Je možné použít klimatizaci k vytápění při mrazu a jak ji připravit pro tuto práci?

Brzy přijde zima a vy ještě nevíte, čím vytopit svůj domov? Použít k tomu klimatizaci je velmi úsporné a lákavé, ale nechcete riskovat její funkčnost, že? Pomůžeme vám zjistit, zda lze klimatizaci použít k vytápění v mrazu, proč a v jakých případech to může být nebezpečné pro zařízení.

Také vám řekneme, co udělat, aby bylo možné klimatizaci používat déle při nižších teplotách. Rozebereme, jak je takové použití účelné a efektivní. Pro úplnou jasnost všechny důležité body ukážeme na fotografiích a schématech a na konci článku na vás čekají poučná videa k tématu.

Proč split-systém hřeje?

Abychom pochopili, co se může pokazit při zapnutí klimatizace v mrazu, nejprve bychom měli zjistit, co se děje při normálním provozu systému v režimu vytápění.

Na rozdíl od přenosných topidel jakéhokoli typu split-systém nevyrábí teplo ze spotřebované energie, ale pouze ho dopravuje z venku do domu nebo naopak, v závislosti na režimu. Odebírat teplo venku, když je teplota pod nulou – zní to nereálně? Je to jen na první pohled.

Hlavní součásti každého split-systému jsou kompresor, radiátor s ventilátorem v každé jednotce a potrubí s chladivem, které je spojuje. Chladivo je hlavní kouzelník v této sestavě: právě díky jeho fyzikálním vlastnostem je možné získávat teplo v mrazu a chlad v horku.

Při provozu v režimu vytápění si vnitřní a venkovní jednotka klimatizace vymění role. Obvykle je tok chladiva přesměrován přes čtyřcestný ventil

Cesta chladiva v klimatizacích používaných v zimě k vytápění při nízkých teplotách vypadá takto:

• Z radiátoru vnitřní jednotky je přiváděno ochlazené kapalné chladivo.
• Když se dostane do venkovní jednotky, ohřívá se a vypařuje, protože teplota varu chladiva je -40 nebo -51⁰C, a venku je i v zimě tepleji. Po průchodu venkovním radiátorem se teplota chladiva zvyšuje, to znamená, že získává tepelnou energii.
• Získaná energie je nízko-potenciální, a proto nemůže být ihned předána vzduchu v místnosti. Kompresor stlačuje plynný chladicí prostředek a jeho teplota stoupá na 70 – 90⁰C. V tomto stavu je freon přiváděn do vnitřní jednotky.
• Při průchodu radiátorem vnitřní jednotky, ofukovaným ventilátorem, odevzdává chladicí prostředek teplo vzduchu v místnosti, sám se ochlazuje a kondenzuje v kapalinu. Kruh se uzavřel, vše se opakuje od začátku.

Díky tomuto principu práce jsou split-systémy řazeny do skupiny tepelných čerpadel, protože stejně tak přepravují, přečerpávají teplo z venku do místnosti nebo naopak.

Při odpařování freonu se na trubkách usazuje kondenzát – vlhkost ze vzduchu, která okamžitě zamrzá. Aby tyto ledové nárůsty roztály a nerušily provoz, většina klimatizací se pravidelně na 5 – 15 min přepíná do režimu odmrazování.

Pro provoz je elektřina nezbytná pro samotné čerpadlo – kompresor, a také pro dva ventilátory. Dohromady spotřebují 3 – 7krát méně energie, než systém vyrobí – to znamená, že vytápění klimatizací je 3 – 7krát úspornější než elektrickým nebo plynovým konvektorem, infračervenými kamny nebo jiným topidlem.

Čím je mráz nebezpečný pro klimatizaci?

Princip fungování klimatizace je poměrně jednoduchý, ale změna podmínek v kterékoli fázi může vést k vážné poruše.

Zaprvé je nebezpečný start studeného kompresoru. Olej v něm při nízkých teplotách houstne, a proto jednotka pracuje se zvýšeným zatížením.

K tomu se bez mazání třením kovových částí vytváří třísky, které ucpávají a vyřazují systém z provozu. Proto i nový kompresor, nainstalovaný jako náhrada za rozbitý, může rychle selhat i při korektním provozu.

Zadruhé, freon ve venkovním radiátoru se nemusí stihnout odpařit. Aktivita výměny tepla závisí na teplotním rozdílu. Při malém plusu venku se freon, ohřívající se z -40⁰C, absorbuje mnoho tepelné energie.

Pokud je venku -30⁰C, chladicí prostředek se nemusí stihnout ohřát ani na teplotu varu. Výsledkem je vniknutí kapalného freonu do kompresoru a jeho nevyhnutelná porucha v důsledku hydraulického rázu.

Třetí nebezpečí – to je zamrzání kondenzátu a namrzání.

Pamatujte, že při práci na vytápění si jednotky split-systému vyměňují role, proto kondenzát vzniká na tom radiátoru, který je venku.

Ledový pancíř na venkovní jednotce brání výměně tepla a může překážet ventilátoru, což zvyšuje zatížení všech částí systému. Automatické odmrazování má tento problém vyřešit, ale voda stékající z ohřátého radiátoru často ihned zamrzá ve vaně. Po dosažení určité tloušťky vrstvy ledu do něj zamrznou lopatky ventilátoru a klimatizace ztrácí funkčnost.

Kondenzát v odvodňovací trubici může také zamrznout v místě výstupu ven – pokud klimatizace pracuje na chlazení. V zimě je to nutné v serverovnách nebo ve výše zmíněném režimu odmrazování. Taková ledová zátka brání dalšímu odvodu kondenzátu, který začne stékat po stěně, vyvolává rozvoj plísně ve vnitřní jednotce a může ji poškodit.

I provoz na chlazení v zimě může vést k problémům. Klimatizace v takovém případě odebírá zvenčí příliš mnoho chladu a kondenzát na vnitřní jednotce se mění na jinovatku a led. To je samozřejmě také škodlivé pro zařízení. Navíc zůstává aktuální problém studeného startu kompresoru.

Jakými klimatizacemi se lze ohřívat?

Při nákupu split-systému se vyplatí hledat v popisu slovo „reverzibilní“: právě to označuje schopnost zařízení měnit směr toku chladiva a pracovat na vytápění.

Funkce vytápění je u většiny moderních systémů, liší se pouze teplota, při které je povoleno ji používat. Označuje se symbolem sluníčka nebo slovem Heat.

Po popsaných problémech může vzniknout dojem, že funkce vytápění u klimatizací je zbytečná a nebezpečná pro zařízení, ale není tomu tak. Split-systém sice nezachrání v krutých mrazech, ale pomůže vytvořit příjemné mikroklima v přechodném období, kdy je centrální topení vypnuté a venku se ochladilo, nebo v mírném podnebí.

Dolní hranice teploty, při které lze split-systém zapnout na vytápění, závisí na modelu – je uvedena v návodu.

V rozložení těchto teplot existují určité zákonitosti:

1. Klimatizace s lineárním typem řízení lze obvykle zapínat pouze do -5⁰C, protože kompresor se neustále vypíná a stihne vychladnout před dalším spuštěním.
2. Invertorové modely obvykle pracují do -15⁰C, ale některá specializovaná zařízení jsou účinná až do -20 a dokonce -30⁰C.
3. Rozšířit rozsah provozních teplot udávaný výrobcem lze někdy instalací zimní sady – o tom si povíme podrobněji dále.
4. Monoblokové klimatizace s funkcí vytápění nejsou závislé na venkovní teplotě, ale nevyznačují se ani úsporností. V zimě fungují jako běžný konvektor s účinností o něco menší než 1.
5. Systémy s chladivem R22 jsou méně účinné a odolné vůči nízkým teplotám než ty plněné freonem R410A nebo R32.

Stojí za zmínku, že i ty modely, které spolehlivě pracují při nízkých teplotách, výrazně snižují účinnost a úspornost vytápění, když se venku ochladí.

Nelze jednoduše vyměnit freon R22 v klimatizaci za účinnější a modernější – jeho pracovní tlak je poloviční a součásti systému nejsou dimenzovány na vyšší.

Vzhledem k omezením provozní teploty a nestálosti výkonu nemůže být klimatizace hlavním topným zařízením pro bydlení v severních regionech.

Rozdíly v konstrukci mrazuvzdorných klimatizací

Proč lze jednu klimatizaci zapnout při 30stupňovém mrazu, zatímco u jiných se nedoporučuje spouštění už při -5⁰C? Odpověď je jednoduchá: specifika konstrukce a vybavení. Cena split-systému není vždy přímo úměrná jeho možnostem, a proto je užitečné vědět, jaká efektivní konstrukční řešení existují.

Abyste pochopili, zda lze konkrétní klimatizaci v zimě zapnout na topení, nebo zda je to pro zařízení nebezpečné, věnujte pozornost těmto detailům.

Zaprvé, nízkoteplotní sada by měla být integrována již z výrobního závodu, aby se zabránilo studenému startu kompresoru a zamrzání kondenzátu.

Jak jsme již zmínili, invertorové modely jsou v zimě výhodnější, protože jejich kompresor se po dosažení nastavené teploty v místnosti nezastavuje, ale pouze snižuje otáčky. To znamená, že nebude pokaždé chladnout a startovat s přetížením, navíc je to výhodnější z hlediska spotřeby energie.

Výměník tepla venkovní jednotky může být zvětšen, aby freon uvnitř stačil zcela se odpařit a pojmout maximum tepla ze vzduchu, než se dostane do kompresoru.

Velká plocha výměníku tepla umožňuje split-systému pracovat efektivně i při malém rozdílu mezi teplotou varu chladiva a venkovním vzduchem.

Existují také dvouokruhové výměníky tepla, u nichž je výkon regulován připojením přídavného okruhu cirkulace freonu. Venkovní jednotka a výměník tepla mohou obsahovat další kryty a zásobníky tepla pro využití energie, kterou vyzařuje pracovní zařízení.

Kompresor se zvýšeným výkonem stlačuje plyn silněji a ohřívá ho na vyšší teploty. V průmyslových modelech se vyskytují také spirálové kompresory, kterým nevadí vnikání kapalného freonu.

Samotné chladivo může mít různé vlastnosti. Levný a rozšířený R-22 se odpařuje při -40⁰C, přitom je schopen pojmout 233 kJ/kg tepla. Pro srovnání, nejnovější R-32 se odpařuje při -51,7⁰C a je schopen uchovat až 390 kJ/kg tepla.

To znamená, že za stejných podmínek se druhý bude rychleji a efektivněji ohřívat ve výměníku tepla a klimatizace nebo split-systém bude pracovat s nižší spotřebou energie a vyšší účinností.

Druh chladiva ovlivňuje i typ oleje, který maže kompresor. R-22 pracuje s minerálním olejem, který si zachovává přípustnou viskozitu do -5⁰C, zatímco R410A a R32 – se syntetickým, který je stabilní až do -7⁰C. Zdá se, že rozdíl není velký, ale v kombinaci s dalšími faktory je významný.

Mitsubishi Zubadan – nejznámější série tepelných čerpadel, která pracují v zimě při teplotě až -25⁰C. Stojí 3 až 5krát více než split-systémy, které jsou schopny vytápět pouze při mírných mrazech.

Čím více z uvedených modernizací klimatizace obsahuje, tím při nižší teplotě je schopna pracovat. Nicméně u mnoha invertorových modelů se dokonce ani nemusíte ptát na mezní přípustnou teplotu: elektronické řízení systém jednoduše nespustí, pokud je venku příliš chladno.

Zimní sada klimatizace

V poslední době se stále častěji setkáváme s nabídkami na vybavení klimatizace zimní sadou. Prodejci tohoto zařízení ujišťují, že jeho instalace učiní klimatizaci účinným topením na celou zimu, dokonce i v mrazu. Je tomu tak – pojďme to prozkoumat.

Součásti sady pro zimní provoz

Nízkoteplotní sada obvykle obsahuje 3 komponenty: ohřev vaničky, ohřev klikové skříně kompresoru a regulátor otáček ventilátoru. Někdy jsou také přítomny teplotní čidlo a řídicí deska – samostatná pro každý komponent nebo společná pro všechny.

Ohřev vaničky je nezbytný, aby nezamrzal kondenzát, který stéká z radiátoru při zapnutí režimu odmrazování.

Ohřev klikové skříně – to je vodič nebo destička, která obepíná kompresor v místě, kde se hromadí olej.

Ohřev kompresoru je vhodné zapínat dříve než spustíte klimatizaci, aby olej stačil prohřát. V praxi však často ohřev probíhá buď pouze během provozu, nebo pouze během odstávky. Bezpečnost pro kompresor zajistí pouze druhý variant, ale je méně výhodný kvůli zvýšené spotřebě energie.

Díky ohřevu klikové skříně se lze vyhnout studenému startu a provozu kompresoru při zahuštěném mazivu v mrazu, a tedy – zvýšené zátěži při startu, opotřebení pohyblivých součástí.

Regulace rychlosti otáčení ventilátoru určuje aktivitu výměny tepla mezi chladivem a venkovním prostředím: čím silnější proud vzduchu, tím více tepla se předá. Při provozu na vytápění to není kriticky důležité, protože výměna tepla musí být maximální, a vysoká rychlost ventilátoru je nastavena z výroby.

Jiná situace nastává, pokud klimatizace pracuje na chlazení při teplotě nižší než +14 – +18⁰C, povolené výrobcem. Tehdy může chladivo odevzdat příliš mnoho tepla, a vnitřní jednotka začne namrzat: pokryje se jinovatkou a ledem, kondenzát zamrzne. Aby k tomu nedocházelo, ventilátor se zpomalí.

Je instalace zimní sady účelná?

Po instalaci nízkoteplotní sady může majitel mít otázku: lze nyní klimatizací vytápět místnost při nízkých venkovních teplotách? Odpověď – ano, lze, pro klimatizaci je to nyní bezpečné. Výjimkou je nekvalifikovaná instalace nebo amatérské zařízení.

Pokud na klimatizaci kape ze střechy a tvoří se obrovské rampouchy, zimní sada nepomůže – je potřeba ochranná stříška.

Je to efektivní? Vytápění klimatizací je ceněno pro svou hospodárnost: její COP může dosahovat 3–5 a dokonce 7, v závislosti na modelu. Toho je dosaženo tím, že split systém je jediný ohřívač, který nevyrábí teplo. Pro provoz kompresoru a ventilátorů je potřeba mnohem méně energie, než je systém schopen přenést do domu.

Deklarovaný COP, nebo jak píší výrobci, COP, je platný při provozu na vytápění při +7⁰ venku. S ochlazením se snižuje rozdíl teplot mezi vzduchem a chladivem, což zhoršuje přenos tepla a snižuje účinnost klimatizace.

Při teplotě pod -15⁰C klesá COP klimatizace přibližně na 1 %, to znamená, že za každou kilowatthodinu spotřebované elektřiny lze získat pouze 1 kW tepla. Podobné hodnoty mají i běžné konvektory nebo infračervené ohřívače, které jsou levnější a nezávisí na venkovní teplotě.

Samozřejmě, tyto výpočty jsou přibližné, výsledek silně závisí na modelu klimatizace, nízkoteplotní sadě a dokonce i na schématu zapojení druhého. Ale faktem je, že čím nižší je venkovní teplota, tím méně účinné a úsporné je vytápění split-systémem.

Vzhledem k tomu, že cena dobré zimní sady pro zapnutí vytápění klimatizací s instalací může činit 40–150 % ceny klimatizace, a efektivně pracovat pomůže pouze do -15⁰C, je účelnost nákupu velmi sporná.

Při provozu klimatizace na chlazení v zimě bez nízkoteplotní sady se na vnitřní jednotce tvoří jinovatka a ledová krusta.

Jiná situace nastává, pokud je v zimě potřeba chlazení místnosti. Například pro místnost s vybavením. Pak se spodní hranice přípustných teplot snižuje z výrobcem deklarovaných +16 až na kruté mrazy a COP klimatizace neklesne.

Instalace a připojení zimní sady

Jak jsme již zmínili, profesionální instalace nízkoteplotní sady není levná záležitost. Ne každý majitel split-systému je ochoten zaplatit 1000 Kč a více za možnost zapnout klimatizaci na vytápění při teplotě o 10 až 15 stupňů nižší, než je deklarováno. Pokud nejste připraveni na takové výdaje, možná vás bude zajímat vlastní instalace zimní sady.

Připomínáme, že pro zimní provoz klimatizace je nutný ohřev vaničky, klikové skříně kompresoru a bloku RDK – regulátoru kondenzačního tlaku, který řídí otáčky ventilátoru. Můžete si zakoupit hotovou sadu a nainstalovat ji sami.

Tím se vyhnete složitostem výběru a hledání součástek a také ušetříte peníze za montáž, ale zcela jistě přijdete o záruku na split-systém. Samozřejmě, samostatná instalace je další starost.

Nejúspornější varianta je koupit 2 kusy topného kabelu, nejlépe samoregulačního, a sami je zapojit. Řízením otáček ventilátoru při topení se můžete zanedbat, proč – vysvětlili jsme výše.

Při výběru nízkoteplotní sady věnujte pozornost, pro klimatizace jakého výkonu je určena. Existují 2 druhy sad, do 12 BTU a pro výkonnější systémy.

Pro ohřev vaničky je potřeba kus topného kabelu o délce asi 3 m. Pokládá se kolem radiátoru z vnější i vnitřní strany a také po celé vaničce hadovitě. Zapojit ho lze jako tovární ohřev na hlavní fázi napájející venkovní jednotku – pak bude kabel hřát vždy, dokud je klimatizace zapojená do zásuvky, i při nečinnosti.

Alternativní možnosti – vyvést samostatný kabel se zástrčkou do zásuvky a zapínat ručně, připojit k síti přes venkovní termostat nebo přes časovač.

Pro ohřev oleje v kompresoru obtočte jeho spodní část kusem topného kabelu. Elektrické připojení se provádí společně s ohřevem vaničky.

Pokud je zakoupen RDK, je pro něj třeba najít volné místo v řídicí sekci nad kompresorem a upevnit jej samořeznými šrouby. Elektrické zapojení se liší podle modelu a je vždy podrobně popsáno v návodu. Pro správnou funkci se senzor dodávaný v sadě připevní na střední smyčku radiátoru, potře se teplovodivou pastou a obalí tepelně izolačním materiálem.

Závěry a užitečné video k tématu

Některé praktické aspekty je obtížné plně pochopit z textového popisu, proto navrhujeme, abyste vše viděli a posoudili na vlastní oči.

Jak nainstalovat zimní sadu můžete vidět v tomto videu:

Co se může stát s klimatizací při provozu bez zimní sady je ukázáno zde:

Zkušenost s vytápěním domu pouze klimatizacemi je podrobně popsána zde:

Shrnem můžeme říci, že většina klimatizací je navržena pro vytápění místnosti pouze v přechodném období, před zapnutím hlavního vytápění. Dokonce ani modely schopné pracovat při -30⁰C pravděpodobně nebudou schopny poskytnout dostatečné množství tepla v takovém mrazu. Nicméně, pokud ve vaší oblasti teplota zřídka klesne pod -15⁰C, pak je vytápění split-systémem velmi výhodné a úspěšné řešení.

Máte již nainstalovaný split systém? Používáte jej v mrazu? Bylo nutné instalovat nízkoteplotní sadu? Podělte se o své zkušenosti, doplňky a opravy k článku v komentářích.