Про розморожування випарника в тепловому насосі Kołton Aircompact

Розмір випарника, відповідна велика відстань між ребрами та відповідні алгоритми, що контролюють інтервали між розморожуваннями, мають значний вплив на середньорічний SCOP, який в кінцевому підсумку перетворюється на загальне споживання енергії тепловим насосом.

О разморозке испарителя теплового насоса KOŁTON Aircompact

Вплив «розморожування» на загальне споживання електроенергії тепловим насосом

При температурі зовнішнього повітря нижче +7°C і температурі випарника нижче 0°C починає утворюватися зледеніння випарника.

Випарник – це елемент теплового насоса, конструкція якого нагадує автомобільний радіатор та його завдання – збирати тепло із зовнішнього повітря. Під час роботи повітряного теплового насоса вологе повітря, що проходить через випарник, охолоджується, віддаючи тепло робочому середовищу, яке після стиснення досягає високої температури та передає тепло будівлі в конденсаторі.

Якщо повітря охолоджується нижче за точку роси, з нього конденсується вода, 
яка стікатиме по ребрах випарника в піддон для збору крапель. Однак, якщо зовнішня температура опускається нижче +7 градусів, температура випаровування у випарнику коливається в районі 0 градусів Цельсія. Вологе повітря, що проходить через випарник, має негативну температуру. Потім на ламелях відбувається ресублімація та утворюється іній.

Ця ситуація змушує тепловий насос періодично розморожувати випарник (розморожування), що включає розтоплення накопиченого інею/льоду і видування водяної пари, що утворився між ребрами випарника.

Успіх та ефективність цього процесу визначається низкою факторів, два з яких є найважливішими:

1. Конструкція випарника,
2. Спосіб розморожування випарника тепловим насосом.

Давайте коротко обговоримо вищевикладені моменти

Вигідна конструкція випарника визначається головним чином його розмірами – поверхнею обміну та відстанню між ребрами. У теплових насосах, пристосованих для роботи в холодному кліматі з високою відносною вологістю повітря (наш клімат), ребра повинні мати відстань понад 2 мм.
У тепловому насосі Kołton Aircompact він становить приблизно 2,5 мм. У теплових насосів, не пристосованих до таких умов, ці відстані можуть бути майже вдвічі меншими.

Як це працює на практиці? Тепловий насос періодично нагріває випарник, розтоплюючи лід, а потім видмухує водяну пару, що утворилася, між ребрами.
Якщо ламелі розташовані близько один до одного, процес обростання льоду відбувається швидко, а видування води утруднене. Тому недосконала процедура розморожування може призвести до неповного видалення льоду, який, як відомо, є гарним утеплювачем на відміну від алюмінієвих ребер (лямбда льоду = 2,33 Вт/м*К, лямбда алюмінію = 203 Вт/м*К). Це впливає на погіршення теплообміну між повітрям та випарника, що призводить до зниження ефективності пристрою.

У багатьох теплових насосах, що пропонуються на ринку, розморожування відбувається циклічно відповідно до фіксованих налаштувань часу, наприклад,
кожні 50 хвилин при температурі нижче певної температури зовнішнього повітря (наприклад, нижче +10°C), що призводить до занадто пізнього або надто раннього включення розморожування. У кожному тепловому насосі процес розморожування випарника передбачає виділення частини енергії для танення льоду та процесів випаровування та конвекції.Тепловий насос Kołton Aircompact використовує спеціальний динамічний алгоритм розморожування, який запускає цикл розморожування лише тоді, коли це необхідно з точки зору ефективності теплового насоса без непотрібного переривання процесу опалення. Це мінімізує втрати енергії, пов'язані з цими процесами. Час між розморожуванням,в залежності від температури та вологості, коливається від 40 хвилин до навіть 3 годин. У середньому це 1,5-2 години.

Якщо припустити, що тепловий насос потребує розморожувань протягом приблизно 4 місяців протягом опалювального сезону, із зазначеними конструктивними рішеннями випарника та алгоритмом керування, ці розморожування можуть бути приблизно 1080, тоді як у теплових насосах з випарниками, не адаптованими до наших кліматичних умов, ці розморожування можуть бути в той же час, період близько 2390, тобто більш ніж удвічі більше! На частоту наморожування також впливає місце розташування агрегату - він намерзає більше, наприклад, біля річок або озер, і менше в місцях з меншою вологістю.

Також дуже важливо, що цей процес у насосах Aircompact базується на роботі компресора, і отримання енергії з попередньо нагрітого буфера. Однак у деяких інших конструкціях теплових насосів процес розморожування кожного разу підтримується ввімкненням електричного нагрівача, що принаймні втричі менш вигідно та безпосередньо збільшує загальне споживання електроенергії тепловим насосом.

Підсумовуючи

Розмір випарника, відповідна велика відстань між ребрами та відповідні алгоритми, що контролюють інтервали між розморожуваннями, мають значний вплив на середньорічний SCOP, який в кінцевому підсумку перетворюється на загальне споживання енергії тепловим насосом.

Обмінник - випарник - порівняння

1.20 – теплообмінник-випарник в інших теплових насосах

2,50 – теплообмінник-випарник в тепловому насосі KOŁTON Aircompact

Вплив «розморожувань» на загальне споживання електроенергії тепловим насосом

Розмір випарника, відповідна велика відстань між ребрами та відповідні алгоритми, що контролюють інтервали між розморожуваннями, мають значний вплив на середньорічний SCOP, який в кінцевому підсумку перетворюється на загальне споживання енергії тепловим насосом.