Tepelná čerpadla bez a s elektrickým měničem (invertorem)

01.06.2009 10:28

Tepelné čerpadlo země-voda nebo vzduch-voda

Zatímco „nevýhodou“ čerpadel „vzduch-voda“ je jejich horší efekt při nejnižších teplotách, „nevýhodou“ čerpadel „země-voda” je jejich horší efekt při časově delším období vyšších teplot. Přitom „nevýhoda“ čerpadel „vzduch-voda“ se může v převážné míře eliminovat použitím měniče elektrického proudu a napětí invertoru zvyšováním otáček i výkonu kompresoru při nižších teplotách. Pak tedy jednoznačně začíná být na tom lépe tepelné čerpadlo vzduch-voda.

Invertor = vyšší účinnost

Proč invertory nejsou již dnes součástí všech tepelných čerpadel? Důvodem existence tepelných čerpadel bez invertorů je nedostatek flexibility výrobních závodů a dále pak zajisté i konzervativizmus. Některé firmy i projekční kanceláře používají zaběhlé postupy dlouhá léta a když se jich někdo zeptá, proč to či ono nejde jinak, odpoví: "To se tak nedělá, to se dělá takto: ..." a podobně. Tyto cesty ovšem nezlepšují efektivitu a úspory. Jsou jen v zájmu konzervativních myšlenek. Vývoj a cena invertorů je dnes na takové úrovni, že je nesmyslné je nepoužít v tepelném čerpadle. Specielně DC-invertorů (měničů na stejnosměrný proud). DC-invertory jsou na tom v účinnostech tepelných čerpadel ještě lépe, než AC-invertory (měniče na střídavý proud).

Elektronicky řízený expanzní ventil = vyšší účinnost

Invertorem je možné plynule regulovat výkon tepelného čerpadla - stroje jako takového. Důsledkem změny otáček kompresoru, a tím i průtočného množství chladiva, které se v chladivovém okruhu pohybuje, je vznik potřeby přesného řízení expanzního ventilu. Použití elektronicky ovládaného expanzního ventilu se sofistikovaným řízením, které zároveň zvyšuje účinnost, se stává nezbytností.

Předimenzovaný výparník - nižší sklony k namrzání = vyšší účinnost

O tom, že tepelné čerpadlo vzduch-voda prožívá nejhorší časy z hlediska tvorby námrazy při teplotách kolem nuly je asi každému jasné. Takových dnů je ale v topné sezóně hodně. Mlhy, vlhký vzduch, teplota výparníku lehce pod nulou, to jsou skvělé podmínky pro tvorbu námrazy na výparníku.
To je ale škoda, protože tepelná ztráta domu je ještě při těchto teplotách relativně nízká a tepelné čerpadlo nemusí tak jet naplno, mělo-li by frekvenční měnič a mohlo ubrat. Co se stane při nižších otáčkách kompresoru, tedy při nižším využívání výparníku? Výparník bude naddimenzován, tím i teplejší a námraza se tedy bude tvořit výrazně pomaleji.
Nejlepší však je z hlediska účinnosti ten fakt, že se sníží počet cyklů odtávání, které představují z hlediska celoročního topného faktoru děj značně negativní.

Bez akumulační nádoby - topíme na nejnižší možnou teplotu = vyšší účinnost

Jakou funkci má akumulační nádoba u tepelných čerpadel bez invertorů? Vlastně nesloužila k vytápění, ale ukládala teplo, které klasické tepelné čerpadlo vyrobilo v přechodových obdobích (jaro, podzim) zbytečně navíc. Navíc byla často zřizovaná jen z důvodu použitého tepelného čerpadla bez invertoru, protože to umí jen dát plný výkon nebo stát. Tedy aby se zabránilo častému cyklování (startu a vypnutí kompresoru). Bránila nežádoucímu rychlému nárůstu teploty a pohotovosti t.j. rychlému dodání tepla po spuštění tepelného čerpadla.
Akumulační nádoba je ještě ke všemu velká a všude se nevejde. Díky technologii přímého řízení výkonu invertorem můžeme tento prvek, kompenzující nedokonalosti chování systému v drtivé většině topných systémů vypustit.
Uvědomme si to, že teplota výstupní vody je vlastně důsledkem rovnováhy mezi dodaným teplem (resp. výkonem) a schopnostmi otopné soustavy toto teplo (výkon) vyzářit do domu.
Pokud tedy hodnotu výstupního výkonu budeme řídit vypínáním a zapínáním zdroje tepla a ukládáním tohoto tepla do zásobníku+jeho dalším mícháním, musí být teplota v zásobníku nutně vyšší aby bylo co míchat. Opět se jedná o kompromis mezi velikostí akumulační nádoby a mírou kolísání teploty v ní, resp. počet startů kompresoru v daném čase.

Vhodná regulace = vyšší účinnost

Existují i systémy, které topí na konstantní teplotu (např. 50°C) do akumulační nádoby. Toto řešení je příklad neefektivního systému, který navíc zbytečně a neúčelně opotřebovává kompresor a snižuje jeho životnost. Výstupní teplota odpovídá analogicky tlaku na výstupu kompresoru. Efektivní systémy tedy topí vždy na tu nejnižší možnou teplotu, která je v danou chvíli nutná.
Optimálním řešením je systém řízení, který zohledňuje jak venkovní teplotu, tak teplotu požadovanou a nastavenou.

Bez zbytečných prvků to jde levněji

Díky odpadnutí akumulačních nádob, u domů s malou tepelnou ztrátou i elektrokotlů, dalších oběhových čerpadel nebo směšovačů vychází tepelné čerpadlo s invertorem levněji jak v pořizovacích nákladech tak i v nákladech instalačních. Přece jen kotelna se u tepelného čerpadla s invertorem skládá z kompaktní vnitřní jednotky pověšené na zdi napojené dvěma trubkami na otopnou soustavu.

Závěrem

Je již ověřeno, zařízení s invertorem mají velmi solidní parametry. Průměrný celoroční topný faktor větší než 3 je zde samozřejmostí. Dřívější invertory toho nedosahovaly, což byla nevýhoda oproti tepelným čerpadlům země/voda. Dnes ovšem specielně s DC-invertory tyto nevýhody již nejsou.
Hlučnost je zde rovněž nižší, protože po většinu času tepelné čerpadlo běží na nižší výkon, než na maximální a to kontinuálně, bez rázů, zapínání a vypínání.
Při nasazování tepelného čerpadla s invertorem je zapotřebí zvážit pečlivě hydraulické zapojení, nutnost záložního zdroje tepla integrovaného do topné soustavy nebo způsob regulace celého systému.

Zpět
 Tepelná čerpadla     E-shop - Klima Komfort 
TOPlist