Testo Academy Blok 3: správné plánování a měření

Tepelná čerpadla jsou ve velkém množství vyráběna průmyslově. Chladicí okruh je pak již předinstalován v monobloku – ať už pro vnitřní nebo venkovní instalaci. V případě dělených (splitových) jednotek musí odborný technik chladicí okruh uzavřít. Dalším úkolem je správné připojení tepelného čerpadla k akumulačním nádržím nebo otopné soustavě v objektu a ke zdroji tepla. Je velice důležité, aby během těchto procesů nedošlo k žádným chybám, protože by se nevyhnutelně negativně projevily na sezónním topném faktoru a tím i na celkové účinnosti otopné soustavy. Posledním krokem je uvedení do provozu.

1. Projektování soustav tepelných čerpadel

Běžná každodenní praxe však často vyžaduje od specializované firmy ještě více. Na rozdíl od spalovací techniky s energetickými zdroji, jako je ropa, plyn, dřevo nebo pelety, hraje při využití elektrické energie každý stupeň Celsia v termodynamickém cyklu tepelného čerpadla obecně velmi významnou roli. Například o 1 K vyšší teplota vypařování na straně zdroje tepla nebo o 1 K nižší teplota kondenzace na chladiči přináší zlepšení COP tepelného čerpadla o 2 až 3 procenta. Odbornost je tedy v tomto případě nutná.

Projektování soustavy tepelného čerpadla zahrnuje předběžný průzkum, koncepční vývoj a podrobné plánování. Pozornost je třeba věnovat také hydraulickým rozvodům, dimenzování součástí systému, dokumentaci, uvedení systému do provozu, školení obsluhy a nákladům.

2. Praktické tipy pro práci v terénu

Přesně naměřené hodnoty a odborné znalosti tvoří základ pro komplexní vyhodnocení soustavy a správné nastavení chladicího okruhu uzavřeného splitového tepelného čerpadla. Jedině tak lze zaznamenat a vyhodnotit klíčové provozní podmínky nebo parametry.

Příprava

Pro uvedení do provozu a především při provádění servisu je klíčové, aby odborný technik rychle získal nejdůležitější systémové parametry chladicího okruhu. Je pravda, že na moderních tepelných čerpadlech lze do určité míry vyčítat tlaky a teploty. Jistotu, zda jsou zobrazené hodnoty správné, můžete však mít až po provedené kontrole. Servisní přístroj a teploměr jsou proto nepostradatelnými nástroji při uvádění do provozu. Měřicí přístroje jsou však často ve vozidlech i na stavbách vystaveny mechanickému a tepelnému namáhání. Analogové provedení, tedy manometr s mechanickými ručičkami, má nevýhodu v tom, že z něj rozhodující veličiny jako podchlazení a přehřátí nelze přímo vyčítat. Při ručním výpočtu těchto hodnot je vždy riziko matematických chyb. Kromě toho se mohou při interpretaci polohy ručičky vyskytnout takzvané chyby paralaxy, tj. chyby čtení hodnoty tlaku.

U digitálního servisního přístroje je tomu jinak. Zde lze paralelně a velmi přesně zaznamenávat tlaky zařízení a související teploty, aby bylo možné určit přehřátí a podchlazení. Není možné udělat chybu paralaxy ani matematickou chybu.

Osvětlení displeje, nastavení okolního tlaku a také ukládání naměřených dat jsou užitečné doplňky, které umožňují rychlé a efektivní provádění servisních prací. Elektronické měřicí přístroje pro chlazení, jako jsou digitální servisní přístroje testo 558s, se proto staly nepostradatelnou součástí výbavy každého technika pro tepelná čerpadla.

První uvedení do provozu

Jakmile je tepelné čerpadlo dodáno a instalováno, musí být dokončen chladicí okruh splitových systémů. Správný výběr použitých potrubí se řídí aktuálními normami. Je to proto, že ateriál, tloušťka stěny, houževnatost, odolnost proti korozi a tlaku musí být zvoleny tak, aby odpovídaly použitému chladivu. Všechny pájené spoje jsou nepropustně spojeny pájením měděnou nebo stříbrnou pájkou v inertním plynu (dusíku).

Následuje uvedení chladicího okruhu do provozu. Zkušený technik připojí svůj digitální servisní přístroj k odpovídajícím vysokotlakým a nízkotlakým přípojkám tepelného čerpadla. Červené a modré hadice pomáhají technikovi sledovat, kde probíhá měření tlaku. Třetí hadice, která je obvykle žlutá, je připojena k servisnímu portu servisního přístroje. Zpočátku se používá k zavádění dusíku pro tlakovou zkoušku nebo zkoušku těsnosti. Je také zcela účelné předem vytěsnit stávající vzduch z potrubí a výměníku tepla pomocí vakuové pumpy a poté zavést dusík do evakuované soustavy. Následně je důležité: postupně zvyšujte zkušební tlak na vypočítaný přípustný přetlak. Jen tak lze při následném provozu včas detekovat a eliminovat netěsnosti způsobené póry nebo jemnými trhlinami v materiálech, svarech a pájených spojích. Další slabiny netěsností jsou šroubové spoje, ventilové zátky, měřicí a monitorovací zařízení a paradoxně také všechny druhy těsnění.

