Výmenník pre tepelné čerpadlo
- Kondenzátor pre tepelné čerpadlo
- Prehľad kondenzátorov podľa kW
- Tlakové odolnosti výmenníkov (v baroch)
- Kombo vývod (tj. pre spájkovanie i skrutkovanie)
- Chladivá: teploty a tlaky
- Zamrznutie tepelného čerpadla/výmenníka, SWEP B26FH
- Výparník pre tepelné čerpadlo
- Oddeľovací výmenník
Prestavba klimatizácie na tepelné čerpadlo
Výhody a nevýhody
- Výhody: nižšie počiatočné náklady, ideálne pre tých, ktorí už vlastnia klimatizáciu alebo sú schopní vykonať úpravy svojpomocne.
- Nevýhody: nižšia účinnosť a neoptimalizované komponenty.
- Populárne značky: Sinclair Split, LG, Mitsubishi, Panasonic, Carrier Comfort, Trane, Lennox Elite.
(kliknite pre zobrazenie viac informácií o prestavbe)
Kľúčové komponenty pre prestavbu
- Split systémy majú oddelené vnútorné a vonkajšie jednotky, čo uľahčuje integráciu reverzného ventilu. Tento ventil umožňuje systému obrátiť tok chladiva, takže tepelné čerpadlo môže pracovať v režime vykurovania alebo chladenia v lete, pričom podporuje aj odmrazovací cyklus.
- Mnohé split systémy používajú komponenty identické s tepelnými čerpadlami rovnakej značky, čo zjednodušuje prestavbu. Funkcia chladenia sa často zruší a nástenná vnútorná jednotka je nahradená kondenzátorom.
Účinnosť a typ kompresora
- Prestavba klimatizácie zvyčajne vedie k nižšej účinnosti (vykurovací faktor) v porovnaní s optimalizovanými tepelnými čerpadlami. Klimatizácie sú navrhnuté na chladenie, kde kompresor pracuje efektívne v predpísanom rozsahu tlakov a teplôt.
- Pri vykurovaní musí vonkajší výmenník získavať nízkopotenciálne teplo z okolia, čo je úloha, na ktorú klimatizácia nie je optimalizovaná.
- Systémy s rotačnými kompresormi majú nižší vykurovací faktor v porovnaní so systémami so scroll kompresormi. Invertorové kompresory zvyšujú účinnosť modulovaním výkonu podľa potreby.
Kompatibilita chladiva
- Chladivá používané v klimatizáciách nie sú optimalizované na absorpciu tepla pri nízkych teplotách, čo môže obmedziť výkon systému. Prechod na iné chladivo často vyžaduje významné úpravy systému.
Nezbytné komponenty pre prevádzku tepelného čerpadla
- Riadiaca jednotka: automatizuje odmrazovacie cykly, reguluje výkon systému, riadi činnosť kompresora a zabezpečuje bezpečnosť prostredníctvom pripojených senzorov prietoku, teploty a tlaku.
- Akumulátor (zásobník chladiva): chráni kompresor tým, že zabezpečuje, aby do neho vstupovala iba para. Predchádza poškodeniu spôsobenému tekutým chladivom, ktoré by sa mohlo vracať od výparníka.
- Spätné ventily: potrebné, ak nie je nainštalovaný obojsmerný expanzný ventil, aby bolo zabezpečené správne smerovanie toku chladiva počas vykurovania aj chladenia.
- Bezpečnostné spínače: ak klimatizácia neobsahuje vysokotlakové a nízkotlakové spínače, musia sa pridať alebo upraviť, aby sa zabránilo poškodeniu systému.
- A) Obojsmerný expanzný ventil alebo B) termostatické expanzné ventily (v kombinácii so spätnými ventilmi): umožňujú reguláciu toku chladiva v oboch smeroch. Štandardné klimatizácie túto funkciu nemajú.
