Przejdź do treści
Poradniki, projekty, materiały i etapy budowy domów murowanych. Planuj inwestycję świadomie z MassivHausWiedza. redakcja@wega-massivhaus.de

Co oznacza defrost w pompie ciepła?

Defrost to automatyczne odszranianie zewnętrznego wymiennika pompy ciepła. Sprawdź, dlaczego jest potrzebny, jak przebiega i kiedy jego częstotliwość może wskazywać na problem.
Co oznacza defrost w pompie ciepła?

Co to jest defrost w pompie ciepła?

Defrost, czyli odszranianie, to automatyczny proces usuwania szronu i lodu z zewnętrznego wymiennika powietrznej pompy ciepła. W typowym trybie grzania wymiennik ten działa jako parownik: pobiera energię z powietrza, a czynnik chłodniczy krążący w instalacji odparowuje. Ponieważ powierzchnia wymiennika jest zimna, wilgoć z powietrza może osiadać na niej, a następnie zamarzać.

Do oszronienia dochodzi, gdy powierzchnia parownika jest chłodniejsza od punktu rosy powietrza i jednocześnie ma temperaturę poniżej 0°C. Warunki sprzyjające temu zjawisku mogą występować także wtedy, gdy temperatura zewnętrzna nie jest bardzo niska. Znaczenie mają również wilgotność, przepływ powietrza oraz konstrukcja i ustawienia urządzenia.

Defrost nie jest oznaką awarii. To normalny element pracy wielu powietrznych pomp ciepła, który pozwala utrzymać drożność wymiennika i sprawność przekazywania energii. Bez odszraniania narastająca warstwa lodu ogranicza przepływ powietrza i utrudnia wymianę ciepła. Pompa może wtedy dostarczać mniej ciepła, a jej praca staje się mniej efektywna.

Jak przebiega odszranianie wymiennika?

Najczęściej stosowaną metodą jest odwrócenie obiegu chłodniczego. Sterownik rozpoznaje, że wymiennik wymaga odszronienia, a następnie uruchamia cykl, w którym zewnętrzny wymiennik zamiast pobierać ciepło, zostaje ogrzany. Zawór czterodrożny zmienia kierunek przepływu czynnika chłodniczego, dzięki czemu gorący czynnik trafia do wymiennika i topi zgromadzony na nim szron.

Typowy przebieg obejmuje narastanie szronu podczas ogrzewania, wykrycie potrzeby interwencji, przełączenie obiegu, ogrzanie wymiennika, stopienie lodu i powrót do normalnego trybu grzania. Po zakończeniu cyklu zawór ponownie kieruje czynnik zgodnie z ustawieniami pracy pompy. Woda powstała z topnienia powinna odpłynąć z urządzenia, zanim ponownie zamarznie.

Polecamy również: Kiedy i jakie zmiany czekają program Czyste Powietrze?

W wielu analizach cykl odszraniania trwa około 5-10 minut, ale rzeczywisty czas zależy od modelu, ilości lodu i warunków pracy. Sterownik może zakończyć cykl na podstawie temperatury wymiennika lub innych sygnałów pomiarowych. Sam czas trwania nie jest więc stały dla wszystkich urządzeń.

Odwrócenie obiegu jest najczęstszym rozwiązaniem w pompach stosowanych w budynkach mieszkalnych i komercyjnych, ale istnieją również inne metody. Należą do nich między innymi obejście gorącego gazu, grzałki elektryczne, zatrzymanie sprężarki czy natrysk ciepłej wody. Zastosowana technologia zależy od konstrukcji konkretnego urządzenia.

Przeczytaj też: Co z buforem w domu i domowym budżecie?

Dlaczego defrost wpływa na ogrzewanie domu?

Odszranianie jest potrzebne, lecz wymaga energii i na krótko przerywa zwykły tryb ogrzewania. W cyklu odwróconym część ciepła może być pobierana z obiegu wewnętrznego, dlatego może wystąpić chwilowy spadek temperatury zasilania albo niewielka zmiana odczuwalnego komfortu. Niektóre urządzenia wykorzystują dodatkowe źródło ciepła, na przykład grzałkę, aby ograniczyć ten efekt.

W dobrze zaprojektowanej instalacji krótkotrwałe przerwy w dostarczaniu ciepła nie muszą oznaczać zauważalnego wychłodzenia pomieszczeń. Znaczenie mają między innymi pojemność cieplna budynku, ustawienia instalacji i sposób sterowania pompą. W domu murowanym masa ścian i stropów może pomagać łagodzić krótkie wahania temperatury, choć nie zastępuje prawidłowego doboru urządzenia ani właściwego wykonania instalacji.

