Zamrznutie tepelného čerpadla - príčiny, dôsledky

Zimné mesiace nás môžu prekvapiť zápornými teplotami, obzvlášť v niektorých častiach Slovenska, kde môže teplota v zime klesnúť až na -25 stupňov Celzia. Takéto nízke teploty môžu viesť k problémom so zamŕzaním tepelných čerpadiel. Tepelné čerpadlá sú zariadenia, ktoré využívajú energiu z vonkajšieho prostredia - vzduchu, vody alebo pôdy, aby generovali teplo na vykurovanie budov. Avšak v extrémnych podmienkach, keď teplota klesne pod určitú úroveň, voda v čerpadle môže zamrznúť, čo spôsobuje poškodenie zariadenia. Dôsledky zamŕzania tepelného čerpadla môžu byť vážne, vrátane poruchy vykurovacieho systému, potreby opravy alebo výmeny čerpadla. Preto je dôležité správne zabezpečiť čerpadlo proti zamŕzaniu, napríklad vhodnou izoláciou a používaním špeciálnych preventívnych opatrení. Môže každé tepelné čerpadlo zamrznúť? Prečo niektoré tepelné čerpadlá zamŕzajú? Aké následky prináša zamrznutie tepelného čerpadla? Ako zabezpečiť čerpadlo v zime? Na tieto otázky nájdete odpoveď v nasledujúcom článku.

Môže každé tepelné čerpadlo zamrznúť?

Odpovedajúc na otázku z titulku - nie, existujú rôzne typy tepelných čerpadiel a nie každé tepelné čerpadlo je rovnako náchylné na zamrznutie. Tepelné čerpadlá typu split nie sú tak vystavené riziku zamrznutia ako monobloková konštrukcia, pretože obehu vody je umiestnený vo vnútri budovy. U tepelných čerpadiel typu split vonkajšia jednotka preberá tepelnú energiu z okolia a prenáša ju do vnútornej jednotky, ktorá je zodpovedná za vykurovanie budovy. Obeh vody je uzavretý, čo znamená, že neexistuje priamy kontakt s vonkajšími atmosférickými podmienkami. Vďaka tomu tepelné čerpadlo typu split nie je vystavené riziku zamrznutia, dokonca aj pri veľmi nízkych teplotách. V zime, keď sú vonkajšie teploty veľmi nízke, môže tepelné čerpadlo typu split stále fungovať relatívne efektívne a dodávať teplo do interiéru budovy.

Inak to vyzerá s tepelným čerpadlom typu monoblok, ktoré je počas zimných mesiacov oveľa viac vystavené riziku zamrznutia v porovnaní s čerpadlom typu split. Vzduchové tepelné čerpadlo typu monoblok umiestnené úplne vonku je oveľa viac vystavené nepriaznivým poveternostným podmienkam. V dôsledku toho existuje určité riziko zamrznutia potrubí, obzvlášť počas prerušenia dodávky elektriny, ktoré znemožňuje spustenie ochranných mechanizmov tepelných čerpadiel proti mrazu. V prípade, že teplota vonku klesne pod nulu, voda alebo freón, ktorým je naplnený agregát čerpadla, môže zamrznúť, čo následne môže spôsobiť prasknutie komponentov zariadenia. Ak by k tomu došlo, čerpadlo by v extrémnych prípadoch mohlo byť v podstate na odpis.

V akých podmienkach tepelné čerpadlá zamŕzajú?

Tepelné čerpadlá môžu zamŕzať v nepriaznivých podmienkach, ako je prerušenie dodávky elektriny alebo nízka teplota prostredia (pod 0 stupňov Celzia v prípade vody). Keď v systéme dôjde k výpadku prúdu, tepelné čerpadlo prestane fungovať, čo spôsobí zastavenie cirkulácie chladiaceho média (chladiva). Ak je v tomto čase vonkajšia teplota nižšia ako bod zamrznutia chladiaceho média, môže dôjsť k javu známemu ako "zamrznutie tepelného čerpadla".

