Contactează-ne
- 0790 420 990
- office@proinstalhouse.ro
- contact@proinstalhouse.ro
- Trimite-ne un mesaj
Cum funcționează pompa de căldură iarna și ce se schimbă când temperatura exterioară scade
O pompă de căldură iarna nu încetează să funcționeze doar pentru că temperatura exterioară ajunge sub 0°C. Pompele aer-apă moderne sunt proiectate să extragă energie din aer și la temperaturi negative, iar unele modele au domenii de funcționare care coboară sub -20°C.
Întrebarea importantă nu este însă doar:
„Mai funcționează la -15°C?”
Pentru alegerea și exploatarea corectă a sistemului trebuie să știm și:
- ce putere termică mai poate furniza la acea temperatură;
- cu ce COP funcționează;
- ce temperatură trebuie să producă pe tur;
- câtă energie cere casa în același moment;
- dacă intră în degivrare;
- dacă este necesar ajutorul unei rezistențe electrice sau al unei alte surse;
- cât timp se mențin aceste condiții.
Două pompe care declară ambele funcționare până la -25°C pot avea comportamente diferite la -15°C. Iar aceeași pompă poate lucra foarte diferit într-o casă cu încălzire în pardoseală la 35°C față de o casă care solicită 55°C pe tur.
De aceea, pentru iarnă nu este suficient să verificăm numai temperatura minimă trecută în broșură.
Limita de funcționare ne spune până unde poate opera echipamentul. Nu ne spune singură ce putere, ce COP și ce temperatură de tur va avea în acel punct.
Cum poate extrage căldură din aer când afară sunt temperaturi negative?
Pare contraintuitiv.
Dacă afară sunt -10°C, avem tendința să spunem că aerul este „rece” și că nu mai conține căldură.
Din punct de vedere termodinamic, aerul aflat la -10°C are în continuare energie termică. Temperatura de -10°C este mult peste zero absolut, care se află la aproximativ -273,15°C.
Pompa de căldură utilizează un agent frigorific care poate evapora la temperaturi mai joase decât aerul exterior. Atâta timp cât temperatura agentului frigorific din evaporator este suficient de redusă, energia poate trece din aerul exterior către agentul frigorific.
Circuitul continuă apoi prin:
- evaporator;
- compresor;
- condensator;
- dispozitivul de expansiune.
Compresorul ridică presiunea și temperatura agentului frigorific, iar energia este transferată ulterior către apa instalației.
Așadar, principiul de funcționare rămâne același și la temperaturi negative.
Ceea ce se modifică sunt condițiile în care trebuie realizat transferul termic.
Ce se schimbă când afară devine mai frig?
Pe măsură ce temperatura exterioară scade, se produc simultan două fenomene importante:
casa cere mai multă căldură, iar pompei îi devine mai dificil să extragă și să ridice energia la temperatura necesară instalației.
Aceasta este una dintre cele mai importante relații pentru dimensionarea unei pompe de căldură.
Simplificat:
| Temperatura exterioară | Necesarul termic al casei | Condițiile de lucru ale pompei |
|---|---|---|
| +10°C | Mic | Favorabile |
| +5°C | Crește | Încă favorabile |
| 0°C | Mai mare | Mai solicitante |
| -7°C | Ridicat | Puterea și COP trebuie verificate |
| -15°C | Foarte ridicat pentru multe clădiri | Condiții dificile |
| sub -20°C | Depinde puternic de clădire | Trebuie verificată exact fișa modelului |
Tabelul arată tendința, nu valori universale.
Într-o casă foarte bine izolată, necesarul la -15°C poate rămâne rezonabil.
Într-o casă veche, neizolată, aceeași temperatură exterioară poate produce un necesar termic mult mai mare.
De aceea, temperatura minimă exterioară nu poate fi analizată separat de clădire.
Temperatura de funcționare minimă nu este același lucru cu puterea disponibilă
Să presupunem că producătorul declară:
funcționare până la -25°C.
Această informație ne spune că echipamentul poate opera în domeniul respectiv, în condițiile specificate de producător.
Nu înseamnă automat:
„pompa de 8 kW produce exact 8 kW la -25°C.”
Pentru aceasta trebuie consultate tabelele de capacitate.
O pompă poate:
- menține foarte bine capacitatea pe frig;
- pierde gradual din capacitate;
- avea un comportament diferit în funcție de temperatura apei;
- utiliza backup electric în anumite condiții.
Există inclusiv game dezvoltate special pentru menținerea capacității la temperaturi scăzute.
Panasonic, de exemplu, declară pentru actuala serie Aquarea T-CAP Hydraulic M capacitate constantă până la -20°C și un domeniu de operare până la -28°C.
Aceasta este însă o caracteristică a gamei respective, nu o regulă pentru toate pompele de căldură.
De reținut
Când comparăm două pompe pentru o regiune rece, ne interesează mai mult:
puterea disponibilă la temperatura de calcul a proiectului
decât simpla putere din denumirea comercială.
Ce înseamnă A7/W35, A2/W35 sau A-7/W35?
În fișele tehnice întâlnim frecvent notații de forma:
A7/W35
Ele permit compararea performanței în condiții definite.
În forma simplificată:
- A = temperatura aerului exterior;
- W = temperatura apei.
Astfel:
| Notație | Interpretare simplificată |
|---|---|
| A7/W35 | aer exterior +7°C, apă la 35°C |
| A2/W35 | aer exterior +2°C, apă la 35°C |
| A-7/W35 | aer exterior -7°C, apă la 35°C |
| A7/W55 | aer exterior +7°C, apă la 55°C |
| A-7/W55 | aer exterior -7°C, apă la 55°C |
Aceste puncte sunt foarte importante.
O pompă care arată excelent la A7/W35 nu trebuie evaluată pentru o casă cu radiatoare numai după această valoare dacă instalația va solicita 50–55°C pe ger.
Trebuie analizate punctele care se apropie de condițiile reale ale proiectului.
De ce A7/W35 poate arăta mult mai bine decât situația reală din ianuarie?
A7/W35 este o condiție favorabilă:
- afară sunt +7°C;
- instalația solicită numai 35°C.
Este un regim potrivit, de exemplu, pentru a evidenția performanța la temperatură joasă.
Dar o noapte rece de ianuarie poate arăta astfel:
A-7/W45
sau, într-o instalație cu radiatoare care cere temperaturi mai mari:
A-7/W55.
Pompa are atunci o sarcină termodinamică mai dificilă.
Din acest motiv nu alegem echipamentul doar după un COP mare evidențiat în prima linie a unei fișe comerciale.
Trebuie văzut la ce condiții a fost măsurat acel COP.
Cum se modifică COP-ul iarna?
În general, COP-ul unei pompe aer-apă tinde să scadă când:
- temperatura exterioară scade;
- temperatura cerută pe tur crește.
Motivul este diferența mai mare de temperatură pe care circuitul frigorific trebuie să o depășească.
Putem privi situația astfel:
| Situație | Efect probabil asupra COP |
|---|---|
| Exterior blând + tur redus | Favorabil |
| Exterior rece + tur redus | Mai solicitant |
| Exterior blând + tur ridicat | Mai solicitant |
| Exterior foarte rece + tur ridicat | Cel mai dificil dintre scenariile comparate |
De aceea combinația dintre pompa de căldură și încălzirea în pardoseală este avantajoasă: pardoseala poate furniza energia necesară cu temperaturi de apă relativ reduse dacă este corect proiectată.
Radiatoarele pot funcționa și ele foarte bine cu pompă de căldură, dar trebuie verificat ce putere oferă la temperaturile de tur pe care dorim să le folosim.
Nu temperatura exterioară singură determină eficiența. Contează diferența dintre sursa rece și temperatura pe care sistemul trebuie să o livreze.
Exemplu: -7°C afară cu pardoseală sau cu radiatoare
Să comparăm aceeași pompă instalată în două sisteme.
Casa A
- exterior: -7°C;
- încălzire în pardoseală;
- necesar acoperit cu aproximativ 35°C pe tur.
Casa B
- exterior: -7°C;
- radiatoare existente;
- pentru același confort, instalația cere 55°C pe tur.
Temperatura exterioară este aceeași.
Pompa din Casa B trebuie însă să ridice energia la o temperatură mult mai mare.
De aceea, analiza unei pompe de căldură iarna trebuie făcută împreună cu temperatura de tur.
Nu putem spune doar:
„Modelul funcționează la -20°C, deci este potrivit.”
