BLOG

Pompa ciepła w klimatyzacji – zimą grzeje, latem chłodzi

12 wrz 2014, Opublikowane przez Bartek w kategorii Ciekawoski, Nowości, Pompy ciepła, Porady
artykuł elmax

Chłodzenie aktywne

Każda pompa ciepła teoretycznie nadaje się zarówno do ogrzewania jak i chłodzenia. Przecież pompa ciepła w klimatyzacji to
lodówka, tyle że pracująca odwrotnie. Dokonajmy zatem odwrócenia funkcji pompy ciepła i uzyskamy chłodziarkę. Pompy ciepła mogą
więc służyć zarówno jako źródła ciepła jak też jako chłodziarki. Aby wykorzystać pompę ciepła do chłodzenia pomieszczeń,
wystarczy odwrócić zarówno kierunek tłoczenia sprężarki jak i zawór rozprężający, zmieniając tym samym kierunek przepływu
czynnika chłodniczego i, oczywiście, kierunek przepływu ciepła.

Można to zrealizować według schematu odwracalnej pompy ciepła. W obiegu czynnika chłodniczego sprężarkę podłączono przez zawór
czterodrożny, który pozwala odwracać kierunek jej włączenia. Dołączono też równolegle do zaworu rozprężającego drugi identyczny
zawór lecz skierowany w przeciwną stronę. Zawór trójdrożny pozwala włączyć w obwód jeden z dwóch zaworów rozprężających.

W trybie ogrzewania sprężarka tłoczy gazowy czynnik chłodniczy do wymiennika ciepła systemu grzewczego (c.o. i c.w.u.). W
wymienniku czynnik skrapla się oddając ciepło do systemu grzewczego. Przez przełączenie zaworu czterodrożnego sprężarka działa w
kierunku przeciwnym, zatem skraplacz i parownik zamieniają się rolami i ciepło jest odbierane (parownik) z systemu grzewczego,
schładzając jego czynnik (np. wodę w instalacji podłogowej, nazywaną w tym trybie pracy wodą lodową).

Następnie to ciepło jest oddawane przez wymiennik (skraplacz) do układu dolnego źródła (np. do solanki w kolektorze gruntowym).
Oczywiście, odwrócony jest też kierunek włączenia zaworu rozprężającego.

W trybie ogrzewania pompa ciepła ma trochę większą moc i sprawność, niż w trybie chłodzenia. Wynika to stąd, że energia
elektryczna pobierana przez sprężarkę zamienia się w ciepło, które w trybie ogrzewania dodaje się do ciepła pobieranego z
dolnego źródła. W trybie chłodzenia ta dodatkowa energia cieplna również powstaje w sprężarce, pogarszając jednak w tym
przypadku bilans chłodzenia.

Praktycznie każdy producent ma w swojej ofercie pompy ciepła odwracalne lub jest w stanie zaoferować taką pompę na zamówienie.
Jednak pompa ciepła z opcją chłodzenia jest droższa, nawet do 30%, mimo że tryb chłodzenia uzyskuje się przez niewielkie zmiany
konstrukcyjne i programowe.

W niektórych rozwiązaniach (np. VATRA) pompa odwracalna pracując w trybie chłodzenia aktywnego wytwarza wodę lodową do
klimatyzowania pomieszczeń, a jednocześnie zużywa pobierane ciepło do ogrzewania c.w.u. Mamy więc „dwa w jednym”, tj. można
powiedzieć, że klimatyzacja jest realizowana za darmo przy okazji podgrzewania c.w.u. Gdy temperatura c.w.u. osiągnie pewną
graniczną wartość, następuje przełączenie układu i ciepło pobierane z wody lodowej jest oddawane do dolnego źródła (np. do
solanki w kolektorze gruntowym).
Chłodzenie pasywne

Można powiedzieć, że pompa ciepła w tym rozwiązaniu nie pracuje, gdyż sprężarka jest wyłączona. Korzysta się z możliwości
naturalnego schładzania (funkcja „natural cooling”) pomieszczeń czynnikiem z dolnego źródła (solanka lub woda) oddającym ciepło
do gruntu. Jak wiemy, grunt ma temperaturę ok. 10°C, a więc niższą od temperatury w pomieszczeniach.

