Отопление и охлаждане с термопомпа-част 2

По време на отоплителния цикъл топлината се взема от външния въздух и се „изпомпва“ на закрито.

• Първо, течният хладилен агент преминава през разширителното устройство, превръщайки се в смес течност/пара под ниско налягане. След това отива към външната намотка, която действа като намотка на изпарителя. Течният хладилен агент абсорбира топлината от външния въздух и кипи, превръщайки се в пара с ниска температура.
• Тази пара преминава през реверсивния клапан към акумулатора, който събира останалата течност, преди парата да влезе в компресора. След това парата се компресира, намалявайки обема си и причинявайки нагряване.
• И накрая, реверсивният клапан изпраща газа, който сега е горещ, към вътрешната намотка, която е кондензаторът. Топлината от горещия газ се прехвърля към вътрешния въздух, което води до кондензиране на хладилния агент в течност. Тази течност се връща в разширителното устройство и цикълът се повтаря. Вътрешната намотка е разположена в тръбопровода, близо до пещта.

Способността на термопомпата да пренася топлина от външния въздух към къщата зависи от външната температура. С понижаването на тази температура способността на термопомпата да абсорбира топлина също намалява. За много термопомпени инсталации с източник въздух това означава, че има температура (наречена точка на термичен баланс), при която отоплителният капацитет на термопомпата е равен на топлинните загуби на къщата. Под тази външна околна температура термопомпата може да достави само част от топлината, необходима за поддържане на комфорт в жилищното пространство, и е необходима допълнителна топлина.

Важно е да се отбележи, че по-голямата част от въздушните термопомпи имат минимална работна температура, под която не могат да работят. За по-новите модели това може да варира от -15°C до -25°C. Под тази температура трябва да се използва допълнителна система за осигуряване на отопление на сградата.

Охлаждащият цикъл

Цикълът, описан по-горе, се обръща, за да охлади къщата през лятото. Устройството отнема топлината от вътрешния въздух и я отхвърля навън.

• Както в цикъла на нагряване, течният хладилен агент преминава през разширителното устройство, превръщайки се в смес течност/пара под ниско налягане. След това отива към вътрешната намотка, която действа като изпарител. Течният хладилен агент абсорбира топлината от вътрешния въздух и кипи, превръщайки се в пара с ниска температура.
• Тази пара преминава през реверсивния клапан към акумулатора, който събира останалата течност, и след това към компресора. След това парата се компресира, намалявайки обема си и причинявайки нагряване.
• Накрая газът, който сега е горещ, преминава през реверсивния клапан към външната намотка, която действа като кондензатор. Топлината от горещия газ се прехвърля към външния въздух, което кара хладилния агент да кондензира в течност. Тази течност се връща в разширителното устройство и цикълът се повтаря.

По време на цикъла на охлаждане термопомпата също изсушава въздуха в помещенията. Влагата във въздуха, преминаващ през вътрешната намотка, кондензира върху повърхността на намотката и се събира в съд в долната ѝ част. Дренаж за конденз свързва този съд с канализацията на къщата.

Цикълът на размразяване

Ако външната температура падне почти или под точката на замръзване, когато термопомпата работи в режим на отопление, влагата във въздуха, преминаващ през външната намотка, ще кондензира и ще замръзне върху нея. Степента на натрупване на скреж зависи от външната температура и количеството влага във въздуха.

Това натрупване на скреж намалява ефективността на намотката, като намалява способността й да пренася топлина към хладилния агент. В един момент скрежът трябва да бъде отстранен. За целта термопомпата преминава в режим на размразяване. Най-често срещаният подход е:

• Първо, реверсивният клапан превключва устройството в режим на охлаждане. Това изпраща горещ газ към външната серпентина, за да разтопи сланата. В същото време външният вентилатор, който обикновено издухва студен въздух над намотката, се изключва, за да се намали количеството топлина, необходимо за разтопяване на скреж.
• Докато това се случва, термопомпата охлажда въздуха в тръбопровода. Отоплителната система обикновено би затопляла този въздух, тъй като той се разпределя в къщата.

Един от двата метода се използва за определяне кога уредът преминава в режим на размразяване:

• Контролите за замръзване при поискване наблюдават въздушния поток, налягането на хладилния агент, температурата на въздуха или намотката и разликата в налягането във външната намотка, за да открият натрупването на скреж.
• Време-температурното размразяване се стартира и завършва от предварително зададен интервален таймер или температурен сензор, разположен на външната намотка. Цикълът може да се стартира на всеки 30, 60 или 90 минути, в зависимост от климата и дизайна на системата.

