Sistem frekvenčnega krmiljena (inverter) predstavlja nov mejnik v izboljševanju učinkovitosti toplotnih črpalk.
Frekvenčno krmiljene toplotne črpalke so že nekaj časa v izjemnem porastu. Proizvajalci in stroka se pospešeno ukvarjajo z izzivom tehnologije frekvenčnega krmiljenja moči (inverterska tehnologija) pri toplotni črpalki z namenom izboljšanja učinkovitosti. Inovativna tehnologija je namreč že kar nekaj časa v uporabi pri klimatskih napravah, sedaj pa se pridobljeno znanje počasi prenaša tudi na toplotne črpalke. Visoka šola Luzern je pripravila raziskavo, v kateri je raziskala osnove delovanja, hkrati pa prikazala aktualne in zanimive rezultate delovanja takšnih naprav.
Razvoj inovativne tehnologije frekvenčnega krmiljenja lahko povezujemo s številnimi novimi izzivi kot so obremenitev posameznih komponent in tudi glasnost delovanja, hkrati pa te naprave delujejo učinkoviteje in pripomorejo k boljšemu izkoristku energije.
Vse temelji na znanstveno – raziskovalnih dokazih
Teoretične in praktične raziskovalne metode so namreč pokazale, da je zvišanje učinkovitosti toplotnih črpalk zrak/voda odvisno od neprekinjenega nadzora med proizvedeno in potrebno energijo za ogrevanje. Izboljšanje učinkovitosti lahko dosežemo z izboljšanjem geometrije uparjalnika, v povezavi z optimalnim razmerjem delovanja uparjalnika ter ventilatorja. Raziskave so pokazale tudi, da je optimalna učinkovitost dosežena takrat, ko nadzorujemo tako delovanje kompresorja kot tudi ventilatorja.
Analizirana sta bila dva primera uporabe: uporaba toplotne črpalke v prenovljenem objektu in v pasivni hiši.
Raziskovalci CC TEVT(Competence Centre Thermal Energy Systems and Process Engineering at the Lucerne University) so z rezultati, ki so jih pridobili na prototipu, izdelali sheme letne obremenitve za primer švicarskega sredogorja. V primeru obnovljene staro gradnje pri 38 °C povratne temperature, 46 °C dovodne temperature in najnižji zunanji temperaturi -10 °C je sezonski izkoristek (SCOP) znašal 3,8. V primeru pasivne hiše pri 25 °C povratne temperature, 30 °C dovodne temperature in najnižji zunanji temperaturi -10 °C pa je sezonski izkoristek (SCOP) znašal 4,4. Pri obeh podatkih je upoštevana tudi energija, ki je bila porabljena za odtaljevanje. Ob ustrezno dimenzionirani toplotni črpalki zrak/voda (ne pri predimenzionirani) vpliva na visoko stopnjo sezonskega izkoristka (SCOP) tudi ustrezna vgradnja v ogrevalni sistem. Raziskovalci so na osnovi preizkusov zaključili, da prinašajo inverterske toplotne črpalke višji sezonski izkoristek (SCOP) v primerjavi s standardnimi napravami z ON/OFF tehnologijo ter dosegajo boljše rezultate.
Zaključki analize:
- Pri uporabi inverterskih toplotnih črpalk zrak/voda s sistemom frekvenčnega krmiljenja moči je v primerjavi s standardnimi ON/OFF napravami zaslediti velik skok v učinkovitosti delovanja. Letna grelna števila (SCOP) so podobno visoka kot pri že uveljavljenih toplotnih črpalkah zemlja/voda.
- Potencial konstantnega frekvenčnega krmiljenja lahko najbolje izkoristimo pri uporabi v prenovljenih obstoječih objektih, ki se ogrevajo z radiatorji. Ključno je razmerje in razporeditev obremenitve med kompresorjem in ventilatorjem.
- Uporaba konstantnega frekvenčnega krmiljenja (inverter) močno zmanjša jakost tvorbe ledu in zmrzali.
- Prednosti takšnega načina krmiljenja opazimo le pri pravilno dimenzioniranih toplotnih črpalkah in sistemih zrak/voda. Pri preveliki napravah ni opaznih izboljšav učinkovitosti.
NA KAJ JE POTREBNO BITI POZOREN PRI IZBIRI – PRIPOROČILA FWS (Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz (opp. Švicarsko strokovno združenje za toplotne črpalke)):
- Energetska učinkovitost
Vrednosti COP so dobri pokazatelji energetske učinkovitosti črpalke. To vrednost je potrebno preveriti pri enakih pogojih (temperatura zunanjega zraka in temperatura ogrevalne vode) ter po enakem merilnem postopku/standardu – EN14511. - Temperaturne omejitve
Toplotnih črpalk ne uporabljamo samo za ogrevanje prostora, ampak tudi za ogrevanje sanitarne vode. Zato je potrebno paziti, da lahko toplotne črpalke tudi pri nizkih zunanjih temperaturah dosegajo ustrezno visoke dovodne temperature. Raziskovalci na visoki šoli v Luzernu so dokazali, da lahko pri zunanji temperaturi – 10 °C toplotne črpalke z invertersko tehnologijo dosežejo tudi 60°C dovodne temperature. Pomembno je tudi do katere zunanje temperature lahko TČ deluje brez pomožnih grelcev. - Ogrevalna moč
Potrebno je preveriti ogrevalno moč toplotne črpalke pri nizkih zunanjih temperaturah. Vse več proizvajalcev namreč ogrevalno moč navaja pri zunanji temperaturi +7°C, kjer pa ogrevanja skoraj ne potrebujemo več. Vedno zahtevajte podatke o ogrevalni moči pri stopnji delovanja A-15 /W35, na osnovi tega podatka pa lahko ugotovite katera TČ je sploh primerna za vaš objekt.