Küte ja jahutamine soojuspumbaga – 2. osa

Küttetsükli ajal võetakse soojust välisõhust ja “pumbatakse” siseruumidesse.

• Esiteks läbib vedel külmutusagens paisuseadme, muutudes madala rõhuga vedeliku/auru seguks. Seejärel läheb see välise spiraali, mis toimib aurusti mähisena. Vedel külmutusagens imab välisõhust soojust ja keeb, muutudes madala temperatuuriga auruks.
• See aur liigub läbi pöördventiili akumulaatorisse, mis kogub allesjäänud vedeliku enne, kui aur kompressorisse siseneb. Seejärel surutakse aur kokku, vähendades selle mahtu ja põhjustades selle kuumenemist.
• Lõpuks saadab tagasilöögiklapp gaasi, mis on nüüd kuum, siseruumides asuvasse mähisesse, mis on kondensaator. Kuuma gaasi soojus kandub üle siseõhku, mille tulemusel külmutusagens kondenseerub vedelikuks. See vedelik naaseb paisuseadmesse ja tsüklit korratakse. Sisepoolne spiraal asub torustikus, ahju lähedal.

Soojuspumba võime välisõhu soojust majja üle kanda sõltub välistemperatuurist. Selle temperatuuri langedes langeb ka soojuspumba võime soojust neelata. Paljude õhksoojuspumbapaigaldiste puhul tähendab see, et on olemas temperatuur (nimetatakse termilise tasakaalu punktiks), kui soojuspumba küttevõimsus võrdub maja soojuskaoga. Sellest välisõhu temperatuurist madalamal suudab soojuspump anda ainult osa soojusest, mis on vajalik elamispinna mugavaks hoidmiseks, ja on vaja lisakütet.

Oluline on märkida, et valdaval enamusel õhksoojuspumpadel on minimaalne töötemperatuur, millest madalamal nad töötada ei saa. Uuemate mudelite puhul võib see olla vahemikus -15 °C kuni -25 °C. Sellest madalamal temperatuuril tuleb hoone kütmiseks kasutada lisasüsteemi.

Jahutustsükkel

Ülalkirjeldatud tsükkel on vastupidine, et suvel maja jahutada. Seade võtab siseõhust soojust välja ja lükkab selle välja.

• Nagu küttetsüklis, läbib vedel külmutusagens paisuseadme, muutudes madala rõhuga vedeliku/auru seguks. Seejärel läheb see siseruumidesse, mis toimib aurustajana. Vedel külmutusagens neelab siseõhust soojust ja keeb, muutudes madalatemperatuurseks auruks.
• See aur liigub läbi pöördventiili akumulaatorisse, mis kogub ülejäänud vedeliku, ja seejärel kompressorisse. Seejärel surutakse aur kokku, vähendades selle mahtu ja põhjustades selle kuumenemist.
• Lõpuks liigub gaas, mis on nüüd kuum, läbi pöördventiili välise spiraali, mis toimib kondensaatorina. Kuuma gaasi soojus kandub üle välisõhku, mille tulemusel külmutusagens kondenseerub vedelikuks. See vedelik naaseb paisuseadmesse ja tsüklit korratakse.

Jahutustsükli ajal kuivatab soojuspump ka siseõhku. Sisepoolist üle liikuv õhuniiskus kondenseerub spiraali pinnale ja kogutakse spiraali põhjas olevasse panni. Kondensaadi äravool ühendab selle panni maja äravooluga.

Sulatamise tsükkel

Kui soojuspumba kütterežiimil töötamise ajal langeb välistemperatuur nulli lähedale või alla selle, kondenseerub üle välisspiraali liikuv õhuniiskus ja külmub sellele. Härmatise kogus sõltub välistemperatuurist ja õhuniiskusest.

