Ogrzewanie freonowymi systemami Split/VRF – realną alternatywą dla konwencjonalnych rozwiązań grzewczych
O poszczególnych tak zwanych „freonowych” systemach grzewczo-chłodzących można bardzo dużo teoretyzować, lecz wypowiem się z punktu praktycznego i jako były sceptyk oraz chciałbym uzmysłowić pewne zalety. Przez długi czas byłem sceptycznie nastawiony do używania pomp ciepła typu powietrze-powietrze, lecz w miarę doświadczenia z nowoczesnymi i dobrej, jakości rozwiązaniami oraz analiz przekonałem się do współczesnych freonowych systemów grzewczo-chłodzących, jako poważne źródło ciepła. Poza tym, że jestem pasjonatem efektywności energetycznej i nie jestem oderwany od rzeczywistości, gdyż, na co dzień zajmuje się, modernizacjami, konsultacjami przy inwestycjach a przede wszystkim eksploatacją instalacji HVAC wielu zróżnicowanych obiektów.
Ogrzewanie urządzeniami chłodząco-grzewczymi klimatyzacji typu split, VRF/VRV działającymi w trybie grzania (pompa ciepła) wciąż dla większości wydaje się w polskim klimacie bardziej wątłym dogrzewającym gadżetem, niż poważnym sposobem na ogrzewanie. W sumie to w części prawda, ale raczej nieaktualna, bo bardzo dynamiczny rozwój technologii tzw. powietrznych pomp ciepła sprawił, że aktualnie możemy traktować “freonowe” systemy grzewczo-chłodzące, jako atrakcyjną alternatywę dla konwencjonalnego wodnego – ogrzewania i chłodzenia. Systemy split, VRF to po prostu bardzo wydajne grzewczo-chłodzące zaawansowane pompy ciepła powietrze-powietrze, powietrze-woda (opcjonalnie dla niektórych rozwiań).
Przydatne zastosowanie
Modernizacje, rozbudowy wentylacji, chłodzenia i ogrzewania bywają problematyczne, jeżeli chodzi dostarczenie ciepła i chłodu np. z względu na ingerencje w instalacje, prowadzenie instalacji, ponowną regulacje instalacji, itp. Trzeba też uwzględnić problemy z zapasem mocy grzewczej i chłodniczej, która z względu na nieduże zmiany klimatu i duże wymagania komfortu jest często na granicy. Zazwyczaj przy przebudowach/rozbudowach, modernizacjach powierzchni lub central wentylacyjnych stawiam na freonowe systemy chłodzące grzewcze nawet, jako główne źródło ciepła i chłodu. Jest to dużo łatwiejsze i szybsze, a często nawet tańsze w realizacji rozwiązanie. Rozbudowa/przebudowa instalacji wody lodowej i ciepła technologicznego dla fragmentu budynku bywa bardziej problematyczna a nawet droższa i bardziej problematyczna w wykonaniu w porównaniu do pomp ciepła grzewczo-chłodzących powietrze-powietrze. Dodatkowo zyskujemy wyższa efektowość energetyczną w stosunku do istniejących instalacji.
Pompy ciepła powietrze-powietrze i powietrze – woda
Split/Multi Split to proste, tanie i dobrze nam znane klimatyzatory, gdzie dla systemu multisplit możemy podłączyć kilka jednostek wewnętrznych. Ograniczenie funkcjonalności, mocy oraz długości instalacji.
VRF (VRV) (Variable Refrigerant Flow/Volume). System o szerokich możliwościach dostosowania mocy ilości jednostek wewnętrznych i długości instalacji. Obecne systemy klimatyzacji VRF zapewniają najwyższe standardy komfortu ich użytkownikom. Również komfort jest zwiększany wysoką niezawodnością systemu. Szczególnie system VRF jest zaawansowanym technologicznie rozwiązaniem, więc wymaga odpowiednich fachowców, przy projektowaniu i montażu instalacji freonowej. Jednak, jeżeli dodamy zastosowanie dobrej jakości urządzeń uzyskujemy niezwykle niezawodny system nawet w porównaniu z tradycyjnymi systemami grzewczo-chłodzących zasilanych wodą klimakonwektorów oraz całą instalacją wody lodowej i ciepła technologicznego.
Zalety VRF:
– Wysoka niezawodność.
– Szybki i prosty montaż instalacji.
– Cienkie, elastyczne i szybkie w montażu orurowanie.
– Mała waga i rozmiar jednostki zewnętrznej pozwala posadowić na stropach nawet już istniejących obiektów.
– Możliwość budowania rozległych systemów (długość orurowania do 1000 m)
– Możliwość sprawnego odzysku ciepła w sytuacji równoczesnego ogrzewani i chłodzenia różnych powierzchni. Energia cieplna odebrana z chłodzonych pomieszczeń może być wykorzystywana do ogrzewania innych pomieszczeń lub podgrzewania ciepłej wody użytkowej.
– Wysoka efektywność energetyczna, szczególnie w wariancie z odzyskiem ciepła.
– Indywidualna kontrola temperatury w poszczególnych strefach. – Niektórzy producenci dają możliwość uzyskania wody grzewczej/chłodzącej do pomieszczeń, gdzie nie można zastosować bezpośrednio freonu.
– Pełna integracja z systemami zarządzania budynkiem BMS.
Niezawodność – Systemy VRF są powszechnie uważane za najbardziej zaawansowane rozwiązania klimatyzacyjne dostępne na rynku. Zaawansowanie techniczne systemów VRF i pomp ciepła wskazywałby na wysoką zawodność, co o dziwo nie potwierdza rzeczywistość. Osobiście stawiam na rozwiązania sprawdzonych producentów np. Fujitsu/Fuji, Mitsubishi wykazujących wyjątkową niezawodność na przestrzeni wielu lat eksploatacji.
Równoczesne ogrzewanie i chłodzenie – odzysk ciepła
W budynkach biurowych i handlowo-usługowych często lokalnie uzyskujemy duże zyski ciepła, więc nawet w zimie cześć pomieszczeń wymaga chłodzenia. Dodatkowo jak dobrze wiemy użytkownicy są bardzo wymagającym względem komfortu i zatem dobrze radzę by dobrze rozważać systemy VRF pozwalające na jednoczesne grzanie i chłodzenie w różnych pomieszczeniach. Dodatkowo w taki system w praktyce jest jeszcze bardziej oszczędny przez odzysk ciepła z chłodzonych powierzchni.
Dobra praktyczna rada. Systemy VRF występują w 2 głównych wariantach funkcjonalności grzania i chłodzenia. Tańsza około 10%-15% wersja, gdzie wszystkie jednostki wewnętrzne pracują tylko trybie grzania lub chłodzenia, czyli niema możliwości jednoczesnego grzania i chłodzenia w różnych pomieszczeniach. Drugi wariant to systemy 3 rurowe (2-rurowe dla Mitsubishi) z odzyskiem ciepła, który pozwala w każdej chwili na dowolność wyboru trybu grzania i chłodzenia. Przykładowo możemy chłodzić wypełnioną ludźmi sale konferencyjna w rdzeniu budynku i ogrzewać w tym czasie gabinet prezesa przy ścianie zewnętrznej. Dodatkowo ciepło pobrane z sali konferencyjnej wykorzystane do ogrzania gabinetu prezesa. Przykład z życia wzięty, zatem w wielu warunkach oszczędność trochę tańszego sytemu odbiłaby się na zasłużonych skargach użytkowników.
Z obserwacji wielu biurowców i obiektów usługowo handlowych, zjawisko jednoczesnego grzania i chłodzenia różnych pomieszczeń(różne zyski i straty ciepła) jest normą nawet przy ujemnych temperaturach zewnętrznych. W takich warunkach dzięki odzyskowi ciepła również niewiele droższy system zwróci się w zaoszczędzonej energii. Dodatkowo, jeżeli traktujemy jako jedyne źródło ciepła trzeba odpowiednio dobrać najlepiej dedykowane urządzenia z możliwością ogrzewania przy co najmniej -20ᴼ na zewnątrz. Równoczesne grzanie i chłodzenie opisywałem wielokrotnie marnotrawstwo-energii-w-praktyce a system VRF z odzyskiem ciepła umiejętnie rozmieszczony jest sam w sobie niemal idealnym systemem zarządzania energią “cieplną/chłodniczą”.
System VRF z odzyskiem ciepła świetnie wpasowuję się w rolę lokalnego chłodzenia i ogrzewania pomieszczeń w warunkach biurowych i handlowo-usługowych.
Jak w praktyce sprawują systemy grzewczo-chłodzące, czyli powietrzne pompy ciepła na mrozie?
Powszechnie krąży przekonanie, że pompy ciepła powietrze-powietrze przy silnych morzach (poniżej -5ᴼ/-10ᴼ) nie stanie skutecznie grzać i jest to prawdą, która dotyczy starych i niskiej, jakości urządzeń. Obecnie producenci zapewniają możliwość grzania zazwyczaj od -15ᴼ do -20ᴼ a nawet -25ᴼ. Oczywiście efektywność energetyczna i wydajność grzewcza spada przy skrajnie niskich temperaturach. Tylko, kto rejestrują tak silne mrozy w dużych miastach, w których temperatura w zimie jest o kilka stopni większa niż poza miastem oraz skrajnie niskie temperatury występują bardzo rzadko
Rozkład temperatur w mieście podczas zimy – W miastach jest znacznie cieplej jak poza miastem
Polecam artykuł na ten temat:
http://www.twojapogoda.pl/wiadomosci/113810,w-miescie-moze-byc-nawet-o-15-stopni-cieplej-niz-na-wsi
W budynku blisko centrum Warszawy wyposażonym w system zarzadzanie energią Siemensa monitorujący temperatury zewnętrzne i parametry węzła ciepła itp.. Według raportów przygotowanych przez Siemensa, temperatury zewnętrzne poniżej ok. -13ᴼ to jednostkowe w skali roku krótkotrwałe przypadki. Natomiast temperatury poniżej ok -13ᴼ a temperatur poniżej -20ᴼ do tej pory nie zarejestrowano.
