Najbardziej innowacyjna i efektywna powietrzna pompa ciepła na rynku! DHP-AQ nowa, powietrzna pompa ciepła firmy Danfoss

Transkrypt

1 MAKING MODERN LIVING POSSIBLE Artykuł techniczny Najbardziej innowacyjna i efektywna powietrzna pompa ciepła na rynku! DHP-AQ nowa, powietrzna pompa ciepła firmy Danfoss Powietrzne pompy ciepła (powietrze/woda) montowane na zewnątrz budynku cieszą się coraz większą popularnością. Początki powietrznych pomp ciepła były trudne: jeszcze 7-10 lat temu pompy powietrzne charakteryzowała wyraźnie niższa efektywność energetyczna mierzona współczynnikiem COP (Coefficient of Performance) w porównaniu do pomp gruntowych. Częstym problemem był zbyt wysoki i dokuczliwy poziom dźwięku oraz bariera mentalna Jak można odzyskać ciepło z powietrza, które ma temperaturę -10 C? Rozwiązania oferowane na rynku przez producentów pomp ciepła były i są nierzadko kompromisem trudnym do zaakceptowania. Zbyt mała efektywność energetyczna to większe zużycie energii elektrycznej a w konsekwencji czyni to inwestycję mniej opłacalną. Stosowanie pomp powietrznych w budynku wymaga przygotowania otworów w ścianie budynku, szczególne trudnych i wymagających w przypadku rozwiązań przetłaczających powietrze przez moduł odzysku ciepła znajdujący się w budynku. W przypadku rozwiązań z odzyskiem ciepła na zewnątrz budynku elektronika

2 sterująca zintegrowana z pompą ciepła jest narażona na niekorzystne działanie czynników atmosferycznych i krótszą żywotność. W przypadku pomp ciepła typu split wymagana jest większa ilość czynnika chłodniczego i stosowanie go w miejscu montażu instalacji nie jest korzystne dla środowiska oraz stanowi dodatkowe utrudnienie dla instalatora. Pojawia się także problem szczelności i czystości instalacji chłodniczej oraz poprawnej ilości czynnika chłodniczego. Czy warto, zatem stosować powietrzne pompy ciepła i na co należy zwrócić uwagę rozważając ich instalację? Wymagania rynku W kwietniu br. wiodący europejski producent pomp ciepła, firma Danfoss, wprowadziła na rynek powietrzną pompę ciepła (typu powietrze/woda) o nazwie DHP-AQ działającą na zasadzie bezpośredniego odparowania czynnika chłodniczego w pompie ciepła stojącej na zewnątrz. Podczas prac projektowych inżynierowie, w jednym z najnowocześniejszych laboratoriów, postawili sobie trzy podstawowe cele, które powinna spełniać nowoczesna powietrzna pompa ciepła: 1. Wysoka efektywność (COP) 2. Niski poziom emisji dźwięku 3. Prostota w instalacji hydraulicznej i elektrycznej Innowacyjna technologia Kluczowym elementem mającym wpływ na poziom efektywności pracy pompy ciepła jest odpowiedni czynnik chłodniczy oraz dopracowany i zoptymalizowany układ chłodniczy, który pozwoli odzyskać maksymalną ilość energii z powietrza przy możliwie najmniejszym udziale energii elektrycznej. W nowej pompie zastosowano czynnik chłodniczy R 407C, który ma najlepsze parametry a w szczególności: temperaturę parowania i skraplania oraz niskie ciśnienie robocze. Sercem obiegu chłodniczego jest dedykowana sprężarka spiralna, której najważniejszymi zaletami są: wyższa wydajność sprężarek dedykowanych do pomp ciepła przy niskich temperaturach parowania (źródło ciepła), lepiej zaspokaja zapotrzebowanie na ciepło w porównaniu do klimatyzacyjnej sprężarki spiralnej; sprężarka spiralna zastosowana w pompie ciepła DHP-AQ posiada spiralę o specjalnej konstrukcji, która pozwala na osiągnięcie wysokiej sprawności pompy ciepła, szczególnie przy niskiej temperaturze źródła ciepła; sprężarka spiralna jest optymalnie dostosowana do urządzeń pracujących w nowych budynkach, w których maksymalne zapotrzebowanie na temperaturę wody do ogrzewania pomieszczeń wynosi 50⁰ C; zastosowane sprężarki odznaczają się cichą pracą, co jest