Kako deluje električni grelec v toplotni črpalki? Katere funkcije opravlja? Pri kateri temperaturi se vklopi? Koliko električne energije porabi? Ali je možno izklopiti grelec v toplotni črpalki? Ali se moram bati električnih grelnikov v inštalacijah toplotnih črpalk?

Kazalo

  1. Zakaj grelec v toplotni črpalki?
  2. Ali je možno izklopiti grelec v toplotni črpalki?
  3. Kako deluje električni grelec v toplotni črpalki?
  4. Kakšna moč grelca?
  5. Ostale funkcije grelnikov v toplotni črpalki
  6. Grelnik za toplo vodo
  7. Drugi grelci v toplotnih črpalkah

Večina sedanjih in bodočih uporabnikov toplotnih črpalk grelec povezuje predvsem s funkcijo vršnega vira, ki podpira toplotno črpalko v obdobjih, ko temperatura zunanjega zraka pade na zelo nizke vrednosti.

Veliko strank se boji njenega delovanja in s tem povezanih visokih računov za elektriko, a ob pravilni izbiri toplotne črpalke se bodo ti strahovi izkazali za povsem neutemeljene. Nekateri tudi menijo, da se vprašanje električnega grelnika nanaša le na toplotne črpalke zrak voda, ki so zaradi delovanja pri nizkih temperaturah ogrožene. Medtem se električni grelniki uporabljajo tudi v toplotnih črpalkah zemlja vir, vendar so običajno izbrani tako, da ne potrebujejo grelnika kot vršnega vira. Grelec v toplotni črpalki pa lahko opravlja precej različne funkcije.

Zakaj grelec v toplotni črpalki?

Ali je mogoče izbrati toplotno črpalko zrak-voda tako, da ji ni treba delati z električnim grelnikom kot vršnim virom? Lahko, vendar se v praksi ne uporablja. Če želite to razložiti, morate razumeti koncepte toplotne črpalke in dvojnega načina delovanja.

Moč toplotne črpalke je odvisna od temperature nižjega vira, to je zunanjega zraka pri TČ zrak-voda in zemlje - pri TČ zemlja-voda. Nižji toplotni vir pri črpalkah zemlja-voda ima precej stabilne parametre skozi vse leto, pri toplotnih črpalkah zrak-voda pa se njegova temperatura čez leto zelo spreminja. Nižja kot je temperatura zraka, nižjo moč ogrevanja lahko doseže toplotna črpalka.

Ko to primerjamo s toplotnimi potrebami stavbe, se izkaže, da so tu značilnosti obrnjene. Ko se zunanja temperatura zniža, se potreba po toploti stavbe poveča. Z naraščanjem temperature se potreba po toploti zmanjšuje, izven sezone pa po izklopu ogrevalnega sistema stavbe ostane le potreba po toploti za pripravo komunalne vode.

Sečišče teh karakteristik (dosežene moči toplotne črpalke in ogrevalne moči, potrebne za objekt) imenujemo bivalentna točka.Nad dvorežimsko točko je zmogljivost toplotne črpalke večja od toplotne potrebe stavbe, točno na tej točki sta vrednosti zmogljivosti toplotne črpalke in toplotne potrebe stavbe enaki, pod dvojno točko pa je zmogljivost toplotne črpalke nižja od tiste, ki jo potrebuje stavba. To pomanjkanje moči kompenzira električni grelec.

Ta način delovanja toplotne črpalke, kjer toplotna črpalka pod točko dvojnega načina zagotavlja del zahtevane ogrevalne moči, preostali del pa dopolnjuje grelec, se imenuje vzporedni monoenergijski način.

Grelec, ki podpira delovanje toplotne črpalke za ogrevanje prostorov, je običajno vgrajen v napravo. Vgradimo jo lahko v zunanjo enoto - pri monoblok toplotni črpalki ali v notranjo enoto - pri split toplotnih črpalkah ali monoblokih z notranjimi hidravličnimi moduli. Ta grelec se lahko vgradi tudi v hranilnik.

Ali je možno izklopiti grelec v toplotni črpalki?

Ali ne bi bilo bolje izbrati toplotno črpalko z večjo močjo in odstopiti od delovanja grelnika? Teoretično lahko. Takrat bi imeli opravka z monovalentnim načinom delovanja, pri katerem toplotna črpalka ne potrebuje vršnega vira, njena moč pa je večja od povpraševanja stavbe tudi pri najnižjih temperaturah zunanjega zraka.

