2 .1 Zasada działania
Pompa ciepła wykorzystuje darmową energię słoneczną zmagazynowaną najbliższym otoczeniu – skałach, gruncie, wodach lub powietrzu. Pompę ciepła można porównać do chłodziarki o odwrot-nym działaniu. W chłodziarce ciepło jest przenoszone z jej wnętrza na zewnątrz. W pompie ciepła ciepło zmagazynowane w dolnym źródle ciepła jest przenoszone do budynku. Pompa ciepła wyko-rzystuje energię z dolnego źródła ciepła, oddając kilkakrotnie więcej energii cieplnej w stosunku do zużywanej energii elektrycznej. Dlatego pompa ciepła korzysta z odnawialnego źródła energii i jest najbardziej oszczędnym sposobem ogrzewania.
Aby pompa ciepła była w stanie pozyskać energię cieplną z dolnego źródła ciepła i przekazać ją do instalacji grzewczej budynku, wymagane są trzy oddzielne obiegi grzewcze.
Obieg, który pozyskuje energię cieplną z dolnego źródła ciepła jest nazywany obiegiem dolnego źródła ciepła i zawiera czynnik o tak niskiej temperaturze, aby można go było podgrzać przez dolne źródło ciepła.
Następny obieg jest nazywany obiegiem czynnika chłodniczego i jest to obieg zamknięty, który pozyskuje energię cieplną i przenosi ją do ostatniego obiegu – obiegu grzewczego.
Obieg grzewczy zawiera czynnik, który krąży w instalacji grzewczej budynku i w zasobniku c.w.u.
pompy ciepła.
Rysunek poniżej pokazuje, jak poszczególne obiegi współpracują przy przenoszeniu energii ciepl-nej.
Rysunek 1: Zasada działania pompy ciepła .
1 Przewód wypełniony czynnikiem niezamarzającym może być umieszczony w gruncie, skale, wodzie gruntowej, powierzchniowej lub może być omywany powietrzem atmosferycznym.
Czynnik odbiera energię ze źródła ciepła, w którym o kilka stopni wzrasta jego temperatura.
Przewód wypełniony niezamarzającym czynnikiem i znajdujący się w dolnym źródle ciepła jest również nazywany kolektorem.
2 Podgrzany czynnik niezamarzający jest podawany do parownika pompy ciepła, w którym oddaje ciepło czynnikowi chłodniczemu. Czynnik chłodniczy w parowniku zaczyna wrzeć i intensywnie parować z powodu panującego tu niskiego ciśnienia i ciepła dostarczanego Zawór rozprężny/
Obieg grzewczy – to obieg grzewczy zawierający wodę, która przenosi energię w postaci ciepła ze skraplacza pompy ciepła do instalacji grzewczej lub zasobnika c.w.u.
Obieg chłodniczy – to obieg w pompie ciepła, zawierają-cy czynnik chłodniczy bez chloru i freonu, który poprzez parowanie, sprężanie i kondensację, wchłania energię z obiegu dolnego źródła ciepła i uwalnia ją do obiegu grzewczego.
Obieg dolnego źródła ciepła – to obieg zawierający czynnik niezamarzający (glikol lub alkohol etylowy), który pozyskuje i przenosi energię ze źródła ciepła do pompy ciepła. Nazywany również kolektorem.
Skała, grunt lub wody gruntowe Instalacja grzewcza i zasobnik c.w.u.
1 4
3
5
2
Rysunek 2: Elementy pompy ciepła .
2 .2 Komponenty
Pompa ciepła to kompletne urządzenie do ogrzewania pomieszczeń i produkcji ciepłej wody. W jej skład wchodzi sprężarka spiralna (scroll) zaprojektowana specjalne do pomp ciepła. Posiada zinte-growany 180 l zasobnik c.w.u. i podgrzewacz pomocniczy. Zasobnik c.w.u. wykorzystuje nowocze-sną technologię warstwowego przygotowania c.w.u. (TWS), która umożliwia największą wydajność zasobnika c.w.u i optymalizację pracy pompy ciepła.
Pompa ciepła Danfoss jest wyposażona w sterownik obsługiwany za pomocą panelu sterowania.
Ciepło jest dostarczane do budynku poprzez niskotemperaturo-wą instalację grzewczą. Ciepło na potrzeby c.o. i c.w.u. przygo-towywane jest układzie pompy ciepła. Jeżeli zapotrzebowanie na ciepło przekracza jej wydajność, włączany jest podgrzewacz pomocniczy.
Pompa ciepła Danfoss składa się z pięciu głównych elementów:
1 Układ pompy ciepła
• Sprężarka spiralna
3 Trójdrogowy zawór rozdzielający
• Podgrzana woda kierowana jest w zależności od trybu pracy: do instalacji grzewczej lub przygotowania ciepłej wody użytkowej
przez czynnik obiegu dolnego źródła, a następnie zamienia się w gaz. Energia odzyskiwana jest z otoczenia dzięki podgrzewaniu zimnego czynnika w dolnym źródle ciepła.
3 Czynnik chłodniczy, zawierający pobraną energię z otoczenia, jest zasysany do sprężarki, która zwiększa jego temperaturę i ciśnienie.
4 Następnie czynnik chłodniczy trafia do skraplacza. Podczas skraplania czynnik chłodniczy oddaje energię w postaci ciepła do obiegu grzewczego. Temperatura czynnika chłodniczego spada i powraca on do stanu ciekłego.
5 Uwolniona energia w postaci ciepła jest przenoszona przez instalację grzewczą do zasobnika c.w.u. lub systemów c.o., np. ogrzewania podłogowego.
6 Następnie, czynnik chłodniczy przepływa przez zawór rozprężny, gdzie spada jego ciśnie-nie i temperatura, w wyniku czego jest on przygotowany do ponownego pobrania ciepła w parowniku.
4 Podgrzewacze pomocnicze
• Podgrzewacz pomocniczy 9 kW (DHP-A, -AL: podgrzewacz pomocniczy 15 kW)
• Trójstopniowa regulacja mocy (DHP-A, -AL: maksymalnie pięć stopni)
• Zamontowany na obiegu wody grzewczej
• Dostarcza dodatkowe ciepło w przypadku zwiększonego zapotrzebowania na ciepło, prze-kraczającego wydajność pompy ciepła
• Uruchamia się automatycznie, jeśli wybrano tryb pracy AUTO
5 Elementy sterowania
• Sterownik pompy ciepła z wyświetlaczem graficznym i obsługą w języku polskim
• Czujniki temperatury (zewnętrznej, zasilania, powrotu, czynnika w obiegu dolnego źródła i ciepłej wody użytkowej)
• Termostat pokojowy (opcjonalnie)
Sterownik kontroluje pracę elementów pompy ciepła (sprężarki, pomp obiegowych, podgrzewacza pomocniczego i 3-drogowego zaworu rozdzielającego). Na podstawie danych otrzymanych z czuj-ników, włącza lub wyłącza pompę i określa, czy ma być przygotowane ciepło na potrzeby c.o. lub c.w.u.
2 .3 Moduł zewnętrzny i funkcja odszraniacza, DHP-A, -AL
Pompy ciepła DHP-A i DHP-AL są wyposażone w moduł zewnętrzny, który wykorzystuje energię w powietrzu zewnętrznym jako źródło ciepła do -20°C. Zawiera również wentylator, który zwiększa przepływ powietrza przez wężownicę. Podczas pracy wêżownica jest chłodzona przez czynnik obiegu dolnego źródła, a zawarta w powietrzu wilgoæ zamienia siê w szron. Modele DHP-A, AL mają funkcję automatycznego odszraniania wężownicy za pomocą zgromadzonej energii cieplnej.
W razie potrzeby rozpoczyna siê odszranianie, które przebiega nastêpująco:
• Odszranianie rozpoczyna się, kiedy temperatura czynnika dolnego źródła osiąga parametr zada-ny dla odszraniania.
• Sprężarka zostaje zatrzymana, aby odszranianie niepotrzebnie jej nie obciążało. Z drugiej strony, sprężarka nie zostanie zatrzymana, kiedy przygotowuje ciepło na potrzeby c.w.u., ponieważ zasobnik c.w.u. jest schładzany podczas odszraniania. Wentylator w module zewnętrznym zosta-je zatrzymany podczas odszraniania, aby skrócić zosta-jego czas.
• Zawór trójdrogowy w pompie ciepła otwiera się, umożliwiając mieszanie gorącego czynnika obiegu dolnego źródła ze zbiornika odszraniania z zimnym czynnikiem obiegu dolnego źródła, płynącym do modułu zewnętrznego. Mieszanka ma temperaturę około 15°C.
• Podgrzany do piętnastu stopni czynnik obiegu dolnego źródła roztapia szron na powierzchni wężownicy modułu zewnętrznego, schładzając się jednocześnie.
• Kiedy temperatura czynnika nie spada poniżej 11°C, wężownica jest wystarczająco odszroniona.
• Zawór trójdrogowy odcina przepływ ciepłego czynnika obiegu dolnego źródła ze zbiornika odszraniania.
• Zostaje wznowiona zwykła praca pompy ciepła.
Instalacja DHP-A, -AL składa się z trzech głównych modułów:
1 Układ pompy ciepła
• Sprężarka spiralna
• Wymienniki ciepła ze stali nierdzewnej
• Pompy obiegowe dla obiegu dolnego źródła i wody grzewczej
• Zawory i zabezpieczenia dla obiegu chłodniczego i jego osprzętu elektrycznego.
2 Zasobnik c .w .u .
• 180 l
• Wykonany ze stali nierdzewnej lub miedzi
• Zawiera anodę, która nie wymaga wymiany, co ozna-cza, że jest bezobsługowy
• Zbiornik odszraniania zawierający podgrzany czynnik dolnego źródła do odszraniania modułu zewnętrznego 3 Moduł zewnętrzny
• Wymiennik ciepła
• Wentylator
Rysunek 3: Rysunek przedstawia pompę ciepła DHP-AL z oddzielnym
zasobnikiem c .w .u .
2 .4 Podgrzewacze pomocnicze, DHP-H, DHP-L, DHP-C, 230V 1N DHP-A, -AL
Jeśli zapotrzebowanie na ciepło przekracza wydajność pompy ciepła, następuje automatyczne załączenie podgrzewacza. Podgrzewacz pomocniczy składa się z dwóch grzałek elektrycznych PODGRZ POMOCN1 i PODGRZ POMOCN2, które umożliwiają uzyskanie trzech stopni pracy:
• Stopień 1 PODGRZ POMOCN1 = 3 kW
• Stopień 2 PODGRZ POMOCN2 = 6 kW
• Stopień 3 PODGRZ POMOCN1 + PODGRZ POMOCN2 = 9 kW
Aby obliczyć całkowite zużycie energii, patrz rozdział „7.8 - 7.9 Ustawienia - Obliczanie zużycia ener-gii”.
W razie alarmu, podgrzewacz pomocniczy włącza się automatycznie.
2 .5 Podgrzewacze pomocnicze, 400V 3N DHP-A, -AL
Podgrzewacz pomocniczy stanowią trzy grzałki elektryczne PODGRZ POMOCN1, PODGRZ POMOCN2 i PODGRZ POMOCN3, które umożliwiają 5 stopni pracy dla instalacji elektrycznych 3-fazowych:
• Stopień 1 PODGRZ POMOCN1 = 3 kW
• Stopień 2 PODGRZ POMOCN2 = 6 kW
• Stopień 3 PODGRZ POMOCN1 + PODGRZ POMOCN2 = 9 kW
• Stopień 4 PODGRZ POMOCN2 + PODGRZ POMOCN3 = 12 kW
• Stopień 5 = PODGRZ POMOCN1 + PODGRZ POMOCN2 + PODGRZ POMOCN3 = 15 kW
Aby obliczyć całkowite zużycie energii, patrz rozdział „7.8 - 7.9 Ustawienia - Obliczanie zużycia ener-gii”.
W razie alarmu, podgrzewacz pomocniczy włącza się automatycznie.
3 1
2
2 .6 Zasobnik c .w .u ., DHP-H, DHP-C
Pompy ciepła Danfoss DHP-H i DHP-C są dostarczane ze zintegrowanym zasobnikiem c.w.u.
o pojemności 180 l.
Rysunek 4: Zasobnik c .w .u . w pompach ciepła DHP-H i DHP-C .
Woda w zasobniku c.w.u. będzie regularnie podgrzewana do 60°C, jako zabezpieczenie przed bak-teriami (funkcja przeciw legionelli). Ustawiona fabrycznie częstotliwość to siedem dni.
Przygotowanie ciepła na potrzeby c.w.u. ma pierwszeństwo (priorytet) w stosunku do c.o., tj. w cza-sie zapotrzebowania na ciepłą wodę, c.o. jest wyłączone.
Temperatury ciepłej wody nie można regulować, ale można zmieniać wartość temperatury rozpo-częcia ładowania zasobnika – domyślnie 40°C. Przygotowanie c.w.u. nie zostaje przerwane przy określonej temperaturze, ale wtedy, kiedy wyłączy je presostat roboczy sprężarki, gdy osiągnięte jest maksymalne ciśnienie robocze, które odpowiada temperaturze ciepłej wody ok. 50-55°C.
W menu sterownika TEMPERATURA wyświetlane są zmierzone i obliczone temperatury c.w.u. i zasi-lania. Można sprawdzić bieżącą temperaturę c.w.u. i temperaturę zasilania podczas przygotowywa-nia ciepła na potrzeby c.o. i c.w.u. Temperatura zasilaprzygotowywa-nia często przekracza maksymalną dopuszczal-ną temperaturę c.w.u., choć zwykle podczas przygotowywania c.w.u.
1 7 8
2
3 4
6 5
Nr Nazwa
1 Rurociąg c.w.u.
2 Czujniki temperatury 3 Zasobnik c.w.u.
4 Wężownica TWS
5 Czujnik temperatury sterujący ładowaniem zasobnika
2 .7 Zasobnik c .w .u ., DHP-A, -AL
Pompa ciepła Danfoss DHP-H jest dostarczana ze zintegrowanym zasobnikiem c.w.u. o pojem-ności 180 l. Pompa ciepła Danfoss DHP-AL jest dostarczana z zewnętrznym, umieszczonym z obok zasobnikiem c.w.u. o pojemności 180 l. Obydwa zasobniki c.w.u. wymagają zewnętrznego zbiornika wyrównawczego na czynnik obiegu dolnego źródła, używany również do odszraniania modułu zewnętrznego. Od pozostałych modeli wyróżnia je tylko funkcja odszraniania modułu zewnêtrznego.
Rysunek 5: Zasobnik c .w .u . w pompach ciepła DHP-A, -AL .
Nr Nazwa
1 Rurociąg c.w.u.
2 Czujniki temperatury
3 Zbiornik wyrównawczy czynnika niezamarzającego obiegu dolnego źródła
4 Zasobnik c.w.u.
5 Wężownica TWS
1 6 7
2 8
3 4 5