szczególnym wymogiem stawianym powietrznym pompom ciepła montowanym przy lub w pobliżu domów jednorodzinnych. W układzie chłodniczym zastosowano elektroniczny zawór rozprężny, który potrafi dostosować charakterystykę pracy do zmiennej temperatury powietrza. Jak wiemy temperatura powietrza podlega okresowym wahaniom, które mogą osiągać 10-15⁰ C na dobę. Sytuacja taka ma miejsce szczególnie w okresie zimowym, kiedy zmianom temperatury powietrza towarzyszy zmienne zapotrzebowanie na ciepło dostarczane do budynku. Elektroniczny zawór rozprężny precyzyjnie dozuje czynnik chłodniczy do parownika a tym samym optymalizuje przegrzanie par czynnika na najlepszym poziomie, przy zmieniającej się temperaturze powietrza zewnętrznego. Zmieniająca się temperatura powietrza przetłaczanego przez parownik wpływa na ciśnienie odparowania czynnika, a w konsekwencji, możliwość Fotografia 1: Powietrzna pompa ciepła DHP-AQ widok z przodu Rysunek 1: Budowa pompy: 1) Panel elektryczny, 2) Wentylator, 3) Przetwornik ciśnienia, 4) Sprężarka spiralna,5) Presostat wysokiego ciśnienia, 6) Presostat niskiego ciśnienia, 7) Zawór 4-drogowy, 8) Wymiennik (parownik), 9) Elektroniczny zawór rozprężny, 10) Zbiornik czynnika chłodniczego, 11) Filtr osuszacz, 12) Wymiennik (skraplacz), 13) Zasilanie c.o., 14) Powrót c.o

3 pojawienia się za parownikiem mieszaniny par i cieczy czynnika chłodniczego. Zastosowanie elektronicznego zaworu rozprężnego pozwala na zapewnienie w każdych warunkach przegrzania na odpowiednim poziomie oraz gwarantuje efektywniejsze wykorzystanie źródła ciepła, zmniejszenie bezwładności i zarazem zwiększenie precyzji regulacji całego układu. Ważne jest również, iż w pompie ciepła DHP-AQ układ chłodniczy jest zamknięty, a każda pompa testowana jest na końcowym etapie produkcji pod unikalnym numerem seryjnym. Jest to zasadnicza różnica jakościowa w porównaniu do rozwiązań typu split, które wymagają napełnienia czynnikiem chłodniczym w miejscu instalacji i nie są testowane w stałych warunkach fabrycznych. Kolejną innowacją mającą na celu uzyskanie wysokiej efektywności energetycznej jest zastosowanie technologii Opti czyli elektronicznie sterowanej pompy cyrkulacyjnej po stronie dystrybucji ciepła. Zmiana prędkości obrotowej pompy cyrkulacyjnej umożliwia płynne dopasowanie przepływu czynnika grzewczego do zmieniającego się zapotrzebowania na ciepło w budynku (przy założonym t, np.8 C) a tym samym optymalizuje pracę skraplacza i podnosi sprawność pracy całego układu. Poziom dźwięku Dźwięk jest jednym z kluczowych kryteriów wyboru powietrznej pompy ciepła, bowiem w wielu krajach Europejskich obowiązuje norma emisji dźwięku. Ma to szczególne znaczenie, kiedy działka budowlana jest mała, wąska i sąsiaduje z innymi w terenie zabudowanym i zurbanizowanym. Konstrukcja nośna pompy tzw. rama, obudowa i rozmieszczenie poszczególnych komponentów zostały tak zaprojektowane, aby zminimalizować: poziom drgań i poziom dźwięku pochodzących ze sprężarki, poziom dźwięku pracy wentylatora wymuszającego przepływ powietrza przez parownik, poziom dźwięku pracy układu chłodniczego, szczególnie podczas procesu odszraniania. W pompach ciepła mniejszej mocy źródłem dźwięku w równym stopniu jest praca sprężarki, jak i praca wentylatora (przepływ powietrza przez łopaty wentylatora i kanały wymiennika ciepła - parownika). W pompach 16 kw i 18 kw dominujacym źródłem dźwięku staje się wentylator. W pompie DHP-AQ zastosowano wentylator o specjalnej konstrukcji łopat napędzany silnikiem elektronicznie komutowanym (typu EC - electronically cummutated). Konstrukcja silnika elektronicznie komutowanego odznacza się odwróconym układem elektromagnetycznym, czyli wbudowaniem stałego magnesu w wirnik, a elektromagnesów w stojan. Zapewnia to lepsze wyważenie wirnika i zwiększoną trwałość jego łożyskowania. Umożliwia też uzyskanie przez silnik większej prędkości obrotowej i osiągnięcie dzięki temu lepszego stosunku ich mocy do mas i wymiarów. Silnik EC nie generuje zakłóceń radiowych, nie jest też źródłem hałasu powodowanego przez drgania akustyczne, ponieważ stosuje się w nim specjalne uzwojenia eliminujące cykliczne wahania wartości momentu obrotowego, wynikające z pulsacyjnych zmian pola magnetycznego wokół wirnika. Zasadniczą zaletą takiego silnika w pompie ciepła DHP-AQ jest płynna regulacja obrotów, niski poziom emitowanego hałasu oraz wysoka wydajność przy relatywnie niższym zużyciu energii. Kolejną nowością w zastosowanym wentylatorze jest technologia HyBlade 1 czyli 1 Skrót HyBlade pochodzi od słów Hybrid Blade - łopatka hybrydowa. Dla tego produktu oznacza to połączenie dwóch materiałów - aluminiowego rdzenia z powłoką natryskową wykonaną z kompozytu wzmacnianego włóknem szklanym Rysunek 2,3,4: Komponenty zestawów: Mini, Midi, Maxi: 1) Moduł sterujący, 2) Elektryczny podgrzewacz pomocniczy, 3) Zawór 3-drogowy przełączający c.o./c.w.u., 4) Pompa obiegowa c.o., 5) Zasobnik c.w.u

4 wentylatory z łopatkami wykonanymi z tworzywa sztucznego o odpowiednio wyprofilowanych krawędziach. Odpowiednie wyprofilowanie polega w tym przypadku na rozbudowaniu łopat o tzw. winglety (skrzydełka). Rozwiązanie to znane jest z budowy silników samolotowych. W przypadku łopat wentylatora HyBlade, winglety przyczyniają się do uporządkowania przepływu powietrza z obszarów nadciśnienia do podciśnienia. W ten sposób znacznie redukowany jest hałas. Łopaty wykazują wysoką odporność na korozję, w tym na słoną mgłę i chemikalia, co jest szczególnie ważne, jeżeli pompa pracuje w strefie przybrzeżnej. HyBlade jest obecnie najcichszym i najlżejszym wentylatorem osiowym dostępnym na rynku. W wyniku takiego zaprojektowania powietrznej pompy ciepła DHP-AQ i zastosowania najnowocześniejszych komponentów uzyskano poziom natężenia dźwięku dla pompy 11 kw na poziomie 61 db(a) 2 w normalnym trybie pracy oraz 59,6 db(a) w trybie pracy cichej. Dla porównania w pompach oferowanych przez konkurencję poziom natężenia dźwięku oscyluje w wartościach między 63 a 70 decybeli. DHP-AQ jest jedną z najcichszych dostępnych na rynku powietrznych pomp ciepła. Marzenie instalatora, czyli prosta i szybka instalacja Kolejnym założeniem projektowym była prostota montażu zarówno podłączenia hydraulicznego, jaki i połączenia elektrycznego. Pompa powietrzna DHP-AQ składa się z dwóch elementów: pompy ciepła montowanej na zewnątrz oraz modułu wewnętrznego z m.in. panelem 2 Pomiar dźwięku wg ISO EN 3741 ( Akustyka - Wyznaczanie poziomów mocy akustycznej źródeł hałasu - metody dokładne dla źródeł szeroko pasmowych w komorach podgłosowych ) warunków pracy A7W30/35 sterującym montowanym wewnątrz budynku i wymagającym podłączenia. Większość wykonawców instalacji grzewczych nie musi być specjalistami w schematach elektrycznych, więc podłączenie elektryczne musiało być proste. Pompa ciepła DHP-AQ korzysta z energii zawartej w powietrzu przetłaczanym przez jeden z wymienników, więc w celu zachowania odpowiedniego przepływu powietrza podczas wyboru miejsca ustawienia pompy muszą zostać zachowane odległości i wolna przestrzeń. Przy zbyt małej odległości od budynku istnieje m.in. ryzyko recyrkulacji powietrza pomiędzy wylotem a wlotem a w konsekwencji wyraźny spadek wydajności pracy pompy. Warto przypomnieć, iż wokół pompy ciepła należy zapewnić odpowiednią ilość przestrzeni niezbędnej do wykonywania ewentualnych prac serwisowych. Pompę ciepła należy ustawić i zamocować w stabilnym podłożu, na przykład na wylanym fundamencie. Każdy z czterech punktów mocowania musi być stabilnie zakotwiczony w fundamencie. Nośność fundamentu musi być dostosowana do całkowitej masy pompy ciepła. Pompa posiada podłączenie zasilania i powrotu instalacji grzewczej wykonane z miedzianej rury o średnicy 28 mm. W celu wyeliminowania drgań połączenie hydrauliczne pompy z instalacją grzewczą budynku powinno być zrealizowane przy pomocy złączy elastycznych mocowanych na gwint/zacisk. Panel elektryczny z listwą zaciskową pompy znajduje się z boku po lewej górnej stronie, co ułatwia prace montażowe. Aby prawidłowo wykonać połączenia elektrycznie wykonawca musi podłączyć zasilanie 400V lub 230 V (w zależności od modelu) do pompy ciepła i podłączyć zasilanie w panelu sterowania zlokalizowanym w budynku oraz Rysunek 5,6,7: Pompa DHP-AQ jest konstrukcyjnie przystosowana do przenoszenia podczas instalacji. Pompa DHP-AQ powinna byc zamocowana na wybetonowanej stabilnej podstawie i zamocowana śrubami

5 połączyć panel sterowania z pompą ciepła typowym trzyżyłowym przewodem stosowanym w telekomunikacji. Mówiąc o montażu powietrznej pompy ciepła nie możemy zapomnieć o dwóch sytuacjach, na które musimy być przygotowani: automatyczne odszranianie parownika i powstawanie skroplin, które w zimie mogą zamarzać i zamieniać się w lód oraz zabezpieczenie skraplacza przed zamrożeniem np. podczas dłuższych przerw w dostawie prądu. Sytuacja pierwsza jest typowa dla powietrznych pomp ciepła, a ilość skroplin zależy od temperatury zewnętrznej i wilgotności powietrza. Podczas procesu odszraniania skropliny powstałe na parowniku spływają do tacy ociekowej (montowanej seryjnie), która posiada nowoczesny, specjalny kabel grzewczy o grubości 1 mm przyklejony od spodu tacy. Taca ma za zadanie zbierać i odprowadzać wodę powstającą podczas odszraniania. Do wylotu tacy należy podłączyć wąż elastyczny lub rurę do odpływu, aby skropliny wyprowadzić na dobrze drenowany teren lub do kanalizacji. Jeżeli woda w rurociągu odprowadzającym może również zamarznąć, to powinien zostać wyposażony w elektryczne kable samoregulujące, które należy podłączyć do panelu elektrycznego w pompie. W ten sposób eliminujemy ryzyko powstania korka z lodu i zatkania odpływu. Warto podkreślić, iż cały proces odszraniania jest realizowany na podstawie czujników tylko wtedy, gdy jest rzeczywista potrzeba i tylko na tak długo, aby pozbyć się oblodzenia na wymienniku. Sytuacja druga to zabezpieczenie wymiennika przed zamrożeniem podczas braku dostawy prądu. Pompa jest podłączona do instalacji grzewczej budynku, co oznacza, iż woda jest ogrzewana w skraplaczu do temp. 60 C. i płynie dalej do instalacji. W okresie zimowym, przy niskich temperaturach zewnętrznych, kiedy wystąpi dłuższy brak dostawy prądu istnieje ryzyko zamarznięcia wody w skraplaczu i jego uszkodzenia. Aby zabezpieczyć się na taką sytuację producent zaleca dwa alternatywne rozwiązania: zalanie całej instalacji specjalnym płynem niezamarzającym albo zastosowanie wymiennika pośredniego i pompy cyrkulacyjnej między pompą ciepła a instalacją w domu i zalanie go płynem niezamarzającym. Zastosowanie nowatorskich technologii czyni pompę DHP-AQ najbardziej wydajną energetycznie i najcichszą powietrzną pompą ciepła na rynku. Jest ona jednocześnie niezwykle prosta w montażu. Wartość dla Klienta Powietrzna pompa ciepła DHP-AQ dostarcza ciepło, ciepła wodę oraz może być źródłem chłodu, co umożliwia całoroczne stosowanie tylko jednego urządzenia. Aby lepiej dopasować ofertę do potrzeb Klienta producent przygotował trzy zestawy: Mini, Midi i Maxi. Dzięki trzem różnym zestawom i nowym funkcjom sterownika pompa DHP-AQ pasuje i może być Zestaw Elementy zestawu Typ inwestycji Mini Pompa ciepła, moduł sterujący Modernizacja Midi Maxi Pompa ciepła, moduł sterujący, pompa cyrkulacyjna (klasy A), zawór 3-drogowy, podgrzewacz pomocniczy Pompa ciepła, moduł sterujący, pompa cyrkulacyjna (klasy A), zawór 3-drogowy przełączający c.o./c.w.u, podgrzewacz pomocniczy (400V - 3/6/9/12/15 kw; 230V -3/6/9 kw), zasobnik c.w.u 180 l Modernizacja Nowa inwestycja Maxi Midi Mini Fotografia 2: Zestawy Mini, Midi, Maxi - 5 -

