Temat na czasie. Za oknem trzaskający mróz. Gdzieniegdzie przerwy w zasilaniu i wtedy pojawia się problem zabezpieczenia pompy ciepła typu hydrosplit, monoblok przed zamrożeniem wymiennika, czyli, powiedzmy to sobie otwarcie, przed zniszczeniem pompy ciepła.

Niby wszystko już w sieci wyjaśniono, powiedziano, pokazano ale…

…o skuteczności danego rodzaju zabezpieczenia decydują szczegóły.

A do tego wpisu skłonił mnie potencjalny klient. ( o tym za chwilę)

Mamy dwa sposoby zabezpieczenia hydrosplita/monobloku przed zamarznięciem, w przypadku przerwy w zasilaniu.

Pierwszy z nich – to termostatyczne zawory antyzamrożeniowe.
Najbardziej popularne na rynku są zawory Caleffi lub Afriso.
Zasada działania prosta. (Poniżej korzystam z ogólnodostępnych informacji/danych Caleffi).
Przerwa w zasilaniu, mróz za oknem, pompa ciepła stoi i temperatura wody w rurach na zewnątrz i samej pompie ciepła spada.
Jak spadnie poniżej +3 stopni, to zadziała wkładka termostatyczna, zawór się otworzy i zacznie zrzucać wodę. Ilustrują to poniższe szkice.

Jak temperatura wzrośnie do +4 stopni – to zawór się zamknie.
Producent twierdzi, że zawór będzie pracował pulsacyjnie i wywoła przepływ wody przez wymiennik, dzięki czemu wymiennik nie zamarznie.

Instrukcja Caleffi mówi nawet, że: „Dla poprawnej pracy zaleca się zapewnić ciśnienie w układzie, nawet podczas upustu wody przez zawór antyzamrożeniowy” i producent zaleca stosować dopełniający zawór ciśnieniowy.

Taki zrzut ekranu z materiałów Caleffi, pokazujący pracę zaworu w instalacji.

Nie do końca ten rysunek jest dla mnie jasny i przekonujący.

Niezależnie od tego czy mamy zawór dopełniajcy, czy nie – to po stronie budynku cały czas mamy ciśnienie wody. Najpierw nadciśnienie, wynikające z instalacji, a na koniec ciśnienie statyczne,wynikające ze słupa wody.

W jaki sposób ta woda ma przepływać przez wymiennik, zabezpieczając go przed zamarznięciem (strzałki pokazują, że płynie z dwóch stron) i do tego jak długo i w jakiej ilości??? – na rysunku jest temperatura -2 stopnie. Co przy -20 stopniach?
Ten zawór nie otwiera się na pełny przepływ, jak zawór kulowy, tylko powoli kapie z niego woda.
Jak powoli? – litr, może dwa na godzinę.

Czegoś mi tutaj brakuje.

Otóż w matriałach instalacyjnych pomp ciepła Daikin Altherma, praca zaworów antyzamrożeniowych (na marginesie tych samych zaworów Caleffi) pokazana jest nieco inaczej.

Schemat poniżej.

Czy już widać różnicę, ten szczegół?
(a) o napowietrzenie, które zamontowane jest fabrycznie na zaworze antyzamrożniowym (b)
Ale w instalacji jest jeszcze zawór (c) – co to za zawór???
To zawór NC czyli Normal Close, czy bezprądowo zamknięty.
Jak to działa?

W momencie przerwy w zasilaniu, sprężyna zamyka zawory NC i odcina hydraulicznie instalacje budynku od instalacji agregatu na zewnątrz.
Tempetaura na rurach spada i przy +3 stopniach, zaworu zrzucają niewielką ilośc wody, która jest w wymienniku oraz samych rurach.
a się, że agregat może wtedy bezpiecznie „zamarznąć”.
Powrót zasilania otwiera zawory NC i woda z instalacji napełnia agregat.

Ciśnienie wody w instalacji, po takim awaryjnym jej zrzucie, oczywiście nieco spadnie, może kilka dziesiątych bara, układ się nieco zapowietrzy, ale w układzie mamy przecież przeponowe naczynie wyrównawcze i agregat wróci do pracy. Ciśnienie trzeba ręcznie uzupełnić, a w zasadzie uzupełniać, bo układ będzie się jeszcze jakiś czas odpowietrzał na automatycznych odpowietrznikach.

Zawory antyzamrożeniowe kosztują i zawory NC również. Nie mało.
Dlatego też, szereg firm instalacyjnych kombinowało (i niestety nadal kombinuje), jak te koszty obciąć.
Jednym ze sposobów było zastosowanie tylko jednego zaworu antyzamrożeniowego i jednego zaworu NC na wlocie do agregatu oraz zaworu zwrotnego na lini zasilającej.

Ale zawór zwrotny to nie zawór odcinający i takie rozwiązanie nie zabezpiecza w pełni wymiennika i lini zasilającej.

Co niektórzy, montowali zawór antyzamrożeniowy na odejściu na trójniku, zaślepiony z jednego końca, by rzekomo nie powodował oporów i nie wychładzał instalacji.

Kolejny element cięcia kosztów to zastosowanie tanich zaworów membranowych (200 zł), zamiast zaworu kulowego z pełnym przepływem, siłownikiem i sprężyna powrotną, gdzie jego koszt to 1 do 1,5 tys zł, w zależności od producenta – a potrzebujemy dwa.
Zawory te drastycznie dławią przepływ, często zacinają się i powodują problemy z pracą instalacji.
Ale Cena Czyni Cuda – lekko licząc 1,5-2,5 tys zł w kieszeni. (Tylko w czyjej kieszeni).

I tutaj właśnie w grudniu ub roku miałem rozmowę z klientem, który tnąc koszty na montowanym przez siebie monobloku zakupionym na allegro, tłumaczył mi, że wystarczy przecież tylko 1 zawór antyzamrożeniowy i zaworek zwrotny za grosze.

Układ na wodzie + 2x zawór antyzamrożeniowy + 2x zawór NC – to rozwiązanie, które stosujemy od 2019, kiedy Daikin wprowadził do sprzedaży linię hydrosplitów.
Sprawdzone w tym sensie, że dosłownie kilka razy ten układ zadziałał i ochronił wymiennik pompy ciepła.
Ale mamy też informacje, że zawór antyzamrożeniowy nie zadziałał (naszym zdaniem z powodu braku zaworów NC) i zwyczajnie zamarzł.

Pewnym minusem zaworów antyzamrożeniowych jest brak informacji producenta (przynajmniej ja nie mogłem jej uzyskać) o żywotności i trwałości wkładki termostatycznej w zaworze.
Tą wkładkę można zakupić jako część serwisową i ją wymienić, ale trudno o wskazania.
Trzeba by organoleptycznie odciąć zasilanie przy mrozach i sprawdzić czy wkładka prawidłowo pracuje.
Zawsze więc gdzieś z tyłu głowy jest ta niepewność, czy zadziała czy nie.

Jeśli ta niepewność nie daje nam spać, a do tego przerwy w zasilaniu mamy częste, to możemy wybrać drugi sposób zabezpieczenia hydrosplita/monobloka – czyli zamiast zalać instalację wodą, to zabezpieczamy ją glikolem. Niby proste, ale… kolejne szczegóły, wynikające z cięcia kosztów.

Jaki glikol?
Do dyspozycji mamy toksyczny, etylenowy i bezpieczny, propylenowy.
Wybieramy oczywiście ten drugi, droższy.

Mieszamy go z wodą w odpowiedniej proporcji?
Nic tych rzeczy. Można oczywiście zakupić czysty glikol techniczny, koncentrat i rozrobić go z wodą – wychodzi taniej.

Ale już dobrych kilka lat temu pisałem o tym na blogu, przy okazji wpisu o napełnianiu dolnego źródła. Czyste roztwory glikoli mają bardzo silnie działanie korozyjne na instalacje w których pracują. Otóż czysty roztwór glikolu 5x bardziej korozyjnie działa na stal niż czysta woda.

Dlatego też stosujemy gotowe roztwory z pakietami inhibitorów korozji oraz dodatkami poprawiającymi lepkość, antyutleniaczami, antyspieniaczami, dodatkami biobójczym. I znów koszty.
A już w żadnym wypadku nie dodajemy koncentratu do instalacji a potem wody, licząc, że to się wymiesza.
Owszem – kiedyś się wymiesza, ale zanim to nastąpi, czysty koncentrat uszkodzi złączki i uszczelnienia w instalacji i urządzeniu. Będzie ciekło.

Jakie stężenie glikolu?
Tutaj kolejny szczegół. Otóż nie każdy rozumie różnicę między rozpoczęciem procesu krzepnięcia glikolu, krystalizacji a rozerwaniem instalacji.

Bardzo często słyszę – mamy zimy do -30 (tak też ma pracować pompa ciepła) – to i stężenie glikolu ma zabezpieczyć instalacje do -30 stopni. No i mamy takie 40-50% stężenia, przy których gwałtownie rosną opory przepływu i koroduje instalcja.
Tutaj trzeba odnieść się do wytycznych producenta.
W przypadku urządzeń Daikin, nie wolno stosować większych stężeń niż 35%

Stężenia w przedziale 30-35% zabezpieczą instalacje przed rozerwaniem do -25, -30 stopni.
Trzeba jednak pamiętać, że przy tych stężeniach (30-35%), glikol zacznie krystalizować przy ok. -15 stopniach i przy powrocie zasilania, pompa może nie wrócić do pracy z uwagi na zablokowany przepływ. Taki glikol wygląda początkowo jak kisiel, potem jak galareta, a dopiero przy -25-30 stopniach „zamarza” i wtedy może rozsadzić instalacje.

Zalewamy całą instalację?
W naszych instalacjach (szereg filmików jest na naszej stronie na FB), zwłaszcza tych modernizowanych, które muszą pracować w układzie otwartym, stosujemy wymienniki płytowe i krótki, zamkniety obieg glikolu (50-60l).
Pompa ciepła pracuje stabilnie na swoim czystym i zabezpieczonym zładzie glikolu, a wszystkie ewentualnie „brudy” starej, otwartej, natlenianej, instalacji w najgorszym razie zapchają wymiennik płytowy.

Mamy straty na glikolu i wymienniku?
To trochę taki mit i rozważania akademickie.
3-4% róznica w cieple właściwym powoduje, że musimy 3-4% więcej przerzucić wody w instalacji.
Wymiennik po stronie wtórnej instalacji ma oczywiście nieco niższą temperaturę 2-4 stopnie, którą wielu nazywa (moim zdaniem błędnie) stratą. Ale ten wymiennik nie ma tajnego zaworu, którym wypuszcza ciepło na zewnątrz.
Pracuje też druga pompka obiegowa po stronie wtórnej.
Ale w wielu sytuacjach, plusów jest o wiele więcej niż minusów.
(Doświadczeni instalatorzy wiedzą o co chodzi)

Jest jeszcze trzeci sposób zabezpieczenia monobloku – tj. UPS/akumulator, podtrzymujący pracę pompki obiegowej.
Ale tak naprawdę nie zabezpieczamy monobloka, tylko zasilanie, a czas tego zabezpieczenia zależy od pojemności akumulatora.

Takie rozwiązanie nie jest proste w przypadku pomp obiegowych zasilanych z płyt elektroniki pomp ciepła i do tego ze sterowaniem PWM. Równolegle zasilanie może doprowadzić do zwarcia i uszkodzenia pyty.

Czasem instalatorzy stosują dodatkową pompkę obiegową, na rówległym bypassie.
Tego rozwiązania nie stosujemy w naszych instalacjach.

Na zakończenie
Szczegóły są ważne.
Skorzystałeś z wpisu, pomógł Ci – udostępnij na forach dyskusyjnych czy grupach, postaw kawę – będzie mi miło.