Klimatyzacje
Klimatyzatory stają się coraz popularniejszym wyposażeniem w domach i mieszkaniach.
Ogólna zasada działania klimatyzacji jest prosta, klimatyzator pobiera ciepło z jednego miejsca i oddaje je w drugie.
Złożony za to jest opis procesów które zachodzą w tak zwanym „międzyczasie”.
Procesy te zachodzą w dwóch głównych miejscach, czyli w parowniku – inaczej (jednostka wewnętrzna) oraz skraplaczu – inaczej (jednostka zewnętrzna). Połączone są one rurami w miedzianej izolacji termicznej, którymi przepływa czynnik chłodniczy odbierający ciepło z jednej jednostki i oddający je drugiej. W nowszych klimatyzatorach, stosowane są dwa ekologiczne czynniki chłodnicze: R410A i R407
Jak przebiega proces wymiany ciepła ?
Powietrze, poprzez jednostkę wewnętrzną, oddaje ciepło czynnikowi chłodniczemu i ogrzewa go. Trafia on do jednostki zewnętrznej, ciepło jest ponownie przejmowane z czynnika i jego temperatura spada. Proces ten polega na tym, że zamontowana w jednostce zewnętrznej sprężarka zasysa czynnik chłodniczy w postaci pary, a następnie spręża go i dostarcza do jednostki wewnętrznej. Proces sprężania czynnika chłodniczego powoduje wzrost temperatury oraz ciśnienia w układzie, który pozwala pobranemu z parownika ciepłu przejść do skraplacza.
Sprężona para czynnika chłodniczego osiąga temperaturę niemal 100°C. Następny etap polega na tym że, po oddaniu ciepła, czynnik chłodniczy ulega skropleniu, po czym transportowany jest do zbiornika odwadniacza i zostaje osuszony. Następnie krążący czynnik znów wraca do jednostki wewnętrznej. Trzeba pamiętać, że układ klimatyzacji oraz krążący w nim czynniki chłodniczy razem z olejem muszą być odpowiednio oczyszczone i pozbawione wilgoci, inaczej ryzykujemy korozję i uszkodzenie sprężarki.
Odprowadzanie skroplin
Bardzo ważną rzeczą, dla działania systemu klimatyzacji jest również odprowadzanie skroplin. Podczas chłodzenia czynnika chłodniczego, na wymienniku wykrapla się kondensat i jego krople trafiają z wymiennika na tacę skroplin, następnie pod wpływem grawitacji specjalną rurką wypływają na zewnątrz. Jeżeli swobodne spłynięcie skroplin nie wchodzi w grę, trzeba zainstalować dodatkowo pompkę skroplin, która samoistnie wypchnie kondensat na zewnątrz.
Rodzaje klimatyzacji
Klimatyzacje
Klimatyzatory stają się coraz popularniejszym wyposażeniem w domach i mieszkaniach.
Ogólna zasada działania klimatyzacji jest prosta, klimatyzator pobiera ciepło z jednego miejsca i oddaje je w drugie.
Złożony za to jest opis procesów które zachodzą w tak zwanym „międzyczasie”.
Procesy te zachodzą w dwóch głównych miejscach, czyli w parowniku – inaczej (jednostka wewnętrzna) oraz skraplaczu – inaczej (jednostka zewnętrzna). Połączone są one rurami w miedzianej izolacji termicznej, którymi przepływa czynnik chłodniczy odbierający ciepło z jednej jednostki i oddający je drugiej. W nowszych klimatyzatorach, stosowane są dwa ekologiczne czynniki chłodnicze: R410A i R407
Jak przebiega proces wymiany ciepła ?
Powietrze, poprzez jednostkę wewnętrzną, oddaje ciepło czynnikowi chłodniczemu i ogrzewa go. Trafia on do jednostki zewnętrznej, ciepło jest ponownie przejmowane z czynnika i jego temperatura spada. Proces ten polega na tym, że zamontowana w jednostce zewnętrznej sprężarka zasysa czynnik chłodniczy w postaci pary, a następnie spręża go i dostarcza do jednostki wewnętrznej. Proces sprężania czynnika chłodniczego powoduje wzrost temperatury oraz ciśnienia w układzie, który pozwala pobranemu z parownika ciepłu przejść do skraplacza.