Kondenzátor pre tepelné čerpadlo
Kondenzátor je výmenník tepelného čerpadla na jeho sekundárnom okruhu. Horúce chladivo v kondenzátore odovzdáva teplo vykurovacej vode. Horúce chladivo vstupuje vo fáze výparov do výmenníka a tam sa ochladzuje, kondenzuje a po skondenzovania sa ešte podchladí. Teplo odovzdané vykurovacej vode pochádza prevažne zo zmeny skupenstva (tzn. skvapalnenie chladiva).
Ako kondenzátor sa používajú obvykle doskové výmenníky
- SWEP B8LASH (pre výkony 3–10 kW, B8LASH je asymetrický; vývody kombo ¾"),
- SWEP B26H, B26FH (asymetrický výmenník 5–20 kW navrhnutý pre tepelné čerpadlá; spájkovacie vývody na primárnom, vonkajší závit ISO G 1" na sekundárnom okruhu),
- SWEP B25TH, B85H, B86H (pre výkony 10–50 kW, klimatizácie; vývody kombo 1", príp. kombo 1 ¼").
- SWEP B18H, B185H, B16DW (pre metán, CO2 až 140 atmosfér; vývody podľa požiadaviek zákazníka),
Asymetrický výmenník má užšie kanáliky vo vnútornom okruhu, ktorý je určený pre chladivo. Na strane vody býva zhruba 10x väčší prietok než na strane chladiva. Takto je výmenník optimalizovaný pre klimatizácie a tepelné čerpadla.
Prevedenie SWEP B25TH je medzi techniky obľúbené, pretože má spájkovacie vývody na strane chladiva. SWEP B85H a B86H majú vyššiu účinnosť oproti B25TH, ich vývody sú kombo: možno ich skrutkovať a zvnútra aj spájkovať (viďte obrázok, pre výkres vývodu kliknite). Najvyššej účinnosti dosahuje B86H, má ale tiež najvyššie tlakové straty. Tlakové straty možno znížiť zvýšením počtu dosiek.
Všetky výmenníky SWEP majú vývody z nerezovej ocele a na spájkovanie sa používa spájka s obsahom striebra min. 45 %.
Výmenník pre tepelné čerpadlo
Orientačný prehľad kondenzátorov pre tepelné čerpadlá, tzn. výmenník slúži ako kondenzátor chladiva. Uvedené sú tlakové straty pre okruh vody (kúrenia). Výpočet kondenzátora je pre chladivo R410A na primárnej strane, na sekundárnej strane voda o teplotnom spáde .
Výkon výmenníka | Model výmenníka | Tlaková strata |
---|---|---|
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 |
Tlaková odolnosť výmenníkov je možné vyčítať z grafov v produktových listoch. Konštrukčné tlaky sú orientačne takto:
- 46 bar(g) pri 75 °C pro B8TH, B8LASH;
- 48 bar(g) pri 75 °C pro B26H, B26FH;
- 46 bar(g) pri 75 °C pro B25TH;
- 50 bar(g) pri 75 °C pro B85H, B86H.