Niepożądane są zarówno zbyt rzadkie, jak i zbyt częste cykle. Jeżeli odszranianie uruchamia się za późno, na wymienniku może zgromadzić się gruba warstwa lodu, która utrudni jego oczyszczenie. Z kolei częste cykle zużywają energię i skracają czas efektywnego grzania. Dlatego zadaniem sterownika jest znalezienie właściwego momentu oraz zakończenie procesu wtedy, gdy wymiennik został skutecznie odszroniony.

Może Cię zainteresować: Dla kogo jest rodzinny kredyt mieszkaniowy i jak z niego skorzystać

Jak pompa rozpoznaje potrzebę odszraniania?

Nowoczesne sterowniki mogą oceniać stan urządzenia na podstawie pomiarów temperatury powietrza i wymiennika, różnicy temperatur, ciśnienia czynnika lub przepływu powietrza. Sygnały te pomagają oszacować, czy na powierzchni narasta szron i czy jego ilość zaczyna ograniczać pracę pompy. W prostszych rozwiązaniach cykl może być uruchamiany po określonym czasie pracy albo według ustalonego harmonogramu.

Coraz większe znaczenie ma sterowanie na żądanie, które uruchamia defrost na podstawie oceny rzeczywistego oszronienia, a nie wyłącznie zegara. Ma to ograniczać niepotrzebne cykle, a zarazem zapobiegać nadmiernemu oblodzeniu. W jednym badaniu symulacyjnym takie sterowanie zmniejszyło roczne zużycie energii o 11-38% w analizowanych wariantach i strefach klimatycznych. To wynik modelowania, a nie gwarantowana oszczędność dla każdej pompy i każdej instalacji.

Na skuteczność wpływa także prawidłowe zakończenie cyklu i odprowadzenie wody. Jeśli odszranianie trwa zbyt krótko, wilgoć może pozostać na wymienniku i zamarznąć po powrocie do grzania. Dlatego ważne są nie tylko warunki uruchomienia, lecz także czas trwania procesu, sygnały sterujące oraz możliwość swobodnego odpływu skroplin z jednostki zewnętrznej.

Zobacz więcej: Jak uzyskać dofinansowanie do ocieplenia domu w Polsce?

Kiedy częsty defrost powinien zwrócić uwagę?

Częstotliwość odszraniania zależy między innymi od temperatury i wilgotności powietrza, konstrukcji urządzenia oraz algorytmu sterowania. Z tego powodu sama obecność cykli nie świadczy o usterce, a ich liczba może zmieniać się wraz z pogodą. Nie ma jednej prawidłowej częstotliwości, którą można zastosować do wszystkich modeli i warunków.

Wyniki konkretnych analiz dobrze pokazują tę zmienność, ale nie należy traktować ich jako typowych parametrów każdej pompy. W jednym badanym systemie z czynnikiem CO₂ odszranianie aktywowało się przez 13% czasu pracy, a w styczniu przez 36%; odpowiadało też za 6% rocznej mocy wyjściowej pompy. Są to dane dotyczące pojedynczego systemu. Rzeczywiste wartości zależą od klimatu, sterowania i konstrukcji instalacji, dlatego parametry konkretnego urządzenia warto oceniać zgodnie z dokumentacją producenta.

Uwagę może zwrócić utrzymujący się lód, który nie znika po cyklu, ponowne szybkie oblodzenie albo problemy z odpływem wody. W takich sytuacjach warto sprawdzić, czy jednostka ma zapewniony swobodny przepływ powietrza i czy woda z odszraniania może odpływać bez zamarzania. Jeśli niepokojące objawy się powtarzają, ocenę urządzenia należy powierzyć serwisowi, zamiast samodzielnie zmieniać ustawienia układu chłodniczego.

Badane są także rozwiązania z magazynami ciepła, które mogą oddawać energię do powietrza nawiewanego podczas defrostu i ograniczać odczuwalne wychłodzenie. W modelowaniu jednego takiego rozwiązania wskazano możliwość obniżenia szczytowego zapotrzebowania na energię o ponad 30% oraz uzyskania rocznych oszczędności energii rzędu 3-4%. To wyniki dotyczące analizowanego systemu, a nie obietnica dla każdej instalacji. W praktyce o wpływie odszraniania na komfort i zużycie energii decydują warunki pracy, dobór pompy oraz jakość całego systemu grzewczego.

Źródła

  • https://research-hub.nlr.gov/en/publications/comparison-of-commonly-adopted-defrost-initiation-control-strateg/
  • https://research-hub.nlr.gov/en/publications/reducing-the-electricity-use-and-peak-power-impacts-of-defrost-cy/
  • https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/pdf/2019/37/e3sconf_clima2019_01063.pdf
  • https://ar5iv.labs.arxiv.org/html/2412.00017
  • https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=3284&context=iracc