Sprężona para czynnika chłodniczego osiąga temperaturę niemal 100°C. Następny etap polega na tym że, po oddaniu ciepła, czynnik chłodniczy ulega skropleniu, po czym transportowany jest do zbiornika odwadniacza i zostaje osuszony. Następnie krążący czynnik znów wraca do jednostki wewnętrznej. Trzeba pamiętać, że układ klimatyzacji oraz krążący w nim czynniki chłodniczy razem z olejem muszą być odpowiednio oczyszczone i pozbawione wilgoci, inaczej ryzykujemy korozję i uszkodzenie sprężarki.
Odprowadzanie skroplin
Bardzo ważną rzeczą, dla działania systemu klimatyzacji jest również odprowadzanie skroplin. Podczas chłodzenia czynnika chłodniczego, na wymienniku wykrapla się kondensat i jego krople trafiają z wymiennika na tacę skroplin, następnie pod wpływem grawitacji specjalną rurką wypływają na zewnątrz. Jeżeli swobodne spłynięcie skroplin nie wchodzi w grę, trzeba zainstalować dodatkowo pompkę skroplin, która samoistnie wypchnie kondensat na zewnątrz.
Rodzaje klimatyzacji
Sposób odbioru energii
- systemy bezpośredniego odparowania, w których chłodzenie pomieszczeń jest wynikiem odbioru energii z pomieszczenia bezpośrednio przez odparowujący czynnik chłodniczy. W takich systemach urządzenia są małe i tanie, jednak nie wszędzie można je instalować instalowane.
- systemy wody lodowej, w tym rozwiązaniu ciepło z pomieszczeń jest odbierane przez wodę, która przekazuje ciepło do odparowującego czynnika chłodniczego. Urządzenia w tych systemach są większe i droższe, ale można je stosować praktycznie w każdych warunkach.
Ilość jednostek zewnętrznych
- monobloki – są to urządzenia składające się z jednego modułu, montowane w oknie, ścianie lub są to urządzenia na kółkach ze specjalną rurą wystawianą na zewnątrz. Monobloki to urządzenia małej mocy przeznaczone do małych pomieszczeń.
- klimatyzatory typu SPLIT – urządzenia składające się z dwóch modułów:
jednostki zewnętrznej i wewnętrznej połączonych miedzianą instalację rurową i instalacją elektryczną. Klimatyzatory typu SPLIT to urządzenia małej i średniej mocy do klimatyzowania pomieszczeń małej i średniej wielkości. - klimatyzatory typu MULTI-SPLIT – urządzenie składające się z kilku jednostek wewnętrznych (maksymalnie 5 szt.) podłączonych do jednej jednostki zewnętrznej poprzez miedzianą instalację rurową i instalację elektryczną. Klimatyzacje typu MULTI-SPLIT to systemy średniej i dużej mocy do klimatyzowania dużych pomieszczeń lub kilku pomieszczeń małej wielkości.
- systemy VRF – jest to najbardziej rozbudowany system klimatyzacyjny bezpośredniego odparowania, w którym do zestawu jednostek zewnętrznych (maksymalnie 3 szt.) można podłączyć do kilkudziesięciu jednostek wewnętrznych (maksymalnie 64 szt.). Systemy VRF służą do klimatyzowania całych budynków.
Mobilności
- klimatyzatory stacjonarne – czyli typowe rozwiązanie przeznaczone do większości obiektów, gdzie jest możliwość instalacji klimatyzacji na stałe.
- klimatyzatory przenośne – są one najczęściej wyposażone w kółka, rozwiązanie do pomieszczeń o małych i średnich obciążeniach cieplnych, szczególnie gdy występuje potrzeba zmiany lokalizacji klimatyzatora lub nie można zastosować klimatyzacji stacjonarnej.
Sposób pracy
- klimatyzatory inverterowe – jest to najnowocześniejsze rozwiązanie przeznaczone do pomieszczeń o zmiennych obciążeniach cieplnych, wyjątkowo energooszczędne.