Trebuie să întrebăm:
„Ce temperatură trebuie să producă la -20°C și ce capacitate mai are în acel punct?”
Puterea nominală poate induce în eroare dacă nu verificăm condițiile
Denumiri precum:
- 6 kW;
- 8 kW;
- 10 kW;
- 12 kW;
sunt utile pentru orientare, dar nu sunt suficiente pentru proiectare.
La temperatura de calcul a clădirii trebuie comparate:
puterea necesară a casei
cu
puterea pe care pompa o poate furniza efectiv în condițiile respective.
Acesta este unul dintre motivele pentru care dimensionarea numai după suprafața casei este riscantă.
Două case de 150 m² pot avea:
- una 5 kW necesar de calcul;
- alta 10 kW sau mai mult.
Diferența poate veni din:
- izolație;
- ferestre;
- infiltrații;
- ventilație;
- geometrie;
- temperatura interioară;
- clima locală.
Ce este punctul de echilibru dintre casă și pompă?
Putem imagina două curbe.
Prima este necesarul casei.
Pe măsură ce afară se răcește, necesarul crește.
A doua reprezintă capacitatea disponibilă a pompei de căldură în condițiile respective.
La un moment dat, cele două se pot întâlni.
Conceptual:
| Temperatură exterioară | Casa cere | Pompa poate furniza | Situație |
|---|---|---|---|
| +5°C | 3 kW | 7 kW | Rezervă mare |
| 0°C | 4,5 kW | 7 kW | Rezervă |
| -7°C | 6 kW | 6,5 kW | Aproape de echilibru |
| -12°C | 7 kW | 6 kW | Apare deficit |
Cifrele sunt exclusiv un exemplu didactic.
Punctul în care necesarul clădirii și capacitatea pompei devin egale este foarte important pentru proiectarea sistemului.
Sub acel punct, în funcție de proiect, poate fi necesară:
- o rezistență electrică auxiliară;
- o centrală existentă într-un sistem bivalent;
- altă sursă auxiliară;
- sau pompa poate fi aleasă astfel încât să acopere singură necesarul până la temperatura de calcul.
Nu există o singură strategie corectă pentru toate clădirile.
Este rău dacă intră rezistența electrică?
Nu automat.
Rezistența electrică are COP apropiat de 1: aproximativ 1 kWh electric produce aproximativ 1 kWh termic.
Pompa de căldură poate produce în multe condiții mai mulți kWh termici pentru fiecare kWh electric consumat.
De aceea nu vrem ca rezistența să preia inutil o parte mare din sezonul de încălzire.
Dar existența ei nu înseamnă că instalația este prost proiectată.
Poate avea rol de:
- backup;
- supliment la temperaturi extreme;
- protecție;
- ajutor în anumite regimuri;
- suport pentru anumite funcții ale sistemului.
Important este când și cât funcționează.
O rezistență care lucrează câteva ore în condiții excepționale este complet diferită de una care funcționează zilnic pentru că pompa sau instalația au fost dimensionate ori configurate greșit.
Trebuie dimensionată pompa pentru cea mai rece temperatură înregistrată vreodată?
Nu neapărat.
Proiectarea nu se face după recordul absolut observat într-o noapte din ultimii câteva zeci de ani.
Se utilizează temperatura exterioară de calcul corespunzătoare amplasamentului și metodologia de calcul aplicabilă proiectului.
Apoi se stabilește strategia:
- monovalentă;
- monoenergetică;
- bivalentă.
Supradimensionarea excesivă numai pentru un eveniment extrem poate crea alte probleme în cea mai mare parte a sezonului, când necesarul este mult mai mic.
O pompă foarte mare poate ajunge mai repede la puterea minimă de modulare și poate avea dificultăți în perioadele blânde.
Prin urmare, alegerea corectă nu înseamnă pur și simplu „mai mare este mai sigur”.
Exemple actuale de domenii de funcționare la frig
Producătorii actuali demonstrează că temperaturile negative nu reprezintă, prin ele însele, o limită pentru tehnologia aer-apă.
| Gamă – exemplu | Domeniu declarat pentru frig | Alte date relevante declarate |
|---|---|---|
| Daikin Altherma 4 | funcționare până la -28°C | anumite clase pot furniza 70–75°C pe tur la -15°C |
| Panasonic Aquarea T-CAP Hydraulic M | funcționare până la -28°C | capacitate declarată constantă până la -20°C; până la 75°C apă la -15°C |
| Vaillant aroTHERM plus | funcționare până la -25°C | temperatură de tur până la 75°C |
Tabelul nu este un clasament.
Nu putem concluziona din el că un model este „mai bun” doar pentru că are limita de -28°C în loc de -25°C.
Pentru comparație reală mai trebuie analizate:
- capacitatea la temperatura de proiectare;
- COP;
- temperatura de tur;
- zgomotul;
- domeniul de modulare;
- degivrarea;
- instalația hidraulică;
- necesarul clădirii.
Ce înseamnă „capacitate constantă până la -20°C”?
Această formulare trebuie interpretată exact în contextul producătorului.
Panasonic utilizează denumirea T-CAP pentru game proiectate să mențină capacitatea termică declarată în anumite condiții la temperaturi exterioare scăzute.
Nu înseamnă că:
- COP-ul rămâne identic;
- consumul electric rămâne identic;
- nu există degivrare;
- orice model de pompă de căldură funcționează la fel.
Puterea termică și eficiența sunt două caracteristici diferite.
Un echipament poate menține capacitatea necesară, dar pentru aceasta poate consuma mai multă energie electrică atunci când condițiile devin mai grele.
De reținut
Menținerea puterii nu înseamnă menținerea COP-ului.
Această diferență este esențială când analizăm consumul pe ger.
De ce consumă casa mult mai mult când afară sunt -10°C?
Deseori se spune:
„La -10°C pompa consumă mult, deci nu mai este eficientă.”
Această concluzie poate fi greșită deoarece se amestecă două fenomene.
Primul:
COP-ul pompei poate scădea.
Al doilea:
casa cere mult mai multă energie.
Să presupunem că într-o zi blândă casa are nevoie de 30 kWh termici.
Într-o zi foarte rece poate avea nevoie de 80 kWh termici.
Chiar dacă pompa ar păstra exact același COP, consumul electric ar crește deoarece avem nevoie de mult mai multă căldură.
Dacă simultan scade și COP-ul, diferența de consum devine și mai vizibilă.
De aceea consumul zilnic nu trebuie interpretat fără temperatura exterioară și necesarul clădirii.
La ce temperatură exterioară lucrează cel mai greu pompa?
Intuitiv am spune:
la cea mai mică temperatură exterioară.
Din perspectiva diferenței de temperatură, gerul sever este într-adevăr solicitant.
Dar din perspectiva formării gheții pe evaporator, situația este mai interesantă.
În anumite condiții, temperaturile apropiate de 0°C, combinate cu umiditate ridicată, pot favoriza puternic formarea gheții pe schimbătorul exterior.
La temperaturi mult mai joase, aerul poate conține mai puțină umiditate absolută.
Asta înseamnă că o pompă poate intra în cicluri de degivrare destul de frecvente într-o zi umedă în jurul valorii de 0°C, chiar dacă afară nu este cel mai mare ger al iernii.
Acest fenomen îl vom analiza separat în Partea 2.
De ce nu trebuie blocată unitatea exterioară cu zăpadă
Pentru a extrage energie din aer, pompa trebuie să deplaseze un volum mare de aer prin schimbător.
Dacă:
- admisia este acoperită de zăpadă;
- evacuarea aerului este blocată;
- unitatea este montată prea aproape de un obstacol;
- zăpada se acumulează în jurul ventilatorului;
schimbul termic poate fi afectat.
Din acest motiv amplasarea unității trebuie să respecte distanțele producătorului și condițiile climatice ale amplasamentului.
În zone cu acumulări importante de zăpadă poate fi necesară o soluție de montaj care păstrează echipamentul suficient de sus față de nivelul probabil al zăpezii.
Nu improvizăm însă copertine sau închideri care restricționează circulația aerului.
