Glavna omejitev toplotnih črpalk zrak-vir je znatno zmanjšanje učinkovitosti, ko zunanje temperature dosežejo območje zmrzovanja.
Toplotne črpalke se pojavljajo kot učinkovita rešitev za ogrevanje in klimatizacijo prostorov, zlasti kadar se uporabljajo v sistemih s spremenljivim pretokom hladilnega sredstva. Lahko se ujemajo z najučinkovitejšimi klimatskimi sistemi v načinu hlajenja in se lahko kosajo z nizkimi stroški ogrevanja z izgorevanjem ob uporabi samo električne energije. V primerjavi s klasičnim uporovnim grelnikom dosega toplotna črpalka prihranek v razponu od 40 do 80 odstotkov, odvisno od konkretnega modela in pogojev delovanja.
Medtem ko toplotne črpalke zrak-vir izmenjujejo toploto neposredno z zunanjim zrakom, toplotne črpalke zemlja-vir izkoriščajo stabilno podzemno temperaturo za doseganje večje učinkovitosti. Glede na visoko ceno in zapletene namestitve sistema zemlja-voda so toplotne črpalke zrak-voda najpogostejša možnost.
Glavna omejitev toplotnih črpalk zrak-vir je znatno zmanjšanje učinkovitosti, ko zunanje temperature dosežejo območje zmrzovanja. Projektanti morajo pri določanju toplotne črpalke upoštevati vpliv lokalnega vremena in zagotoviti, da je sistem opremljen z ustreznimi ukrepi za najnižje pričakovane temperature.
Kako ekstremni mraz vpliva na toplotne črpalke z zračnim virom?
Glavni izziv pri uporabi toplotne črpalke zrak-vir pri nizkih temperaturah je nadzorovanje nabiranja ledu na zunanjih tuljavah. Ker enota odstranjuje toploto iz zunanjega zraka, ki je že hladen, se lahko vlaga zlahka nabere in zmrzne na površini njenih tuljav.
Čeprav lahko cikel odmrzovanja toplotne črpalke stopi led na zunanjih tuljavah, enota ne more zagotavljati ogrevanja prostora, dokler traja cikel. Ko se zunanje temperature znižajo, mora toplotna črpalka pogosteje vstopati v cikel odmrzovanja, da nadomesti nastajanje ledu, kar omejuje toploto, dovedeno v notranje prostore.
Ker toplotne črpalke zemlja-voda ne izmenjujejo toplote z zunanjim zrakom, so razmeroma nezaznavne pod lediščem. Vendar zahtevajo izkope, ki jih je težko izvesti pod obstoječimi stavbami, zlasti tistimi v prenatrpanih mestnih območjih.
Specifikacija toplotnih črpalk z zračnim virom za hladno vreme
Pri uporabi toplotnih črpalk zrak-vir z nizkimi temperaturami obstajata dva glavna načina za kompenzacijo toplotnih izgub med cikli odmrzovanja:
Dodajanje rezervnega ogrevalnega sistema, običajno plinskega gorilnika ali električnega uporovnega grelnika.
Specifikacija toplotne črpalke z vgrajenimi ukrepi proti nabiranju zmrzali.
Sistemi rezervnega ogrevanja za toplotne črpalke na zrak so preprosta rešitev, vendar običajno povečajo stroške lastništva sistema. Zasnova se spreminja glede na izbrano vrsto rezervnega ogrevanja:
Električni uporovni grelec deluje z enakim virom energije kot toplotna črpalka. Vendar pa za določeno obremenitev ogrevanja porabi več toka, kar zahteva večjo zmogljivost ožičenja. Zmanjša se tudi skupna učinkovitost sistema, saj je uporovno ogrevanje veliko manj učinkovito kot delovanje toplotne črpalke.
Plinski gorilnik dosega veliko nižje obratovalne stroške kot uporovni grelec. Vendar pa zahteva oskrbo s plinom in izpušni sistem, kar poveča stroške namestitve.
