sielight

Η τεχνολογία inverter επιτρέπει στην αντλία να μεταβάλλει την απόδοσή της, διατηρώντας σταθερή ονομαστική ικανότητα θέρμανσης ακόμα και όταν η εξωτερική θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι πολύ χαμηλή. Επιπλέον με τη χρήση inverter εξασφαλίζεται αθόρυβη λειτουργία των αντλιών θερμότητας ακόμα και στη μέγιστη ισχύ τους. Η καρδιά μιας αντλίας θερμότητας είναι ο συμπιεστής. Ο συμπιεστής περιστρέφεται με τη βοήθεια ενός ασύγχρονου επαγωγικού -συνήθως τετραπολικού- κινητήρα. Πριν από την ύπαρξη των inverters ο κινητήρας τροφοδοτείτο άμεσα με το AC ρεύμα συχνότητας 50 Hz και συνεπώς περιστρέφετο με ταχύτητα λίγο μικρότερη των 1500 rpm.

093016_1321_in1.gif

Έτσι δεν υπήρχε η δυνατότητα να ρυθμίσουμε τις στροφές του. Παράλληλα υπήρχε το πρόβλημα με το υψηλό ρεύμα εκκίνησης που χαρακτηρίζει τους ασύγχρονους κινητήρες.
Ο DC inverter παρεμβάλεται μεταξύ της AC πηγής -μονοφασικής ή τριφασικής- και του κινητήρα και κάνει τα εξής:
  • Πρώτα μετατρέπει το AC ρεύμα των 50 Hz σε DC με τη βοήθεια ενός ανορθωτή.
  • Κατόπιν μετατρέπει το DC σε AC ρεύμα μεταβλητής συχνότητας από περίπου 5 Hz μέχρι περίπου 50 Hz.
  • Το ρυθμιζόμενης συχνότητας ρεύμα τροφοδοτεί τον επαγωγικό κινητήρα και αυτός περιστρέφεται με ταχύτητα ανάλογη της συχνότητας.

093016_1321_in2.png

Αντλίες θερμότητας υψηλών θερμοκρασιών
Ονομάζονται οι αντλίες που μπορούν να παράγουν ζεστό νερό θερμοκρασίας έως 80°C για τη θέρμανση χώρων με θερμαντικά σώματα. Η καινοτομία στις αντλίες αυτές έγκειται στη δυνατότητα λειτουργίας ενός ή δύο ψυκτικών κύκλων (smart cascade) ανάλογα με τις συνθήκες (εσωτερικές και εξωτερικές) και την εξοικονόμηση ενέργειας. Το σύστημα ελέγχου της μονάδας επεξεργάζεται τις εξωτερικές συνθήκες που επικρατούν καθώς και τις απαιτήσεις του χώρου και αποφασίζει αν θα λειτουργήσει με έναν ή δύο κύκλους έχοντας σαν βασικό κριτήριο τη μέγιστη εξοικονόμηση ενέργειας.
Με βάση τα παραπάνω και μέσω των inverter συμπιεστών και ανεμιστήρων επιτυγχάνει:
  • Την απαιτούμενη θερμοκρασία ανεξάρτητα από τις εξωτερικές συνθήκες.
  • Τη σταθερή διατήρηση της απόδοσής του ακόμη και με θερμοκρασία περιβάλλοντος -15°C.
  • Τη μέγιστη δυνατή απόδοση με την ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας.
  • Αντικατάσταση του λέβητα σε υπάρχουσες εγκαταστάσεις χωρίς καμία αλλαγή και χωρίς την απαίτηση βοηθητικής πηγής ενέργειας.

093016_1321_in3.png

Διαιρούμενες και μονομπλόκ αντλίες θερμότητας
Η αντλία αποτελείται από μία μονάδα εγκατεστημένη εξωτερικά, χωρίς να καταλαμβάνει χώρο στο εσωτερικό της οικίας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί παράλληλα με την υπάρχουσα λύση θέρμανσης.

093016_1321_in4.png

Θερμική ισχύς, COP
Η θερμική ισχύς (heating capacity) μίας αντλίας θερμότητας αέρα/νερού εξαρτάται από:
  • Την εξωτερική θερμοκρασία.
  • Τη θερμοκρασία εισόδου/εξόδου του νερού.
Παρακάτω βλέπουμε τον πίνακα με τις ονομαστικές αποδόσεις των αντλιών θερμότητας της σειράς YUTAKI S80 της Hitachi. Στον πίνακα αυτό βλέπουμε τη θερμική ισχύ της αντλίας θερμότητας για συγκεκριμένες συνθήκες εξωτερικού αέρα και συγκεκριμένες θερμοκρασίας εισόδου/εξόδου του νερού.
Διαπιστώνουμε ότι το COP έχει τη μέγιστη τιμή για:
  • Θερμοκρασία εξωτερικού αέρα (DB/WB) 7/6°C.
  • Θερμοκρασία νερού είσοδος/έξοδος 30/35°C.

