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
Alacsony hőmérsékletű HP
• 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
Magas hőmérsékletű HP
Közepes hőmérsékletű HP
• Méretezési állapot jellemzően 45-50 C (kondenzációs kazán) 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 Pad – 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
Nem szállít
Nyitva
Terhelés
5 0
15
7 20
13
Time (sec)
Zárva
15 40
5 60
Teljes kapacitás
Digitális működés hatása a rendszerjellemzőkre
Digitális Scroll működése - COP COP 120%
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!