Teploty a tlaky chladív
Teploty a tlaky chladív je možné vyčítať z tabuliek bežne dostupných na Internetu. Pre prehľadnosť sú tlaky pre bežne používané chladivá zhrnuté do tabuľky (prevzaté z A-GAS):
R22 bar(g) | |
---|---|
-40 °C | 0,03 |
-38 °C | 0,15 |
-36 °C | 0,25 |
-34 °C | 0,36 |
-32 °C | 0,49 |
-30 °C | 0,62 |
-28 °C | 0,77 |
-26 °C | 0,92 |
-24 °C | 1,08 |
-22 °C | 1,26 |
-20 °C | 1,44 |
-18 °C | 1,63 |
-16 °C | 1,84 |
-14 °C | 2,06 |
-12 °C | 2,29 |
-10 °C | 2,54 |
-8 °C | 2,79 |
-6 °C | 3,06 |
-4 °C | 3,35 |
-2 °C | 3,65 |
0 °C | 3,97 |
2 °C | 4,30 |
4 °C | 4,65 |
6 °C | 5,0 |
8 °C | 5,4 |
10 °C | 5,8 |
12 °C | 6,2 |
14 °C | 6,7 |
16 °C | 7,1 |
18 °C | 7,6 |
20 °C | 8,1 |
22 °C | 8,6 |
24 °C | 9,1 |
26 °C | 9,7 |
28 °C | 10,3 |
30 °C | 10,9 |
32 °C | 11,5 |
34 °C | 12,2 |
36 °C | 12,9 |
38 °C | 13,6 |
40 °C | 14,3 |
42 °C | 15,1 |
44 °C | 15,9 |
46 °C | 16,7 |
48 °C | 17,5 |
50 °C | 18,4 |
52 °C | 19,3 |
54 °C | 20,3 |
56 °C | 21,2 |
58 °C | 22,2 |
60 °C | 23,3 |
62 °C | 24,3 |
64 °C | 25,4 |
66 °C | 26,6 |
68 °C | 27,7 |
70 °C | 28,9 |
(kliknite pre zobrazenie ďalších riadkov) |
Tlak bar(g) je relatívny voči atmosférickému tlaku (pretlak voči okolitému vzduchu, ktorý má tlak 1 bar). Niektoré chladivá (napr. R407C) sú zmesou viacerých chladív. Tieto zložky majú vlastné teploty, pri ktorých kondenzujú. Preto sa pre chladiva R407C, R410A uvádzajú dve teploty: a) kedy chladivo začína vrieť a b) kedy chladivo začína kondenzovať.
Zamrznutie tepelného čerpadla, prasknutie výmenníka
K prasknutiu výmenníka dochádza najčastejšie v týchto dvoch prípadoch:
- Prevádzkový tlak chladiva je väčší ako konštrukčný tlak výmenníka. Systém musí obsahovať vysokotlakový presostat. Ten pri prekročení nastaveného pracovného tlaku vypína kompresor.
- Výmenník nesmie zamrznúť. Zamrznutie kondenzátora hrozí pri spätnom chode čerpadla. Spätný chod sa spúšťa na niekoľko minút za účelom odmrazenie výparníka. Ďalej, pri spustení za studena je veľmi nízka výparníková teplota, výparník môže namŕzať, zamrznúť.
Chladivo môže mať teplotu aj -20 °C. Preto za nepriaznivých okolností hrozí zamrznutie vody v kondenzátore. Aj pokiaľ z výmenníka odchádza voda o 3 °C, môže byť vo vnútri výmenníka miesto pod bodom mrazu. Opatrenia proti zamrznutiu sú napr.:
- Teplotný snímač na výstupe vody z výmenníka: pri poklese pod určitú teplotu vypne kompresor.
- Nemrznúca zmes, elektrický ohrev výmenníka pri reverze.
- Strážca prietoku: aby výmenník nezamrzol, je nutné zachovať plný prietok na strane vody: na obehovom čerpadle používajte nastavenie konštantné otáčky, ventily na vykurovacích telesách musia byť otvorené.
- Sitko na vstupe vody do výmenníka, aby zachytilo častice nad 1 mm. Nečistoty blokujú prúdenie a voda v kanáliku zamrzne.
- Pri vypínaní zastaviť najskôr kompresor, až neskôr obehové čerpadlo. Pri zapínaní naopak: spustiť najskôr obehové čerpadlo, potom kompresor.
- Zastavenie vetráka pri reverze pomôže zvýšiť výparníkovú teplotu.
- Kompresor má štartovať na najmenšom výkone, neklesá toľko výparníková teplota.
- Klimatizačné jednotky sú optimalizované pre letnú prevádzku. Pri úprave na tepelné čerpadlo nastávajú na vonkajšej jednotke s vetrákom väčšie problémy s námrazou. Je to preto, že klimatizácia má medzi lamelami menšie medzery ako mávajú tepelné čerpadlá.