Je tiež dôležité mať na pamäti, že k tomuto javu môže dôjsť aj bez výpadku elektriny. Veľmi nízke teploty prostredia v kombinácii so slabým zabezpečením čerpadla (chýbajúca izolácia, zle zvolené chladiace médium) tiež môžu prispieť k zamrznutiu tepelných čerpadiel. Ak chladiace médium nie je adekvátne zvolené pre dané poveternostné podmienky (zlá koncentrácia, zlý typ) a nie je dostatočne chránené pred mrazom, môže zamrznúť v komponentoch čerpadla, čo vedie k ich poškodeniu.

✅ Nebezpečenstvo spojené so zamrznutím tepelného čerpadla by sa nemalo demonizovať - stáva sa to zriedka a je dôležité vedieť, za akých podmienok k nemu môže dôjsť. Ale ak je reálne vyskytnúť sa problému s nedostatkom elektriny pri súčasnej pravdepodobnosti silných mrazov - je hodné zvážiť dodatočné zabezpečenie monoblokových tepelných čerpadiel pred mrazom. Dôsledky zamrznutia vonkajšej jednotky sú často katastrofálne z finančného aj praktického hľadiska.

Dôsledky zamŕzania tepelných čerpadiel

Keď tepelné čerpadlo zamrzne, môže to viesť k rôznym následkom, ktoré ovplyvňujú jeho výkon, efektivitu a dokonca aj komponenty. Tu sú následky zamrznutia tepelného čerpadla. Je dôležité mať na pamäti, že každý z uvedených dôsledkov môže v konečnom dôsledku viesť k úplnému poškodeniu zariadenia, čo bude spojené s veľkými nákladmi na výmenu čerpadla za nové.

Znížená účinnosť, teda vyššie náklady

Keď sa prvky tepelného čerpadla, obzvlášť výparníková cievka, zamrazia (napríklad v dôsledku nedostatočnej izolácie), proces výmeny tepla je sťažený alebo dokonca nemožný. To znižuje účinnosť tepelného čerpadla, pretože má ťažkosti s absorbovaním tepla z okolitého vzduchu. V dôsledku toho môže byť tepelné čerpadlo nútené pracovať ťažšie a dlhšie, aby dosiahlo požadovanú teplotu v miestnosti, čo vedie k výrazne zvýšenej spotrebe energie a vyšším účtom za energie.

Krátke pracovné cykly a zvýšená spotreba

Tepelné čerpadlo, ktoré nie je pripravené na panujúce atmosférické podmienky, zamŕza, čo môže viesť k prerušovanej práci. To nielen zaťažuje komponenty, ale tiež vedie k zvýšenej spotrebe, potenciálne skracujúc celkovú životnosť systému.

Riziko problémov s chladiacim médiom

Zamŕzanie sa môže týkať nielen samotných podkomponentov, ale aj chladiaceho média. Takáto situácia ovplyvňuje jeho nesprávnu cirkuláciu v podkomponentoch tepelného čerpadla. Keď chladiace médium neprúdi správne, proces výmeny tepla môže byť narušený. To zasa môže spôsobiť ďalšie problémy, vrátane potenciálneho poškodenia kompresora v dôsledku návratu kvapalného chladiaceho média do kompresora počas cyklov odmrazovania.

Poškodenie komponentov

Expanzia zamrznutej vody v podkomponentoch systému môže spôsobiť fyzické poškodenie vnútorných komponentov tepelného čerpadla. Napríklad tvorba ľadu v cievkach môže viesť k ohýbaniu, deformácii alebo dokonca praskaniu lamel alebo trubiek cievky. Tieto poškodenia môžu vyústiť do nákladných opráv a zníženej životnosti tepelného čerpadla alebo dokonca k jeho úplnému poškodeniu.

Ako zabezpečiť tepelné čerpadlo proti zamrznutiu?