Digitální servisní přístroje od společnosti Testo mají svůj vlastní měřicí program pro zkoušku těsnosti, kdy se po určitou dobu provádějí kontroly, aby se zjistilo, zda zůstává aplikovaný tlak v soustavě konstantní. Zkouška těsnosti se také provádí podél soustavy pomocí pěnidla nebo detektoru netěsností testo 316. Jakmile jsou zkoušky dokončeny a úspěšně zdokumentovány, může být dusík ze soustavy vypuštěn.

Zde opět digitální servisní přístroj pomáhá odbornému technikovi uvolnit dusík pouze do takové míry, aby v soustavě zůstal mírný přetlak. Ke žluté hadici je poté připojeno vakuové čerpadlo a soustava
je evakuována. Pro ještě přesnější měření vakua je možné použít digitální servisní přístroj nebo vakuovou sondu, jako je testo 552i, která je připojena k soustavě a přenáší naměřené výsledky do servisního přístroje nebo do aplikace. Po dosažení finálního vakua a opětovném úspěšném zdokumentování vakuové zkoušky ze ventily tepelného čerpadla otevřít a výrobcem již předplněné
chladivo zavést do soustavy. Pokud není předplněné množství chladiva dostatečné, doplňte jej pomocí žluté servisní hadice.

Tepelné čerpadlo je nyní připraveno k použití, takže může následovat série měření pro uvedení do provozu. K tomu lze vysoké a nízké tlaky vyčítat přímo ze servisního přístroje. Pokud je k němu připojena teplotní sonda, je možné podchlazení a přehřátí určit v reálném čase. S jiným přístrojem pro měření teploty lze určit teplotu na topné větvi do budovy a zpátečce a také teplotu na přívodu a zpátečce u výparníku.

Jakmile tepelné čerpadlo již nějakou dobu běží ve zkušebním provozu, technik znovu zkontroluje chladicí okruh přesnou kontrolou elektronickým detektorem netěsností. Tím se zajistí detekce i těch nejmenších netěsností. Měření se při uvádění do provozu zakončuje měřením elektrických veličin, jako je napájecí napětí a spotřeba proudu (například pomocí testo 770-3). Soustava může být nyní předána majiteli.

Servis a údržba

V závislosti na chladivu podléhají tepelná čerpadla povinné údržbě. Aby se zabránilo nenápadným ztrátám chladiva nebo poruchám, například v důsledku znečištěných povrchů výměníku tepla, má smysl uzavřít smlouvu o údržbě mezi obsluhou a odborným technikem. Společnost Testo nabízí také správné měřicí přístroje pro chladicí okruh. K zamezení úniku chladiva při připojování měřicích přístrojů lze použít převodníky tlaku testo 549i. To proto, že pro čistě kontrolní měření nejsou pro připojení potřeba žádné hadice. Tlak se zobrazuje na chytrém telefonu nebo tabletu. Totéž platí pro měření teploty pomocí klešťového teploměru testo 115i. Pro servis a údržbu se vždy používá elektronický detektor netěsností. Pomáhá technikovi odhalit i ty nejmenší úniky chladiva, čímž se zabrání tomu, aby nedostatek chladiva způsobil selhání tepelného čerpadla.

3. Záznam a vyhodnocování důležitých parametrů

Podchlazení

V zásadě je nejlepší určit podchlazení kapalného chladiva před expanzním ventilem. Výpočty podchlazení za kondenzátorem nebo za (vertikálním) sběračem jsou relevantní pouze pro uvažování
jednotlivých podúseků. Rozhodující je však to, v jakém stavu je chladivo před expanzním ventilem.

Podchlazení je velmi důležitým vyhodnocovaným parametrem, pokud se jedná o účinnost chladicího okruhu. Na jedné straně vede podchlazení ke zvýšení entalpie, čímž se zvyšuje množství tepla, které může výparník absorbovat. Na druhé straně je to nutné, aby bylo možné překonat poklesy tlaku v kapalinovém potrubí bez předběžného odpařování.

Přehřátí

Stejně jako podchlazení je i přehřátí jedním z nejdůležitějších parametrů pro posouzení aktuální účinnosti tepelného čerpadla. V zásadě je zde třeba rozlišovat body v chladicím okruhu, kde by se mělo počítat přehřátí:
1) Přehřátí výparníku
2) Přehřátí v sacím potrubí
3) Přehřátí sání
4) Superheating in the compressor

Ad 1)
Přehřátí výparníku se zjišťuje bezprostředně za výparníkem a na začátku sacího potrubí. Na stejném místě je umístěn senzor termostatického expanzního ventilu nebo senzor přehřátí elektricky ovládaných expanzních ventilů.

Ad 2)
K přehřátí v sacím potrubí obecně dochází vlivem pronikání tepla z okolí přes izolaci na sacím potrubí. Toto teplo musí být také absorbováno chladicím okruhem, proto není u optimálně projektovaných a navržených soustav tento tepelný dopad normálně žádoucí.

Ad 3)
Přehřátí sání, zjištěné před vstupem přehřáté nasávané páry do kompresoru, je založeno na součtu přehřátí výparníku a sacího potrubí, včetně případného vnitřního výměníku tepla.

Ad 4)
V praxi je prakticky nemožné určit přídavné přehřátí v kompresoru, proto nehraje z hlediska servisu téměř žádnou roli. Toto přehřátí je způsobeno převážně chlazením kompresoru nasátou párou a je specifické pro výrobce.