Ze względu na wysoką temperaturę powietrza w lecie, funkcja „natural cooling” jest oczywiście niemożliwa w pompach
powietrze/woda. W pompach z gruntowym dolnym źródłem ten tryb pracy wymaga niewielkich zmian konstrukcyjnych – dodatkowego
wymiennika z układem odpowiednio sterowanych zaworów trójdrożnych i pomp obiegowych
Programator wyłącza sprężarkę pompy ciepła i pracują tylko pompy obiegowe układu pierwotnego B oraz wtórnego E, a zawory
trójdrożne C, G włączają wymiennik ciepła chłodzenia D. Zatem woda z ogrzewania podłogowego F, przepływając przez wymiennik D,
oddaje swoje ciepło czynnikowi obiegu pierwotnego (solance w kolektorze gruntowym, lub wodzie w układzie dwóch studni).
Schładzana woda instalacji połogowej odbiera ciepło z pomieszczenia.

Do chłodzenia pomieszczeń można stosować również instalację nadmuchową, działającą poprzez klimakonwektory lub kasetony
sufitowe. Instalacja nadmuchowa ma prostsze sterowanie, gdyż wymaga tylko zastosowania czujnika temperatury powietrza wewnątrz
pomieszczeń, który wyłączy system chłodzenia, gdy temperatura spadnie poniżej zadanej wartości. W przypadku podłogówki lub innej
instalacji płaszczyznowej (ściennej lub sufitowej), poza czujnikiem temperatury, konieczny jest również czujnik wilgotności, aby
automatyka wyłączała system chłodzenia, gdy powietrze osiąga wilgotność bliską punktu rosy.

Chodzi o to, aby uniknąć skraplania się wilgoci z powietrza na chłodnej powierzchni podłogi. Porównując różne rozwiązania
chłodzenia pomieszczeń, można je uszeregować w kolejności od najgorszych do najlepszych. Najgorszym rozwiązaniem jest
zastosowanie grzejników wodnych, zresztą nie zalecane również do ogrzewania pompą ciepła. Do chłodzenia tym bardziej się nie
nadaje, ze względu na niewielką powierzchnię grzejników, a więc słabą wymianę ciepła. Ponadto, grzejniki są montowane nisko przy
podłodze, a ciepłe powietrze zbiera się wysoko przy suficie.

Lepszym rozwiązaniem jest chłodzenie zimną wodą krążącą w rurach podłogówki. Wprawdzie wymiana ciepła może się odbywać wyłącznie
przez promieniowanie, gdyż ciepłe powietrze nie opada na dół, ale chłodzenie odbywa się całą powierzchnią podłogi. Skuteczność
chłodzenia podłogowego można znakomicie poprawić przez wywołanie krążenia powietrza.

W przypadku stosowania instalacji podłogowej zarówno do ogrzewania jak i chłodzenia, należy zadbać o to, by rury były płytko
zagłębione pod posadzką (<1 cm). Jeszcze lepszym rozwiązaniem jest „strop chłodzący”, czyli chłodzenie powietrzem zimnym
opadającym od sufitu ku podłodze. Najlepszym rozwiązaniem są konwektory wyposażone w wentylator z regulowanym strumieniem
chłodnego powietrza.

Takie rozwiązanie umożliwia szybkie i skuteczne schładzanie pomieszczeń, a także precyzyjną regulację klimatu w pomieszczeniu.
Jednak stosowanie klimakonwektorów zarówno do chłodzenia jak i do grzania jest nie najlepszym rozwiązaniem, gdyż grzanie
podłogowe ma swoje charakterystyczne zalety, a wadą klimakonwektorów jest generowany przez nie lekki szum, który podczas grzania
w nocy może być dokuczliwy.

Najlepszym wyjściem jest stosowanie obu rozwiązań razem, tj. podłogówki wykorzystywanej wyłącznie do ogrzewania w zimie oraz
klimakonwektorów używanych wyłącznie w lecie do chłodzenia. W lecie po schłodzeniu pomieszczeń w ciągu dnia, można wyłączyć
szumiące klimakonwektory na noc.

Chłodzenie pasywne ma dwie zalety. Pierwszą jest bardzo duża efektywność energetyczna, czyli bardzo niskie koszty eksploatacji,
wynikające wyłącznie z niewielkich strat mocy (około 300 W) w pracujących pompach obiegowych. Drugą zaletą jest korzystny wpływ
pracy w trybie chłodzenia na regenerację termiczną dolnego źródła wyziębionego po zimowym sezonie grzewczym. W trybie chłodzenia
dolne źródło jest podgrzewane ciepłem pobieranym z pomieszczenia.

Źródło: http://www.budujemydom.pl/pompy-ciepla/1360-pompa-ciepla-w-klimatyzacji-zima-grzeje-latem-chlodzi

Zostaw komentarz

fourteen − 8 =