Hőszivattyúk - kompresszor technológiák 2017. Január 25. Lurdy Ház
Tartalom Hőszivattyú felhasználások Fűtős kompresszor típusok Elérhető kompresszor típusok áttekintése
kompresszor hatásfoka Minél kisebb az elpárolgási nyomás és a kondenzációs nyomás különbsége, annál jobb a COP!
A teljes rendszer hatásfoka
Európa felosztása A pren14825 Európát 3 klimatikus zónára osztja: A klimatikus zónákhoz tartozó külső hőmérséklet értékek, a hőszivattyú elpárolgási hőmérséklet tartományát is meghatározzák. (Jellemzően levegős rendszerek)
Épület jellemzői fűtési kör Padlófűtés Általában maximum 35 C vízhőmérséklet Radiátorok Régi építésű házak Eredeti méretezés 80-90 C Legtöbb esetben 60-65 C elegendő Felhasználás működési határértéken, az épület szigetelése szükséges lehet Új építésű ingatlanok Méretezési állapot jellemzően 45-50 C (kondenzációs kazán) Alacsony hőmérsékletű HP Magas hőmérsékletű HP Közepes hőmérsékletű HP A vízhőmérséklet meghatározza a kondenzációs hőmérsékletet!
HP felépítése - Hőforrás típusa
Hőforrás típusok Levegő / víz rendszerek Elpárolgási hőmérséklet széles határok között változik -30 +10 C Felhasználása jellemzően kedvezőbb klimatikus zónában Víz / víz rendszerek (felületi, vagy talajszondás) Közel állandó elpárolgási hőmérséklet 0-10 C A hőforrás típusa meghatározza az elpárolgási hőmérséklet tartományt.
Hűtőközeg kiválasztása
Hűtőközeg kiválasztása Megfontolások hűtőközeg választáshoz: R134a Adott dt mellett nagyobb hőcserélő felületet és nagyobb kompresszor méretet igényel -> Magasabb bekerülési költség Legjobb elméleti COP érték, de a valós teljesítmény nem olyan kedvező a rossz hőátadás és a nagy nyomásesések miatt Abban az esetben javasolt, ha nagyon magas vízhőmérsékletre (>70 C) van szükség, de a COP arányosan csökken a hőmérséklettel (3% / K) R410a & R407C rendszerek jellemző hőszivattyús hűtőközegek R410a kedvezőbb a rendszer kompakt kialakítása és a megfordítható üzem miatt (nincs csúszás) R410a magasabb nyomóoldali hőmérséklettel rendelkezik, magasabb vízhőmérsékletnél nagyobb műszaki kihívást jelenthet R410a esetén rosszabb az elméleti COP, de nagyon jó a hőátadása, kicsik a nyomásesések, így összességében a legjobb COP-t eredményezi Az R407C hasonló az R410a-hoz, de csúszással rendelkezik!
Scroll ideális kompresszió Scroll kompresszorok esetén, a kompresszió előtti (Vi) és a kompressziós követő (Vf) térfogatok állandók, így a Scroll kompresszort fix nyomásviszonyú egységnek lehet tekinteni.
Scroll veszteségek P ad Scroll kilépő nyomás Túlsűrítés Pl. magas elpároglás, alacsony kondenzáció. A beépített nyomásviszony túl magas. A veszteség a túlzott sűrítésből származik. A Scroll csiga kinyílik, a hűtőközeg visszaexpandál Alulsűrítés Pl. alacsony elpárolgás, magas kondenzáció. A beépített nyomásviszony túl alacsony. A veszteség abból származik, hogy a Scroll csigák nyitásakor nem elég magas a nyomás és a nyomóoldali nyomású hűtőközeg a kompresszor csigák zsákocskájába kerül, majd csak a zsák megnyitásakor lép ki onnan. Általánosságban, a kompresszor izentrópikus hatásfoka -> COP minden esetben az elméleti értéktől rosszabb, ha a kompresszor nem a beépített Vi mellett működik.
Scroll technológiák Normál A/C, fűtős optimalizált rendszer hűtőköri kapcsolás EVI fűtős gőzbefecsekendezéses rendszer hűtőköri kapcsolás
Scroll technológia A kompresszor izentrópikus hatásfoka a hűtőközegtől is függ. (a sűrűséggel arányosan nő) R134a (legrosszabb) R407C R404A R410A (legjobb) Az izentrópikus hatásfok jelentősen függ a hűtőközeg súrlódásától és a működési nyomásoktól A gőzbefecskendezés szintén fontos szerepet játszik Növekszik a teljesítmény (magas nyomásviszonyok) Növekszik a COP (magas nyomásviszonyok) Alacsonyabb nyomógáz véghőmérséklet -> szélesebb működési tartomány
Scroll Izentrópikus hatásfok & COP Tipikus A/C Scroll működési görbe.