Ko sistem toplotne črpalke uporablja rezervno ogrevanje, je priporočena praksa nastavitev termostata na zmerno temperaturo. To zmanjša pogostost cikla odmrzovanja in čas delovanja rezervnega ogrevalnega sistema, kar zmanjša skupno porabo energije.
Toplotne črpalke z vgrajenimi ukrepi proti mrzlemu vremenu
Toplotne črpalke zračni vir vodilnih proizvajalcev so običajno ocenjene za zunanje temperature do -4 °F. Če pa so enote izboljšane z ukrepi za hladno vreme, se lahko njihovo območje delovanja razširi pod -10 °F ali celo -20 °F. Sledi nekaj običajnih konstrukcijskih značilnosti, ki jih proizvajalci toplotnih črpalk uporabljajo za ublažitev vpliva cikla odmrzovanja:
Nekateri proizvajalci vključujejo hranilnike toplote, ki lahko nadaljujejo z dovajanjem toplote, ko toplotna črpalka vstopi v cikel odmrzovanja.
Obstajajo tudi konfiguracije toplotnih črpalk, pri katerih ena od cevi vročega hladiva kroži skozi zunanjo enoto, da prepreči zmrzovanje. Cikel odmrzovanja se aktivira le, ko ta učinek ogrevanja ni dovolj.
Ko sistem toplotne črpalke uporablja več zunanjih enot, jih je mogoče programirati tako, da vstopijo v cikel odmrzovanja v zaporedju in ne istočasno. Tako sistem zaradi odmrzovanja nikoli ne izgubi svoje polne zmogljivosti ogrevanja.
Zunanje enote so lahko opremljene tudi z ohišji, ki ščitijo enoto pred direktnim sneženjem. Na ta način se mora enota ukvarjati samo z ledom, ki se tvori neposredno na tuljavah.
Čeprav ti ukrepi ne odpravijo popolnoma cikla odmrzovanja, lahko zmanjšajo njegov vpliv na toplotno moč. Da bi dosegli najboljše rezultate s sistemom toplotne črpalke na zrak, je prvi priporočeni korak ocena lokalnega vremena. Tako je mogoče že na začetku določiti ustrezen sistem; kar je preprostejše in cenejše od nadgradnje neustrezne namestitve.
Dopolnilni ukrepi za izboljšanje učinkovitosti toplotne črpalke
Energijsko učinkovit sistem toplotne črpalke zmanjša stroške ogrevanja in hlajenja. Vendar pa je zgradbo samo mogoče oblikovati tako, da zmanjša potrebe po hlajenju poleti in potrebe po ogrevanju pozimi. Ovoj stavbe z ustrezno izolacijo in zrakotesnostjo zmanjša potrebo po ogrevanju in hlajenju v primerjavi s stavbo s slabo izolacijo in številnimi puščanji zraka.
Krmiljenje prezračevanja prav tako prispeva k učinkovitosti ogrevanja in hlajenja s prilagajanjem pretoka zraka glede na potrebe zgradbe. Ko prezračevalni sistemi ves čas delujejo s polnim pretokom zraka, je količina zraka, ki jo je treba klimatizirati, večja. Po drugi strani pa je, če je prezračevanje prilagojeno glede na zasedenost, skupna količina zraka, ki jo je treba klimatizirati, manjša.
Obstaja širok nabor konfiguracij ogrevanja in hlajenja, ki jih je mogoče namestiti v stavbah. Najnižji stroški lastništva pa so doseženi, če je namestitev optimizirana glede na potrebe zgradbe.
Članek Michael Tobias
Referenca: Tobias, M. (nd). Omogočite piškotke. StackPath. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
Če želite brez težav s težavo nizke učinkovitosti pri nizki temperaturi okolja izdelkov toplotne črpalke, vam bomo z veseljem predstavili naše toplotne črpalke EVI na zrak! Namesto običajne veljavne temperature okolja od -7 do 43 stopinj C, lahko delujejo najnižje do -25 stopinj Celzija. Za več informacij nas kontaktirajte!
Čas objave: 16. marca 2022