- klimatyzatory ON-OFF – posiadają prostą konstrukcję i nieskomplikowane sterowanie. Jest to wydajne rozwiązanie, które jest odpowiednie dla pomieszczeń, gdzie potrzebna jest duża i stała moc chłodnicza lub grzewcza.
* Dodatkowo klimatyzatory w typie SPLIT i MULTI-SPLIT dzielą się na:
- klimatyzatory ścienne (do montażu w każdym pomieszczeniu)
- klimatyzatory ścienno-przysufitowe (montowane do sufitu)
- klimatyzatory kasetonowe (do instalacji w podwieszanym suficie)
- klimatyzatory kanałowe (do klimatyzacji kilku pomieszczeń)
- klimatyzatory przypodłogowe (do instalacji we wnękach)
Pompy Ciepła (powietrze - woda)
Pompy ciepła z roku na rok zyskują coraz większą popularność na polskim rynku. Dzieje się tak ponieważ ich największą zaletą jest dostępność praktycznie dla każdego budynku mieszkalnego, niezależnie od tego czy jest to istniejący dom czy nowy. Montaż pomp ciepła jest prosty, a cena bardzo korzystna.
Jak działa pompa ciepła powietrze – woda?
Powietrzna pompa ciepła, wykorzystuje energię nagromadzoną w powietrzu jako źródło energii odnawialnej, do ogrzewania lub chłodzenia. Pompa wykorzystuje powietrze, które dzięki czynnikowi chłodniczemu oraz odpowiednim sprężeniu wytwarza ciepło użytkowe.
Z czego składa się pompa ciepła ?
Pompy ciepła bazują na bardzo prostym i dobrze znanym mechanizmie który jest wykorzystywany chociażby w lodówkach.
Głównymi elementami konstrukcji pompy ciepła są: sprężarka, skraplacz, zawór rozprężny oraz parownik. Pompa ciepła nie mogłaby jednak działać bez czynnika roboczego, czyli czynnika chłodniczego który jest cieczą, krążącą wewnątrz układu, wrząc pod niskim ciśnieniem i w niskiej temperaturze, na zewnątrz budynku, pobiera ciepło. Natomiast w układnie wzrasta ciśnienie i temperatura, następnie dzięki sprężarce czynnik zmienia postać na gazową, trafia do skraplacza, gdzie oddaje ciepło do instalacji. W kolejnym etapie czynnik w stanie ciekłym przechodzi przez zawór rozprężny, w którym następuje spadek ciśnienia i temperatury, cykl rozpoczyna się ponownie.
Jeżeli pompa ciepła posiada zintegrowaną funkcję chłodzenia, ów proces jest odwrócony, czynnik roboczy odzyskuje ciepło z wody instalacyjnej i odprowadza je na zewnątrz.
Pompa ciepła – odbiornik
Pompę ciepła typu powietrze – wodna, możemy podłączyć do instalacji grzewczej, wówczas odbiornikami są np. kaloryfery lub instalacja podłogowa. Najbardziej efektywne jest użycie niskotemperaturowych odbiorników jak ogrzewanie podłogowe czy ścienne. Dużą zaletą ogrzewania płaszczyznowego jest przekazywanie ciepła przez bardzo dużą powierzchnię, dzięki temu nie potrzeba wysokiej temperatury jak w przypadku punktowych źródeł ciepła. Czynnik grzewczy jest w stanie przenosić energię cieplną do zasobnika c.w.u.
Wydajność pompy ciepła (współczynniki COP, SCOP i SPF)
Różnica temperatur dolnego i górnego źródła jest głównym czynnikiem decydującym o wydajności pompy ciepła. Jednakże urządzenia charakteryzują się parametrami, które w dużej mierze decydują o efektywności i ekonomice pracy:
COP – (z ang. Coefficient of Performance) to współczynnik efektywności. Informuje nas o stosunku ilości energii dostarczonej do pompy ciepła do ilości energii przez nią zużytej. Przykładowo jeśli COP wynosi 4, oznacza to że, aby uzyskać 4kW ciepła zużyje ono 1kW energii elektrycznej. Inaczej im większy współczynnik COP tym lepiej. Ważną informacją jest to że, współczynnik producenci urządzeń podają uzyskany w warunkach laboratoryjnych.
