Beperkingen bij de keuze van energiebronnen zijn tegenwoordig niet ongebruikelijk, vooral in gebieden met “jonge” ontwikkeling. Als er naast elektriciteit geen andere energiebronnen aanwezig zijn, zijn airconditioners niet alleen een uitstekende manier om woningen in de zomer te koelen, maar ook om bij koud weer kwalitatief en zuinig te verwarmen..
Geschikte apparatuurklasse
Niet alle airconditioners zijn geschikt om als verwarmingstoestel te gebruiken. Er is een aparte groep klimaattechnologie, warmtepompen genaamd. Kortom, het belangrijkste verschil tussen dergelijke apparatuur is de mogelijkheid om de richting van het koelmiddel in de verdamper- en compressorcircuits om te keren. In de zomermodus haalt de installatie dus overtollige warmte uit de kameratmosfeer en dumpt deze op straat, terwijl in de winter alles volgens het omgekeerde schema gebeurt..
Het werkingsprincipe van de lucht-lucht warmtepomp in winter- en zomermodus
De lucht wordt verwarmd door een warmtepomp, niet door elektrische energie om te zetten in warmte (zoals in de eenvoudigste airconditioners met verwarmingsfunctie), maar door warmte van het ene medium naar het andere te pompen. Hier komt de naam van de apparatuur vandaan: zelfs bij vriesweer bevat de lucht een bepaalde hoeveelheid warmte, die kan worden afgevoerd en naar binnen in het gebouw kan worden geleid om een comfortabel klimaat te behouden. Maar dit principe werkt alleen onder bepaalde omstandigheden, de belangrijkste beperking is het temperatuurverschil tussen de straat en de kamer, evenals de temperatuurgrenzen waarbij het werkende koelmiddel, het koelmiddel, kan verdampen en condenseren..
Luchtwarmtepompapparaat
Door hun ontwerp zijn warmtepompen vrij complexe apparaten. Enerzijds bevat het pakket een aantal apparaten die zorgen voor omgekeerde circulatie van het verwarmingscircuit onder controle van automatisering. Dit is een vierwegklep, een speciaal ontworpen expansieventiel en een complexer systeem van kanalen waardoor het koelmiddel circuleert. Aan de andere kant is een echte warmtepomp noodzakelijkerwijs uitgerust met apparaten die de hoofdpompunits helpen om in extreme omstandigheden te werken. Alle hulpapparatuur in de taal van marketing wordt een “winterkit” genoemd, het omvat:
- olieverwarmer van de compressor;
- radiatoren met een speciaal ontwerp, bestand tegen condensatie en bevriezing;
- recuperatieapparaten die een afvoerventilatiestroom naar de externe warmtewisselaar leveren;
- verwarmd koudemiddelinjectiesysteem;
- speciaal merk koelmiddel.
Toepassingsgebied
Het belangrijkste beoordelingscriterium voor warmtepompen is de thermische rendementsfactor, ook wel COP genoemd. Deze waarde is eigenlijk vrij moeilijk te bepalen, het hangt zowel af van de mate van thermodynamische perfectie – de werkelijke efficiëntie van de machine, rekening houdend met alle transformatieketens, als van de kracht van de energiebron met een laag potentieel. Deze twee factoren hebben de neiging te veranderen, voornamelijk afhankelijk van het huidige temperatuurverschil, dat wil zeggen dat de dynamiek van COP-verandering onder verschillende bedrijfsomstandigheden van reëel belang is. Met andere woorden, de prestaties van een individueel warmtepompmodel worden beschouwd in overeenstemming met het dominante thermische regime en niet in overeenstemming met de koudste periode van vijf dagen. De besparingen die worden behaald met de installatie tijdens de periode van gematigde temperatuurverschillen, moeten de kosten dekken van het gebruik van de convectie- en stralingsbronnen bij strenge vorst wanneer de warmtepomp niet kan werken..
Warmtepompen zijn niet alleen bedoeld voor huishoudelijk gebruik. Ze doen uitstekend werk met sterke koeling in besloten ruimtes: diepvriezers of computercompartimenten. In westerse landen ontwikkelt zich actief de praktijk om een aparte kelderruimte onder een koelkastruimte om te leiden met de daaropvolgende overdracht van warmte naar buiten in de zomer of naar de ventilatiestroom in de winter. Dit zijn de zogenaamde bivalente warmtetoevoersystemen, een ander bijzonder geval is de toevoer van lucht naar een externe warmtewisselaar, die door een bodemwarmtewisselaar of een droge zonnecollector wordt gevoerd..