Ненужните цикли на размразяване намаляват сезонната производителност на термопомпата. В резултат на това методът на размразяване при нужда обикновено е по-ефективен, тъй като стартира цикъла на размразяване само когато е необходимо.

Допълнителни източници на топлина

Тъй като термопомпите с въздушен източник имат минимална външна работна температура (между -15°C до -25°C) и намален отоплителен капацитет при много ниски температури, важно е да се обмисли допълнителен източник на отопление за работа с термопомпа с въздушен източник. Допълнително отопление може също да е необходимо, когато термопомпата се размразява. Предлагат се различни опции:

• Изцяло електрически: В тази конфигурация работата на термопомпата е допълнена с електрически съпротивителни елементи, разположени в тръбопровода или с електрически первази. Тези съпротивителни елементи са по-малко ефективни от термопомпата, но способността им да осигуряват отопление не зависи от външната температура.
• Хибридна система: В хибридна система термопомпата източник на въздух използва допълнителна система като пещ или котел. Тази опция може да се използва при нови инсталации, а също така е добър вариант, когато термопомпа се добавя към съществуваща система, например, когато се монтира термопомпа като заместител на централен климатик.

Вижте последния раздел на тази брошура, Свързано оборудване, за повече информация относно системите, които използват допълнителни източници на отопление. Там можете да намерите обсъждане на опции за това как да програмирате вашата система за преход между използване на термопомпа и използване на допълнителен източник на топлина.

Съображения за енергийна ефективност

За да подпомогнете разбирането на този раздел, вижте предишния раздел, наречен Въведение в ефективността на термопомпата, за обяснение какво представляват HSPF и SEER.

В Канада разпоредбите за енергийна ефективност предписват минимална сезонна ефективност при отопление и охлаждане, която трябва да бъде постигната, за да може продуктът да се продава на канадския пазар. В допълнение към тези разпоредби, вашата провинция или територия може да има по-строги изисквания.

Минималната производителност за Канада като цяло и типичните диапазони за наличните на пазара продукти са обобщени по-долу за отопление и охлаждане. Важно е също така да проверите дали има някакви допълнителни разпоредби във вашия регион, преди да изберете вашата система.

Охлаждаща сезонна производителност, SEER:

• Минимален SEER (Канада): 14
• Гама, SEER на пазара Налични продукти: 14 до 42

Сезонно отопление, HSPF

• Минимален HSPF (Канада): 7.1 (за регион V)
• Диапазон, HSPF в наличните на пазара продукти: 7.1 до 13.2 (за регион V)

Забележка: HSPF факторите са предоставени за климатична зона V на AHRI, която има подобен климат като Отава. Действителната сезонна ефективност може да варира в зависимост от вашия регион. В момента се разработва нов стандарт за производителност, който има за цел да представи по-добре производителността на тези системи в канадските региони.

Действителните стойности на SEER или HSPF зависят от различни фактори, свързани основно с конструкцията на термопомпата. Текущата производителност се е развила значително през последните 15 години, водена от новите разработки в компресорната технология, дизайна на топлообменника и подобрения поток и контрол на хладилния агент.

Термопомпи с една и променлива скорост

От особено значение при разглеждането на ефективността е ролята на новите конструкции на компресора за подобряване на сезонната производителност. Обикновено модулите, работещи при минималните предписани SEER и HSPF, се характеризират с едноскоростни термопомпи. Вече се предлагат термопомпи въздух-източник с променлива скорост, които са проектирани да променят капацитета на системата, за да отговарят по-точно на нуждите от отопление/охлаждане на къщата в даден момент. Това помага да се поддържа максимална ефективност по всяко време, включително при по-меки условия, когато има по-ниско търсене на системата.

Съвсем наскоро на пазара бяха представени въздушни термопомпи, които са по-добре адаптирани за работа в студения канадски климат. Тези системи, често наричани термопомпи за студен климат, съчетават компресори с променлив капацитет с подобрен дизайн на топлообменника и контроли, за да увеличат максимално отоплителния капацитет при по-ниски температури на въздуха, като същевременно поддържат висока ефективност при по-меки условия. Тези типове системи обикновено имат по-високи SEER и HSPF стойности, като някои системи достигат SEER до 42, а HSPFs доближават 13.

