О разморозке испарителя теплового насоса Kołton Aircompact

Размер испарителя, достаточно большое расстояние между ребрами и соответствующие алгоритмы, контролирующие интервалы между оттаиваниями, оказывают существенное влияние на среднегодовой SCOP, что в конечном итоге отражается на общем потреблении энергии тепловым насосом.

О разморозке испарителя теплового насоса KOŁTON Aircompact

Влияние «разморозок» на общее потребление электроэнергии тепловым насосом

При температуре наружного воздуха ниже +7°C и температуре испарителя ниже 0°C начинает образовываться обледенение испарителя.

Испаритель – это элемент теплового насоса, конструкция которого напоминает автомобильный радиатор и его задача – собирать тепло из наружного воздуха.
Во время работы воздушного теплового насоса влажный воздух, проходящий через испаритель, охлаждается, отдавая тепло рабочей среде, которая после сжатия достигает высокой температуры и передает тепло зданию в конденсаторе.

Если воздух охлаждается ниже точки росы, из него конденсируется вода.
которая будет стекать по ребрам испарителя в поддон для сбора капель. Однако если внешняя температура опускается ниже +7 градусов, температура испарения в испарителе колеблется в районе 0 градусов Цельсия. Влажный воздух, проходящий через испаритель, имеет отрицательную температуру. Затем на ламелях происходит ресублимация и образуется иней.

Эта ситуация вынуждает тепловой насос периодически размораживать испаритель (размораживание), что включает в себя растапливание накопленного инея/льда и выдувание водяного пара, образовавшегося между ребрами испарителя.

Успех и эффективность этого процесса определяется рядом факторов, два из которых являются наиболее важными:

1. Конструкция испарителя,
2. Способ размораживания испарителя тепловым насосом.

Давайте кратко обсудим вышеизложенные моменты

Выгодная конструкция испарителя определяется главным образом его размерами – поверхностью обмена и расстоянием между ребрами. В тепловых насосах, приспособленных для работы в холодном климате с высокой относительной влажностью воздуха (наш климат), ребра должны иметь расстояние более 2 мм. В тепловом насосе Kołton Aircompact он составляет примерно 2,5 мм. У тепловых насосов, не приспособленных к таким условиям, эти расстояния могут быть почти в два раза меньше.

Как это работает на практике? Тепловой насос периодически нагревает испаритель, растапливая лед, а затем выдувает образовавшийся водяной пар между ребрами.

Если ламели расположены близко друг к другу, процесс обрастания льда происходит быстро, а выдувание воды затруднено. Поэтому несовершенная процедура разморозки может привести к неполному удалению льда, который, как известно, является хорошим теплоизолятором в отличие от алюминиевых ребер (лямбда льда = 2,33 Вт/м*К, лямбда алюминия = 203 Вт/м*К). Это влияет на ухудшение теплообмена между воздухом и испарителя, что приводит к снижению эффективности устройства.

Во многих тепловых насосах, предлагаемых на рынке, размораживание происходит циклически в соответствии с фиксированными настройками времени, например, каждые 50 минут при температуре ниже определенной температуры наружного воздуха (например, ниже +10°C), что приводит к слишком позднему или слишком раннему включению размораживания.

В каждом тепловом насосе процесс размораживания испарителя предполагает выделение части энергии для таяния льда и процессов испарения и конвекции. Тепловой насос Kołton Aircompact использует специальный динамический алгоритм размораживания, который запускает цикл размораживания только тогда, когда это необходимо с точки зрения эффективности теплового насоса, без ненужного прерывания процесса отопления. Это минимизирует потери энергии, связанные с этими процессами. Время между разморозками, в зависимости от температуры и влажности, колеблется от 40 минут до даже 3 часов. В среднем это 1,5-2 часа.

Предполагая,что тепловой насос требует разморозок около 4 месяцев в течение отопительного сезона, при указанных выше конструктивных решениях испарителя и алгоритме управления эти разморозки могут составлять примерно 1080, в то время как в тепловых насосах с испарителями, не адаптированными к нашим климатическим условиям, эти разморозки могут быть примерно в один и тот же период 2390, то есть более чем в два раза больше! На частоту обледенения также влияет место расположения агрегата – он будет сильнее обмерзать, например, возле рек или озер, и меньше в местах с меньшей влажностью.

Также очень важно, что в насосах Aircompact этот процесс основан на работе компрессора, и получение энергии из предварительно нагретого буфера. Однако в некоторых других конструкциях тепловых насосов процесс размораживания каждый раз поддерживается включением электронагревателя, что как минимум в три раза менее выгодно и напрямую увеличивает общее потребление электроэнергии тепловым насосом.

Подводим итоги

Размер испарителя, достаточно большое расстояние между ребрами и соответствующие алгоритмы, контролирующие интервалы между оттаиваниями, оказывают существенное влияние на среднегодовой SCOP, что в конечном итоге отражается на общем потреблении энергии тепловым насосом.

Теплообменник - испаритель - сравнение

1.20 – теплообменник-испаритель в других тепловых насосах

2.50 – теплообменник-испаритель в тепловом насосе KOŁTON Aircompact.

Влияние «разморозок» на общее потребление электроэнергии тепловым насосом

Размер испарителя, достаточно большое расстояние между ребрами и соответствующие алгоритмы, контролирующие интервалы между оттаиваниями, оказывают существенное влияние на среднегодовой SCOP, что в конечном итоге отражается на общем потреблении энергии тепловым насосом.