See härmatise kogunemine vähendab spiraali efektiivsust, vähendades selle võimet soojust külmutusagensile üle kanda. Mingil hetkel tuleb härmatis eemaldada. Selleks lülitub soojuspump sulatusrežiimile. Kõige tavalisem lähenemisviis on:

• Esiteks lülitab tagurdusklapp seadme jahutusrežiimile. See saadab kuuma gaasi välise spiraali, et sulatada härmatis. Samal ajal lülitatakse välja välisventilaator, mis tavaliselt puhub külma õhku üle spiraali, et vähendada pakase sulatamiseks vajalikku soojushulka.
• Sel ajal, kui see toimub, jahutab soojuspump õhku kanalisüsteemis. Tavaliselt soojendaks küttesüsteem seda õhku, kuna see jaotub kogu majas.

Seadme sulatusrežiimile lülitumise määramiseks kasutatakse ühte kahest meetodist:

• Nõudlus-külma juhtseadmed jälgivad õhuvoolu, külmutusagensi rõhku, õhu või spiraali temperatuuri ja rõhkude erinevust välisõhu spiraali ulatuses, et tuvastada härmatise kogunemist.
• Ajatemperatuuri sulatamist alustab ja lõpetab eelseadistatud intervalltaimer või välismähisel paiknev temperatuuriandur. Tsüklit saab käivitada iga 30, 60 või 90 minuti järel, olenevalt kliimast ja süsteemi konstruktsioonist.

Tarbetud sulatustsüklid vähendavad soojuspumba hooajalist jõudlust. Selle tulemusena on nõudlus-külma meetod üldiselt tõhusam, kuna see käivitab sulatustsükli ainult siis, kui seda vajatakse.

Täiendavad soojusallikad

Kuna õhksoojuspumpadel on minimaalne välistemperatuur (vahemikus -15°C kuni -25°C) ja väga külmadel temperatuuridel vähenenud küttevõimsus, on oluline kaaluda õhksoojuspumba tööks täiendavat kütteallikat. Täiendav küte võib olla vajalik ka siis, kui soojuspump sulatab. Saadaval on erinevad valikud:

• Kõik elektrilised: selles konfiguratsioonis on soojuspumba tööd täiendatud kanalisüsteemis asuvate elektritakistuse elementidega või elektriliste põrandaliistudega. Need takistuselemendid on vähem tõhusad kui soojuspump, kuid nende küttevõime ei sõltu välistemperatuurist.
• Hübriidsüsteem: hübriidsüsteemis kasutab õhksoojuspump lisasüsteemi, näiteks ahju või boilerit. Seda võimalust saab kasutada uutes paigaldustes ja see on hea valik ka siis, kui olemasolevale süsteemile lisatakse soojuspump, näiteks kui soojuspump paigaldatakse keskkliimaseadme asemel.

Lisateavet täiendavaid kütteallikaid kasutavate süsteemide kohta leiate selle brošüüri viimasest jaotisest Seotud seadmed. Sealt leiate arutelu võimaluste kohta, kuidas programmeerida oma süsteemi üleminekuks soojuspumba kasutamisele täiendava soojusallika kasutamisele.

Energiatõhususe kaalutlused

Selle jaotise mõistmise toetamiseks vaadake varasemat jaotist "Soojuspumba tõhususe sissejuhatus", et selgitada, mida HSPF-id ja SEER-id esindavad.

Kanadas on energiatõhususe eeskirjadega ette nähtud minimaalne hooajaline kütte- ja jahutõhusus, mis tuleb saavutada, et toode saaks Kanada turul müüa. Lisaks nendele eeskirjadele võivad teie provintsil või territooriumil olla rangemad nõuded.

Kütte ja jahutuse minimaalne jõudlus kogu Kanadas ja turul saadaolevate toodete tüüpilised vahemikud on kokku võetud allpool. Samuti on oluline enne süsteemi valimist kontrollida, kas teie piirkonnas kehtivad täiendavad eeskirjad.

Jahutav hooajaline jõudlus, SEER:

• Minimaalne SEER (Kanada): 14
• Vahemik, SEER turul saadaolevates toodetes: 14–42

Kütte hooajaline jõudlus, HSPF

• Minimaalne HSPF (Kanada): 7,1 (V piirkonna jaoks)
• Vahemik, HSPF turul saadaolevates toodetes: 7,1 kuni 13,2 (piirkond V)

Märkus. HSPF-tegurid on ette nähtud AHRI kliimavööndi V jaoks, mille kliima sarnaneb Ottawaga. Tegelik hooajaline tõhusus võib teie piirkonnast olenevalt erineda. Praegu on väljatöötamisel uus jõudlusstandard, mille eesmärk on paremini esindada nende süsteemide jõudlust Kanada piirkondades.