Scroll Izentrópikus hatásfok & COP Fűtős optimalizált Scroll Beépített magasnyomás szeleppel, ami megakadályozza az alulkomprimálást, így magasabb nyomásviszonyokon, akár 10%-os COP növekedést ereményez Szélesebb működési tartomány
Scroll COP összegzés Fűtős optimalizált Scroll + EVI befecskendezés Még szélesebb működési tartomány Jobb fűtős hatásfok magasabb nyomásviszonyokon, akár 10% & magasabb teljesítmény (akár + 25%)
Scroll Működési tartomány Standard A/C működési tartomány Limitált alacsony elpárolgási hőmérséklet
Scroll Működési tartomány Fűtős optimalizált működési tartomány Magasabb megengedett kondenzációs és alacsonyabb elpárolgási hőmérsékletek
Scroll Működési tartomány Fűtős optimalizált működési tartomány + EVI befecskendezés Magas vízhőmérséklet előállítás alacsony környezeti hőmérséklet mellett Nedves befecskendezés további alkalmazási tartomány bővítéshez
Scroll Működési tartomány Nyomásviszonyok a működési tartományon!
Scroll Működési tartomány
Scroll Működési tartomány A pren14825-nek megfelelően (Helyiségfűtés SCOP) Levegő / Víz hőszivattyúk A fűtős optimalizált ZH kompresszorok jó hatásfokot biztosítanak alacsonyabb és átlagos klímaviszonyok esetén. (alacsony/közepes/magas vízhőmérséklet) A gőz befecsekendezésű EVI típusok további hatásfok, fűtőteljesítmény és működési tartomány növelést tesznek lehetővé. Célszerű megoldások hideg klíma, vagy magas hőmérsékletű felhasználások esetén. A standard A/C kompresszorok jó megoldást biztosítanak meleg klimatikus viszonyoknál, alacsony/közepes/magas felhasználások esetén. Közvetítőközeg / Víz hőszivattyúk Mindkét technológia (fűtős optimalizált, Standard A/C) lehetséges, de a fűtős optimalizált típusok jobb hatásfokot eredményeznek Költséghatékony használati meleg víz előállításhoz a fűtős üzemre optimalizált kompresszorok biztosítják a legkedvezőbb hatásfokot (hatásfok, működési tartomány). Levegős és közvetítőközeges hőszivattyú esetén is!
Fix Scroll Elérhető típusok
Scroll Teljesítmény szabályozás lehetőségei A környezeti hőmérséklet csökkenésével a kompresszorok teljesítménye arányosan csökken, míg a fűtési teljesítmény igény ellentétes irányba változik Ha a hőszivattyút a legkedvezőtlenebb működési állapotra válasszuk ki, a működési paraméterek átlagos hőmérséklet értékek mellett nem lesznek optimálisak. Erre a problémára megoldást nyújthat a teljesítmény szabályozás.
Scroll Teljesítmény szabályozás lehetőségei Teljesítmény szabályozás lehetőségei Digitális szabályozás Invereteres, fordulatszám szabályozott egységek AC motoros kompresszorok DC motoros kompresszorok
Digitális szabályozás fokozatmenetes teljesítmény-szabályozás a hűtőteljesítményt nem inverterrel, hanem a hűtőközeg áram időbeli, szakaszos, impulzus modulált szabályozásával változtatjuk
Digitális Scroll működése Tehermentesítés mágnesszelep Kompresszor Nyitva Nem szállít Terhelés 5 15 7 13 15 5 0 20 40 60 Time (sec) Zárva Teljes kapacitás
Digitális működés hatása a rendszerjellemzőkre
Digitális Scroll működése - COP 120% COP 100% 80% 60% COP 40% 20% 0% 0 20 40 60 80 100 120 A digitális Scroll működési tartománya a teljes szabályozási tartományon állandó!
Inverteres Scroll működése
BLDC Inverteres Scroll COP
BLDC Inverteres Scroll COP
Scroll Inverteres működési tartomány
Köszönöm a figyelmet!