Mitsubishi Zubadan - Technická specifikace a výkon

TEPELNÁ ČERPADLA TYPU VZDUCH-VODA S NÁZVEM ZUBADAN

Tento krátký příspěvek slouží, jako základní popis nového tepelného čerpadla typu vzduch-voda s názvem ZUBADAN od výrobce Mitsubishi Electric.

ÚVOD

Tepelná čerpadla se v současné době stávají stále více žádanými. Výrazný vliv na rostoucí popularitu těchto energetických zařízení mají především neustále se zvyšující ceny energií. Tento trend bude bez ohledu na politické dění či změny v ekonomice nadále pokračovat. Uživatel tepelného čerpadla nemusí nakupovat až dvě třetiny energie určené na vytápění. Tuto energii lze jednoduše získat z okolí vytápěného objektu. S tím souvisí také ekonomická návratnost těchto zařízení, která činí přibližně 5 až 10 let (dle typu zařízení). Přednostmi tepelného čerpadla jsou tak bezesporu nízké provozní náklady, ale i bezobslužnost zařízení či ekologická šetrnost. Stále více oblíbeným nízkopotenciálním zdrojem tepla se tak stává okolní vzduch. Jeho intenzita využití se stále zvyšuje, a to zejména díky zdejším příznivým klimatickým podmínkám.

Až doposud byl hlavním důvodem pro poměrně malé využití tepelných čerpadel typu vzduch-voda, značný pokles výkonu v zimním období. U většiny těchto tepelných čerpadel při snížení venkovní teploty ze 7 °C na -15 °C, poklesl výkon o 40 až 60%. V praxi tak musel být vždy sériově vřazen elektrický dohřev, který byl automaticky přivolán tepelným čerpadlem a dohřál tak výstupní teplotu užitkové, nebo topné vody z tepelného čerpadla na požadovanou hodnotu. Za těchto velmi nepříznivých venkovních podmínek je však zároveň největší potřeba tepla a tepelné čerpadlo se na celkovém topném výkonu podílelo jen velmi malou částí.

Tepelná čerpadla od Mitsubishi Electric

Výrobce Mitsubishi Electric přichází na trh s novými tepelnými čerpadly typu vzduch-voda s názvem ZUBADAN. Tato tepelná čerpadla jsou určena pro celoroční provoz, a to i v období, kdy venkovní teplota klesá k extrémním hodnotám hluboko bod mrazu až k -25 °C. Při venkovní teplotě -15 °C je jednotka schopna stále zachovávat svůj topný výkon na 100%.

{popis}

Obr. 1    Navýšení výkonu o 30% oproti jednotkám Power Inverter.

Při extrémně nízkých venkovních teplotách dosahujících až -25 °C si jednotka je stále schopna udržet 75% svého jmenovitého topného výkonu. Značným odlišujícím parametrem od všech ostatních tepelných čerpadel je tak mimořádně stabilní výkon v průběhu celého roku. Díky tomuto stabilnímu výkonu a vysokému topnému faktoru jsou nízké provozní náklady dosaženy i v zimních měsících.

{popis}

Obr. 2    Rozšíření operačního rozsahu až do venkovní teploty -25 °C.

Pro co nejnižší provozní náklady je jednotka navíc vybavena frekvenčně řízeným kompresorem a ventilátory, které jsou regulovatelné v širokém rozsahu. Pomocí tohoto frekvenčního měniče je jednotka schopna rychle reagovat na náhlou změnu potřeby výkonu a u většiny aplikací už není tak potřeba akumulační nádrže. Jednotka je vybavena nově konstrukčně navrženým kompresorem typu Scroll s přímým vstřikováním chladiva.

{popis}

Obr. 3    Frekvenčně řízený kompresor typu Scroll od Mitsubishi Electric s přímým vstřikováním chladiva.

Další nevýhodou pro tepelná čerpadla typu vzduch-voda byla vlastní doba odmrazování, kdy jednotky při nejméně příznivých podmínkách odmrazovali příliš často a dlouho, nebo neodmrazovali vůbec a jednotky tak v zimním období často zamrzali. Tento problém byl vyřešen díky technologii přímého vstřikování chladiva pod hlavu kompresoru, výkonovým zásobníkem s chladivem a novou konstrukcí tepelného výměníku (HIC).

{popis}

Obr. 4    Zjednodušené schéma chladivového okruhu

To vše má za následek zajištění plného komfortu i při velmi nízkých venkovních teplotách díky zkrácení samotného procesu odmrazování, který netrvá déle než 3 minuty. Po uplynutí této velmi krátké doby funguje jednotka opět na plný výkon. Zároveň dochází k prodloužení jednotlivých intervalů mezi jednotlivými odmrazovacími cykly.

K odmrazování jednotky dochází maximálně každých 150 minut při nejméně výhodných podmínkách, kdy venkovní teplota kolísá kolem 5 °C, při poměrně vysoké relativní vlhkosti vzduchu. Systém vstřikování též příznivě působí na zkrácení doby, kterou tepelné čerpadlo potřebuje k dosažení ohřevu vody na požadovanou teplotu. Při venkovní teplotě 2 °C se doba ohřevu vody zkracuje až o 50%.

{popis}

Obr. 5    Zkrácení doby ohřevu až o 50% oproti jednotkám Power Inverter

Zachováním jednotných příznivých rozměrů, které činí pouze 1350x950x330 mm a svojí hmotností pouze 140 kg, patří jednotky ZUBADAN k nejkompaktnějším na trhu. S těmito rozměry a velmi malou hmotností lze jednotku umístit ve venkovním prostředí téměř kdekoliv, na nástěnnou konzoli na fasádu domu, na stojanovou konzoli na střechu či za dům. Pomocí propojení vedením chladiva, lze venkovní jednotku umístit až na vzdálenost 75 m od výměníku chladivo/voda s výkonovou ztrátou maximálně do 5%. Díky této vlastnosti může být jednotka umístěna mimo okolí domu, v případě že by např. narušovala celkový vzhled vytápěného domu.

{popis}

Obr. 6    Nová tepelná čerpadla typu vzduch-voda s názvem ZUBADAN od Mitsubishi Electric s topným výkonem v rozmezí od 8 do 23 kW.

Velkou nevýhodou tepelných čerpadel s obdobným konstrukčním řešením bývala navíc hladina akustického tlaku, která značně převyšovala hranici 60 dB (A), a narušovala tak pohodlí vytápěného domu. Venkovní jednotky ZUBADAN pomocí speciálně tvarovaných lopatek ventilátorů a dokonale odhlučněnému kompresoru, snížili maximální hladinu akustického tlaku na 52 dB (A), při 100% výkonu tepelného čerpadla, měřeno ve vzdálenosti 1 m od jednotky a ve výšce 1,5 m před jednotkou. Jednotky navíc disponují tzv. nočním režimem, kdy je možné jednotku v případě nočního klidu ztišit o 4 dB (A).

{popis}

Obr. 7    Schéma otopné soustavy s tepelným čerpadlem typu vzduch-voda s názvem ZUBADAN

Systémová řešení tepelného čerpadla ZUBADAN

Venkovní jednotky ZUBADAN jsou k dispozici kromě splitového provedení také i v kompaktním provedení, kde deskový výměník chladivo/voda je integrován uvnitř venkovní jednotky a vodní vedení je tak připojeno přímo k venkovní jednotce. Chladivový okruh je pevně uzavřen ve venkovní jednotce a pomocí již integrovaného deskového výměníku, lze jednotku jednoduše připojit přímo na otopnou soustavu. Toto provedení však přináší svá úskalí v zajištění proti zamrznutí vodního vedení ve venkovním prostředí.

Více možností tak nabízí splitové provedení venkovních jednotek, kde pomocí vedení chladiva s tzv. ekologickým chladivem R410A, lze natáhnout vedení chladiva až na vzdálenost 75 m od vlastního výměníku chladivo/voda umístěnému v technickém zázemí budovy, které díky svým vlastnostem nezamrzá a není tak nutná žádná ochrana proti zamrznutí.

{popis}

Obr. 8   Kompletní systémové řešení tepelného čerpadla Zubadan s názvem Ecodan.

Mitsubishi Electric má ve své nabídce kompletní systém řešení vytápění s názvem Ecodan. Venkovní jednotka ZUBADAN je propojena vedením chladiva (u splitového provedení venkovní jednotky), nebo vodním vedením (u kompaktního provedení) s vnitřní jednotkou tzv. hydroboxem, který je umístěn uvnitř vytápěného objektu.

Součástí tohoto hydroboxu je již deskový výměník (pouze u splitového provedení venkovní jednotky), zásobník teplé užitkové vody, oběhové čerpadlo, ventily, el. dohřev (pro případ výpadku tepelného čerpadla, nebo pro sanaci zásobníku) a vlastní regulace. Výhodou tohoto systémového řešení je snadná a rychlá montáž a pomocí povedenému designovému opláštění a velmi malým rozměrům (1699x600x734 mm) vnitřní jednotky, může být umístěna téměř kdekoli. Mitsubishi Electric kromě kompletního systémového řešení s názvem Ecodan nabízí i tzv. individuální systémové řešení. Toto systémové řešení je určené pro přizpůsobení individuálním požadavkům, nebo zvláště výhodné pro rekonstrukce otopných soustav.

V nejjednodušším případě se může skládat pouze z venkovní jednotky ZUBADAN, deskového výměníku chladivo/voda (pro splitové provedení) a řídící elektroniky, která slouží pro vlastní řízení tepelného čerpadla. Pomocí této elektroniky lze tepelné čerpadlo ovládat pomocí externích vstupů a výstupů (0-10 V, 1-5 V, 4-20 mA, nebo prostřednictvím beznapěťových kontaktů). Současně lze také pomocí této řídící elektroniky spouštět oběhové čerpadlo, přepínat třícestný ventil, nebo sepnout elektrický dohřev pro případ sanace zásobníku, nebo při náhlém výpadku tepelného čerpadla.

Standardní součástí řídící elektroniky je kabelové dálkové ovládání, které slouží pro základní uživatelské nastavení (nastavení teploty, režimu provozu, nebo nastavení topné křivky pro režim Topení ECO atd.). V případě nadřazeného řízení, slouží toto ovládání pouze pro vizuální kontrolu, nebo vlastní servisní dohled (funkce vlastní diagnostiky).

{popis}

Obr. 9   Individuální systémové řešení tepelného čerpadla ZUBADAN s deskovým výměníkem připojeném pouze na otopnou soustavu (1 – splitová venkovní jednotka, 2 – řídící elektronika, 3 – kabelové dálkové ovládání, 4 – deskový výměník chladivo/voda, 5 – vedení chladiva, 6 – oběhové čerpadlo, 7 – stávající elektrický kotel, 8 – prostorový termostat)

Tepelná čerpadla ZUBADAN se navrhují jako monovalentní zdroj tepla. Z důvodu zálohy se však doporučuje vždy počítat např. s průtokovou elektrickou patronou pro případ výpadku tepelného čerpadla, nebo přímotopnou elektrickou patronou pro sanaci zásobníku. Prostřednictvím řídící elektroniky od Mitsubishi Electric, lze jednoduše zkombinovat tepelné čerpadlo s původním zdrojem vytápění a ponechat původní zdroj v případě pak rekonstrukce otopné soustavy jako zálohu při náhlém výpadku tepelného čerpadla.

{popis}

Obr. 10 Individuální systémové řešení tepelného čerpadla ZUBADAN s deskovým výměníkem připojeném na otopnou soustavu a ohřevem TV (1 – splitová venkovní jednotka, 2 – řídící elektronika, 3 – kabelové dálkové ovládání, 4 – deskový výměník chladivo/voda, 5 – vedení chladiva, 6 – oběhové čerpadlo, 7 – stávající elektrický kotel, 8 – třícestný ventil s pohonem, 9 – zásobník teplé užitkové vody, 10 – elektrická patrona, 11 – prostorový termostat)

V současné době se stále více začíná využívat kombinace více zdrojů tepla. Často se dnes setkáváme s připojením krbu, kotle na dřevo, nebo ohřevu vody pomocí slunečních kolektorů. Pro případ kombinace těchto dalších zdrojů tepla s tepelným čerpadlem ZUBADAN, je možné využít jednoduché výměníkové stanice, pomocí které lze snadno využít výhod všech zdrojů tepla jak pro otopnou soustavu, tak ohřev teplé užitkové vody.

{popis}

Obr. 11 Individuální systémové řešení tepelného čerpadla ZUBADAN v kombinaci se slunečním ohřevem a možností připojení krbu, nebo kotle na dřevo pomocí výměníkové stanice připojené na otopnou soustavu a ohřev TV (1 – splitová venkovní jednotka, 2 – řídící elektronika, 3 – kabelové dálkové ovládání, 4 – vedení chladiva, 5 – výměníková stanice, 6 – přímotopná elektrická patrona, 7 – prostorový termostat)

Výhodou tohoto systémového řešení jsou nízké provozní náklady na vytápění, bezobslužný celoroční provoz či ekologická šetrnost k životnímu prostředí.

Zařízení od výrobce Mitsubishi Electric je odzkoušené a zavedené na našem trhu po dobu více než 15 let.

 

Zapojení tepelného čerpadla Mitsubishi Zubadan:

{popis}

Chladivové schéma tepelného čerpadla Mitsubishi Zubadan:

{popis}

 

 

Vstřikovací schéma tepelného čerpadla Mitsubishi Zubadan:

{popis}