Сертифициране, стандарти и скали за оценка

Канадската асоциация по стандартизация (CSA) в момента проверява всички термопомпи за електрическа безопасност. Стандартът за производителност определя изпитвания и условия на изпитване, при които се определят мощностите и ефективността на термопомпата за отопление и охлаждане. Стандартите за изпитване на ефективността на термопомпи с въздушен източник са CSA C656, който (от 2014 г.) е хармонизиран с ANSI/AHRI 210/240-2008, Оценка на ефективността на единично климатично и термопомпено оборудване с въздушен източник. Той също така заменя CAN/CSA-C273.3-M91, стандарт за производителност за централни климатици и термопомпи със сплит система.

Съображения за оразмеряване

За да оразмерите подходящо вашата термопомпена система, е важно да разберете нуждите от отопление и охлаждане на вашия дом. Препоръчително е да бъде ангажиран специалист по отопление и охлаждане, който да извърши необходимите изчисления. Натоварванията за отопление и охлаждане трябва да се определят чрез използване на признат метод за оразмеряване като CSA F280-12, „Определяне на необходимия капацитет на уреди за отопление и охлаждане на жилищни помещения“.

Оразмеряването на вашата термопомпена система трябва да бъде направено в съответствие с вашите климатични, отоплителни и охлаждащи натоварвания на сградата и целите на вашата инсталация (напр. максимално спестяване на енергия за отопление срещу изместване на съществуваща система през определени периоди от годината). За да подпомогне този процес, NRCan разработи Ръководство за оразмеряване и избор на термопомпа с въздушен източник. Това ръководство, заедно със съпътстващ софтуерен инструмент, е предназначено за енергийни съветници и механични дизайнери и е свободно достъпно, за да предостави насоки за подходящо оразмеряване.

Ако термопомпата е с малък размер, ще забележите, че допълнителната отоплителна система ще се използва по-често. Докато една маломерна система все още ще работи ефективно, може да не постигнете очакваните икономии на енергия поради честото използване на допълнителна отоплителна система.

По същия начин, ако термопомпата е с големи размери, желаните икономии на енергия може да не бъдат реализирани поради неефективна работа при по-меки условия. Докато допълнителната отоплителна система работи по-рядко, при по-топли условия на околната среда, термопомпата произвежда твърде много топлина и модулът се включва и изключва, което води до дискомфорт, износване на термопомпата и потребление на електроенергия в режим на готовност. Ето защо е важно да имате добра представа за вашия отоплителен товар и какви са работните характеристики на термопомпата, за да постигнете оптимални икономии на енергия.

Други критерии за избор

Освен оразмеряването трябва да се вземат предвид няколко допълнителни фактора за ефективност:

• HSPF: Изберете устройство с възможно най-висок HSPF. За модули със сравними рейтинги на HSPF проверете техните рейтинги в стационарно състояние при –8,3°C, номиналната стойност за ниска температура. Устройството с по-висока стойност ще бъде най-ефективното в повечето региони на Канада.
• Размразяване: Изберете уред с контрол на размразяването при поискване. Това свежда до минимум циклите на размразяване, което намалява използването на допълнителна енергия и енергия на термопомпата.
• Оценка на звука: Звукът се измерва в единици, наречени децибели (dB). Колкото по-ниска е стойността, толкова по-ниска е звуковата мощност, излъчвана от външното тяло. Колкото по-високо е нивото на децибелите, толкова по-силен е шумът. Повечето термопомпи имат шум от 76 dB или по-нисък.

Съображения за инсталиране

Термопомпите въздух-източник трябва да се монтират от квалифициран изпълнител. Консултирайте се с местен специалист по отопление и охлаждане, за да оразмерите, инсталирате и поддържате вашето оборудване, за да осигурите ефективни и надеждни операции. Ако търсите да внедрите термопомпа, която да замени или допълни вашата централна пещ, трябва да сте наясно, че термопомпите обикновено работят при по-високи въздушни потоци от системите на пещите. В зависимост от размера на вашата нова термопомпа може да са необходими някои модификации на вашата тръбопроводна система, за да се избегне допълнителен шум и използване на енергия от вентилатора. Вашият изпълнител ще може да ви даде насоки за вашия конкретен случай.

Разходите за инсталиране на термопомпа с въздушен източник зависят от вида на системата, вашите проектни цели и съществуващото отоплително оборудване и тръбопроводи във вашия дом. В някои случаи може да са необходими допълнителни модификации на тръбопровода или електрическите услуги, за да се поддържа вашата нова термопомпена инсталация.

Съображения за работа

Трябва да имате предвид няколко важни неща, когато работите с вашата термопомпа:

• Оптимизирайте зададените точки на термопомпата и допълнителната система. Ако имате допълнителна електрическа система (напр. цокли или съпротивителни елементи в канала), не забравяйте да използвате по-ниска температурна настройка за вашата допълнителна система. Това ще помогне да се увеличи максимално количеството отопление, което термопомпата осигурява на вашия дом, намалявайки потреблението на енергия и сметките за комунални услуги. Препоръчва се зададена точка от 2°C до 3°C под зададената точка за отопление на термопомпата. Консултирайте се с вашия изпълнител за монтаж относно оптималната зададена точка за вашата система.
• Настройте се за ефективно размразяване. Можете да намалите потреблението на енергия, като настроите вашата система да изключва вътрешния вентилатор по време на циклите на размразяване. Това може да се извърши от вашия инсталатор. Важно е обаче да се отбележи, че размразяването може да отнеме малко повече време при тази настройка.
• Минимизиране на температурните спадове. Термопомпите имат по-бавна реакция от пещните системи, така че по-трудно реагират на дълбоки спадове на температурата. Трябва да се използват умерени спадове от не повече от 2°C или да се използва „интелигентен“ термостат, който включва системата рано, в очакване на възстановяване от спада. Отново се консултирайте с вашия изпълнител за монтаж относно оптималната температура на понижение за вашата система.
• Оптимизирайте посоката на въздушния си поток. Ако имате монтирано на стена вътрешно тяло, помислете за регулиране на посоката на въздушния поток, за да увеличите комфорта си. Повечето производители препоръчват насочване на въздушния поток надолу при отопление и към обитателите при охлаждане.
• Оптимизиране на настройките на вентилатора. Също така не забравяйте да регулирате настройките на вентилатора, за да постигнете максимален комфорт. За да увеличите максимално топлината, доставяна от термопомпата, се препоръчва да зададете скоростта на вентилатора на висока или „Автоматично“. При охлаждане, за да се подобри и обезвлажняването, се препоръчва „ниска“ скорост на вентилатора.

Съображения за поддръжка

Правилната поддръжка е от решаващо значение, за да гарантирате, че вашата термопомпа работи ефективно, надеждно и има дълъг експлоатационен живот. Трябва да накарате квалифициран изпълнител да извършва годишна поддръжка на вашето устройство, за да сте сигурни, че всичко е в добро работно състояние.

Освен годишната поддръжка, има няколко прости неща, които можете да направите, за да осигурите надеждни и ефективни операции. Не забравяйте да сменяте или почиствате вашия въздушен филтър на всеки 3 месеца, тъй като запушените филтри ще намалят въздушния поток и ефективността на вашата система. Също така се уверете, че вентилационните отвори и въздушните отвори във вашия дом не са блокирани от мебели или килими, тъй като неадекватният въздушен поток към или от вашето устройство може да съкрати живота на оборудването и да намали ефективността на системата.

Оперативни разходи

Спестяването на енергия от инсталирането на термопомпа може да помогне за намаляване на месечните ви сметки за енергия. Постигането на намаление на вашите сметки за енергия до голяма степен зависи от цената на електричеството по отношение на други горива като природен газ или нафта за отопление и, при приложения за модернизация, какъв тип система се заменя.

Термопомпите като цяло са на по-висока цена в сравнение с други системи като пещи или електрически первази поради броя на компонентите в системата. В някои региони и случаи тези допълнителни разходи могат да бъдат възстановени за относително кратък период от време чрез спестяване на разходи за комунални услуги. В други региони обаче различните ставки за комунални услуги могат да удължат този период. Важно е да работите с вашия изпълнител или енергиен консултант, за да получите оценка на икономиката на термопомпите във вашия район и потенциалните спестявания, които можете да постигнете.

Очаквана продължителност на живота и гаранции

Термопомпите въздух-източник имат експлоатационен живот между 15 и 20 години. Компресорът е критичният компонент на системата.

Повечето термопомпи са покрити от едногодишна гаранция за части и труд и допълнителна пет до десетгодишна гаранция за компресора (само за части). Въпреки това гаранциите варират между производителите, така че проверете дребния шрифт.

Забележка:

Някои от статиите са взети от интернет. Ако има някакво нарушение, моля свържете се с нас, за да го изтрием. Ако се интересувате от термопомпени продукти，моля не се колебайте да се свържете с компанията за термопомпи OSB，ние сме най-добрият избор.