Zamrznutie vody vo výmenníku znamená zničenie výmenníka a zvyčajne aj celkové poškodenie tepelného čerpadlá, pretože voda sa môže dostať do okruhu s chladivom. Preto SWEP dodáva aj špeciálne prevedenie najbežnejšie používaného výmenníka tepla SWEP B26H pre chladivo R410A: upravená verzia B26FH má zaslepené kanáliky v rohu pri vstupe chladiva, kde je výmenník k zamrznutiu najnáchylnejší. Tým sa celkovo znižuje riziko "zamrznutia tepelného čerpadla".
Výparník pre tepelné čerpadlo
Výparník je výmenník tepelného čerpadla na jeho primárnom okruhu. V tomto výmenníku sa studené tekuté chladivo odparuje. Systém býva nastavený tak, že expanzný ventil pred výparníkom zníži tlak. Tým sa zníži teplota, pri ktorej dochádza k varu. Výparníková teplota chladiva sa nastavuje na teplotu okolo 0 °C, ale môže to byť aj menej. Aby k odparenie chladiva došlo, musí sa chladivu dodať teplo. Toto sa odoberie napr. z okolitého vzduchu alebo zo zeme (a odovzdá sa neskôr do vykurovacej vody v kondenzátore). Väčšina energie, ktorá sa takto z okolitého prostredia odovzdá chladivu, je uložená do zmeny skupenstva.
Pre malé aplikácie je možné použiť klasický doskový výmenník SWEP. Prípoj chladiva na vstupe by nikdy nemal byť väčší ako prípoj výstupu chladiva. Pre správnu funkciu sa má dodržať odporúčaná rýchlosť chladiva 10 až 25 m/s na vstupe a 5 až 10 m/s na výstupe (2,5 až 5 m/s ak je prípoj vodorovný); predchádza sa tým tiež akumulácii oleja vo výmenníku.
Čerpadlá o veľkých výkonoch vyžadujú viac dosiek vo výmenníku. Ak je pre výparník potreba viac než 30 dosiek, býva potreba siahnuť k špecializovanému typu doskového výmenníka (V-typ, P-typ, F-typ či Q-typ). Výmenníky radu V sú klasické výmenníky vybavené systémom pre rovnomernú distribúciu chladiva (napr. V25, V80). Bez tohto opatrenia by pri väčšom počte dosiek chladivo prúdilo len doskami najbližšie vstupu a výmenník by nemal predpokladanú účinnosť a mohol by zamrznúť. Distribučný systém nie je prekážkou tomu, aby sa takýto výmenník dal použiť aj ako kondenzátor.
Špecializované typy (tj. väčšina výmenníkov radu V a najmä P-typ a ďalšie výparníky) nebývajú skladom a musia sa nechať vyrobiť.
Oddeľovací výmenník k tepelnému čerpadlu
Oddeľovací výmenník sa používa napr. k oddeleniu okruhu s nemrznúcou zmesou od okruhu vykurovacej vody vo vykurovaní. Potom sa vonku môže použiť zmes s glykolom a v okruhu vykurovania vo vnútri budovy je len vykurovacia voda. Oddeľovací výmenník môže slúžiť tiež k oddeleniu tepelného čerpadla od znečistenej alebo agresívne vody.
Pre zachovanie účinnosti tepelného čerpadla je potreba čo najviac priblížiť teploty oboch okruhov. Tlakové straty rastú so štvorcom objemového prietoku.
Prietok | Model oddeľovacieho výmenníka | Tlaková strata |
---|---|---|
1 m3/h | E8THx20 , B85Hx20 , XB06H-1-30 |
10 kPa |
2 m3/h | E8THx40 , B85Hx40 , XB12H-1-40 , XB37M-1-26 , XB37H-1-36 |
13 kPa |
3 m3/h | B28Hx36 , B85Hx50 , XB12H-1-50 , XB37M-1-36 , XB37H-1-50 |
16 kPa |
5 m3/h | B28Hx56 , B85Hx70 , XB12H-1-80 , XB37M-1-60 , XB37H-1-80 |
20 kPa |
10 m3/h | B28Hx116 , B85Hx140 |
25 kPa |
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 |