Tegelikud SEER või HSPF väärtused sõltuvad paljudest teguritest, mis on peamiselt seotud soojuspumba konstruktsiooniga. Praegune jõudlus on viimase 15 aasta jooksul märkimisväärselt arenenud, mis on ajendatud uutest arengutest kompressoritehnoloogias, soojusvaheti disainis ning täiustatud külmutusagensi voolu ja juhtimise tõttu.

Ühe kiirusega ja muutuva kiirusega soojuspumbad

Tõhususe kaalumisel on eriti oluline uute kompressorite konstruktsioonide roll hooajalise jõudluse parandamisel. Tavaliselt iseloomustavad seadmeid, mis töötavad minimaalse ettenähtud SEER-i ja HSPF-iga, ühe kiirusega soojuspumbad. Nüüd on saadaval muutuva kiirusega õhksoojuspumbad, mis on loodud süsteemi võimsuse muutmiseks, et see vastaks paremini maja kütte-/jahutusvajadusele antud hetkel. See aitab säilitada tipptõhususe igal ajal, sealhulgas leebemates tingimustes, kui süsteemi järele on väiksem nõudlus.

Viimasel ajal on turule toodud õhksoojuspumbad, mis on paremini kohandatud töötama Kanada külmas kliimas. Need süsteemid, mida sageli nimetatakse külma kliima soojuspumpadeks, kombineerivad muutuva võimsusega kompressoreid täiustatud soojusvaheti konstruktsiooni ja juhtseadistega, et maksimeerida küttevõimsust külmema õhutemperatuuri korral, säilitades samal ajal kõrge efektiivsuse ka pehmemates tingimustes. Seda tüüpi süsteemidel on tavaliselt kõrgemad SEER-i ja HSPF-i väärtused, mõned süsteemid jõuavad SEER-ni kuni 42-ni ja HSPF-id lähenevad 13-le.

Sertifitseerimine, standardid ja reitinguskaalad

Canadian Standards Association (CSA) kontrollib praegu kõiki soojuspumpasid elektriohutuse osas. Toimivusstandard määrab kindlaks katsed ja katsetingimused, mille puhul määratakse soojuspumba kütte- ja jahutusvõimsused ning efektiivsus. Õhksoojuspumpade jõudluskontrolli standardid on CSA C656, mis (2014. aasta seisuga) on ühtlustatud standardiga ANSI/AHRI 210/240-2008, Performance Rating of Unitary Air-Conditioning & Air-Source Heat Pump Equipment. See asendab ka CAN/CSA-C273.3-M91, split-süsteemiga keskkliimaseadmete ja soojuspumpade jõudlusstandardit.

Suuruse kaalutlused

Soojuspumbasüsteemi sobivaks suuruseks on oluline mõista oma kodu kütte- ja jahutusvajadusi. Soovitatav on nõutavate arvutuste tegemiseks kasutada kütte- ja jahutusspetsialist. Kütte- ja jahutuskoormuse määramiseks tuleks kasutada tunnustatud suuruse määramise meetodit, nagu CSA F280-12, „Eluruumide kütte- ja jahutusseadmete nõutava võimsuse määramine”.

Teie soojuspumbasüsteemi suurus tuleks teha vastavalt teie kliimale, hoone kütte- ja jahutuskoormusele ning teie paigalduse eesmärkidele (nt kütteenergia säästmise maksimeerimine vs. olemasoleva süsteemi ümberpaigutamine teatud perioodidel aastas). Selle protsessi hõlbustamiseks on NRCan välja töötanud õhksoojuspumba suuruse ja valiku juhendi. See juhend koos kaastarkvaratööriistaga on mõeldud energianõustajatele ja mehaanikadisaineritele ning on vabalt saadaval, et anda juhiseid sobiva suuruse valimiseks.

Kui soojuspump on alamõõduline, märkate, et lisaküttesüsteemi kasutatakse sagedamini. Kuigi alamõõduline süsteem töötab endiselt tõhusalt, ei pruugi te täiendava küttesüsteemi suure kasutamise tõttu saada oodatud energiasäästu.

Samuti, kui soojuspump on liiga suur, ei pruugi soovitud energiasääst olla saavutatud ebaefektiivse töö tõttu leebemates tingimustes. Kuigi lisaküttesüsteem töötab harvemini, toodab soojuspump soojemates keskkonnatingimustes liiga palju soojust ning seade lülitub sisse ja välja, mis põhjustab ebamugavust, soojuspumba kulumist ja ooterežiimi elektritarbimist. Seetõttu on optimaalse energiasäästu saavutamiseks oluline omada head arusaama oma küttekoormusest ja sellest, millised on soojuspumba tööomadused.

Muud valikukriteeriumid

Lisaks suurusele tuleks arvesse võtta mitmeid täiendavaid jõudlusfaktoreid:

• HSPF: valige võimalikult kõrge HSPF-iga seade. Võrreldavate HSPF-väärtustega seadmete puhul kontrollige nende püsiseisundi reitinguid –8,3 °C juures, mis on madala temperatuuri reiting. Suurema väärtusega seade on enamikus Kanada piirkondades kõige tõhusam.
• Sulatus: valige nõudlus-sulatuse juhtimisega seade. See minimeerib sulatustsüklit, mis vähendab täiendava ja soojuspumba energiatarbimist.
• Heli reiting: heli mõõdetakse ühikutes, mida nimetatakse detsibellideks (dB). Mida madalam on väärtus, seda väiksem on välisseadme helivõimsus. Mida kõrgem on detsibellitase, seda valjem on müra. Enamiku soojuspumpade helireiting on 76 dB või madalam.

Paigaldamise kaalutlused

Õhksoojuspumbad peaks paigaldama kvalifitseeritud töövõtja. Tõhusa ja usaldusväärse toimimise tagamiseks pidage nõu kohaliku kütte- ja jahutusprofessionaaliga, et oma seadmeid mõõta, paigaldada ja hooldada. Kui soovite oma keskahju asendamiseks või täiendamiseks kasutada soojuspumpa, peaksite teadma, et soojuspumbad töötavad üldiselt suurema õhuvooluga kui ahjusüsteemid. Sõltuvalt teie uue soojuspumba suurusest võib vaja minna kanalisüsteemis mõningaid muudatusi, et vältida täiendavat müra ja ventilaatori energiatarbimist. Teie töövõtja saab teile konkreetse juhtumi kohta juhiseid anda.

Õhksoojuspumba paigaldamise maksumus sõltub süsteemi tüübist, teie projekteerimise eesmärkidest ning teie kodus olemasolevatest kütteseadmetest ja kanalitest. Mõnel juhul võib teie uue soojuspumba paigaldamise toetamiseks olla vaja täiendavaid muudatusi kanalisüsteemis või elektriteenustes.

Toimimise kaalutlused

Soojuspumba kasutamisel peaksite meeles pidama mitmeid olulisi asju:

• Optimeerige soojuspumba ja täiendava süsteemi sättepunktid. Kui teil on elektriline lisasüsteem (nt põrandaliistud või takistuselemendid kanalis), kasutage oma lisasüsteemi jaoks kindlasti madalamat temperatuuri seadepunkti. See aitab maksimeerida soojuspumba poolt teie kodule pakutavat küttekogust, vähendades teie energiatarbimist ja kommunaalmakseid. Soovitatav on seadistuspunkt 2°C kuni 3°C alla soojuspumba küttetemperatuuri sättepunkti. Konsulteerige oma paigaldustöövõtjaga oma süsteemi jaoks optimaalse seadeväärtuse osas.
• Seadistage tõhusaks sulatamiseks. Saate vähendada energiatarbimist, kui seadistate oma süsteemi siseruumide ventilaatorit sulatustsüklite ajal välja lülitama. Seda saab teha teie paigaldaja. Siiski on oluline arvestada, et selle seadistuse korral võib sulatamine veidi kauem aega võtta.
• Minimeerige temperatuuri langused. Soojuspumbad reageerivad aeglasemalt kui ahjusüsteemid, mistõttu on neil raskem reageerida sügavatele temperatuurilangustele. Kasutada tuleks mõõdukaid tagasilööke, mis ei ületa 2 °C, või tuleks kasutada „nutikat” termostaati, mis lülitab süsteemi varakult sisse, oodates tagasilöögist taastumist. Jällegi konsulteerige oma paigaldustöövõtjaga oma süsteemi optimaalse alandustemperatuuri osas.
• Optimeerige oma õhuvoolu suund. Kui teil on seinale paigaldatud siseseade, kaaluge oma mugavuse maksimeerimiseks õhuvoolu suuna reguleerimist. Enamik tootjaid soovitab kütmisel suunata õhuvoolu allapoole ja jahutamisel sõitjate poole.
• Optimeerige ventilaatori seadeid. Mugavuse maksimeerimiseks reguleerige kindlasti ka ventilaatori seadeid. Soojuspumba poolt edastatava soojuse maksimeerimiseks on soovitatav seada ventilaatori kiirus kõrgele või 'Automaatne'. Jahutuse korral on soovitatav kasutada ka madalat ventilaatori kiirust, et parandada niiskust.

Hoolduskaalutlused

Nõuetekohane hooldus on ülioluline, et tagada teie soojuspumba tõhus, usaldusväärne ja pikk kasutusiga. Peaksite laskma oma seadmele iga-aastase hoolduse teha kvalifitseeritud töövõtja, et kõik oleks heas töökorras.

Lisaks iga-aastasele hooldusele on usaldusväärse ja tõhusa töö tagamiseks mõned lihtsad asjad. Kindlasti vahetage või puhastage õhufiltrit iga 3 kuu tagant, kuna ummistunud filtrid vähendavad õhuvoolu ja teie süsteemi tõhusust. Samuti veenduge, et mööbel või vaipkate ei blokeeriks teie kodu tuulutusavasid ja õhuregistreid, kuna ebapiisav õhuvool seadmesse või seadmest välja võib lühendada seadmete eluiga ja vähendada süsteemi tõhusust.

Tegevuskulud

Soojuspumba paigaldamisest tulenev energiasääst võib aidata teie igakuiseid energiaarveid vähendada. Energiaarvete vähendamise saavutamine sõltub suuresti elektrihinnast võrreldes muude kütustega, nagu maagaas või kütteõli, ning tagantjärele paigaldatavate rakenduste puhul sellest, millist tüüpi süsteemi vahetatakse.

Üldiselt on soojuspumbad teiste süsteemidega, nagu ahjud või elektrilised põrandaliistud, kõrgemad, kuna süsteemis on palju komponente. Mõnedes piirkondades ja juhtudel saab selle lisakulu suhteliselt lühikese aja jooksul tagasi kommunaalkulude kokkuhoiu kaudu. Teistes piirkondades võivad erinevad kommunaalkulud seda perioodi pikendada. Oluline on teha koostööd oma töövõtja või energianõustajaga, et saada hinnang teie piirkonna soojuspumpade ökonoomsuse kohta ja võimalike säästude kohta.

Eeldatav eluiga ja garantiid

Õhksoojuspumpade kasutusiga on 15–20 aastat. Kompressor on süsteemi oluline komponent.

Enamikule soojuspumpadest kehtib osadele ja tööle aastane garantii ning kompressorile lisaks viie- kuni kümneaastane garantii (ainult osadele). Garantiid on aga tootjate lõikes erinevad, seega kontrollige peenes kirjas.

Märkus:

Osa artikleid on võetud Internetist. Rikkumise korral võtke meiega ühendust, et see kustutada. Kui olete huvitatud soojuspumba toodetest, võtke julgelt ühendust OSB soojuspumba ettevõttega, oleme teie parim valik.