Vendar v praksi to ni priporočljivo za toplotne črpalke zrak-voda. Zakaj? Ker je dni z ekstremno nizkimi temperaturami malo. Tako izbrana moč toplotne črpalke se lahko izkaže za preveliko, kar bo povzročilo manjšo modulacijo moči na nižji nivo in višjo minimalno moč toplotne črpalke, uporabljeno v prehodnih obdobjih. Medtem pa je veliko več dni s temperaturo 5, 10ºC na leto kot tistih s temperaturo -20ºC.

Posledično bo izbira močnejše toplotne črpalke povzročila višje kapitalske stroške, vendar morda ne bo prinesla prednosti nižjih tekočih stroškov.Previsoka moč v obdobjih milejše zime lahko povzroči prepogosto vklapljanje toplotne črpalke. To stanje je mogoče ublažiti z vgradnjo vmesnega rezervoarja z veliko prostornino v napeljavo.

Monovalentni način se uporablja kot standard za toplotne črpalke zemlja-voda, katerih moč je v ogrevalni sezoni bolj stabilna (temperatura tal se spreminja veliko manj kot temperatura zraka).

Kako deluje električni grelec v toplotni črpalki?

Pri izbiri toplotne črpalke za določen objekt/konkretno instalacijo je možno uporabiti različne načine delovanja toplotne črpalke, vendar je treba upoštevati, da ima vsaka rešitev svojo specifičnost. Večina inštalaterjev/projektantov izbere toplotne črpalke zrak-voda za delovanje v vzporednem monoenergetskem načinu, ob predpostavki bivalentne točke od -8ºC do -13ºC, odvisno od pričakovanj investitorja in podnebnega območja.

Vredno si je zapomniti, da algoritem krmiljenja toplotne črpalke ne bo zagnal pospeševalnega grelnika takoj, ko senzor zunanje temperature zabeleži temperaturo, ki je enaka bivalentni točki, predvideni pri izbiri toplotne črpalke. Pri tem je pomembna akumulacija toplote v objektu in vztrajnost ogrevalnega sistema, ki lahko kljub razmeroma nizki zunanji temperaturi »preživi« na primer več nočnih ur z močnim mrazom brez vklopa grelnika. .

Temperatura zunanjega zraka je običajno le eden od pogojev za vklop dodatnega grelca. Pogosto morajo biti izpolnjeni tudi drugi pogoji, na primer minimalni čas delovanja kompresorja za ogrevanje ali dosežena temperaturna razlika glede na nastavljeno temperaturo toplotne črpalke. Te nastavitve so lahko na primer:

  • zunanja temperatura pod -10ºC;
  • delovanje toplotne črpalke s kompresorjem najmanj 3 ure;
  • razlika od nastavljene temperature večja od 5ºC (npr. toplotna črpalka naj bi talno ogrevanje oskrbovala z vodo pri 35ºC, vodo v sistemu pa lahko ogreje samo na 29ºC; razlika od nastavljene vrednosti je vsaj 6º ).

To je le en primer možnih nastavitev nadzora grelnika. Proizvajalci toplotnih črpalk uporabljajo različne algoritme za vklop grelnika, vendar običajno zunanja temperatura ni edini parameter. Pomembno je, da inštalater med namestitvijo naprave ustrezno konfigurira nastavitve, prilagojene konkretni zgradbi in pričakovanjem uporabnika.

Kakšna moč grelca?

Toplotne črpalke običajno uporabljajo grelnike moči od 3 do 9 kW. Lahko so enostopenjski - tisti z manjšo močjo, na primer 3 kW, ali večstopenjski, kot je tristopenjski grelec z močjo 9 kW, ki glede na potrebe vklopi enega, dva ali tri stopnje - 3, 6 ali 9 kW.Kakšna naj bo torej moč grelnika? Odvisno od izbire toplotne črpalke. V prikazanem primeru moč pospeševalnega grelnika ne sme biti manjša od 4 kW. Izhaja iz razlike med največjo porabo toplote (10 kW) in največjo močjo toplotne črpalke pri najnižjih predvidenih temperaturah (6 kW).

Kaj se zgodi, ko je pospeševalni grelnik premalo močan ali če nastavitve učinkovito omejujejo njegovo aktiviranje? Ta situacija lahko povzroči nižje toplotno ugodje v stavbi med nizkimi zunanjimi temperaturami.

Ostale funkcije grelnikov v toplotni črpalki

  1. Prvi zagon inštalacije toplotne črpalke. Ob prvem zagonu inštalacije v novogradnjah, ko se estrihi segrevajo, je lahko temperatura vode v zankah talnega ogrevanja, napolnjenih z vodo za daljinsko ogrevanje, npr. 10ºC, pozimi pa v popolnoma mrzlem, neogrevanem objektu. , je lahko ta temperatura še nižja.V takšnih razmerah mora grelec, preden začne delovati kompresor v toplotni črpalki, predgreti vodo v sistemu, da doseže minimalno temperaturo, potrebno za delovanje toplotne črpalke. Zato se grelnik uporablja tudi v toplotnih črpalkah zemlja. Najnižja zagonska temperatura kompresorja je odvisna od specifičnega modela naprave, vendar je običajno med 12-20ºC.
  2. Odtaljevanje v primeru prenizke temperature v hranilniku/sistemu. Ko toplotna črpalka zrak/voda deluje pri temperaturi zraka približno 0 °C in nižje, mora uparjalnik občasno odtaliti. Odmrzovanje je potrebno, ker zrak, ki teče skozi uparjalnik toplotne črpalke, zaradi hlajenja kondenzira vlago, ki se usede na uparjalnik in pri minus temperaturi zamrzne na njegovi površini. Led/smrzal zmanjšuje sposobnost delovanja uparjalnika in zmanjšuje učinkovitost odvzema toplote iz zraka, zato ga je potrebno odstraniti. Toplotna črpalka to naredi tako, da zažene rutino odmrzovanja.Pri večini toplotnih črpalk, ki so na voljo na trgu, se odmrzovanje izvaja s pomočjo štiripotnega ventila, ki omogoča kroženje hladilnega sredstva. Standardno v načinu ogrevanja toplotna črpalka "hladi" zunanji zrak na "hladnem" uparjalniku in ogreva hranilnik/ogrevalni sistem. V načinu odmrzovanja se zgodi ravno nasprotno - toplotna črpalka odvzema toploto iz hranilnika/ogrevalnega sistema in ogreva uparjalnik toplotne črpalke z ivjo na njem. Na ta način uparjalnik za kratek čas postane kondenzator v hladilnem krogu toplotne črpalke. V načinu odmrzovanja je enota toplotne črpalke, kot da bi se uporabljala za hlajenje objekta. Morda se zdi čudno, da toplotna črpalka pozimi hladi hranilnik, ko bi ga morala ogrevati. Vendar pa je način odmrzovanja zelo kratek - približno 2-3 minute - in po tem času je enota ponovno pripravljena za ogrevanje, na primer še dve uri. Količina odvzete toplote iz hranilnika/inštalacije je majhna, vendar je velikega pomena za delovanje toplotnih črpalk zrak voda, saj jim omogoča delovanje v zimskih razmerah.V hranilniku/napravi mora biti na voljo dovolj toplote, da lahko postopek odmrzovanja uspe. Najnižjo temperaturo ogrevalnega medija v hranilniku/sistemu, potrebno za način odtaljevanja, določi proizvajalec toplotne črpalke. Lahko je na primer 20ºC. V tem primeru bo grelec zaščitil postopek odmrzovanja in se bo začel, če je temperatura v medpomnilniku/inštalaciji prenizka, da bi ga pravilno izvedel. To se običajno zgodi ob zagonu ogrevanja ali po daljšem obdobju nedejavnosti.
  3. Način proti zmrzovanju. Ta težava velja za monoblok toplotne črpalke zrak-voda, ki zahtevajo zaščito pred zmrzaljo, ko so napolnjene z vodo. Eden izmed načinov zaščite je uporaba ustreznega algoritma, katerega naloga je »poskrbeti«, da temperatura v zunanjih elementih toplotne črpalke, ki lahko vsebujejo vodo, ne pade pod vrednost, ki grozi zmrzovanju. Ko se tak trenutek približa, se samodejno zažene obtočna črpalka, kompresor ali grelec – odvisno od pogojev in situacije.
  4. Vir v sili. Toplotna črpalka, opremljena z električnim grelcem, ima pravzaprav zasilni vir. V primeru kakršnihkoli tehničnih težav ali potrebe po servisnem posegu vam lahko grelnik zagotovi zasilno ogrevanje. Njegova moč morda ne bo zadostovala za pokritje celotnega povpraševanja pri zelo nizkih zunanjih temperaturah, bo pa lahko zagotovila vsaj del energije, zaradi katere stavba ne bo prikrajšana za ogrevanje. Izklopi toplotne črpalke zaradi tehničnih težav sicer niso pogosti, nekateri investitorji pa želijo imeti drugi vir toplote v primeru izrednega dogodka, čeprav do tega morda ne pride v življenjski dobi toplotne črpalke. V kolikor investitor to pričakuje, je možna uporaba rezervnega električnega grelnika v hranilniku večje moči. Potem je lahko popolnoma neodvisen vir toplote.