093016_1321_in5.png

Πίνακας με μέγιστες θερμικές ισχείς
Για να μπορεί ο μελετητής μηχανικός να επιλέξει την αντλία θερμότητας θα πρέπει να διαθέτει πίνακα με τις μέγιστες θερμικές ισχείς για πολύ περισσότερες συνθήκες από αυτές που είχαμε παραπάνω.
Έτσι ο κατασκευαστής δίνει και τον παρακάτω πίνακα:

hp-pinakas-1

hp-pinakas-2

Ενισχυτική λειτουργία (Back-up)
Η αποδοτικότητα μίας αντλίας θερμότητας είναι αντιστρόφως ανάλογη με την εξωτερική θερμοκρασία. Έτσι, όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος πέφτει κάτω από τους 0°C, η αποδοτικότητά της μειώνεται και θα πρέπει ο σχεδιαστής του συστήματος θέρμανσης να εξασφαλίζει τη θερμική άνεση του κτηρίου, είτε αυξάνοντας την ονομαστική ισχύ της μονάδας, είτε σχεδιάζοντας υποστηρικτικά συστήματα θέρμανσης σε ενισχυτική λειτουργία (Βack-up). Συνήθως εφαρμόζεται σύστημα ενίσχυσης της θέρμανσης είτε με ηλεκτρικές αντιστάσεις, είτε με εγκατάσταση βοηθητικού λέβητα πετρελαίου ή αερίου ως back-up. Στα υφιστάμενα σπίτια, είναι δυνατό να διατηρηθεί ο υπάρχων λέβητας -εάν είναι σε καλή κατάσταση- σε υποστηρικτική λειτουργία της αντλίας θερμότητας. Ο λέβητας ενεργοποιείται βοηθητικά τις πιο κρύες ημέρες του έτους.

hp-pinakas-3

Βαθμός απόδοσης COP
Ο βαθμός απόδοσης είναι ένα μέτρο της αποδοτικότητας της αντλίας θερμότητας σε τυπικές συνθήκες λειτουργίας. Μία αντλία θερμότητας που λειτουργεί με COP 4 σημαίνει ότι παρέχει 4 kWh θερμικής ενέργειας, καταναλώνοντας 1 kWh ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτές οι αποδόσεις πιστοποιούνται από ανεξάρτητους φορείς πιστοποίησης όπως η Eurovent. Η υψηλή εξοικονόμηση ενέργειας μπορεί να προκύψει επίσης και από τον προηγμένο έλεγχο της λειτουργίας της αντλίας θερμότητας και τη διαχείριση των επιμέρους λειτουργιών του υδραυλικού τμήματος της εγκατάστασης.
Αντιστάθμιση εξωτερικής θερμοκρασίας
Όταν ο μελετητής μηχανικός υπολογίζει τις θερμικές απώλειες (θερμικό φορτίο) μίας οικοδομής, λαμβάνει υπόψη τη δυσμενέστερη εξωτερική θερμοκρασία.
Με βάση αυτό το φορτίο και τη θερμοκρασία εξόδου του νερού από το λέβητα π.χ 80°C, διαστασιολογεί την εγκατάσταση θέρμανσης δηλαδή:
  • Τα θερμαντικά σώματα.
  • Τους σωλήνες.
  • κλπ
Στη διάρκεια όμως του χειμώνα, η εξωτερική θερμοκρασία λίγες φορές θα πέσει τόσο χαμηλά, συνεπώς η θερμοκρασία εξόδου του νερού από το λέβητα δε χρειάζεται να είναι 80°C αλλά χαμηλότερη.
Στα κλασσικά συστήματα θέρμανσης με λέβητα αυτό το πετυχαίνουμε με συστήματα αντιστάθμισης που αποτελούνται από:
  • Το αισθητήριο της εξωτερικής θερμοκρασίας.
  • Την ηλεκτροκίνητη τρίοδη ή τετράοδη βάνα στην έξοδο του λέβητα.
  • Τον ελεγκτή θέρμανσης.
Και τώρα ερχόμαστε στην αντλία θερμότητας

Όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία εξόδου νερού στο υδραυλικό κύκλωμα θέρμανσης, τόσο υψηλότερος είναι ο βαθμός απόδοσης της αντλίας θερμότητας. Το υδραυλικό τμήμα της εγκατάστασης μέσω συστήματος αυτοματισμού ελέγχει τη θερμοκρασία εξόδου της αντλίας θερμότητας με στόχο να την μεταβάλλει ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία. Έτσι, η αντλία θερμότητας παρέχει πολύ ζεστό νερό μόνο όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι πολύ χαμηλή για να εξασφαλίσει την απαιτούμενη άνεση του χώρου, ενώ όσο το εξωτερικό περιβάλλον γίνεται ηπιότερο ρυθμίζει αναλογικά τη θερμοκρασία προσαγωγής για να εξασφαλίσει την άνεση με σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας.



Σχόλια

σχόλια