Dziś na ringu „MI”: pompy ciepła powietrze-woda. Viessmann

zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Wiele pomp ciepła, w których dolnym źródłem jest powietrze, może pracować do temperatur powietrza -15°C, a nawet do -20°C. Jednak, należy zastanowić się, czy przy tak niskich temperaturach ich praca jest nadal efektywna i czy ma sens ekonomiczny.

Efektywne ogrzewanie z powietrza
Już od wielu lat firma Viessmann stosuje rozwiązania, które gwarantują efektywne wykorzystanie ciepła z powietrza atmosferycznego nawet o temperaturze sięgającej -20°C. Jednym z takich urządzeń, polecanym szczególnie dla nowych instalacji, jest pompa ciepła Vitocal 300-A:
o płynnie modulowanej mocy grzewczej w zakresie od 3 do 9 kW, COP 3,9 dla temperatury powietrza 2°C/wody grzewczej 35°C i przy schłodzeniu 5 K (A2/W35, schł. 5 K, wg PN-EN 14511),
z funkcją chłodzenia aktywnego i możliwością łączenia w kaskadę do 5 pomp ciepła.
Przy temperaturze powietrza -20°C moc grzewcza pompy ciepła wynosi 6,3 kW, a jej COP 2,1 (A-20/W35, schł. 5 K).
Przy wyższych temperaturach powietrza, np. +7°C, COP wynosi 4,4 (A+7/W35, schł. 5 K).

Viessmann

Dla modernizowanych instalacji polecana jest pompa ciepła Vitocal 350-A: o mocy grzewczej 10,6 kW; 14,5 kW lub 18,5 kW, temperatura wody grzewczej do 65°C, z możliwością łączenia w kaskadę do 5 pomp ciepła. Przykładowo, dla pompy o mocy 10,6 kW, COP wynosi 3,6 (A2/W35, schł. 5 K). Przy temperaturze powietrza -20°C: 6,3 kW, COP 2,3 (A-20/W35, schł. 5 K); przy temperaturze wody grzewczej 45°C moc grzewcza wynosi 6,6 kW, a COP 2,0 (A-20/W45, schł. 5 K).

Sprężarka Digital Scroll

W Vitocal 300-A zastosowano sprężarkę Digital Scroll o płynnie regulowanej mocy grzewczej i chłodniczej. Różni się od typowej sprężarki spiralnej Scroll głównie dodatkowym zaworem elektromagnetycznym (upustowym) o długiej żywotności. Zawór łączy stronę tłoczną sprężarki z jej króćcem ssawnym. Precyzyjną regulację wydajności sprężarki uzyskuje się przez jej pracę naprzemiennie, ze stanem obciążenia i odciążenia, w ściśle określonych przedziałach czasu. Gdy zawór elektromagnetyczny jest zamknięty (brak zasilania), sprężarka pracuje z pełną wydajnością, na 100%. Gdy jest otwarty, siła pochodząca z różnicy ciśnień powoduje uniesienie górnej spirali sprężarki (rozłączenie zestawu spiral) – sprężarka nie spręża czynnika chłodniczego, pracując z wydajnością 0% (stan odciążenia). Niezależnie od stanu pracy sprężarki wał silnika obraca się zawsze z optymalną prędkością obrotową. Tym samym w każdych warunkach pracy pompy ciepła zapewnione jest właściwe smarowanie wnętrza sprężarki. Tłoczenie czynnika chłodniczego odbywa się zawsze z maksymalną prędkością. Zatem nawet przy minimalnej wydajności pompy ciepła nie występuje problem z powrotem oleju do sprężarki.

Wtrysk pary EVI
Wtrysk pary to kolejne ciekawe rozwiązanie stosowane już od wielu lat w pompach ciepła Vitocal 350-A. Cykl EVI umożliwia efektywne działanie pompy ciepła przy dużych różnicach temperatury powietrza i wody zasilającej ogrzewany budynek. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie temperatury zasilania na poziomie 65°C, również przy niskiej temperaturze źródła ciepła (powietrza).

W EVI, poprzez zawór elektromagnetyczny za skraplaczem, pobiera się niewielką ilość czynnika chłodniczego. Ten ciekły, ale pozostający pod wysokim ciśnieniem czynnik, zostaje rozprężony do ciśnienia wtrysku i odparowany w dodatkowym wymienniku ciepła. Z wymiennika para czynnika chłodniczego doprowadzana jest do sprężarki i wtryskiwana bezpośrednio w procesie sprężania. Następuje to w momencie, w którym sprężanie jest już w dwóch trzecich ukończone.

Dodatkowy wtrysk pary powoduje schłodzenie sprężanego czynnika chłodniczego. Dzięki temu uzyskuje się wyższe ciśnienie sprężania czynnika bez obawy przekroczenia dopuszczalnej dla sprężarki temperatury. Zapotrzebowanie energii elektrycznej do napędu sprężarki jest w cyklu EVI znacznie niższe niż dla porównywalnej sprężarki bez wtrysku pary.

Zawór dławiący Biflow
Zawór dławiący (rozprężny) jest istotnym elementem pompy ciepła, który bezpośrednio wpływa na jej efektywność pracy i trwałość. Reguluje ilość czynnika chłodniczego przepływającego przez parownik, tak aby mógł on całkowicie odparować, żeby do sprężarki dostała się tylko para przegrzana czynnika, niezawierająca cieczy, która mogłaby doprowadzić do uszkodzenia sprężarki. Para czynnika powinna mieć odpowiedni stopień przegrzania. Im bowiem wyższy stopień przegrzania, tym wzrasta wymagana ilość pracy sprężarki i efektywność pompy ciepła spada.

Elektroniczny regulator zaworu dławiącego Biflow, w Vitocal 300-A i 350-A, mierzy temperaturę i ciśnienie czynnika chłodniczego przed sprężarką. Na tej podstawie szybko i dokładnie reguluje przepływ czynnika w obiegu. Przegrzanie jest utrzymywane na optymalnym i stałym poziomie, gwarantując efektywną pracę pompy ciepła w całym zakresie temperatur powietrza atmosferycznego.

System diagnostyczny RCD
RCD umożliwia precyzyjną regulację i optymalizację pracy samej pompy ciepła, jak i całej instalacji grzewczej. Umożliwia odczytanie parametrów pracy we wszystkich charakterystycznych punktach instalacji, np.: temperaturę na wejściu i wyjściu powietrza, temperaturę na zasilaniu i powrocie instalacji grzewczej (obieg wtórny), temperaturę i ciśnienie gazu zasysanego oraz kondensacji, temperaturę gazu płynnego, aktualne położenie elektronicznego zaworu dławiącego, aktualną wydajność sprężarki, godziny pracy sprężarki w różnych stanach obciążenia itd.

Żeby ocenić efektywność pracy pompy ciepła, można również sprawdzić: bilans energetyczny ogrzewania – zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła i ile energii cieplnej dostarczyła do ogrzewanego budynku, bilans energetyczny c.w.u. oraz roczny stopień pracy pompy ciepła na potrzeby c.o. i c.w.u.

Odmrażanie parownika
Zamarznięte wymienniki ciepła (parowniki) powodują głośniejszą pracę oraz większy pobór mocy przez wentylator. W związku z tym muszą być one regularnie rozmrażane. Lamelowe wymienniki w Vitocal 300-A i 350-A charakteryzują się bardzo dużą powierzchnią wymiany ciepła. Dzięki dużym przerwom między lamelami przedłuża się czas obladzania parownika, któremu nie można jednak całkowicie zapobiec. Ich odmrażanie odbywa się w zależności od potrzeby i automatycznie. Maksymalny udział czasu odmrażania wymiennika to 2-5% całego czasu pracy pompy ciepła. Im zaś mniej energii potrzeba zużyć na odmrażanie, tym efektywniej pracuje pompa ciepła. Warto przypomnieć, że efektywność pompy powietrznej, podana zgodnie z normą PN-EN 14511, uwzględnia proces odmrażania.

Pompa w kawałkach
Nie zawsze znajdziemy odpowiednie miejsce do ustawienia pompy ciepła w nowym lub modernizowanym budynku. Rozwiązaniem mogą być pompy ciepła typu Split, np. Vitocal 200-S. Składają się z jednostki montowanej na zewnątrz budynku i drugiej do powieszenia na ścianie w wybranym pomieszczeniu. Obie jednostki połączone są przewodami o niewielkiej średnicy, w których przepływa czynnik chłodniczy.

W jednostce wewnętrznej może zostać zabudowany zasobnik c.w.u. 170 litrów, a całe urządzenie zajmuje niewielką część podłogi – Vitocal 222-S. Jeśli chcemy zastosować dodatkowo kolektory słoneczne do wspomagania ogrzewania c.w.u., odpowiednim rozwiązaniem może być pompa ciepła Vitocal 242-S, która ma zabudowany zasobnik o pojemności 220 litrów, do którego można podłączyć kolektory. Oprócz ogrzewania budynku pompy Vitocal 200-S/222-S/242-S mogą również chłodzić pomieszczenia w lecie.

Obszerny program produkcji pomp ciepła firmy Viessmann pozwala wybrać odpowiednie rozwiązanie dla każdego budynku: w zakresie mocy od 1,5 do 2000 kW, o temperaturze zasilania wodą grzewczą nawet do 70°C.

Ciekawostką jest, że pierwsza pompa ciepła została wyprodukowana przez firmę Viessmann w 1975 roku i była to właśnie pompa typu powietrze/woda.

Krzysztof Gnyra

Pytanie do…
W jaki sposób w innych rozwiązaniach realizowane jest odmrażanie parownika?

Prenumerata Magazynu Instalatora

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