6 zastosowana w ponad 50 różnych aplikacjach grzewczych. Przy modernizacji może współpracować z kotłem gazowym, olejowym, systemem solarnym oraz zewnętrznym zasobnikiem ciepłej wody użytkowej. Poszczególne zestawy zostały tak dobrane i przygotowane, aby zredukować ilość akcesoriów do minimum. Pompa dostępna jest w mocach: 6, 9, 11, 13, 16, 18 kw a innowacją jest możliwość podłączenia dwóch pomp do jednego modułu sterującego, co zwiększa możliwość zastosowań w takich obiektach jak hotele, szkoły, przedszkola o łącznym zapotrzebowaniu na ciepło do 36 kw. Dla inwestora i użytkownika końcowego ważne jest, że pompa pracuje i dostarcza ciepło do -20 C przy wysokiej efektywności energetycznej, co przekłada się na niższe rachunki za ogrzewanie. Niski poziom emisji dźwięku przyczynia się do komfortu otoczenia i eksploatacji, a system TWS (tap water stratification) oferowany w zestawie Maxi gwarantuje szybką i skuteczną produkcję ciepłej wody użytkowej. Warto zwrócić również uwagę na skandynawski design pompy. Powietrzne pompy są często ulokowane przy lub w okolicy domu i inwestorom coraz częściej zależy, aby elementy małej architektury i otoczenia domu były estetyczne i atrakcyjne. przewód trójżyłowy zasilanie elektryczne zasilanie elektryczne Rysunek 8: Podłączenia elektryczne, zasilanie oraz połączenie pompy ciepła z modułem sterującym 52 Czujnik temperatuty zasilania 53 Czujnik temperatury ładowania zasobnika c.w.u. 55 Czujnik temperatury c.w.u. 62 Czujnik temperatury pokojowej 63 Zawór 3-drogowy obiegu podrzędnego c.o. 64 Czujnik temperatury zasilania obiegu podrzędnego c.o. 71 Czujnik przepływu 77 Zawór przełączającyc.o./c.w.u. 80 Zawór odcinający 83 Zawór zwrotny 85 Zawór antyskażeniowy 87 Zawór bezpieczeństwa (9 bar) 91 Zawór z filtrem siatkowym 96 Węże elastyczne 100 Zawór bezpieczeństwa (3 bar) 112 Naczynie wzbiorcze 114 Elektryczny podgrzewacz pomocniczy Schemat instalacji z zsobnikiem c.w.u. i dodatkowym podgrzewaczem pomocniczym oraz 2 obiegami c.o. Realizowane funkcje: regulacja pogodowa temperatury zasilania w dwóch obiegach c.o. - nadrzędnym i podrzednym ze zmieszaniem, sterowanie podgrzewaczem pomocniczym: wewnętrznym i zewnętrznym (np. kotłem gazowym), zbiornik wyrównawczy może słuzyć opcjonalnie do pokrycia niedoborów ciepła do odszraniania w przypadku braku zasobnika c.w.u. Literatura: 1. Rubik M.: Pompy ciepła w systemach geotermii niskotemperaturowej, Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa Oszczak W.: Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKŁ, Warszawa Kaczmarczyk A.: Artykuł Pompy ciepła powietrze/woda nowej generacji... cz.1 i 2, Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna 9/ Dokumentacja techniczna i marketingowa firmy Danfoss A/S 5. Dokumentacja techniczna firmy ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG Danfoss Sp. z o. o., ul. Chrzanowska 5, Grodzisk Mazowiecki, Tel (22) , Fax (22) pompyciepla@danfoss.com, Danfoss nie ponosi odpowiedzialności za możliwe błędy drukarskie w katalogach, broszurach i innych materiałach drukowanych. Dane techniczne zawarte w broszurze mogą ulec zmianie bez wcześniejszego uprzedzenia, jako efekt stałych ulepszeń i modyfikacji naszych urządzeń. Wszystkie znaki towarowe w tym materiale są własnością odpowiednich spółek. Danfoss, logotyp Danfoss są znakami towarowymi Danfoss A/S. Wszystkie prawa zastrzeżone