Pravidla údržby tepelných čerpadel

ÚVOD

Víme, že tepelná čerpadla (dále jen TČ) jsou jen jednou z alternativních možností vytápění a že jsou vhodná jen pro některé objekty a ne pro každou otopnou soustavu. Cílem článku není posuzování vhodnosti nebo nevhodnosti jejich použití. Zejména laické veřejnosti by měl naznačit možná úskalí provozu a jejich údržby, hlavně po delší době provozu. Budeme tedy předpokládat, že TČ je nainstalováno, je propojeno s otopnou soustavou a je funkční.

Každý, kdo si pořídí komerční zařízení, musí dodržovat smluvní podmínky záruky. Platnost záruky, zejména prodloužené, může být podmíněna i tím, že preventivní údržbu bude po dobu jejího trvání, obvykle za úhradu, provádět dodavatelská firma. Zásahy obsluhy bývají omezeny na nastavení parametrů regulace a některé další nenáročné úkony.

Zaměříme se na to, co lze očekávat po delší době provozu a zejména po skončení záruky. To je i v souladu s tím, s čím se setkávají ti, kteří si TČ postavili sami a starají se o jeho bezporuchový provoz a údržbu.

Na úvod několik vysvětlivek:

Primární strana TČ je ta část TČ, která odebírá teplo z vnějšího prostředí.

Výparník je tepelný výměník na primární straně TČ, ve kterém se odpařuje kapalné chladivo a který tak odebírá teplo z venkovního prostředí.

Sekundární strana TČ je ta část, která předává teplo do otopné soustavy domu.

Kondenzátor je výměník tepla na sekundární straně TČ, ve kterém chladivo kondenzuje na kapalinu a předává teplo do topné vody.

Kompresor je vlastně elektromotor s kompresorem na jedné hřídeli, hermeticky uzavřený v ocelové nádobě.

Chladivový okruh TČ je hermeticky uzavřený vnitřní okruh, který se skládá z výparníku, kompresoru, kondenzátoru, potrubí a dalších částí a je naplněn chladivem. I v klidu je pod stálým tlakem a laické zásahy do něj jsou nežádoucí.

SEKUNDÁRNÍ STRANA TČ A OTOPNÉ SOUSTAVY

Víme, že pro dosažení vysokého topného faktoru je nutné, aby byla teplota topné i vratné vody co nejnižší. Tomu nejlépe odpovídá podlahové nebo stěnové vytápění. Pokud se dodrží podmínka nízké teploty, lze použít i radiátory, ale jejich aktivní plocha musí odpovídat požadavkům na výkon při snížené teplotě.

Podívejme se na otopné soustavy z jiného pohledu. Otopné soustavy, zejména dříve instalované, se vyznačují použitím "černých" ocelových trubek a litinových nebo ocelových radiátorů, kdy zdrojem tepla byl kotel na pevná paliva. Starší systémy bývají samotížné a mívají i otevřené expanzní nádoby. V řadě z nich nebyl používán inhibitor koroze.

Starší systém s ocelovým potrubím a otevřenou expanzní nádobou

Předpokládejme, že plochy otopných těles byly přiměřeně zvětšeny, systém byl vypláchnut a je opatřen oběhovým čerpadlem a uspokojivě funguje. Co se však děje v potrubí a v samotném TČ? Přesto, že se při výplachu mnoho nečistot odstranilo, část jich tam zůstala. Kyslík se dostává do vody přes hladinu expanzní nádrže a způsobuje postupnou korozi ocelových částí, přičemž se uvolňuje uhlík a vznikají různé sloučeniny železa. Ty se usazují hlavně v místech ostrých hran v přechodech a spojích potrubí. Jistě se mnozí z nás setkali se "zarostlými" ventily u radiátorů a jiných zúžených míst. Sloučeniny železa a další nečistoty se s proudící vodou dostávají i do kondenzátoru TČ. Kondenzátorem bývá obvykle deskový výměník, který má mezi deskami poměrně malé mezery, asi 2,5 mm. Vstupu mechanických nečistot se dá zabránit použitím vhodného filtru. Obvykle se osazuje tzv. "šikmý" topenářský filtr. Jeho nevýhodou je poměrně malá plocha vloženého sítka.

Osvědčilo se použití velkých průhledných filtrů používaných pro pitnou vodu. Z obou stran se osadí uzavírací kulové kohouty. Výhodou je velká aktivní plocha a zejména to, že je do nich vidět. Nevýhodou může být teplotní odolnost, ale pokud jsou zařazeny ve vstupu vratné vody do TČ, teplota nepřesáhne 40 °C. Vzhledem k tomu, že jsou konstruovány na tlak vody ve vodovodním řádu, tlak v otopné soustavě snesou.

Vhodným a žádoucím opatřením je nahrazení otevřené expanzní nádoby správně dimenzovanou tlakovou expanzní nádobou a použití inhibitoru koroze.

Údržba pak spočívá v občasné optické kontrole znečištění filtru a jeho výplach. Technicky zdatní si mohou do okruhu zapojit vhodný průtokoměr, pro orientaci stačí i domovní vodoměr. Pak není problém zjistit průtočné množství například za hodinu a při jeho poklesu snadněji najít příčinu a vliv zásahu.

Systémy s radiátory a měděnými nebo plastovými rozvody

Předpokládáme, že zde je nainstalována tlaková expanzní nádoba a v systému je inhibitor koroze. I tady se může vyskytovat určité množství nečistot a proto bych i zde doporučil použití velkého průhledného filtru s kohouty a jeho občasnou kontrolu.

Systémy s podlahovým vytápěním

Pokud se v systému nevyskytují ocelové části, nebývají žádné problémy se vznikem nežádoucích korozních sloučenin.

V praxi se však vyskytují i starší podlahové systémy, instalované v době, kdy ještě nebyl tento otopný systém rozšířen. Často se vyskytuje kombinace s ocelovým potrubím a radiátory. I tady mohou zplodiny koroze způsobovat problémy a proto platí totéž co v bodě 2a. Navíc bych doporučil, pokud to situace dovolí, výměnu ocelových trubek (a pokud možno i radiátorů) za měděné a doplnění velkého filtru.

PRIMÁRNÍ OKRUHY TEPELNÝCH ČERPADEL A PROBLÉMOVÁ MÍSTA

Tepelná čerpadla se dělí do skupin podle toho, z jakého prostředí se odebírá tepelná energie.

1. TČ vzduch-voda berou energii z venkovního vzduchu a předávají topné vodě.
   
   
2. TČ země-voda odebírají teplo z půdy pomocí plošných kolektorů nebo z hlubokých vrtů rovněž pomocí kolektorů. Kolektor (sběrač) obvykle tvoří soustava PE hadic o světlosti asi 1", ve kterých proudí nemrznoucí směs. Vyskytují se i TČ, kde je kolektorem měděná trubka, která je současně výparníkem.
   
   
3. TČ voda-voda získávají teplo z vody, která protéká jejich výparníkem. Voda se obvykle odebírá z jedné studny a ochlazená se vrací do druhé.

Tepelná čerpadla vzduch-voda

Dělené TČ (split) má výparník umístěn venku a kondenzátor v objektu. Tato TČ se z hlediska údržby vyznačují tím, že při teplotách vzduchu blízkých nule vzniká na lamelách výparníku námraza, která se musí občas odstranit, t.j. roztavit. Pokud je teplota vzduchu vyšší než nula, kondenzát volně odteče. Pokud je venku mráz, může se stát, že odtékající kondenzát namrzá a ucpe další odtok. Odtok kondenzátu bývá řešen různě, potrubí pro odvod vody může být například vyhříváno elektrickým topným kabelem a zaslouží si zvýšenou pozornost. Po jeho zamrznutí a ucpání se může stékající voda dostat do míst, kde není žádoucí a může vytvořit docela zajímavé ledové skulptury. To může být hezké, ale někdy mohou vzniknout provozní potíže. Pokud není zajištěn odtok zkondenzované vody například do kanalizace, může se na zemi pod výparníkem vytvořit docela masívní ledovec.

Údržba v zimě spočívá v kontrole odtoku vody při odtávání. Pokud se někde nahromadí led, nezbývá, než jej vhodným a dostupným způsobem odstranit, například horkou vodou. V tomto případě je nutné TČ vypnout.

Vzduch se přes výparník prohání ventilátorem. Obvykle se jedná o ventilátory s nízkým počtem otáček a s vysokou životností ložisek. Mívají jednofázové asynchronní motory s příkonem desítek až set W a nevyžadují žádnou zvláštní údržbu.

Na začátku topné sezóny věnujeme zvýšenou pozornost lamelám výparníku, zejména jejich čistotě. Po delší době stání a provozu mohou být zaneseny nečistotami, prachem, spadaným listím a podobně. Pro čištění lamel se používají speciální kartáčky. Lamely jsou z tenkého hliníkového plechu, snadno se i malou silou zdeformují. Pro jejich narovnání se osvědčilo použití obyčejné "špachtle", kterou se křivá lamela podepře a tupým nožem se vyrovná a vyhladí.

Tepelná čerpadla země-voda

Primární okruh těchto TČ je tvořen plastovým výměníkem-kolektorem, který je uložen v zemi a je naplněn nemrznoucí směsí. Vzhledem k tomu, že se jedná o uzavřený okruh, který je obvykle sestaven jen z nekorodujících dílů, nehrozí nebezpečí vzniku zplodin koroze a jejich usazování na nežádoucích místech. Zemní kolektor nemá obvykle jen jeden okruh, ale bývá spojeno několik okruhů paralelně.

U plošného zemního kolektoru se dbá na to, aby kapalina proudila ve všech sekcích stejně. Občas je vhodné každou sekci odvzdušnit. To se provede uzavřením všech zbývajících a spuštěním oběhového čerpadla. Pokud jsou na rozdělovačích nainstalovány automatické odvzdušňovací ventilky, projeví se únik plynu syčením. V jednotlivých sekcích kolektoru nejsou obvykle namontovány průtokoměry. Rovnoměrnost průtoku se dá posoudit podle teplot jednotlivých sekcí za chodu TČ.

U vertikálního kolektoru (hluboký vrt) je menší riziko zavzdušnění, ale i tady je vhodné občas kontrolovat průtok ve všech větvích podobným způsobem.

Asi po dvou letech provozu je vhodné zkontrolovat teplotu tuhnutí nemrznoucí kapaliny. Obvykle se k tomu používá hustoměr, který je pro příslušný druh nemrznoucí směsi určen. Měření hustoty se musí provádět při pokojové teplotě kapaliny. Teplota tuhnutí by se měla pohybovat kolem -20°C, držte se doporučení výrobce. V případě nevyhovující hodnoty se musí hustota upravit. Zbytečně nízká teplota tuhnutí zhoršuje měrnou tepelnou kapacitu kapaliny a zvyšuje viskozitu a v důsledku se tím snižuje průtok.

Tepelná čerpadla voda-voda

Vodu v primárním okruhu těchto TČ obvykle prohání ponorné čerpadlo. To vyžaduje před zahájením provozu zvláštní pozornost. Primární okruh se dále skládá z plastového nebo kovového spojovacího potrubí a musí být osazen filtrem proti nečistotám. V každém případě by měl být nainstalován detektor průtoku (flow-switch). Ten by měl v případě poklesu průtoku vody TČ vypnout, protože hrozí nebezpečí zamrznutí vody ve výparníku a vážná porucha. V TČ může být instalována i nějaká další ochrana proti zamrznutí, například teplotní čidlo na výstupu ochlazené vody z výparníku.

Údržba spočívá v kontrole ponorného čerpadla, jeho kabelu, připojovací hadice a správné funkce, v kontrole čistoty filtru. Zkontroluje se průtočného množství vody a pomocí kohoutu i funkce detektoru průtoku.

DESKOVÉ VÝMĚNÍKY A JEJICH ČIŠTĚNