MENU
Výměníky tepla Ostrava

Výměník pro tepelné čerpadlo

Přestavba klimatizace na tepelné čerpadlo

Pro a proti

  • Výhody: Nižší počáteční náklady. Ideální pro ty, kteří již vlastní klimatizaci nebo si úpravy zvládnou provést sami.
  • Nevýhody: Nižší účinnost ve srovnání s tepelnými čerpadly. Neoptimalizované komponenty.

Populární značky: Sinclair Split, LG, Mitsubishi, Panasonic, Carrier Comfort, Trane, Lennox Elite.

Přestavba klimatizace na tepelné čerpadlo
Přestavba klimatizace na tepelné čerpadlo
Obousměrné expanzní zařízení: reguluje tok chladiva v obou směrech.
Reverzní ventil: přepíná tok chladiva mezi vytápěním, chlazením a odmrazováním.
Akumulátor: zabraňuje poškození kompresoru kapalným chladivem.
Spínač nízkého tlaku: chrání kompresor při nízkém tlaku chladiva.
Spínač vysokého tlaku: zabraňuje poškození systému nadměrným tlakem.
Hlídač průtoku: zajišťuje správný průtok vody a chrání výměník.

(klikněte pro zobrazení více informací k přestavbě)

Klíčové komponenty pro přestavbu

Split systémy mají oddělené vnitřní a venkovní jednotky, což usnadňuje integraci reverzního ventilu. Tento ventil umožňuje systému obrátit tok chladiva, takže tepelné čerpadlo může fungovat pro reverz nebo pro chlazení v létě.

Mnoho split systémů sdílí komponenty s tepelnými čerpadly od stejné značky, což usnadňuje proces přestavby. Funkce chlazení se většinou zruší a nástěnná vnitřní jednotka je nahrazena kondenzátorem.

Účinnost a typ kompresoru

Přestavěné klimatizace mají obvykle nižší účinnost (topný faktor) ve srovnání s tepelnými čerpadly. Klimatizace jsou optimalizovány pro chlazení, kde kompresor pracuje efektivně v navrženém tlakovém a teplotním rozsahu.

Při vytápění musí venkovní výměník těžit nízkopotenciální teplo z okolního vzduchu, což je úkol, na který není optimalizován.

  • Rotační kompresory: obvykle nižší topný faktor.
  • Scroll kompresory: vyšší účinnost a výkon.
  • Invertorové kompresory: modifikací výkonu podle aktuální potřeby zlepšují energetickou účinnost.

Kompatibilita chladiva

Chladiva používaná v klimatizacích nejsou optimalizována pro absorpci tepla při nízkých teplotách, což může omezit výkon. Přechod na jiné chladivo často vyžaduje významné úpravy systému.

Nezbytné komponenty pro provoz tepelného čerpadla

  • Řídicí jednotka: 1. Automatizuje odmrazovací cykly. 2. Reguluje výkon systému a kompresoru. 3. Monitoruje průtok, teplotu a tlak, aby zajistila bezpečný provoz.
  • Akumulátor (zásobník chladiva): Chrání kompresor před vstupem kapalného chladiva. Zabraňuje poškození tekutým chladivem, které by se mohlo vracet od výparníku.
  • Zpětné ventily: 1. Nezbytné, pokud systém neobsahuje obousměrný expanzní ventil. 2. Zajišťují správné směrování toku chladiva při vytápění i chlazení.
  • Bezpečnostní spínače: 1. Pokud klimatizace nemá tlakové spínače (pro vysoký a nízký tlak), je třeba je nainstalovat. 2. Chrání systém před poškozením v důsledku nebezpečných provozních podmínek.
  • Expanzní ventily: A) Obousměrný expanzní ventil: umožňuje regulaci toku chladiva v obou směrech. B) Termostatické expanzní ventily (se zpětnými ventily): regulují tok chladiva pro různé provozní režimy.

Standardní klimatizace obvykle nemají tyto funkce a je potřeba o ně klimatizaci vybavit.

Kondenzátor pro tepelné čerpadlo

Kondenzátor je klíčovou součástí sekundárního okruhu tepelného čerpadla. V tomto výměníku horké chladivo předává teplo topné vodě. Chladivo vstupuje do kondenzátoru ve fázi par, kde dochází ke kondenzaci a následnému podchlazení. Hlavní část tepla předávaného topné vodě pochází ze změny skupenství (kondenzace) chladiva.

Orientační přehled kondenzátorů

Typy kondenzátorů

Nejčastěji se jako kondenzátory používají deskové výměníky, které jsou optimalizovány pro tepelná čerpadla:

  • SWEP B8LASH: Výkon: 3–10 kW. Asymetrický výměník, kombinované vývody kombo 3/4".
  • SWEP B26H, B26FH: Výkon 5–20 kW. Asymetrický výměník optimalizovaný pro tepelná čerpadla, pájecí vývody na primární straně a vnější závit ISO G 1" na sekundární straně.
  • SWEP B25TH, B85H, B86H: Výkon: 10–50 kW. Kombinované vývody (kombo 1" nebo kombo 1 1/4") umožňující šroubování i pájení. Model B86H dosahuje nejvyšší účinnosti, avšak za cenu vyšších tlakových ztrát, které lze snížit navýšením počtu desek.
  • SWEP B18H, B185H, B16DW: Použití: metan, CO2 CO2 katalog PDF (pro tlaky až 140 atmosfér). Vývody jsou přizpůsobeny dle požadavků zákazníka.

Asymetrické výměníky

Asymetrické deskové výměníky mají užší kanálky na straně chladiva a širší kanálky na straně vody. To je činí ideálními pro aplikace, kde je na straně vody až 10násobně větší průtok než na straně chladiva. Tato optimalizace zvyšuje účinnost systému, kde se používá chladivo.

Kombo vývod 1". Klikněte pro úplný výkres
Klikněte na obrázek pro porovnání klasického vývodu a vývodu kombo. Některé výměníky SWEP jsou osazeny vývody kombo ¾", kombo 1" nebo kombo 1 ¼"

Oblíbené varianty

  • SWEP B25TH je mezi techniky oblíben díky čistě pájecím vývodům na straně chladiva.
  • SWEP B85H a B86H nabízejí vyšší účinnost. Vývody jsou kombinované (šroubovatelné i pájecí), což zvyšuje flexibilitu při instalaci.
  • Model B86H má nejvyšší účinnost, avšak jeho tlakové ztráty jsou vyšší, což může vyžadovat navýšení počtu desek.

Materiál vývodů: nerezová ocel. Pájení: používá se pájka s minimálním obsahem stříbra 45 %

Výměník pro tepelné čerpadlo

Přehled se zaměřuje na kondenzátory, které slouží jako výměníky pro kondenzaci chladiva. Výměník je optimalizován pro režim topení, kdy na primární straně proudí chladivo (R410A) a na sekundární straně voda o teplotním spádu .

Výkon výměníku Model výměníku Tlaková ztráta
5 kW B26FHx18 4 kPa
10 kW B26Hx24 9 kPa
15 kW B26Hx40 8 kPa
20 kW B85Hx50 17 kPa
30 kW B85Hx70 20 kPa

Konstrukční tlaky

Podrobnosti k tlakové odolnosti jednotlivých výměníků lze vyčíst v grafech v produktových listech. Konstrukční tlaky výměníků jsou následující (orientační hodnoty):

Teploty a tlaky chladiv

Informace o teplotách a tlacích běžně používaných chladiv lze snadno vyhledat v tabulkách dostupných online. Pro přehlednost jsou tlaky pro často používaná chladiva shrnuty v následující tabulce (údaje převzaty z A-GAS):

Diagramy R22, R32, R410A, R407C, R134a teplota-tlak
R22, R32, R410A, R407C, R134a: závislost teplota-tlak.
R22 bar(g)
-40 °C0,03
-38 °C0,15
-36 °C0,25
-34 °C0,36
-32 °C0,49
-30 °C0,62
-28 °C0,77
-26 °C0,92
-24 °C1,08
-22 °C1,26
-20 °C1,44
-18 °C1,63
-16 °C1,84
-14 °C2,06
-12 °C2,29
-10 °C2,54
-8 °C2,79
-6 °C3,06
-4 °C3,35
-2 °C3,65
0 °C3,97
2 °C4,30
4 °C4,65
6 °C5,0
8 °C5,4
10 °C5,8
12 °C6,2
14 °C6,7
16 °C7,1
18 °C7,6
20 °C8,1
22 °C8,6
24 °C9,1
26 °C9,7
28 °C10,3
30 °C10,9
32 °C11,5
34 °C12,2
36 °C12,9
38 °C13,6
40 °C14,3
42 °C15,1
44 °C15,9
46 °C16,7
48 °C17,5
50 °C18,4
52 °C19,3
54 °C20,3
56 °C21,2
58 °C22,2
60 °C23,3
62 °C24,3
64 °C25,4
66 °C26,6
68 °C27,7
70 °C28,9
(klikněte pro zobrazení dalších řádků)

Tlak (bar g): tlak je uváděn jako relativní hodnota vůči atmosférickému tlaku (přetlak vůči okolnímu vzduchu, který má tlak 1 bar).

Některá chladiva, například R407C, jsou směsi více chladiv, která mají různé teploty varu a kondenzace. Pro tato chladiva se uvádějí dvě klíčové hodnoty:

  • Teplota varu: Teplota, při které chladivo začíná přecházet z kapalného do plynného stavu.
  • Teplota kondenzace: Teplota, při které plynné chladivo začíná přecházet do kapalného stavu.

Zamrznutí tepelného čerpadla a prasknutí výměníku

Prasknutí výměníku u tepelného čerpadla obvykle nastává ve dvou hlavních případech:

  1. Překročení provozního tlaku chladiva: pokud provozní tlak chladiva přesáhne konstrukční tlak výměníku, dochází k poškození. Opatření: systém musí obsahovat vysokotlaký presostat, který při překročení nastaveného pracovního tlaku vypne kompresor.
  2. Zamrznutí výměníku: nejčastěji hrozí při zpětném chodu tepelného čerpadla (reverz), který se spouští na několik minut k odmražení výparníku. Při nízké teplotě výparníku: při spuštění za studena může být teplota výparníku velmi nízká, což vede k namrzání a případně zamrznutí. Chladivo může dosahovat teplot až -20 °C, což při nepříznivých podmínkách může způsobit zamrznutí vody v kondenzátoru. I když na výstupu z výměníku teče voda o teplotě 3 °C, uvnitř výměníku mohou být některá místa pod bodem mrazu.

Opatření proti zamrznutí výměníku

  • Teplotní čidlo na výstupu vody. Pokud teplota vody klesne pod určitou hodnotu, čidlo vypne kompresor.
  • Nemrznoucí směs, elektrický ohřev. Použití nemrznoucí směsi (např. glykolu) nebo elektrického ohřevu výměníku během reverzního chodu.
  • Hlídač průtoku. Pro prevenci zamrznutí je nutné zachovat dostatečný průtok vody výměníkem. Doporučení: nastavte oběhové čerpadlo na konstantní otáčky. Ujistěte se, že ventily na otopných tělesech jsou otevřené.
  • Sítko: instalace sítka zachycujícího částice větší než 1 mm, které by mohly blokovat průtok vody a způsobit zamrznutí v kanálcích.
  • Správné pořadí při vypínání/zapínání systému. Při vypínání: zastavit nejprve kompresor a poté oběhové čerpadlo. Při zapínání: spustit nejdříve oběhové čerpadlo, následně kompresor.
  • Zastavení větráku při reverzu pomůže zvýšit výparníkovou teplotu.
  • Optimalizace výparníkové teploty. Zastavení větráku během reverzu pomáhá zvýšit výparníkovou teplotu. Kompresor by měl startovat na nejnižším výkonu, což omezuje pokles výparníkové teploty.
Schéma bez ochrany proti zamrznutí
Základní schéma (režim vytápění): bez ochrany proti zamrznutí
Schéma s bypassem horkého chladiva
Schéma s bypassem horkého chladiva (režim topení): pokud výparníková teplota klesne pod nastavenou hodnotu, ventil pustí část horkého plynu přímo do výparníku. Takto se předejde dalšímu snižování teploty na výparníku.

Klimatizační jednotky mají užší mezery mezi lamelami na venkovní jednotce, což zvyšuje riziko námrazy při úpravě na tepelné čerpadlo. Tepelná čerpadla mají lamely navržené s většími mezerami pro lepší odvod námrazy.

Výměník SWEP B26FH pro tepelné čerpadlo R410A

Zamrznutí vody ve výměníku obvykle znamená nejen zničení výměníku, ale také závažné poškození tepelného čerpadla. Voda může proniknout do okruhu s chladivem, což vede k rozsáhlým škodám. Prevence zamrznutí je proto zásadní pro bezpečný a dlouhodobý provoz tepelného čerpadla. Společnost SWEP nabízí upravenou verzi výměníku SWEP B26H s označením B26FH. Tato verze má zaslepené kanálky v rohu u vstupu chladiva, kde je výměník nejvíce náchylný k zamrznutí. Tím se významně snižuje riziko zamrznutí a poškození výměníku, což prodlužuje životnost systému.

Výparník pro tepelné čerpadlo

Výparník je klíčovým výměníkem v primárním okruhu tepelného čerpadla. V tomto výměníku dochází k odpaření studeného tekutého chladiva, přičemž systém využívá teplo získané z okolního prostředí, například ze vzduchu nebo ze země. Takto získané teplo je nakonec předáváno do topné vody prostřednictvím kondenzátoru.

Princip činnosti

  • Expanzní ventil před výparníkem: snižuje tlak chladiva, což vede k poklesu jeho bodu varu. Výparníková teplota chladiva je obvykle nastavena kolem 0 °C, ale může být i nižší.
  • Přenos tepla: aby se chladivo odpařilo, je potřeba dodat energii – odebere se z okolního vzduchu nebo ze země. Většina této energie připadne na skupenskou změnu chladiva (z kapaliny na plyn).

Výparník pro menší aplikace

Lze použít klasický deskový výměník, například modely od společnosti SWEP.

  • Průměr přípoje chladiva na vstupu by neměl být větší než průměr přípoje na výstupu.
  • Správná rychlost chladiva: vstup 10 až 25 m/s. Výstup 5 až 10 m/s (při vodorovném přípoji 2,5 až 5 m/s).

Dodržování těchto rychlostí minimalizuje riziko akumulace oleje ve výměníku a zajišťuje jeho správnou funkci.

Výparník pro velké aplikace

Při požadavku na více než 30 desek ve výměníku je vhodné zvolit specializovaný typ, jako jsou modely V-typ, P-typ, F-typ nebo Q-typ. Výhoda výměníků řady V (např. V25, V80): tyto výměníky obsahují systém pro rovnoměrnou distribuci chladiva, který zajišťuje efektivní využití všech desek. Bez distribučního systému by chladivo proudilo pouze nejbližšími deskami u vstupu, což by vedlo ke snížení účinnosti a zvýšenému riziku zamrznutí. Výparníky s distribučním systémem lze použít i jako kondenzátory.

Výměník bez distribučního systému použitý jako výparník
Klasický výměník bez distribučního systému použitý jako výparník. Pro větší výkony se používá specializovaný výměník — výparník (nejčastěji řada SWEP V a P)

Oddělovací výměník k tepelnému čerpadlu

Oddělovací výměník se používá k oddělení dvou okruhů s odlišnými médii. Například oddělení nemrznoucí směsi od topné vody. Na venkovní straně systému lze pak použít nemrznoucí směs (glykol), která zajišťuje ochranu proti zamrznutí. Na vnitřní straně budovy pak cirkuluje čistá otopná voda. Oddělovací výměník může také ochránit tepelné čerpadlo před negativními vlivy, jako jsou nečistoty nebo korozivní látky obsažené ve vodě.

Pro zachování maximální účinnosti systému je nutné zvolit výměník tak, aby se teploty na obou jeho stranách co nejvíce přiblížily. Velké teplotní rozdíly mezi okruhy snižují účinnost tepelného čerpadla. Tlakové ztráty ve výměníku rostou se čtvercem objemového průtoku. Je nezbytné dimenzovat výměník tak, aby vyhovoval požadavkům průtoku a současně minimalizoval tlakové ztráty.

Průtok Model oddělovacího výměníku Tlaková ztráta
1 m3/h E8THx20 E8THx20 protokol,
B85Hx20 B85Hx20 protokol,
XB06H-1-30 XB06H-1-30 protokol
10 kPa
2 m3/h E8THx40 E8THx40 protokol,
B85Hx40 B85Hx40 protokol,
XB12H-1-40 XB12H-1-40 protokol,
XB37M-1-26 XB37M-1-26 protokol,
XB37H-1-36 XB37H-1-36 protokol
13 kPa
3 m3/h B28Hx36 B28Hx36 protokol,
B85Hx50 B85Hx50 protokol,
XB12H-1-50 XB12H-1-50 protokol,
XB37M-1-36 XB37M-1-36 protokol,
XB37H-1-50 XB37H-1-50 protokol
16 kPa
5 m3/h B28Hx56 B28Hx56 protokol,
B85Hx70 B85Hx70 protokol,
XB12H-1-80 XB12H-1-80 protokol,
XB37M-1-60 XB37M-1-60 protokol,
XB37H-1-80 XB37H-1-80 protokol
20 kPa
10 m3/h B28Hx116 B28Hx116 protokol,
B85Hx140 B85Hx140 protokol
25 kPa
Orientační přehled výměníků pro oddělení okruhů

Cesky ▼ 
Nákupní košík
VZH Ostrava, s.r.o.
Pohraniční 1280/112
703 00 Ostrava-Vítkovice
 L +420 773 879 931
 E +44 74 9187 2667
 B info@vymeniky-tepla.cz
prodej@vymeniky-tepla.cz