Ce trebuie verificat înainte de primul sezon rece
Un sistem nou sau unul care intră într-un nou sezon de încălzire merită verificat înaintea gerului.
| Verificare | De ce contează iarna |
|---|---|
| Presiunea instalației | Circuitul trebuie să funcționeze corect |
| Aerisirea | Aerul poate reduce debitul |
| Filtrele | Un filtru încărcat poate limita debitul |
| Debit | Important inclusiv pentru degivrare |
| Curba climatică | Determină temperatura de tur |
| Backup electric | Trebuie configurat, nu ignorat |
| Unitatea exterioară | Trebuie să aibă circulație liberă a aerului |
| Evacuarea condensului | Apa de degivrare trebuie gestionată |
| Protecția antiîngheț | Critică mai ales la circuitele hidraulice exterioare |
| Automatizarea | Senzori și setări corecte |
Aceste verificări sunt mai utile decât așteptarea primei nopți la -15°C pentru a descoperi că instalația are un filtru aproape blocat sau un debit insuficient.
Greșeli frecvente când evaluăm pompa de căldură iarna
Ne uităm numai la temperatura minimă declarată
„Merge la -25°C” nu ne spune ce capacitate are acolo.
Comparăm doar puterea din numele modelului
Trebuie verificată capacitatea în condițiile reale de proiectare.
Comparăm COP la condiții diferite
COP A7/W35 nu se compară direct cu COP A-7/W55.
Considerăm orice utilizare a rezistenței o defecțiune
Backup-ul poate avea un rol tehnic legitim.
Supradimensionăm masiv „pentru siguranță”
Putem rezolva o problemă rară și crea una în restul sezonului.
Ignorăm temperatura de tur
O pompă care lucrează la 35°C și una care trebuie să producă 55°C nu se află în aceleași condiții.
Credem că gerul este singura provocare
Umiditatea și degivrarea pot influența puternic funcționarea și la temperaturi apropiate de 0°C.
Concluzie tehnică
O pompă de căldură iarna poate funcționa la temperaturi exterioare mult sub 0°C, iar generațiile actuale ale mai multor producători declară domenii de operare până la aproximativ -25…-28°C.
Dar această valoare nu trebuie confundată cu puterea disponibilă, COP-ul sau capacitatea sistemului de a încălzi o anumită casă.
Pentru evaluarea reală trebuie analizate împreună:
- temperatura exterioară de calcul;
- necesarul termic al clădirii;
- capacitatea pompei în acel punct;
- temperatura de tur necesară;
- COP-ul;
- sistemul de distribuție;
- strategia de backup.
O casă cu încălzire în pardoseală și necesar redus poate permite pompei să lucreze într-un regim foarte favorabil chiar și pe vreme rece. O clădire cu pierderi mari și radiatoare care solicită temperaturi ridicate poate pune aceeași pompă într-un regim mult mai dificil.
De aceea, întrebarea utilă nu este doar:
„Până la câte grade minus funcționează?”
„La temperatura de calcul a casei, ce putere poate furniza pompa, la ce temperatură de tur și cu ce eficiență?”
Acesta este punctul de la care trebuie analizată performanța reală de iarnă.
De ce îngheață pompa de căldură iarna și cum funcționează degivrarea
Una dintre imaginile care îi sperie cel mai des pe proprietarii unei pompe de căldură apare într-o zi rece și umedă: schimbătorul unității exterioare începe să se acopere cu brumă, după un timp ventilatorul își schimbă comportamentul sau se oprește, unitatea pare că nu mai încălzește pentru câteva minute, apoi apare un nor de vapori și sub echipament curge o cantitate importantă de apă.
În multe situații, acesta nu este un defect.
Este ciclul de degivrare.
Atunci când funcționează o pompă de căldură iarna, schimbătorul exterior poate ajunge la o temperatură mai mică decât aerul din jur. Umiditatea din aer condensează pe suprafața schimbătorului, iar dacă temperatura acestuia este suficient de scăzută, apa îngheață.
Un strat foarte subțire de brumă poate apărea normal. Problema este că, pe măsură ce stratul de gheață crește, acesta începe să împiedice trecerea aerului și transferul de energie.
Pompa trebuie atunci să îndepărteze gheața.
Gheața de pe schimbător nu este problema în sine. Problema apare dacă pompa nu o poate îndepărta corect și schimbătorul rămâne blocat progresiv.
De ce apare gheața pe unitatea exterioară?
În regim de încălzire, unitatea exterioară funcționează ca evaporator.
Agentul frigorific aflat în schimbător trebuie să fie mai rece decât aerul exterior pentru a putea absorbi energie din acesta.
De aceea, este posibil ca afară să avem câteva grade peste 0°C, iar suprafața schimbătorului să fie deja sub punctul de îngheț.
În aceste condiții:
- aerul umed trece prin schimbător;
- vaporii de apă condensează pe lamelele reci;
- condensul poate îngheța;
- stratul de brumă începe să crească;
- circulația aerului prin schimbător devine mai dificilă;
- transferul termic se deteriorează.
Dacă procesul ar continua fără intervenție, pompa ar pierde progresiv din capacitatea de a extrage energie din aer.
Degivrarea este mecanismul prin care echipamentul își curăță singur schimbătorul.
De ce poate îngheța mai tare la +2°C decât la -10°C?
Aceasta este una dintre cele mai interesante particularități ale funcționării unei pompe de căldură.
Mulți proprietari presupun că:
„Cu cât este mai frig, cu atât trebuie să fie mai multă gheață.”
Nu neapărat.
Formarea gheții depinde nu numai de temperatură, ci și de cantitatea de umiditate disponibilă în aer.
O zi cu:
- +1°C;
- ceață;
- umiditate ridicată;
poate produce condiții foarte favorabile formării brumei pe evaporator.
O zi la -10°C poate avea un aer mult mai uscat.
Prin urmare, perioada dificilă pentru degivrare poate fi tocmai vremea umedă din jurul punctului de îngheț.
Vaillant atrage explicit atenția în informațiile tehnice pentru aroTHERM plus asupra combinației dintre temperaturile scăzute și nivelurile ridicate de umiditate ca factor care poate declanșa ciclurile de degivrare.
Comparativ
| Condiții exterioare | Tendința de formare a gheții |
|---|---|
| +8°C și aer relativ uscat | Redusă |
| +3°C și umiditate ridicată | Poate fi importantă |
| 0°C și ceață | Condiții favorabile înghețării |
| -5°C cu umiditate suficientă | Degivrarea rămâne necesară |
| -15°C și aer foarte uscat | Poate exista mai puțină umiditate disponibilă |
Tabelul descrie tendința generală. Nu există o temperatură universală la care toate pompele încep sau termină degivrarea.
Cum știe pompa că trebuie să facă degivrare?
O pompă modernă nu ar trebui să intre în degivrare numai după un cronometru fix.
Controlul poate utiliza, în funcție de producător și generație:
- temperatura exterioară;
- temperatura schimbătorului;
- temperatura conductelor frigorifice;
- timpul de funcționare;
- presiuni și temperaturi calculate;
- comportamentul schimbului termic;
- algoritmi proprietari.
Mitsubishi Electric, de exemplu, utilizează senzori dedicați și logică proprie pentru gestionarea procesului de degivrare, iar documentațiile de service includ inclusiv funcții de degivrare forțată pentru diagnostic tehnic.
Acest lucru este important pentru utilizator:
nu ar trebui să stabilim noi că pompa trebuie degivrată „din 30 în 30 de minute”.
Echipamentul trebuie să decidă când condițiile justifică ciclul.
Cum se face efectiv degivrarea?
La multe pompe aer-apă, degivrarea se realizează prin inversarea temporară a ciclului frigorific.
În regim normal de încălzire:
aer exterior → agent frigorific → compresor → instalația de încălzire
În timpul degivrării trebuie trimisă căldură către schimbătorul exterior pentru a topi gheața.
Simplificat, pompa modifică temporar funcționarea circuitului frigorific astfel încât schimbătorul exterior să se încălzească.
Procesul poate arăta conceptual astfel:
| Etapă | Ce se întâmplă |
|---|---|
| Încălzire normală | Energia este extrasă din aer și trimisă către casă |
| Detectarea gheții | Automatizarea constată necesitatea degivrării |
| Trecerea în degivrare | Circuitul frigorific își modifică funcționarea |
| Încălzirea schimbătorului exterior | Gheața începe să se topească |
| Evacuarea apei | Apa rezultată cade sub unitate / către drenaj |
| Finalizarea ciclului | Pompa revine la încălzire |
Secvența exactă, turația ventilatorului, utilizarea pompelor și criteriile de terminare diferă între producători.
De unde vine energia pentru degivrare?
Aici schema hidraulică devine importantă.
Pentru a încălzi schimbătorul exterior avem nevoie de energie.
