieniu kosztów powyższego wyposażenia, okaże się droższe od fabrycznie wyposażonej pompy innego producenta.

Izolacja instalacji chłodniczej

Standardowa izolacja przewodów freonowych dla urządzeń klimatyzacyjnych małej wydajności chłodniczej posiada ścianki o grubości 9 mm. Izolacja przewidziana jest dla różnicy temperatur pomiędzy powietrzem zewnętrznym w lecie (około 35°C) a temperaturą czynnika chłodniczego na ssaniu (około 0°C) – pomijam właściwości parochronne, bo te przy grzaniu nas nie interesują. Różnica temperatur wynosi 35°C. Dla trybu grzania temperatura na zewnątrz może wynosić nawet -20°C (renomowane pompy ciepła przy tej temperaturze wciąż działają, niektóre nawet przy niższych), natomiast temperatura gazów na tłoczeniu może wynieść nawet 70°C. Daje to różnicę temperatur 90°C, czyli przeszło dwa razy więcej niż dla chłodzenia. W związku z powyższym, ścianka izolacji przewodów prowadzonych na zewnątrz budynku powinna być grubsza i wynosić 19 mm. Trudno taką izolację zmieścić w ciasnych pokrywach agregatów. Można więc przewody ze standardową izolacją osłonić dodatkowymi matami izolacyjnymi.

Cieńsza izolacja znacznie zwiększa straty energii cieplnej podczas przepływu freonu w rurach, zmniejsza też efektywność uzyskania ciepłej wody użytkowej. W przypadku zbyt cienkiej izolacji, przegrzana para freonu (około 70°C stosunkowo mała część energii całego procesu skraplania, ale o wyższej temperaturze mogąca dogrzać c.w.u. powyżej temperatury kondensacji freonu) odda energię cieplną w całości lub w części w postaci strat już w rurach freonowych.

Lokalizacja a bezpieczeństwo Na koniec jeszcze kilka uwag dotyczących bezpiecznej eksploatacji agregatów powietrznych pomp ciepła. Agregatów takich nie wolno montować nad chodnikami bez zabezpieczenia odpływu wody z procesu odszraniania. Pod niezabezpieczonym agregatem w okresie mrozów powstawać będą sople lodu, a pod agregatem powstanie ślizgawka z zamarzniętej wody ściekającej z agregatu podczas odszraniania. Przy takim montażu należy bezwzględnie zamontować grzałkę wymiennika ciepła i matę grzejną na spodzie agregatu oraz odpływ wody z agregatu poza obszar ruchu osób. Odprowadzenie wody także należy zabezpieczyć grzałką.

Agregaty mogą być niebezpieczne z jeszcze innego powodu. Podczas odszraniania prócz wody powstaje sporo nasyconej pary wodnej, która wraz z powietrzem jest wyrzucana przez wentylator do przodu. W czasie mrozu jest to swoista mała wytwornica sztucznego śniegu. Para zamarza zaraz za agregatem i opada na grunt, tworząc śliską powierzchnię. Dla małych urządzeń klimatyzacyjnych zagrożone jest około trzech metrów przed agregatem. Montując agregat, trzeba zwrócić uwagę, by strumień powietrza nie był skierowany na chodnik lub ulicę.

Często przytaczane są opinie o nieekonomicznej pracy pomp ciepła czerpiących energię cieplną z powietrza zewnętrznego, potocznie nazwanych pompami ciepła typu powietrze-powietrze, powietrze-woda. Nieekonomiczna praca jest najczęściej spowodowana błędami instalacyjnymi:

* niewłaściwą ilością czynnika chłodniczego,

* złym usytuowaniem agregatu zewnętrznego (narażenie na oddziaływanie wiatru),

* brakiem możliwości właściwego usuwania wody z procesu odszraniania i tym samym oblodzeniem wymiennika,

* izolacją przewodów freonowych o zbyt cienkiej ściance.

Na czterech ostatnich zdjęciach pokazano prawidłowo zainstalowany agregat pompy ciepła powietrze-woda. Staranny montaż zapewnia ekonomiczną i przede wszystkim niezawodną eksploatację urządzeń.

Piotr Celmer

Fot. 1. Agregat zainstalowany jest 15 cm nad gruntem. Nie był używany w okresie opadów, w związku z czym do wnętrza obudowy dostał się śnieg, unieruchamiając wentylator. Zadziałało zabezpieczenie termiczne silnika wentylatora, agregat zasygnalizował awarię. Po usunięciu śniegu z wnętrza agregat klimatyzator utrzymywał w pomieszczeniu 21°C przy -15°C powietrza zewnętrznego, co świadczy o wysokiej klasie urządzenia! Zdjęcie przedstawia pracujący agregat po interwencji. Na boku agregatu, na jego dole widoczna jest tworząca się skorupa z zaspy śnieżnej.

Fot. 2. Agregat ustawiony jest na ramie o wysokości 40 cm. Pomimo to śnieg podchodzi do spodu agregatu.

Fot. 3. Widoczny fabrycznie zainstalowany przewód grzejny pomiędzy wymiennikiem a dolną częścią obudowy. Z lewej strony widoczna jest niewielka narośl lodowa. W tym miejscu nie ma elementu grzejnego. Kratka osłonowa wymiennika ciepła jest zdjęta.

Fot. 4. Zdjęcie wnętrza agregatu po zdjęciu górnej pokrywy. Widoczna fabrycznie zainstalowana mata grzewcza tacy ociekowej.

Fot. 5. Standardowo zaizolowane przewody freonowe zostały w tym przypadku zaizolowane dodatkowo wspólną izolacją z kauczuku syntetycznego o grubości ścianki 13 mm.

Zobacz artykuł w wersji pdf pdfpdf  pdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Jedna myśl na temat “Pompa ciepła i śnieg. Walka z lodem

  • 22 grudnia 2018 o 19:44
    Permalink

    Od trzech lat do ogrzania domu posiadam powietrzną pompę ciepła _ powietrze powietrze, która sprawdza się bardzo dobrze. Jednakże po raz pierwszy dzisiaj wyłączyłem ją by lód który zgromadził się na wymienniku mógł się rozpuścić, po czym usunąłem go ręcznie. Dlatego będę musiał zamontować na spodzie wymiennika matę grzewczą jak autor wskazał o której nawet nie wiedziałem.

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij