A kültéri hőcserélő és a levegő nedvességtartalmának kölcsönhatásai
A kültéri egység egyik legkritikusabb eleme a lamellás hőcserélő, amelyen keresztül a rendszer hőt von ki vagy ad le a környezetnek. A hőcserélő felületén zajló folyamatokat a levegő páratartalma alapvetően befolyásolja.
Kondenzáció hűtési üzemmódban
Hűtési üzem esetén a kültéri egység hőt ad le a környezetnek. Ilyenkor a hőcserélő felületének hőmérséklete általában magasabb vagy megegyezik a kültéri levegő hőmérsékletével, így a relatív páratartalom kevésbé jelent problémát:
-
a kondenzáció mértéke mérsékelt,
-
a lamellákon összegyűlő nedvesség nem akadályozza a hőátadást,
-
nincs jégképződés.
A teljesítményre gyakorolt hatás ebben az üzemmódban általában elhanyagolható.
Páralecsapódás és jegesedés fűtési üzemmódban
Fűtési üzemben azonban a helyzet drasztikusan megváltozik. Ilyenkor a kültéri hőcserélő elpárologtatóként működik, azaz hőt von ki a kinti levegőből. Ennek következtében a hőcserélő felülete:
-
jelentősen a harmatpont alá hűl, gyakran 0 °C alatti;
-
a levegő nedvessége kondenzálódik és megfagy;
-
intenzív deresedés, majd jégképződés indul meg.
A jegesedési sebesség egyenesen arányos:
-
a levegő relatív páratartalmával,
-
a levegő–hőcserélő közti ΔT értékével,
-
a légáramlás mennyiségével.
Magas páratartalom esetén – különösen ködben – a jégréteg kialakulása extrém gyors lehet.
A jegesedés hatása a hőszivattyú teljesítményére és hatásfokára
A hőátadás romlása
A hőcserélő lamelláira fagyott jég:
-
csökkenti a hőátadó felületet,
-
növeli a légellenállást,
-
korlátozza a ventilátor légszállítását.
Már 1–2 mm vastag jégréteg is 10–20% hőátadási veszteséget okozhat. Ködös, +1…+5 °C-os, 90–100% páratartalmú környezetben a hatékonyságromlás ennél is nagyobb lehet.
Kompresszor terhelésének növekedése
A jég miatt romló hőátadás és csökkenő elpárolgási hőmérséklet hatására:
-
nő a kompresszor nyomáskülönbsége,
-
nő a kompresszor elektromos munkája,
-
csökken a COP.
Gyakoribb leolvasztási ciklusok
A készülék a hőcserélő jegesedését automatikus defroszt ciklusokkal olvasztja le. Ezek során:
-
a rendszer hőszivattyúzási iránya megfordul,
-
a kültéri egység fűt,
-
a beltéri oldalon csökken vagy megszűnik a hőleadás,
-
a kompresszor tovább dolgozik → növekvő energiafogyasztás.
Egy defroszt ciklus 3–10 percig tart, és akár óránként is többször lefuthat. Ez az éves fűtési teljesítményre vetítve akár 15–30% COP veszteséget is okozhat a legkedvezőtlenebb körülmények között.
A környezeti viszonyok és a páratartalom együttes hatása
A kültéri egység működése szempontjából különösen kritikusak azok az időjárási viszonyok, amelyek:
-
0 és +7 °C közötti hőmérséklettel,
-
magas relatív páratartalommal,
-
szélcsendes, páradús környezettel járnak.
Ezekben az esetekben a defroszt ciklusok gyakorisága a készülék algoritmusától és a hőcserélő minőségétől függően jelentősen megugrik.
Érdemes kiemelni:
-
száraz, hideg (-5…-15 °C) levegőben gyakran kevesebb a jegesedés, mint nyirkos +2–5 °C-ban;
-
ködös, páradús és enyhe időjárás jelenti a legrosszabb hatásfokot.
Konstrukciós tényezők, amelyek befolyásolják a páratartalomra adott reakciót
Hőcserélő felület és bevonat
A korszerű kültéri egységek:
-
nagy felületű hőcserélővel,
-
hidrofil vagy anti-korróziós bevonattal
csökkentik a jég tapadását, javítva a leolvasztást.
Leolvasztási algoritmus
A fejlettebb hőszivattyúk intelligens defroszt algoritmusai:
-
érzékelik a jégképződés ütemét,
-
optimalizálják a ciklus gyakoriságát,
-
minimalizálják a teljesítménykiesést.
Ventilátor és légáramlás
A túl kicsi légáramlás gyorsítja a jegesedést, míg a nagyobb légszállítás késlelteti azt.
A párás időjárás hatásainak minimalizálása
Optimális telepítési magasság és környezet
A kültéri egységet célszerű:
-
legalább 25–40 cm-rel a talaj fölé helyezni,
-
széljárta, nyitott helyre szerelni,
-
kerülni a mélyedéseket, zárt udvarokat és szélárnyékos sarkokat.
A jobb légmozgás lassítja a jegesedést.
Rendszeres hőcserélő-tisztítás
A por és szennyeződések a lamellákon:
-
rontják a hőátadást,
-
gyorsítják a jégképződést.
Évi 1–2 tisztítás ajánlott.
Kondenzvíz elvezetése
A fagyott kondenzvíz akadályozhatja a ventilátor működését. A megfelelő cseppvízelvezetés és fagyvédelmi megoldások fontosak.
Összegzés
A párás, nyirkos idő elsősorban fűtési üzemben jelent kihívást a légkondicionálók és hőszivattyúk kültéri egységeinek. A magas páratartalom:
-
gyorsítja a deresedést és jégképződést,
-
rontja a hőátadási hatékonyságot,
-
növeli a kompresszor terhelését,
-
gyakoribb leolvasztási ciklusokat eredményez,
-
csökkenti a rendszer szezonális hatékonyságát.
A teljesítményromlás mértéke mérsékelt körülmények között 5–10%, extrém páradús és enyhe időben akár 20–30% is lehet.
A modern készülékek fejlett leolvasztási algoritmusai és hőcserélő bevonatai jelentősen mérsékelhetik ezeket a hatásokat, de a környezet fizikai törvényszerűségei miatt a párás, nyirkos levegő továbbra is a hőszivattyúk egyik legnagyobb hatékonysági kihívása marad.