În funcție de model și configurație, aceasta poate fi preluată din:
- apa instalației de încălzire;
- un puffer;
- un rezervor integrat;
- alte volume disponibile în sistem;
- cu ajutorul unei rezistențe electrice, dacă strategia producătorului o cere.
Nu înseamnă că fiecare pompă are nevoie obligatoriu de puffer.
Dar explică de ce producătorii pot impune un volum minim de apă disponibil.
Pompa trebuie să poată realiza procesele pentru care a fost proiectată inclusiv atunci când termostatele au închis o parte din instalație.
În ghidul oficial pentru aroTHERM plus, Vaillant oferă un exemplu foarte clar:
| aroTHERM plus | Volum minim deschis indicat pentru funcționare/degivrare |
|---|---|
| 3,5 și 5 kW | 15 litri |
| 7 kW | 20 litri |
| 10 și 12 kW | 45 litri |
Aceste valori sunt exemple specifice gamei Vaillant respective, nu valori pe care le aplicăm unei pompe Daikin, Panasonic, Mitsubishi sau altui model.
Exact de aceea, într-o instalație reală verificăm manualul pompei.
De ce instalația trebuie să păstreze un volum de apă disponibil?
Să presupunem că avem încălzire în pardoseală cu zece circuite.
Teoretic, instalația conține multă apă.
Dar opt dintre cele zece circuite sunt închise de actuatoare.
Pompa nu mai are acces hidraulic la întregul volum pe care l-am calculat inițial.
În timpul degivrării aceasta poate deveni o problemă dacă producătorul cere un anumit volum minim permanent disponibil.
De aceea, când proiectăm sistemul, trebuie să diferențiem:
volumul total al instalației
de
volumul care rămâne deschis și accesibil pompei în cea mai nefavorabilă situație de zonare.
Acest subiect este legat direct de schema de montaj pentru pompa de căldură, unde debitul și volumul minim trebuie analizate încă din proiectarea circuitului hidraulic.
Ce simte casa în timpul unei degivrări?
În timpul degivrării, o parte din energia sistemului este folosită pentru dezghețarea unității exterioare.
În funcție de echipament și configurație:
- încălzirea spațiului poate fi temporar redusă;
- poate exista o mică scădere a temperaturii agentului termic;
- un puffer sau alt volum de apă poate furniza energie;
- poate interveni o sursă auxiliară în anumite condiții.
Într-o casă cu inerție termică bună, un ciclu normal de degivrare nu ar trebui să producă o scădere dramatică a temperaturii interioare.
Pereții, șapa, mobilierul și aerul din clădire conțin deja energie.
De aceea, o întrerupere hidraulică scurtă nu înseamnă că locuința se răcește imediat.
În special încălzirea în pardoseală are o inerție considerabilă.
Este normal ca temperatura de tur să scadă în timpul degivrării?
Poate fi normal, în funcție de modul în care este proiectat sistemul.
Dacă energia necesară degivrării este preluată din circuitul de apă, putem observa o scădere temporară a temperaturii.
Nu trebuie să interpretăm un singur astfel de eveniment drept problemă.
Trebuie analizat comportamentul complet:
- ciclul începe;
- gheața se topește;
- degivrarea se termină;
- pompa revine în încălzire;
- temperatura de tur se recuperează.
Dacă sistemul nu reușește să revină normal sau intră repetat în erori, situația trebuie investigată.
De ce pare că unitatea exterioară scoate fum?
Unul dintre cele mai spectaculoase momente apare la finalul degivrării.
Din unitate poate ieși un nor alb care seamănă cu fumul.
În mod normal este vapori de apă, nu fum rezultat din ardere.
Schimbătorul exterior a fost încălzit pentru topirea gheții. Suprafața este umedă, iar în contact cu aerul rece se poate forma un nor vizibil.
Fenomenul poate fi foarte evident într-o zi rece și umedă.
Când este probabil normal?
- apare în timpul sau imediat după degivrare;
- este alb și se disipă rapid;
- nu există miros de ars;
- sistemul revine la funcționare normală.
Dacă există miros de cablu ars, fum persistent sau alte semne electrice, nu presupunem că este doar abur.
De ce curge atât de multă apă sub pompa de căldură?
Gheața acumulată pe un schimbător poate conține o cantitate semnificativă de apă.
În timpul degivrării, aceasta se topește într-un interval relativ scurt.
Prin urmare, sub unitate putem observa:
- picurare;
- un debit temporar important;
- apă care se scurge din tava inferioară;
- ulterior gheață dacă evacuarea este necorespunzătoare.
Aceasta este una dintre diferențele majore dintre instalarea unei unități exterioare de pompă de căldură și simpla așezare a acesteia pe două suporturi.
Apa de degivrare trebuie să aibă unde să se ducă.
Panasonic cere în ghidurile sale de proiectare ca evacuarea apei condensate în modul de degivrare să fie gândită către o zonă protejată de îngheț, iar Mitsubishi include verificarea evacuării condensului și a prevederilor pentru degivrare în documentele de punere în funcțiune.
Apa rezultată din degivrare este normală. O patinoară formată permanent sub unitate nu este o soluție de drenaj.
De ce nu evacuăm apa pur și simplu pe trotuar?
Pentru că într-o noapte cu temperaturi negative apa va îngheța.
Putem obține:
- suprafață alunecoasă;
- acumulări succesive de gheață;
- blocarea drenajului;
- ridicarea gheții până la baza unității;
- probleme în jurul ventilatorului sau schimbătorului.
Locul și soluția de drenaj trebuie gândite în funcție de:
- unitate;
- instrucțiunile producătorului;
- tipul fundației;
- clima locală;
- drenajul terenului.
Într-o zonă cu ierni serioase, evacuarea apei de degivrare nu este un detaliu cosmetic.
Cât de des este normal să facă degivrare?
Nu există un răspuns universal de tipul:
„o dată la 45 de minute este normal.”
Frecvența depinde de:
- temperatura exterioară;
- umiditate;
- punct de rouă;
- sarcina pompei;
- temperatura schimbătorului;
- turația compresorului;
- proiectarea unității;
- algoritmul de control;
- circulația aerului.
Într-o zi uscată pot exista intervale lungi fără degivrare.
Într-o zi cu ceață și temperatură apropiată de 0°C, ciclurile pot deveni considerabil mai frecvente.
Trebuie evaluat dacă fiecare ciclu:
- elimină gheața;
- se termină corect;
- permite revenirea la încălzire;
- nu lasă schimbătorul progresiv mai blocat.
Asta este mai important decât cronometrarea izolată a unui ciclu.
Cât durează o degivrare?
Și aici răspunsul este dependent de echipament și condiții.
Procesul durează în mod normal minute, nu ore, dar nu stabilim o valoare universală.
Durata poate depinde de:
- grosimea gheții;
- temperatura exterioară;
- energia disponibilă;
- temperatura apei;
- algoritmul producătorului;
- criteriul de terminare.
Unele manuale oferă limite sau secvențe specifice modelului respectiv.
Aceste valori trebuie folosite numai pentru acel echipament.
Dacă o pompă rămâne într-o stare neobișnuită mult timp sau nu mai revine în încălzire, verificarea se face după codurile de stare și documentația producătorului.
Cum arată o degivrare normală?
Un comportament posibil este:
- schimbătorul începe să prezinte brumă;
- automatizarea detectează necesitatea degivrării;
- funcționarea se modifică;
- ventilatorul poate încetini sau opri, în funcție de model;
- schimbătorul exterior se încălzește;
- gheața începe să se topească;
- apa se evacuează;
- poate apărea un nor de vapori;
- ciclul se termină;
- pompa revine la încălzire.
După terminare, schimbătorul ar trebui să fie în mare parte eliberat de gheața care îi afecta funcționarea.
Câtă gheață este normală?
Trebuie să facem diferența dintre:
brumă temporară
și
blocare progresivă cu gheață.
| Ce observăm | Interpretare posibilă |
|---|---|
| Strat uniform de brumă înainte de degivrare | Poate fi normal |
| Gheața dispare după ciclul de degivrare | Comportament normal |
| Vapori și apă în timpul degivrării | De regulă normal |
| O mică zonă rămâne umedă sau cu urme de gheață | Se urmărește evoluția |
| Stratul de gheață crește după fiecare ciclu | Necesită verificare |
| Schimbătorul rămâne masiv blocat | Nu este normal |
| Gheața ajunge la ventilator | Intervenție necesară |
| Fundul unității se transformă într-un bloc de gheață | Drenajul / funcționarea trebuie verificate |
Un schimbător aproape complet blocat nu trebuie tratat cu ideea:
„Este iarnă, e normal să fie înghețat.”