Ciekawostka – Jeżeli klimatyzator poprawnie chłodzi, lecz ma problemy z grzaniem, nawet, kiedy nawet nie mamy temperatury poniżej zera to wskazuje zazwyczaj niedobór czynnika “chłodniczego”. Niedobór nie koniecznie musi wynikać z nieszczelności, lecz z brakiem uzupełnienia czynnika adekwatnego do długości instalacji podczas montażu.
Przykłady skutecznego ogrzewania pompami ciepła grzewczo-chłodzącymi:
– Moje biuro jak cały nieduży budynek jest ogrzewany i chłodzonym systemem multisplit powietrze-powietrze i opcjonalnymi grzejnikami elektrycznymi. Moje biuro jest trudnym przypadkiem, bo większość to ściany zewnętrzne lub graniczy biuro pomieszczeniami nieogrzewanymi i zastosowano wentylacje hybrydową bez odzysku ciepła. Całą zimę 2016/2017 ogrzewaliśmy biuro wyłącznie klimatyzatorami multisplit i nie zrejestrowaliśmy przypadku braku mocy grzewczej pompy ciepła.
– W eksploatacji mam kilkaset klimatyzatorów split/multisplit. Część użytkowników z powodzeniem używa do dogrzewania pomieszczeń.
– Z informacji od znajomych z serwisu uznanego szwedzkiego producenta ich agregaty chłodzą-grzejące dla central wentylacyjnych spokojnie do -15ᴼ zapewniają 100% potrzeby ciepła centrali. Natomiast poniżej -15ᴼ wspomagane są nagrzewnicą elektryczna, co w wielkomiejskich/polskich warunkach są to ekstremalnie rzadkie przypadki, co potwierdzają sami serwisanci.
– W pewnym budynku podczas procesu uruchamiania obiektu przez prawie całą zimę z względu na problemy z węzłem ciepła budynek był skutecznie ogrzewany pompą ciepła – VRF przeznaczonym pierwotnie głównie do chłodzenia.
– Wiele central wentylacyjnych, które dodatkowo montujemy przy okazji modernizacji i rozbudów obiektów wyposażamy w chłodnicę freonową z możliwością ogrzewania powietrza. Pompa ciepła z powodzeniem zazwyczaj stanowi podstawowe źródło ciepła i ewentualnie jest wspomagane nagrzewnicami elektrycznymi, co pozwala z powodzeniem zrezygnować z tradycyjnego ogrzewania i chłodzenia wodnymi systemami. W pewnych przypadkach korzystamy z współpracy freonowego modułu grzewczo-chłodzącego z tradycyjną nagrzewnicą. W takich centralach nagrzewnica(chłodnica) freonowa, skutecznie może przejmować ogrzewanie powietrza. Zazwyczaj konfigurujemy jej pracę w efektywnym energetycznie zakresie temperatur zewnętrznych do -5ᴼ.
– Wiele obiektów i aranżacji jednej z największych sieci drogerii z powodzeniem wykorzystuje w 100% do ogrzewania i chłodzenia wyłącznie system pomp ciepła (klimatyzacji) powietrze-powietrze.
Koszty eksploatacji i instalacji systemów grzewczo-chłodzących – pomp ciepła
Biorąc pod uwagę freonowe systemy grzewcze jedynie, jako źródło ciepła i porównując do konwencjonalnych systemów grzewczych koszty są zazwyczaj wyższe, choć przy modernizacjach i małych inwestycjach niekoniecznie. Natomiast rozpatrując freonowy system grzewczo-chłodzący, uwzględniając szereg zalet przewyższających tradycyjne rozwiązania to w wielu przypadkach będzie to korzystniejsze rozwianie.
W moich warunkach cen energii i sprawność naszych urządzeń VRF i innych freonowych urządzeń grzewczo-chłodzących oszacowaliśmy, że do temperatury zewnętrznej około -5ᴼ ogrzewanie systemem klimatyzacji jest nawet efektywniejsze energetycznie w porównaniu do ciepła systemowego. Dla bardziej wtajemniczonych uwzględnialiśmy odszranianie jednostek zewnętrznych, które znacząco rzadziej jest załączane poniżej 0ᴼ z względu na suchsze powietrze. Oczywiście jest to uzależnione, od jakości pomp ciepła cen prądu i ciepła dla każdego przypadku.
Podsumowując
Chciałem przede wszystkim przekazać swoje praktyczne doświadczenia i spostrzeżenia wielu praktycznych zalet, jakie niosą freonowe systemy grzewczo chłodzące. Ponad to artykuł ma za zdanie uświadomić, że pompa ciepła może być poważnie traktować jako źródło ciepła. Jak pokazuje praktyka odpowiednio dobrane urządzenia grzewczo-chłodzące mają dużo zalet i wielu przypadkach jest bardzo korzystnym rozwiązaniem. Ciągle wiele osób w tym projektantów nie jest przekonanych do pomp ciepła. Często ten opór jest związane z strachem i/lub lenistwem przed czym nowym czy układami z dostawcami.
Zostaw swój komentarz