Współczynnik COP jest obliczany na podstawie obowiązującej normy PN-EN 13511-2, a nie PN-EN 255. Według aktualnej normy obliczenia wykonywane są dla różnicy temperatur zasilanie – powrót c.o. wynoszącej 5 K. Poprzednia norma zakładała różnicę temperatur wynoszącą 10 K. Obniżenie różnicy temperatur ma znaczący wpływ na efektywność energetyczną. Nowa norma jest również znacznie dokładniejsza ponieważ uwzględnia energię potrzebną do pracy pompy obiegowej, sprężarki oraz grzałki.
SCOP – to współczynnik sezonowej efektywności. Używany jest do obliczenia ilości prądu który zużyje pompa ciepła w danym czasie np. w ciągu roku albo sezonu grzewczego. Dzięki współczynnikowi SCOP jesteśmy w stanie policzyć ile będzie kosztowało ogrzewanie budynku pompą ciepła.
SPF – to współczynnik podobny do SCOP, mówi on nam o zużyciu energii w danym czasie, lecz dotyczy rzeczywistych warunków w jakich pracuje konkretna instalacja i obliczany jest na podstawie realnych danych dla danego budynku.
Podsumowując:
Wyższy współczynnik COP urządzenia tym lepiej, lecz należy zwrócić uwagę na normę zastosowaną przez producenta.
Wyższe SCOP i SPF, tym mniej prądu zużyje urządzenie i tym niższe będą rachunki za energię elektryczną w ciągu określanego czasu.
Czy pompa ciepła działa w zimę ?
Pompa ciepła jest bardzo dobrą alternatywą dla pomp gruntowych, dlaczego ? Jest znacznie tańsza i przynosi pożądany efekt, czyli komfortowe i bezpieczne ogrzewanie całego domu i wody użytkowej. Montaż pompy ciepła jest prostszy i dostępny praktycznie dla każdego, a szczególnie gdy powierzchnia działki jest niewielka albo sposób jej zagospodarowania nie pozawala na wykonanie wymiennika gruntowego. Pompa ciepła jest dobrym rozwiązaniem również w przypadku jeśli chcemy zmniejszyć koszty ogrzewania domu zasilanego innymi źródłami ciepła jak np. kotły na gaz czy węgiel. Pompa ciepła w połączeniu z fotowoltaiką daje niezależne źródło ogrzewania całego domu i stały dostęp do ciepłej wody użytkowej.
Pompa ciepła – czy warto ?
Pompa ciepła powietrze – woda jest wysoce efektywna jeśli chodzi o ogrzewanie budynku. Do największych zalet tego systemu możemy zaliczyć:
- łatwość i szybkość montażu – nie trzeba wykonywać odwiertów czy przekopywać ogrodu
- dostępność i uniwersalność – można je instalować w budynkach istniejących czy nowo budowanych, nie zajmują również dużo miejsca jak np. pompy gruntowe z poziomymi wymiennikami ciepła
- wielofunkcyjność – może służyć do grzania wody użytkowej, ogrzewania domu, a latem do chłodzenia pomieszczeń
- bezpieczeństwo – przy ogrzewaniu pompą ciepła nie istnieje ryzyko wybuchu, zaczadzenia czy pożaru
- ekologia – eksploatacja nie powoduje emisji szkodliwych związków do środowiska
- oszczędność – pompy ciepła wykorzystują odnawialne i darmowe źródła energii, pompa ciepła to najtańsze źródło energii grzewczej
- tania eksploatacja – w połączeniu z fotowoltaiką, urządzenie działa praktycznie bezkosztowo
- długa żywotność – szacunki informują nas, że żywotność pompy ciepła osiąga nawet ponad 20 lat
Pompa ciepła w pierwszej kolejności wykorzystuje bieżącą konsumpcję energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej co sprawia, że instalacja fotowoltaiczna jest jeszcze bardziej opłacalna.