Grelnik za toplo vodo

Drugi grelec, ki je vgrajen v sistem toplotne črpalke, je grelnik za bojler sanitarne vode. Ima nekoliko drugačno funkcijo - uporablja se le za podporo ogrevanju komunalne vode.

  • Izvedba načina proti legioneli. To je protibakterijski način pregrevanja rezervoarja za vodo za gospodinjstvo. V tem načinu se voda v rezervoarju segreje na visoko temperaturo, ki včasih doseže 70ºC, da se odstranijo bakterije, ki se lahko razvijejo v njej. Toplotna črpalka običajno ne more opraviti te naloge sama, ker tako visoka temperatura hranilnika presega njeno dosegljivo območje delovanja.
  • Hitro segrevanje vode iz pipe. Za to funkcijo se uporablja grelnik rezervoarja. Ta način se uporablja, ko je potreba po topli vodi povečana ali ko jo morate nenadoma segreti.
  • Omejena temperaturna zmogljivost toplotne črpalke. Toplotna črpalka ima določeno delovno območje. Vpliva tudi na dosegljivo temperaturo vode iz pipe, ki jo ogreva posredno tuljava. Ko je zunanja temperatura zelo nizka, lahko delovno območje toplotne črpalke na primer segreje sanitarno vodo do največ 45ºC.To je prenizka vrednost za uporabnika, ki je nastavil temperaturo vode v rezervoarju na 50ºC in pričakuje, da bo lahko uporabljal vodo pri tej temperaturi. V takšni situaciji se lahko vklopi grelnik rezervoarja in ogreje sanitarno vodo na zahtevano temperaturo.
  • Zasilni vir ogrevanja komunalne vode. V primeru potrebe po servisnem posegu grelec v bojlerju sanitarne vode ostaja na voljo kot drugi, zasilni vir toplote. V inštalacijah s toplotnimi črpalkami grelnik zalogovnika tople sanitarne vode ni potrebno. Vendar vam omogoča, da dobite nekaj dodatnih funkcionalnosti, stroški njegovega nakupa pa so nizki. Običajno je moč grelnika rezervoarja 1,5-3 kW.

Drugi grelci v toplotnih črpalkah

  • Grelec posode. Uporablja se za zagotavljanje pravilnega odvajanja kondenzata, ki v velikih količinah priteka iz toplotne črpalke po odmrzovanju uparjalnika. Če tega grelnika ni, lahko odtočna posoda zaledeni in kondenzirana voda bo težko odtekla.Zmrzovanje vode lahko povzroči škodo. Nekateri proizvajalci toplotnih črpalk zamenjajo grelnik posode za kapljanje s cevjo za vroče hladilno sredstvo. Ščiti odvod kondenzata toplotne črpalke pred zaledenitvijo, vendar ne zahteva dodatnega vnosa energije.
  • Grelec za odtočno cev. Če se kondenzat ne odvaja neposredno pod toplotno črpalko, na primer v gramozno podlago, ampak je usmerjen kam dlje, je potrebno uporabiti grelno telo v cevi za odvod kondenzata toplotne črpalke. Odstop od tega grelnega elementa lahko povzroči zmrzovanje kondenza v omenjeni cevi, povzroči njeno zamašitev in poškodbo.

Preberite tudi:

  • Zračna toplotna črpalka - dejstva in miti o delovanju
  • EU prepoved f-plinov! Kako bo to vplivalo na trg toplotnih črpalk?
  • Sofinanciranje toplotnih črpalk. Kako znižati stroške nakupa in vgradnje toplotne črpalke?

Kategorija:

Obnova