MENU
Výměníky tepla Ostrava

Výměník pro tepelné čerpadlo

Kondenzátor pro tepelné čerpadlo

Kondenzátor je výměník tepelného čerpadla na jeho sekundárním okruhu. Horké chladivo v kondenzátoru předává teplo topné vodě. Horké chladivo vstupuje ve fázi výparů do výměníku a tam se ochlazuje, kondenzuje a po zkondenzování se ještě podchladí. Teplo předané topné vodě pochází převážně ze změny skupenství (tzn. zkapalnění chladiva). Jedním z parametrů výpočtu výměníku pro tepelné čerpadlo je kondenzační teplota chladiva.

Orientační přehled kondenzátorů

Jako kondenzátor se používají obvykle deskové výměníky

  • SWEP B8LASH (pro výkony 3–10 kW, B8LASH je asymetrický; vývody kombo ¾"); výměník je vhodný jako kondenzátor pro klimatizační jednotku Sinclair Split ASGE, pokud se upravuje na tepelné čerpadlo,
  • SWEP B26H, B26FH (asymetrický výměník 5–20 kW navržen pro tepelná čerpadla; pájecí vývody na primárním, vnější závit ISO G 1" na sekundárním okruhu),
  • SWEP B25TH, B85H, B86H (pro výkony 10–50 kW, klimatizace; vývody kombo 1", příp. kombo 1 ¼"),
  • SWEP B18H, B185H, B16DW (pro metan, CO2 CO2 katalog PDF až 140 atmosfér; vývody dle požadavků zákazníka),

Asymetrický výměník má užší kanálky ve vnitřním okruhu, který je určen pro chladivo. Na straně vody bývá zhruba 10x větší průtok než na straně chladiva. Takto je výměník optimalizován pro klimatizace a tepelná čerpadla.

Kombo vývod 1". Klikněte pro úplný výkres
Klikněte na obrázek pro porovnání klasického vývodu a vývodu kombo. Některé výměníky SWEP jsou osazeny vývody kombo ¾", kombo 1" nebo kombo 1 ¼"

Provedení SWEP B25TH je mezi techniky oblíbeno, protože má čistě pájecí vývody na straně chladiva. SWEP B85H a B86H mají vyšší účinnost oproti B25TH, jejich vývody jsou kombo: lze je šroubovat a zevnitř také pájet (vizte obrázek, pro výkres vývodu klikněte). Nejvyšší účinnosti dosahuje B86H, má ale také nejvyšší tlakové ztráty. Tlakové ztráty lze snížit navýšením počtu desek.

Všechny výměníky SWEP mají vývody z nerezové oceli a k pájení se používá pájka s obsahem stříbra min. 45 %.

Výměník pro tepelné čerpadlo

Orientační přehled kondenzátorů pro tepelná čerpadla, tzn. výměník slouží jako kondenzátor chladiva. Uvedeny jsou tlakové ztráty pro okruh vody (topení). Výpočet kondenzátoru je pro chladivo R410A na primární straně, na sekundární straně voda o teplotním spádu .

Diagramy R32, R410A, R407C, R134a teplota-tlak
R32, R410A, R407C, R134a: závislost teplota-tlak.
Výkon výměníku Model výměníku Tlaková ztráta
5 kW B26FHx18 4 kPa
10 kW B26Hx24 9 kPa
15 kW B26Hx40 8 kPa
20 kW B85Hx50 17 kPa
30 kW B85Hx70 20 kPa

Tlakovou odolnost výměníků lze odečíst z grafů v produktových listech. Konstrukční tlaky jsou orientačně takto:

Teploty a tlaky jednotlivých chladiv je možné vyčíst z tabulek běžně dostupných na Internetu. Pro přehlednost jsou tlaky pro běžně používaná chladiva R410A, R407C, R134a a R32 shrnuty do tabulky (převzato z A-GAS):

R32 bar(a)R32 bar(g)R32 psig
-70 °C0,36-0,65-9,46
-68 °C0,41-0,61-8,77
-66 °C0,46-0,55-8,02
-64 °C0,52-0,5 -7,19
-62 °C0,58-0,43-6,27
-60 °C0,65-0,36-5,27
-58 °C0,73-0,29-4,17
-56 °C0,81-0,21-2,98
-54 °C0,9-0,12 -1,67
-52 °C1-0,02 -0,26
-50 °C1,10,09 1,28
-48 °C1,220,2 2,95
-46 °C1,340,33 4,75
-44 °C1,470,46 6,69
-42 °C1,620,61 8,78
-40 °C1,770,76 11,0
-38 °C1,940,93 13,5
-36 °C2,121,11 16,1
-34 °C2,311,3 18,8
-32 °C2,521,5 21,8
-30 °C2,731,72 25,0
-28 °C2,971,95 28,3
-26 °C3,222,2 31,9
-24 °C3,482,47 35,8
-22 °C3,762,75 39,8
-20 °C4,063,04 44,2
-18 °C4,373,36 48,7
-16 °C4,713,69 53,6
-14 °C5,064,05 58,7
-12 °C5,434,42 64,1
-10 °C5,834,81 69,8
-8 °C6,245,23 75,8
-6 °C6,685,67 82,2
-4 °C7,146,13 88,8
-2 °C7,626,61 95,8
0 °C8,137,12 103
2 °C8,667,65 111
4 °C9,228,21 119
6 °C9,818,8 128
8 °C10,49,41 136
10 °C11,110,1 146
12 °C11,710,7 156
14 °C12,511,4 166
16 °C13,212,2 176
18 °C14,012,9 188
20 °C14,813,7 199
22 °C15,614,6 211
24 °C16,515,4 224
26 °C17,416,3 237
28 °C18,317,3 251
30 °C19,318,3 265
32 °C20,319,3 280
34 °C21,420,3 295
36 °C22,521,4 311
38 °C23,622,6 327
40 °C24,823,8 345
42 °C26,025,0 363
44 °C27,326,3 381
46 °C28,627,6 400
48 °C30,029,0 420
50 °C31,430,4 441
52 °C32,931,9 462
54 °C34,433,4 484
56 °C36,035,0 507
58 °C37,636,6 531
60 °C39,338,3 556
62 °C41,140,1 581
64 °C42,941,9 607
66 °C44,843,8 635
68 °C46,845,7 663
70 °C48,847,8 692
(klikněte pro zobrazení dalších řádků)

Tlak bar(a) je absolutní, tlak bar(g) je relativní vůči atmosférickému tlaku (přetlak vůči okolnímu vzduchu). Některá chladiva (např. R407C) jsou směsí více chladiv. Tato dílčí chladiva mají vlastní teploty, při kterých kondenzují. Proto se pro chladivo R407C, R410A uvádějí dvě teploty: a) kdy chladivo začíná vřít a b) kdy chladivo začíná kondenzovat.

Zamrznutí tepelného čerpadla, prasknutí výměníku

K prasknutí výměníku dochází nejčastěji v těchto dvou případech:

  • Provozní tlak chladiva je vyšší než konstrukční tlak výměníku. Systém musí obsahovat vysokotlaký presostat. Ten při překročení nastaveného pracovního tlaku vypíná kompresor.
  • Výměník nesmí zamrznout. Zamrznutí kondenzátoru hrozí při zpětném chodu čerpadla. Zpětný chod se spouští na několik minut za účelem odmražení výparníku. Dále, při spuštění za studena je velmi nízká výparníková teplota, výparník může namrzat, zamrznout.
Schéma bez ochrany proti zamrznutí
Základní schéma (režim vytápění): bez ochrany proti zamrznutí
Schéma s bypassem horkého chladiva
Schéma s bypassem horkého chladiva (režim topení): pokud výparníková teplota klesne pod nastavenou hodnotu, ventil pustí část horkého plynu přímo do výparníku. Takto se předejde dalšímu snižování teploty na výparníku.

Chladivo může mít teplotu i -20 °C. Proto za nepříznivých okolností hrozí zamrznutí vody v kondenzátoru. I pokud z výměníku odchází voda o 3 °C, může být uvnitř výměníku místo pod bodem mrazu. Opatření proti zamrznutí jsou např.:

Výměník SWEP B26FH pro tepelné čerpadlo R410A
  • Teplotní čidlo na výstupu vody z výměníku: při poklesu pod určitou teplotu vypne kompresor.
  • Nemrznoucí směs, elektrický ohřev výměníku při reverzu.
  • Hlídač průtoku: aby výměník nezamrznul, je nutné zachovat plný průtok na straně vody: na oběhovém čerpadle používejte nastavení konstantní otáčky, ventily na otopných tělesech musejí být otevřeny.
  • Sítko na vstupu vody do výměníku tak, aby zachytilo částice nad 1 mm. Nečistota může blokovat průchod vody v kanálku.
  • Při vypínání zastavit nejdříve kompresor, až později oběhové čerpadlo. Při zapínání naopak: spustit nejdříve oběhové čerpadlo, potom kompresor.
  • Zastavení větráku při reverzu pomůže zvýšit výparníkovou teplotu.
  • Kompresor má startovat na nejmenším výkonu, neklesá tolik výparníková teplota.
  • Klimatizační jednotky jsou optimalizovány pro letní provoz. Při úpravě na tepelné čerpadlo nastávají na venkovní jednotce s větrákem větší obtíže s námrazou. Je to proto, že klimatizace má mezi lamelami menší mezery než mívají tepelná čerpadla.

Zmrznutí vody ve výměníku znamená zničení výměníku a obvykle i celkové poškození tepelného čerpadla, protože voda se může dostat do okruhu s chladivem. Proto SWEP dodává i speciální provedení nejběžněji používaného výměníku tepla SWEP B26H pro chladivo R410A: upravená verze B26FH má zaslepené kanálky v rohu u vstupu chladiva, kde je výměník k zamrznutí nejnáchylnější. Tím se celkově snižuje riziko "zamrznutí tepelného čerpadla".

Výparník pro tepelné čerpadlo

Výparník je výměník tepelného čerpadla na jeho primárním okruhu. V tomto výměníku se studené tekuté chladivo odpařuje. Systém bývá nastaven tak, že expanzní ventil před výparníkem sníží tlak. Tím se sníží teplota, při které dochází k varu. Výparníková teplota chladiva se nastavuje na teplotu okolo 0 °C, ale může to být i méně. Aby k odpaření chladiva došlo, musí se chladivu dodat teplo. Toto se odebere např. z okolního vzduchu nebo ze země (a předá se později do topné vody v kondenzátoru). Většina energie, která se takto z okolního prostředí předá chladivu, je uložena do změny skupenství.

Pro malé aplikace lze použít klasický deskový výměník SWEP. Přípoj chladiva na vstupu by nikdy neměl být větší než přípoj výstupu chladiva. Pro správnou funkci se má dodržet doporučená rychlost chladiva 10 až 25 m/s na vstupu a 5 až 10 m/s na výstupu (2,5 až 5 m/s je-li přípoj vodorovný); předchází se tím také akumulaci oleje ve výměníku.

Čerpadla o velkých výkonech vyžadují více desek ve výměníku. Je-li pro výparník potřeba více než 30 desek, bývá potřeba sáhnout ke specializovanému typu deskového výměníku (V-typ, P-typ, F-typ či Q-typ). Výměníky řady V jsou klasické výměníky vybaveny systémem pro rovnoměrnou distribuci chladiva (např. V25, V80). Bez tohoto opatření by při větším počtu desek chladivo proudilo jen deskami nejblíže vstupu a výměník by neměl předpokládanou účinnost a mohl by zamrznout. Distribuční systém není překážkou tomu, aby se takový výměník dal použít i jako kondenzátor.

Výměník bez distribučního systému použitý jako výparník
Klasický výměník bez distribučního systému použitý jako výparník. Pro větší výkony se používá specializovaný výměník — výparník (nejčastěji řada SWEP V a P)

Specializované typy (tj. většina výměníků řady V a zejména P-typ a další výparníky) nebývají skladem a musejí se nechat vyrobit.

Oddělovací výměník k tepelnému čerpadlu

Oddělovací výměník se používá např. k oddělení okruhu s nemrznoucí směsí od okruhu topné vody ve vytápění. Potom se venku může použít směs s glykolem a v okruhu vytápění uvnitř budovy je jen otopná voda. Oddělovací výměník může sloužit také k oddělení tepelného čerpadla od znečištěné nebo agresivní vody.

Pro zachování účinnosti tepelného čerpadla je potřeba co nejvíce přiblížit teploty obou okruhů. Tlakové ztráty rostou se čtvercem objemového průtoku.

Průtok Model oddělovacího výměníku Tlaková ztráta
1 m3/h E8THx20 E8THx20 protokol,
B85Hx20 B85Hx20 protokol,
XB06H-1-30 XB06H-1-30 protokol
10 kPa
2 m3/h E8THx40 E8THx40 protokol,
B85Hx40 B85Hx40 protokol,
XB12H-1-40 XB12H-1-40 protokol,
XB37M-1-26 XB37M-1-26 protokol,
XB37H-1-36 XB37H-1-36 protokol
13 kPa
3 m3/h B28Hx36 B28Hx36 protokol,
B85Hx50 B85Hx50 protokol,
XB12H-1-50 XB12H-1-50 protokol,
XB37M-1-36 XB37M-1-36 protokol,
XB37H-1-50 XB37H-1-50 protokol
16 kPa
5 m3/h B28Hx56 B28Hx56 protokol,
B85Hx70 B85Hx70 protokol,
XB12H-1-80 XB12H-1-80 protokol,
XB37M-1-60 XB37M-1-60 protokol,
XB37H-1-80 XB37H-1-80 protokol
20 kPa
10 m3/h B28Hx116 B28Hx116 protokol,
B85Hx140 B85Hx140 protokol
25 kPa
Orientační přehled výměníků pro oddělení okruhů

Cesky CZ 
Nákupní košík