✅ Na zabezpečenie tepelného čerpadla proti mrazu je potrebné dodržiavať pokyny výrobcu. Predovšetkým je potrebné nainštalovať ochranný systém, ktorý zabráni poškodeniu čerpadla pri nízkych teplotách. To možno dosiahnuť použitím špeciálnej tepelnej izolácie, ktorou by mala byť čerpadlo pokryté. Navyše, v prípade extrémne nízkych teplôt je vhodné skontrolovať, či je čerpadlo vybavené systémom odmrazovania, ktorý odstráni prípadné ľadové usadeniny (to je dnes skôr norma). Tiež je potrebné pravidelne kontrolovať, či nedošlo k žiadnym poškodeniam alebo únikom, ktoré by mohli byť spôsobené mrazom. V prípade pochybností sa odporúča poradiť sa s odborníkom, ktorý pomôže zabezpečiť čerpadlo pred negatívnym vplyvom nízkych teplôt. Je vhodné tiež vykonať nasledujúce kroky, ktoré pomôžu predísť zamrznutiu inštalácie.

1. Počas prerušenia dodávky elektriny vypustite vodu z agregátu cez výpustný ventil a predúchajte ho (v prípade, že čerpadlo nemá dodatočný zdroj núdzového napájania).
2. Ak chcete vyhnúť sa bodu č. 1, pridajte do inštalácie akumulátor alebo generátor.
3. Ďalej zabezpečte inštaláciu izolovaním potrubí.
4. Ak žijete v oblastiach, kde sú časté a dlhotrvajúce prerušenia dodávok elektriny, ako napríklad v niektorých horských oblastiach so zastaralou infraštruktúrou - naplňte systém roztokom glykolu odolným proti zamrznutiu. Bod 4 je obzvlášť dôležitý a niektorí výrobcovia tepelných čerpadiel dokonca vyžadujú naplnenie obiehu tepelného čerpadla nemrznúcou kvapalinou (zvyčajne glykolom zmiešaným s vodou).

Vyššie uvedené kroky, najmä použitie glykolu, by mali chrániť vaše tepelné čerpadlo proti zamrznutiu aj počas najväčších mrazov. Je dôležité pamätať na to, že pre správne fungovanie systému tepelného čerpadla monoblok pracujúceho na glykole - je tiež potrebné vybrať vhodný výmenník tepla pre čerpadlo - aby glykolový obieh tepelného čerpadla mohol byť spojený s UK alebo TUV systémom vo vašom dome alebo byte (odporúča sa, aby systém centrálneho kúrenia vo vašom dome fungoval na vode, výmenník tepla v tomto prípade slúži na oddelenie glykolového systému). V našej ponuke nájdete napríklad nasledujúce doskové výmenníky tepla určené pre čerpadlá:

Výmenník tepla Nordic Tec Ba-32-30 1" 30-65 kW

SK-NT Ba-32-30

157.99

View

Výmenník tepla Nordic Tec Ba-32-50 1" 50-110 kW

NT Ba-32-50

224.5

View

Výmenník tepla Nordic Tec Ba-32-70 1" 70-150 kW

SK Ba-32-70

349.99

View

Tepelné čerpadlo monoblok naplnené glykolom a oddelené výmenníkom

Je dôležité si uvedomiť, že výber výmenníkov tepla pre monoblokové tepelné čerpadlá, ktoré majú pracovať v systémoch glykol/voda, nie je intuitívny ani najjednoduchší. Aby sme zabezpečili našemu tepelnému čerpadlu možnosť pracovať pri čo najnižších teplotách (a tým zabezpečiť aj čo najnižšie účty za elektrinu v danom použití), musí výmenník mať dostatočne veľkú plochu na výmenu tepla. Takýto výber by mal byť rozhodne uskutočnený osobami, ktoré majú prehľad vo výbere výmenníkov pre tepelné čerpadlá, pričom je dobré pamätať na to, že nie každý inštalatér má príslušné školenie alebo skúsenosti v tejto otázke. V prípade výberu príliš malého výmenníka tepla môže naše tepelné čerpadlo vyžadovať prácu na vyšších teplotách (aby dosiahlo tzv. tepelný komfort v miestnostiach), čo znamená vyššiu spotrebu elektrickej energie. V prípadoch extrémneho poddimenzovania výmenníka tepla môže celý systém v zásade nefungovať natoľko, že to bude znamenať studenú budovu bez tepelného komfortu.