Warmtepompproblemen
Verwarmingssystemen op basis van luchtwarmtepompen worden gekenmerkt door een hoge ontwerpcomplexiteit: het is vereist om niet alleen het voldoende volume aan energie-instroom te bepalen om warmteverliezen aan te vullen, maar ook de effectieve werkingsmodus, het aantal en de locatie van de knooppunten van het verwarmingssysteem. Tegelijkertijd moeten het aantal eenheden en de kosten van de betrokken apparatuur natuurlijk minimaal zijn..
Gewoonlijk is het resultaat van fouten bij de berekening en installatie van luchtverwarmingssystemen het verschijnen van koude zones in de kamer, evenals vochtcondensatie op de beglazing die geen thermisch gordijn heeft. De locaties van de binnenunits moeten worden bepaald aan de hand van de temperatuur- en debietverdelingsdiagrammen die door de fabrikant zijn verstrekt voor standaard verwarmingsmodi. Deze taak is bijzonder moeilijk te volbrengen, aangezien de introductie van elke nieuwe verwarmingsbron verschillende variaties vereist:
- installatie van een extra buitenpost;
- het leggen van de freonlijn naar het externe blok;
- luchtkanaalpakkingen.
Daarom moet de uiteindelijke configuratie van het verwarmingssysteem één keer worden gekozen, vaak lang voor de start van de woninginrichting. Dit komt allemaal door de extreem lage geschiktheid van warmtepompen voor modernisering en het ontbreken van een aanzienlijke vermogensreserve. Het is uitermate belangrijk om te kunnen bepalen in welke gevallen het handiger en winstgevender is om traditionele verwarmingsapparaten te gebruiken dan een inverter-airconditioner. Last but not least moet u nadenken over het bedrijfsmiddel van de warmtepomp: de meest efficiënte werking is bij COP-waarden boven 2–2,3.
Diverse configuraties: split-systemen, monoblocks, rooftops
Ondanks al zijn onhandigheid hebben warmtepompen genoeg configuraties om de handigste plaatsing van de apparatuur te kiezen. Multisplit-systemen danken hun uiterlijk aan de wens om het uiterlijk van gebouwen te behouden en om een hoger niveau van technologische organisatie te bieden. Het fundamentele verschil tussen dergelijke systemen is de aanwezigheid van een splitter en een apparaat voor automatische vermogensregeling in een voldoende hoog bereik.
De volgende stap in deze richting werd gezet toen de multi-zone VRF-systemen op de markt kwamen en, in het bijzonder, VRV-systemen. Bij civiel gebruik zijn dergelijke systemen gericht op collectief gebruik, ze maken de gelijktijdige aansluiting van enkele tientallen binnenunits op één straatinstallatie mogelijk, terwijl de lengte van de freon-lijn honderden meters kan bedragen en het hoogteverschil tussen de systeemelementen kan oplopen tot 12 verdiepingen..
Warmtepomp VRV
De enige strikte beperking voor warmtepompen is de noodzaak om buiten een externe verdamper te vinden, alle andere configuratiewijzigingen zijn ter beoordeling van de technoloog. Dit maakte het mogelijk om in de tegenovergestelde richting te werken, waarbij het gebruik van freonlijnen werd vermeden of de lengte ervan tot een minimum werd beperkt. Compacte warmtepompen voor lokale verwarming zijn vrij goedkoop en hebben geen verbindingsleidingen of luchtkanalen nodig. Monoblock-omvormers ingebouwd in de muur of het raam, evenals daken, waarvan de blokken zich aan weerszijden van het dak bevinden, overlappen elkaar op een minimale afstand, zodat u de warmte effectief en zo gelijkmatig mogelijk over het volledige bruikbare gebied kunt verdelen.
Technische communicatie
Uiteraard zijn de meest geschikte plaatsen om warmtebronnen te installeren bij warmtepompen buitenmuren en bovenverdiepingen onder een plat dak of koude zolder. Met een aanzienlijke omvang van het gebouw, blijft het centrale gebouw echter zonder actieve verwarming, wat niet altijd handig is. Dit probleem kan worden opgelost door de juiste routing van freonlijnen of de organisatie van luchtverwarming, de warmtebron waarin een atmosferische warmtepomp is.
In het laatste geval is het beter om de buitenunit in een kleine technische bijlage te plaatsen, meestal op de begane grond, wat het gemakkelijker maakt om verbinding te maken met een aardwarmtewisselaar, of op het dak – om verbinding te maken met het zonnesysteemveld. De binnenunit bevindt zich binnen het gebouw en is via een doorgang in de omsloten muur met de buitenzijde verbonden. De verwarmde lucht wordt via een gesloten systeem van luchtkanalen naar de consument getransporteerd:
- constante luchtdruk wordt gehandhaafd in het toevoercircuit, waarvan het volume van de stroom voor elke tak wordt geregeld door kanaaldempers;
- de inlaten van de afvoerkanalen bevinden zich op punten diametraal tegenover de plaatsen waar de warme toevoer is geïnstalleerd, waardoor gedeeltelijk gekoelde kamerlucht wordt verzameld en naar de buitenunit wordt gevoerd, waardoor een recuperatiecyclus ontstaat.
Alleen al de mogelijkheid van volledige controle over ventilatie betekent aanzienlijke besparingen. Tegelijkertijd worden de hoge complexiteit en kosten van luchtkanalen gecompenseerd door de relatief lage installatiekosten: één unit is altijd goedkoper dan meerdere kleinere met een gelijk totaal vermogen.
Als een warmtepompsysteem ook binnenunits met een koperen leidingsysteem omvat, stijgen de communicatiekosten, maar neemt ook het gebruikscomfort van het systeem toe. Enerzijds is het mogelijk om complexe bedrading van freonlijnen te leggen, zelfs met een kleine dikte van scheidingswanden en vloeren. Aan de andere kant is een effectievere oplossing soms de organisatie van gesloten circuits waarin het koelmiddel circuleert, voor een verdere parallelle aansluiting van binnenunits daarop – hiervoor zijn systemen met meerdere zones ontworpen..
Kanaalairconditioners
Een aparte categorie warmtepompen, die de voordelen van luchtrecuperatieve verwarming en de efficiëntie van het invertercircuit omvat, zijn airconditioners met kanalen. Het concept van verborgen plaatsing van binnenunits is op zichzelf niet nieuw, maar warmtepompen van dit type zijn relatief recent beschikbaar gekomen voor een breed scala aan kopers..
Het belangrijkste verschil tussen deze configuratie is bijna volledige geruisloosheid in de aanwezigheid van binnenunits waarmee u de verwarmingsmodus met hoge flexibiliteit en nauwkeurigheid kunt instellen. De enige beperking voor de installatie van kanaalwarmtepompen wordt vertegenwoordigd door bouwconstructies, die zowel voldoende brede holtes voor het leggen van kanalen moeten bevatten als een indrukwekkende nis voor het installeren van het lichaam van het hoofdapparaat. Maar tegelijkertijd kunnen freonlijnen parallel met de luchtkanalen worden gelegd.
Het interne blok van een kanaalwarmtepomp vervult niet alleen de functie van het verwarmen van de luchtstroom, maar ook van de distributie naar individuele consumenten, filtratie en voorbereiding. Er kan ook een recuperatiecircuit aanwezig zijn, maar meestal wordt dit apparaat in de vorm van een opzetstuk gemaakt. Naast voldoende mogelijkheden voor bediening en configuratie, kan de verborgen locatie van de binnenunit eenvoudigweg handig zijn en heeft deze op geen enkele manier invloed op het interieur van de kamer..
Overzicht
Luchtwarmtepompen hoeven nog niet te worden beschouwd als de belangrijkste en enige verwarmingsbron, vooral als tijdens de verwarmingsperiode langdurige temperatuurdalingen onder de -5 …- 10 ° C mogelijk zijn. Er zijn installaties die in meer extreme temperatuuromstandigheden kunnen werken, maar ze vallen in een veel hogere prijscategorie met een langere terugverdientijd.
En toch, in het middelste temperatuurbereik, vertonen dergelijke apparaten een zeer hoge efficiëntie: om warmteverlies aan te vullen, hebben ze slechts een kwart van hun energie-equivalent nodig. Met een levensduur van dergelijke apparatuur van meer dan 20-30 jaar, slaagt het erin zichzelf meerdere keren terug te betalen, zodat een tijdige overgang naar moderne energie-efficiënte verwarmingssystemen zal helpen besparen in de toekomst, wanneer de energieprijs veel hoger zal zijn dan vandaag.
Kan het verwarmen van een huis met airconditioning, oftewel warmtepompen, een efficiënte en duurzame optie zijn?