Scopul degivrării este tocmai să împiedice această situație.
De ce poate rămâne pompa blocată în gheață?
Cauzele posibile sunt numeroase și diagnosticul trebuie făcut metodic.
Pot exista probleme legate de:
- evacuarea apei;
- circulația aerului;
- acumulări de zăpadă;
- distanțe insuficiente față de pereți;
- recircularea aerului rece evacuat;
- senzori;
- ventilator;
- debitul circuitului hidraulic;
- volumul de apă disponibil;
- control;
- circuitul frigorific.
Nu presupunem automat lipsă de agent frigorific.
Și, mai ales, nu intervenim asupra circuitului frigorific fără calificarea și echipamentele corespunzătoare.
Amplasarea greșită poate afecta degivrarea
Unitatea exterioară are nevoie de un debit foarte mare de aer.
Dacă este instalată într-o nișă prea strâmtă, aerul rece evacuat poate fi aspirat din nou prin schimbător.
Acest fenomen se numește, simplificat, recirculare a aerului.
Pompa ajunge să tragă un aer mai rece decât temperatura reală a mediului.
Consecințele pot include:
- performanță redusă;
- condiții mai nefavorabile pentru evaporator;
- degivrări mai problematice.
De aceea, distanțele din manual nu sunt recomandări estetice.
Ele fac parte din condițiile de funcționare ale echipamentului.
Copertina ajută sau încurcă?
Depinde cum este realizată.
Într-o zonă cu zăpadă abundentă poate fi necesară protejarea unității împotriva căderilor directe de zăpadă sau ridicarea acesteia suficient de mult.
Dar o structură improvizată prea apropiată poate restricționa:
- admisia;
- evacuarea;
- accesul pentru service.
Panasonic precizează în documentația de proiectare că dispozitivele suplimentare de protecție nu trebuie să împiedice schimbul termic al unității exterioare.
Prin urmare, nu construim „căsuțe” închise în jurul pompei pentru a o proteja de frig.
Pompa are nevoie tocmai de aerul exterior.
Zăpada din jur trebuie controlată
În zone cu ninsoare importantă verificăm:
- admisia de aer;
- evacuarea ventilatorului;
- spațiul sub unitate;
- evacuarea apei;
- acumularea produsă de viscol.
Dacă stratul de zăpadă ajunge în fața schimbătorului, performanța va fi afectată.
Unitatea trebuie poziționată conform condițiilor locale și recomandărilor producătorului.
Degivrarea reduce eficiența?
Da, ciclul are un cost energetic.
În timpul degivrării, energia nu este folosită exclusiv pentru încălzirea casei. O parte este utilizată pentru topirea gheții.
Din acest motiv, performanța reală a unei pompe de căldură iarna include și efectul degivrărilor.
Testele și datele de performanță standardizate pot include influența acestui fenomen în condițiile prevăzute de standard.
Nu înseamnă însă că degivrarea este „energie pierdută din cauza unui defect”.
Este un proces necesar pentru restabilirea performanței schimbătorului.
Alternativa — funcționarea cu evaporatorul blocat de gheață — ar fi mult mai rea.
Poate o degivrare prea frecventă să mărească semnificativ consumul?
Da, dacă sistemul petrece o proporție neobișnuit de mare din timp în degivrare, energia disponibilă pentru încălzirea casei scade și consumul raportat la energia utilă poate crește.
Dar înainte să concluzionăm că pompa este defectă trebuie analizate condițiile meteorologice.
O zi cu:
- umiditate foarte mare;
- ceață;
- temperatură apropiată de îngheț;
poate fi dificilă pentru orice pompă aer-apă.
Comparația corectă se face cu comportamentul normal al modelului și cu condițiile reale din acel moment.
Exemplu practic: +1°C și ceață
Să presupunem o dimineață cu:
- +1°C exterior;
- umiditate foarte mare;
- ceață;
- pompa funcționează aproape continuu.
După o perioadă, schimbătorul este acoperit cu brumă.
Pompa intră în degivrare.
Ventilatorul își modifică funcționarea, apare apă sub unitate și apoi un nor alb de vapori.
După câteva minute schimbătorul este curățat, iar pompa reia încălzirea.
Acesta poate fi un ciclu perfect normal.
Dacă după încă o perioadă condițiile sunt aceleași, gheața se poate forma din nou.
Faptul că afară sunt +1°C și nu -15°C nu înseamnă că degivrarea este inutilă.
Exemplu practic: schimbătorul nu se mai curăță
Situația diferită:
- schimbătorul este acoperit masiv de gheață;
- pompa intră aparent în degivrare;
- numai o zonă mică se dezgheață;
- după fiecare ciclu gheața rămasă crește;
- după câteva ore ajunge aproape de ventilator.
Aici nu mai vorbim despre brumă normală.
Trebuie verificată instalația și echipamentul.
Diagnosticul poate include:
- condițiile de aer;
- senzori;
- ciclul de degivrare;
- temperaturile;
- debitul;
- circuitul hidraulic;
- circuitul frigorific;
- drenajul.
Tabel de diagnostic pentru degivrare
| Simptom | Poate fi normal? | Ce verificăm |
|---|---|---|
| Brumă înainte de degivrare | Da | Evoluția după ciclu |
| Nor alb de vapori | Da | Dacă dispare rapid |
| Multă apă sub unitate | Da | Evacuarea corectă |
| Ventilatorul se oprește temporar | Poate fi | Secvența modelului |
| Turul scade temporar | Poate fi | Revenirea după degivrare |
| Degivrări mai dese pe ceață | Da | Condițiile meteo |
| Gheața nu dispare după ciclu | Nu în mod normal | Service / diagnostic |
| Gheață în jurul ventilatorului | Problematic | Drenaj, degivrare, amplasare |
| Unitatea este blocată de zăpadă | Nu | Eliberarea circulației aerului |
| Sistemul intră în eroare repetat | Nu | Codul de eroare și documentația |
Ce nu trebuie făcut când vedem gheață
Nu turnăm apă clocotită peste unitate
Șocul termic și apa introdusă în zone nepotrivite pot provoca alte probleme.
Nu spargem gheața de pe schimbător cu obiecte metalice
Lamelele și conductele schimbătorului pot fi deteriorate foarte ușor.
O perforare a circuitului frigorific este o problemă mult mai gravă decât stratul inițial de gheață.
Nu forțăm manual ventilatorul
Dacă paleta este blocată de gheață, echipamentul trebuie oprit și problema diagnosticată în condiții sigure.
Nu modificăm senzorii
Mutarea sau „păcălirea” senzorilor pentru a forța degivrarea poate compromite logica de protecție.
Nu acoperim unitatea cu folie
Pompa are nevoie de circulație liberă a aerului.
Checklist pentru o pompă de căldură înainte și în timpul iernii
În exterior verificăm:
- schimbătorul liber;
- ventilatorul liber;
- distanțele de ventilație;
- lipsa acumulărilor de frunze;
- acumularea de zăpadă;
- evacuarea apei;
- formarea anormală a gheții.
În instalația hidraulică verificăm:
- presiunea;
- aerisirea;
- filtrele;
- debitul;
- circuitele deschise;
- volumul minim cerut de producător;
- funcționarea pompelor.
În automatizare verificăm:
- lipsa codurilor de eroare;
- temperatura exterioară măsurată;
- temperatura de tur;
- strategia de backup;
- comportamentul înainte și după degivrare.
Concluzie tehnică
Degivrarea este o parte normală a funcționării unei pompe de căldură iarna.
Gheața se formează deoarece schimbătorul exterior lucrează la o temperatură suficient de joasă încât umiditatea din aer să condenseze și să înghețe pe lamele. Atunci când acumularea începe să afecteze transferul termic, automatizarea declanșează procesul de degivrare.
În multe pompe aer-apă, circuitul frigorific este temporar inversat astfel încât schimbătorul exterior să primească energia necesară topirii gheții. Modul exact de funcționare diferă însă între producători.
De aceea nu există valori universale pentru:
- intervalul dintre degivrări;
- durata ciclului;
- temperatura la care începe;
- volumul de apă necesar;
- utilizarea rezistenței electrice.
Umiditatea este la fel de importantă ca temperatura. Din acest motiv, o zi cu ceață în jurul valorii de 0°C poate produce degivrări mai frecvente decât o zi mult mai rece, dar cu aer uscat.
Apa și vaporii care apar în timpul ciclului sunt, în general, efecte normale. Ceea ce trebuie urmărit este dacă schimbătorul se curăță și dacă sistemul revine corect la încălzire.
O pompă care îngheață și apoi se dezgheață controlat poate funcționa perfect normal. O pompă care acumulează progresiv gheață după fiecare ciclu trebuie verificată.
La fel de importantă este instalația din jurul echipamentului: debitul, volumul disponibil, poziționarea unității și evacuarea apei de condens fac parte din funcționarea corectă pe timp de iarnă.
Cât consumă pompa de căldură iarna și când este normal să intervină rezistența electrică
După temperaturile negative și ciclurile de degivrare, ajungem la întrebarea care interesează cel mai mult în exploatare:
cât consumă o pompă de căldură iarna și cum știm dacă instalația funcționează normal?
Nu există un răspuns corect exprimat printr-o singură valoare de tipul:
„o pompă de 8 kW consumă 2 kW pe oră.”
Puterea nominală a echipamentului, puterea electrică absorbită și energia consumată într-o zi sunt lucruri diferite.
Într-o zi de iarnă, consumul depinde simultan de:
- necesarul termic al casei;
- temperatura exterioară;
- temperatura de tur;
- COP-ul real în condițiile respective;
- durata de funcționare;
- degivrări;
- prepararea apei calde menajere;
- rezistența electrică auxiliară;
- aporturile solare și interne;
- reglajul curbei climatice.
De aceea două case cu aceeași pompă pot avea consumuri complet diferite.
O pompă de căldură nu consumă în primul rând după numărul de metri pătrați sau după puterea scrisă pe carcasă. Consumă în funcție de energia pe care clădirea o cere și de eficiența cu care poate produce acea energie.
De ce consumul crește atât de mult în zilele foarte reci?
Există două motive principale și trebuie analizate separat.
Primul este clădirea.
Când temperatura exterioară scade, pierderile termice cresc. Casa are nevoie de mai multă energie pentru a menține aceeași temperatură interioară.
Al doilea este pompa de căldură.
Pe măsură ce aerul exterior devine mai rece și temperatura cerută a apei rămâne ridicată sau crește, condițiile de funcționare ale pompei devin mai dificile. COP-ul poate scădea.
Rezultatul este un efect combinat:
casa cere mai mulți kWh termici, iar pompa poate avea nevoie de mai mulți kWh electrici pentru fiecare kWh termic produs.
Exemplu simplificat
Să presupunem că într-o zi relativ blândă casa are nevoie de:
30 kWh termici
iar pompa funcționează cu un COP mediu de 4.
Consumul electric teoretic pentru încălzire ar fi aproximativ:
30 / 4 = 7,5 kWh electrici
Într-o zi rece, aceeași casă poate avea nevoie, de exemplu, de:
75 kWh termici
Dacă în condițiile respective pompa funcționează cu un COP mediu de 3:
75 / 3 = 25 kWh electrici
Consumul a crescut de peste trei ori.
Dar nu pentru că pompa „s-a stricat”.
Casa a cerut de 2,5 ori mai multă energie, iar condițiile de funcționare ale pompei au devenit mai dificile.
Valorile sunt doar un exemplu matematic. Consumul real trebuie stabilit pentru clădirea și echipamentul concret.
Cum interpretăm corect COP-ul pe timp de iarnă?
COP-ul instantaneu poate varia mult.
De exemplu, într-o perioadă putem avea:
- temperatură exterioară favorabilă;
- temperatură de tur redusă;
- fără degivrare.
Puțin mai târziu:
- temperatura exteriorului scade;
- crește temperatura de tur;
- începe degivrarea;
- pompa prepară ACM.
Valoarea instantanee se modifică.
De aceea este mai util să analizăm comportamentul pe perioade mai lungi decât să urmărim obsesiv un COP afișat într-un anumit minut.
Pentru exploatarea sezonieră ne interesează și SCOP-ul, adică performanța sezonieră calculată conform condițiilor standard aplicabile.
În documentațiile actuale ale producătorilor se observă clar că performanța sezonieră este mai favorabilă la temperaturi joase de apă decât la aplicațiile care solicită 55°C.
Această relație explică de ce temperatura de tur este atât de importantă.
Încălzire în pardoseală sau radiatoare: ce se schimbă iarna?
Ambele pot funcționa cu pompă de căldură.
Diferența esențială este temperatura de care au nevoie pentru a furniza puterea termică solicitată de casă.
| Caracteristică | Încălzire în pardoseală | Radiatoare |
|---|---|---|
| Suprafață de emisie | Foarte mare | Mai redusă |
| Temperatură tipică necesară | În general redusă | Depinde puternic de dimensionare |
| Compatibilitate cu temperatură joasă | Foarte bună | Bună dacă radiatoarele sunt dimensionate corespunzător |
| Inerție | Mare | Mai redusă |
| Reacție la modificarea setării | Lentă | Mai rapidă |
| Posibilitatea de a solicita temperatură ridicată pe ger | De regulă mai redusă | Mai mare la radiatoare mici/vechi |
| Efect posibil asupra COP | Favorabil la temperaturi joase | Depinde de temperatura necesară |
Nu trebuie trasă concluzia că radiatoarele sunt incompatibile cu pompa de căldură.
Întrebarea corectă este:
ce temperatură de tur trebuie să primească radiatoarele pentru a acoperi necesarul casei la temperatura exterioară de calcul?
Dacă pot face acest lucru la 40–45°C, situația este complet diferită față de o instalație care necesită 60°C.
Subiectul este tratat separat în ghidul despre pompa de căldură pentru casă veche cu calorifere.
Curba climatică devine critică tocmai iarna
O temperatură fixă de tur poate părea simplă, dar rareori casa are același necesar de la +10°C până la -10°C.
Prin curba climatică la pompa de căldură, temperatura apei poate crește gradual pe măsură ce afară se răcește.
Astfel evităm două extreme:
Curba prea joasă
La ger:
- casa începe să piardă temperatură;
- pompa lucrează continuu;
- temperatura interioară nu mai ajunge la setpoint.
Curba prea ridicată
Putem avea:
- temperatură de tur inutil de mare;
- COP mai slab;
- camere care se încălzesc prea repede;
- actuatoare care închid frecvent;
- ciclare suplimentară.
Pe timp de iarnă nu urmărim o temperatură de tur „cât mai mare ca să avem rezervă”.
Urmărim temperatura necesară pentru ca instalația să acopere pierderile casei.
Este normal ca pompa de căldură să funcționeze aproape continuu pe ger?
Da, poate fi perfect normal.
O pompă inverter corect dimensionată poate ajunge, în perioadele foarte reci, să funcționeze perioade foarte lungi sau aproape continuu.
Nu trebuie comparată direct cu o centrală supradimensionată care:
- pornește;
- încălzește rapid apa;
- se oprește;
- pornește din nou.
Funcționarea lungă și stabilă poate fi chiar comportamentul dorit.
Să presupunem că la -10°C casa are nevoie de aproximativ 7 kW, iar pompa furnizează aproximativ 7 kW.
De ce ar trebui să se oprească?
Dacă locuința rămâne la temperatura dorită, temperatura de tur este corectă și sistemul nu intră în erori, funcționarea continuă nu indică automat o problemă.
De reținut
Numărul mare de ore de funcționare nu este același lucru cu un consum anormal.
Trebuie analizată puterea electrică absorbită și energia termică furnizată.
Când funcționarea continuă devine suspectă?
Situația se schimbă dacă pompa funcționează permanent, dar:
- temperatura casei continuă să scadă;
- temperatura de tur nu ajunge la valoarea solicitată;
- rezistența electrică funcționează permanent;
- apar coduri de eroare;
- debitul este insuficient;
- schimbătorul exterior rămâne blocat de gheață.
Atunci trebuie investigată cauza.
Poate fi:
- pompă subdimensionată;
- temperatură de tur necesară mai mare decât s-a estimat;
- debit insuficient;
- filtru încărcat;
- problemă de automatizare;
- defect;
- pierderi termice ale casei mai mari decât cele calculate.
Ce este punctul bivalent?
Punctul bivalent este foarte important pentru instalațiile în care pompa de căldură poate primi ajutor de la o sursă suplimentară.
Conceptual, avem două curbe:
- necesarul termic al clădirii;
- capacitatea disponibilă a pompei.
Pe măsură ce temperatura scade, necesarul casei crește.
În anumite sisteme, sub o anumită temperatură, pompa nu mai acoperă singură întregul necesar.
Aici poate interveni:
- rezistența electrică;
- o centrală termică;
- o altă sursă auxiliară.
Panasonic subliniază în documentația de proiectare Aquarea că punctul de bivalență trebuie stabilit individual pentru fiecare clădire.
Vaillant tratează similar parametrul „heating bivalence point”: temperatura la care sistemul poate solicita sprijinul sursei auxiliare atunci când necesarul proprietății nu mai este acoperit numai de pompa de căldură.
Prin urmare, nu există un punct bivalent universal de:
„-7°C pentru toate pompele.”
El aparține proiectului.
Monovalent, monoenergetic și bivalent
Acești termeni apar des și merită diferențiați.
| Configurație | Principiu |
|---|---|
| Monovalent | Pompa de căldură acoperă singură necesarul proiectat |
| Monoenergetic | Pompa este ajutată de o rezistență electrică |
| Bivalent | Pompa lucrează împreună sau alternativ cu altă sursă, de exemplu o centrală |
Există variații ale strategiilor de control.
Într-un sistem bivalent, de exemplu, sursa auxiliară poate:
- ajuta pompa în paralel;
- prelua complet încălzirea sub un anumit prag;
- fi selectată în funcție de temperatură sau costurile energiei.
Aceste strategii trebuie configurate în automatizarea echipamentului.
Rezistența electrică nu este automat un lucru rău
Rezistența electrică este uneori prezentată ca dovada unei pompe de căldură prost dimensionate.
Este o concluzie prea simplă.
Rezistența poate avea un rol perfect justificat.
Problema este proporția în care ajunge să producă energia sezonieră.
Să comparăm două instalații.
Instalația A
Într-un an normal, rezistența intră numai în câteva perioade extreme și furnizează o cantitate redusă din energia anuală.
Instalația B
Rezistența intră în fiecare dimineață, funcționează multe ore zilnic și preia o parte mare din încălzire chiar la temperaturi exterioare moderate.
Cele două situații sunt complet diferite.
În cea de-a doua trebuie verificat:
- punctul bivalent;
- dimensionarea pompei;
- configurarea backup-ului;
- temperatura de tur;
- curba climatică;
- instalația hidraulică.
De ce rezistența electrică poate crește foarte repede factura?
Pentru că rezistența transformă electricitatea în căldură aproximativ în raport de 1:1.
Simplificat:
1 kWh electric → aproximativ 1 kWh termic
În schimb, o pompă care în acel moment are COP 3:
1 kWh electric → aproximativ 3 kWh termici
Să presupunem că avem nevoie de 30 kWh termici suplimentari.
Cu rezistență:
aproximativ 30 kWh electrici
Cu o pompă la COP 3:
aproximativ 10 kWh electrici
Este motivul pentru care trebuie să știm dacă backup-ul electric funcționează și cât contribuie.
Nu îl dezactivăm orbește.
Dar nici nu ignorăm faptul că rulează permanent.
Poate pompa de căldură să fie prea mică?
Da.
Dacă necesarul real al clădirii la temperatura de proiectare este mai mare decât capacitatea disponibilă a pompei și sistemul nu are o strategie de backup suficientă, temperatura interioară poate începe să scadă.
Semne posibile:
- compresorul funcționează continuu;
- temperatura de tur este atinsă greu;
- casa pierde temperatură pe ger;
- backup-ul funcționează foarte mult.
Dar diagnosticul nu se face numai după aceste simptome.
Un filtru blocat sau un debit insuficient poate produce un comportament asemănător.
Poate pompa să fie prea mare?
Da.
Și supradimensionarea are dezavantaje.
O pompă foarte mare pentru necesarul clădirii poate ajunge în cea mai mare parte a sezonului într-o situație în care necesarul este sub puterea minimă la care poate modula compresorul.
Pot apărea:
- cicluri scurte;
- porniri mai dese;
- temperatură mai greu de stabilizat;
- necesitatea unui volum mai mare de apă în anumite configurații.
Iarna foarte rece, puterea suplimentară poate părea avantajoasă.
Dar proiectarea trebuie făcută pentru întregul sezon, nu doar pentru câteva ore extreme.
O pompă de căldură corect dimensionată nu este cea mai mare pompă pe care o putem monta, ci cea care se potrivește curbei de necesar a clădirii și strategiei de backup.
Cum influențează apa caldă menajeră consumul de iarnă?
Pompa nu încălzește numai casa.
În multe locuințe produce și ACM.
Când încălzește boilerul, temperatura necesară poate fi mai mare decât cea utilizată pentru pardoseală.
De exemplu, dacă instalația de încălzire funcționează la temperatură redusă, trecerea temporară la prepararea ACM înseamnă un regim mai solicitant.
Într-o zi rece putem avea:
- încălzirea casei;
- mai multe degivrări;
- încălzirea boilerului;
- eventual backup electric.
Toate apar pe același contor.
De aceea, dacă vrem să evaluăm consumul încălzirii, trebuie să știm dacă valoarea include și ACM.
De ce consumul dintr-o singură zi poate induce în eroare?
Să comparăm:
Ziua A
- +5°C;
- soare;
- fără vânt;
- consum mic de ACM.
Ziua B
- -6°C;
- vânt;
- nori;
- două dușuri suplimentare;
- mai multe degivrări.
Dacă Ziua B consumă de două ori mai mult, nu putem concluziona imediat că pompa a pierdut eficiență.
Condițiile sunt complet diferite.
Pentru comparații utile urmărim perioade mai lungi și, când este posibil, raportăm consumul la:
- temperatură exterioară;
- grade-zile;
- energie termică produsă;
- temperatură interioară.
Ce trebuie urmărit în aplicația pompei de căldură?
Dacă echipamentul oferă aceste informații, sunt utile:
- consumul electric;
- energia termică estimată;
- temperatura exterioară;
- temperatura de tur;
- temperatura de retur;
- orele compresorului;
- numărul pornirilor;
- utilizarea rezistenței electrice;
- consumul pentru ACM.
Valorile afișate de echipament pot fi estimări și nu înlocuiesc întotdeauna un contor electric sau un contor termic dedicat, dar sunt foarte utile pentru diagnosticarea tendințelor.
Tabel de diagnostic: pompa consumă mult iarna
| Situație observată | Cauză posibilă | Ce verificăm |
|---|---|---|
| Consum mare numai pe ger | Poate fi normal | Necesarul casei și COP |
| Consum mare și la +8°C | Necesită analiză | Curba, backup, ciclare |
| Tur foarte ridicat | Instalația cere temperatură mare sau curba este prea sus | Emițătoare și reglaj |
| Rezistența funcționează mult | Backup configurat/agresiv sau pompă insuficientă | Bivalență și setări |
| Casa este caldă, dar pompa ciclizează des | Putere minimă/zonare/temperatură de tur | Configurația sistemului |
| Casa este rece și compresorul merge permanent | Capacitate insuficientă sau problemă de instalație | Putere, debit, temperatură |
| Consum crescut în jur de 0°C și umezeală | Degivrări frecvente | Comportamentul unității |
| Consum mare de ACM | Boiler/setări/recirculare | Program și temperatură ACM |
Pompa nu face față pe ger: ce verificăm prima dată?
Nu începem direct cu:
„Trebuie pompă mai mare.”
Verificăm sistematic.
Temperatura de tur
Ajunge pompa la valoarea cerută?
Debitul
Există debit suficient prin instalație?
Filtrele
Sunt curate?
Aerul
Instalația este aerisită?
Curba climatică
Este suficientă pentru temperaturile respective?
Emițătoarele
Pardoseala sau radiatoarele pot transfera suficientă putere?
Capacitatea pompei
Ce putere oferă modelul la temperatura exterioară și temperatura de apă respective?
Backup-ul
Este disponibil și configurat?
Degivrarea
Unitatea se curăță corect sau pierde mult timp cu evaporatorul blocat?
Clădirea
Necesarul termic real corespunde celui utilizat la dimensionare?
Abia după aceste verificări putem spune dacă problema este efectiv puterea pompei.
Exemplu practic: pompa merge 24 de ore și casa este caldă
Exterior: -10°C.
Interior: 21,5°C stabil.
Pompa funcționează aproape permanent.
Temperatura de tur urmărește curba climatică.
Rezistența electrică este oprită sau intră foarte puțin.
Unitatea face cicluri normale de degivrare.
Această situație poate fi complet normală.
Casa cere multă energie, iar pompa o furnizează continuu.
Faptul că nu se oprește nu este motiv de intervenție.
Exemplu practic: pompa merge continuu și casa pierde temperatură
Exterior: -8°C.
Interiorul scade treptat:
21°C → 20,5°C → 20°C.
Pompa lucrează permanent.
În această situație trebuie investigat.
Posibilități:
- capacitatea pompei nu acoperă necesarul;
- curba climatică este prea joasă;
- debit insuficient;
- radiatoare insuficiente;
- rezistența auxiliară nu este permisă;
- există o problemă a echipamentului.
Aceleași ore de funcționare, dar două situații complet diferite.
Exemplu: efectul temperaturii de tur
Să presupunem o casă care la -5°C poate fi încălzită cu radiatoare la 45°C.
Dintr-un reglaj conservator, pompa este însă setată să producă 55°C.
Casa va fi caldă.
Dar pompa este obligată să lucreze într-un regim mai dificil decât este necesar.
Înainte să schimbăm echipamentul, putem avea o oportunitate simplă de optimizare:
coborâm temperatura treptat până găsim valoarea minimă care încă menține confortul.
Aici se vede din nou importanța curbei climatice.
Ce trebuie verificat la un monobloc în timpul gerului?
La multe configurații monobloc, apa instalației circulă până la unitatea exterioară.
Asta introduce un risc suplimentar:
înghețarea apei în cazul unei întreruperi prelungite a alimentării electrice.
Protecția depinde de model și de instalație.
Poate include, conform producătorului:
- funcții software antiîngheț;
- circulație controlată;
- vane antiîngheț;
- glicol în sistemele unde este permis;
- alte măsuri specifice.
Nu aplicăm automat regula „monobloc = antigel”.
Unele modele permit anumite soluții, altele au cerințe diferite.
Această parte trebuie stabilită din manualul echipamentului încă din proiectarea schemei de montaj pentru pompa de căldură.
Ce se întâmplă dacă se întrerupe curentul la -15°C?
La un sistem în care circuitul cu apă rămâne exclusiv în interior, riscul este diferit față de un monobloc cu conducte hidraulice exterioare.
Dacă există apă în exterior și alimentarea dispare suficient timp, funcțiile active antiîngheț nu mai pot funcționa.
De aceea protecția împotriva înghețului nu trebuie să se bazeze exclusiv pe ideea:
„pompa va porni singură dacă se răcește apa.”
Această funcție are nevoie de electricitate.
Strategia pentru întreruperile de curent trebuie stabilită conform configurației reale.
Zăpada și gerul: ce trebuie să facă proprietarul?
Nu sunt necesare intervenții complicate.
Este însă util să verifice periodic:
- că admisia de aer este liberă;
- că ventilatorul nu este blocat;
- că zăpada nu acoperă schimbătorul;
- că apa de degivrare se poate evacua;
- că sub unitate nu se formează un bloc masiv de gheață.
Nu intervenim cu:
- flacără;
- apă clocotită;
- obiecte ascuțite pe schimbător.
Dacă gheața se acumulează anormal, trebuie găsită cauza.
Când trebuie chemat service-ul?
| Simptom | Necesită verificare |
|---|---|
| Pompa merge mult pe ger, dar casa este confortabilă | Nu automat |
| Apar vapori în timpul degivrării | De regulă nu |
| Curge apă în timpul degivrării | Normal dacă este evacuată corect |
| Rezistența intră ocazional în ger extrem | Poate fi normal |
| Rezistența funcționează zilnic la temperaturi moderate | Da, merită verificat |
| Casa nu mai atinge temperatura | Da |
| Pompa nu atinge temperatura de tur | Da |
| Apar coduri de eroare | Da |
| Schimbătorul rămâne blocat de gheață | Da |
| Ventilatorul lovește în gheață | Da |
| Consumul crește brusc fără schimbarea vremii | Da |
| Presiunea instalației scade | Da |
Cele mai frecvente greșeli în exploatarea de iarnă
Setarea temperaturii de tur foarte sus „pentru siguranță”
Poate reduce inutil eficiența.
Oprirea completă a încălzirii noaptea
În special la pardoseală, recuperarea poate fi lentă și poate solicita inutil temperaturi mai mari.
Dezactivarea rezistenței fără să înțelegem strategia sistemului
Poate lăsa instalația fără capacitatea de backup pentru care a fost proiectată.
Activarea permanentă a rezistenței
Poate crește semnificativ consumul electric.
Evaluarea pompei după o singură zi geroasă
Consumul trebuie pus în contextul necesarului termic și al vremii.
Creșterea curbei pentru o singură cameră rece
Poate supraîncălzi restul casei. Camera respectivă trebuie diagnosticată separat.
Alegerea pompei numai după temperatura minimă declarată
Capacitatea la frig și temperatura de tur sunt mai importante.
Checklist pentru o funcționare bună pe timp de iarnă
Înainte și în timpul sezonului rece urmărim:
- presiune stabilă;
- filtre curate;
- debit suficient;
- aerisire corectă;
- temperatură de tur adaptată;
- curbă climatică reglată;
- unitate exterioară liberă;
- drenajul apei de degivrare;
- cicluri de degivrare finalizate corect;
- strategie antiîngheț;
- backup configurat;
- consumul rezistenței electrice;
- temperatura interioară;
- eventualele coduri de eroare.
Nu este nevoie să modificăm permanent setările dacă sistemul funcționează bine.
Uneori cea mai bună intervenție este să nu intervenim.
Cum evaluăm dacă pompa de căldură funcționează bine iarna?
Nu după un singur indicator.
O evaluare corectă combină:
| Indicator | Ce ne spune |
|---|---|
| Temperatura interioară | Dacă sistemul acoperă confortul |
| Temperatura de tur | Regimul în care lucrează pompa |
| Temperatura exterioară | Dificultatea condițiilor |
| Consum electric | Costul funcționării |
| Energie termică | Cât produce sistemul |
| Utilizarea backup-ului | Cât ajută sursa auxiliară |
| Degivrarea | Cum funcționează schimbătorul exterior |
| Ore de funcționare | Continuitatea, nu eficiența singură |
| Porniri compresor | Poate evidenția ciclarea |
Un sistem poate avea multe ore de funcționare și să fie foarte bine reglat.
Altul poate avea puține ore, dar temperaturi foarte mari și porniri agresive.
De aceea analizăm ansamblul.
Concluzie tehnică
O pompă de căldură iarna trebuie evaluată în raport cu clădirea și cu condițiile reale de funcționare.
Pe măsură ce temperatura exterioară scade, casa cere mai multă energie. În același timp, pompa aer-apă poate lucra într-un regim mai dificil, în special dacă instalația solicită temperaturi ridicate de tur.
Consumul va crește inevitabil față de perioadele blânde.
Aceasta nu înseamnă automat că sistemul devine ineficient.
Trebuie verificat:
- câtă energie cere casa;
- câtă energie produce pompa;
- cu ce COP;
- cât contribuie rezistența;
- ce temperatură de tur este necesară.
Punctul bivalent trebuie stabilit pentru clădire, nu copiat de la o altă instalație. Panasonic și Vaillant tratează explicit acest parametru ca fiind dependent de proiect și de necesarul real al proprietății.
La fel, rezistența electrică nu trebuie demonizată. Utilizată limitat, în condițiile pentru care instalația a fost proiectată, poate fi o parte normală a unui sistem monoenergetic. Devine importantă atunci când ajunge să furnizeze o proporție mare din încălzirea sezonieră fără să existe un motiv justificat.
Încălzirea în pardoseală oferă avantajul temperaturilor reduse de tur. Radiatoarele pot funcționa la fel de bine dacă sunt suficient de mari pentru necesarul clădirii la temperaturi compatibile cu pompa de căldură.
Iar dacă pompa funcționează aproape continuu pe ger, dar menține casa confortabilă, acesta poate fi exact regimul corect.
Întrebarea nu este cât de des se oprește pompa, ci dacă reușește să acopere necesarul casei la o temperatură de tur rezonabilă și cu o contribuție controlată a surselor auxiliare.
Acesta este criteriul după care trebuie judecată funcționarea pe timp de iarnă.
Întrebări frecvente despre pompa de căldură iarna
Mai jos găsești răspunsuri la cele mai frecvente întrebări despre funcționarea pompei de căldură la temperaturi negative, degivrare, consum, rezistența electrică și comportamentul instalației în perioadele reci.