Uwarunkowania czynnika chłodniczego
Uwarunkowania czynnika chłodniczego

Wybór czynnika chłodniczego wpływa na wydajność i zachowanie każdego systemu pompy ciepła.
Najciekawsze czynniki chłodnicze do pomp ciepła to R-410A oraz R-407C.

Przy porównaniu sprężarek do R-410A oraz R-407C i analizie ich współczynników wydajności (COP) wybór R-410A nie wydaje się najlepszym rozwiązaniem.

Jeśli jednak rozszerzymy zakres analizy i rozważymy system pompy ciepła w całości, natychmiast widoczne są inne jego zalety.

Koncentrując się najpierw na skraplaczu, gdzie wytwarzana jest ciepła woda, możemy zauważyć, jak to pokazano na wykresie profilu temperatur, że ze względu na fakt, że w R-410A nie występuje poślizg temperaturowy, temperatura skraplania rosy jest niższa niż w przypadku R-407C średnio o 2 K, co wiąże się z wyższą efektywnością systemu.

Niższe temperatury skraplania przy danej temperaturze wody stanowią zaletę. Ze względu na brak poślizgu w R-410A łatwiej uzyskać niższą temperaturę skraplania. W przypadku R-407C, ze względu na jego poślizg temperaturowy, konieczne jest stosowanie zbiornika cieczy, aby można było zachować jak najniższą temperaturę skraplania. Tutaj efekt dochładzania odgrywa istotną rolę. R-410A, ze względu na brak poślizgu temperaturowego, może bez zbiornika cieczy zapewniać stałe dochładzanie równe 3,5 K. Systemy z R-407C wymagają zbiornika cieczy do utrzymania stałego dochładzania równego 1,5 K.

W wężownicy powietrznej ta sama temperatura parowania występuje przy R-410A i przy R-407C. Dodatkowy skutek braku poślizgu temperaturowego jest taki, że układ wymaga mniej cykli odszraniania, ale nie uwzględniono go tutaj, gdyż w dużym stopniu zależy on od konstrukcji żeberek oraz przepływu powietrza.

Następnie do dalszej oceny wpływu różnych czynników chłodniczych na cały system pompy chłodniczej wykorzystano pięć (5) różnych sprężarek do modelowania systemu i uzyskano różne współczynniki COP przy różnych warunkach. 

  • ZP42KSE – Klimatyzacja R-410A
  • ZH12K1P – Nowa, ogrzewanie, zoptymalizowana do R-410A
  • ZHI11K1P – Nowa, ogrzewanie, zoptymalizowana do R-410A z wtryskiem pary
  • ZH38K4E – Ogrzewanie, zoptymalizowana do R-407C
  • ZH13KVE – Ogrzewanie, zoptymalizowana do R-407C z wtryskiem pary

Należy zwrócić uwagę, że tylko modele z wtryskiem pary mogą uzyskać parametry -7°C dla powietrza i +55°C dla wody, dzięki rozszerzonemu zakresowi charakterystyk. ZP42 (typowa sprężarka do klimatyzacji) wyraźnie w ogóle nie nadaje się do zastosowań wysokotemperaturowych, ale wybrano ją jako model wzorcowy do analizy oraz jako model odpowiedni do niskich temperatur wody.

Normę prEN14825 wykorzystuje się jako materiał źródłowy przy obliczeniach sezonowego współczynnika wydajności (SCOP) oraz do zestawienia rocznych kosztów eksploatacji. Norma ta dzieli Europę na trzy różne strefy klimatyczne: ciepłą, średnią i zimną.

Uwzględnia się wytwarzanie ciepłej wody użytkowej, określając jej wartość jako 20% rocznego zapotrzebowania na ogrzewanie.

W oparciu o tę ocenę możemy podsumować następujące zalety R-410A:

  • Wyższa wydajność systemu we wszystkich warunkach klimatycznych
  • Niższe koszty systemu
  • Znaczące oszczędności dla użytkowników w wydatkach na energię elektryczną

W każdym przypadku sprężarki do ogrzewania Copeland Scroll® (ZH) do R-407C oraz R-410A zapewniają istotną poprawę w zimnym i średnim klimacie w przypadku ogrzewania podłogowego i grzejnikowego, jak również przy wytwarzaniu ciepłej wody użytkowej. Wtrysk pary dodatkowo zwiększa efektywność i zakres charakterystyk pracy, więc jest szczególnie polecany w zimnych klimatach oraz w pompach ciepła z wysoką temperaturą wody.

Typowe sprężarki do klimatyzacji mogą stanowić interesującą alternatywę w cieplejszym klimacie i przy niższej temperaturze wody, ale bardziej restrykcyjne ograniczenia warunków eksploatacji mogą prowadzić do nadmiernego wykorzystania grzałki elektrycznej.

Całe badanie można pobrać tutaj.

 
 
 
 
 
Share