Odmrazování tepelného čerpadla

Tepelná čerpadla pro vytápění objektů lze rozdělit podle prostředí, ze kterého se získává energie, na tepelná čerpadla země-voda, voda-voda a vzduch-voda. Každé z těchto čerpadel má jiné vlastnosti a vyžaduje jiný přístup do otopné soustavy. U všech typů je třeba počítat s kondenzací vlhkosti, která může vést k námraze nebo poškození zařízení. Jak se zajišťuje ochrana před namrzáním kondenzátu a odmrazování tepelného čerpadla?

Tepelná čerpadla země-voda a voda-voda a nežádoucí kondenzace

Tepelná čerpadla země-voda a voda-voda pracují s primárním médiem vodou, která má celoročně teplotu nad bodem tuhnutí. Může ale dojít k situaci, kdy bude teplota vody ve výparníku pod rosným bodem. Ten se pohybuje celoročně mezi 14–18 °C dle relativní vlhkosti vzduchu obklopujícího výparník. Pokud by tento výměník nebyl ochráněn proti kondenzaci, došlo by na jeho povrchu k vysrážení vodní páry obsažené ve vzduchu v podobě vodních kapek, které by stékaly do tepelného čerpadla. Z těchto důvodů výrobci tepelných čerpadel (dále TČ) opatřují výparníky parotěsně uzavřenou tepelnou izolací s vysokým koeficientem difuzního odporu „mí“. Toto opatření zajišťuje suché prostředí v TČ. Pokud tato TČ slouží také k pasivnímu chlazení, je potřeba stejným způsobem zajistit i vnější povrch tohoto výměníku.

Odmrazování tepelného čerpadla vzduch-voda

Úplně jiná je situace u tepelného čerpadla v provedení vzduch-voda. Tam není možné opatřit výparník parotěsnou tepelnou izolací, protože lamely výparníku musí omývat venkovní vzduch. Teplota tohoto vzduchu v průběhu topné sezóny kolísá v rozpětí od +35 °C až do -25 °C. To znamená, že zde v určité době (převážně kolem teplot vzduchu 0 °C až +7 °C) dochází k výrazné kondenzaci vodní páry obsažené ve vzduchu, který omývá lamely. Tato zkondenzovaná voda stéká po lamelách do TČ a je třeba ji odvést buď do podloží pod TČ (u TČ s děleným, tzn. splitovým řešením, případně venkovním kompaktem), nebo do vnitřní kanalizace v objektu, kde je kompakt umístěn. V tomto případě je třeba zajistit také přívodní vzduchotechnické potrubí proti kondenzaci.

Při teplotách venkovního vzduchu kolem 0 °C dochází k namrzání zkondenzované vodní páry na lamelách. Ty je potřeba, podobně jako náběžné hrany křídel letadel, před tímto jevem ochránit. U tepelných čerpadel se to v převážné většině řeší reverzibilním chodem, kdy se část tepla odebírá zpět z otopné soustavy, pomocí kompresoru se zvýší a je vedeno do výparníku, čímž dojde k výraznému zvýšení teploty na lamelách a tím k odmrazení jejich povrchu, obdobně jako u chladniček. Rozehřátím ledu nad bod tuhnutí vody dojde k tání a kondenzát odteče do podloží, případně do vany pod výparníkem a opět do kanalizace. Zde je také vhodné ochránit venkovní jednotku proti povětrnostním vlivům (sníh, led apod.)

S těmito jevy je třeba počítat při návrhu řešení napojení otopné soustavy na tepelné čerpadlo. Možná opatření jsou různá, ale nejběžnější je zajistit dostatečný objem otopné vody o dostatečné teplotě, z níž lze odebrat teplo pro odmrazení výparníku. U otopné soustavy s podlahovým vytápěním je třeba zkontrolovat, zda obsahuje dostatečné množství otopné vody. V případě, že tomu tak není, je třeba vsadit do otopné soustavy akumulační nádobu o dostatečném objemu, který doplní její objem a zajistí efektivní odmrazování.

Je třeba mít na paměti, že TČ v inkriminovaném otopném období musí každých cca 10 min z hodiny odmrazovat, čímž se snižuje jeho výkonnost a tím i sezónní topný faktor.

Hlídání teploty v objektu

V případě použití tepelného čerpadla pro pasivní chlazení objektu (tj. využití teploty vody nebo zeminy s jímacími kolektory, příp. horniny u vrtů) je třeba zajistit otopné plochy v objektu proti rosení, a to hlídáním teploty v objektu a správným nadimenzováním chladicích ploch. Zde se teplota chladící vody musí udržovat nad rosným bodem (cca nad 16–18 °C). K řízení chlazení se používá speciální čidlo, které hlídá teplotu v interiéru, ale i relativní vlhkost v něm.

Při použití TČ s reverzibilním chodem, kdy je kompresor využíván k vytváření chladu (otočením funkce výparníku a kondenzátoru), se většinou využívá teplot provozní kapaliny v místnostech okolo 6 °C. V tomto případě tomu musí být přizpůsobena chladicí plocha (tzv. fancoily s odvodem kondenzátu do kanalizace) a proti kondenzaci musí být zajištěno i rozvodné potrubí, akumulační nádoba a veškeré armatury.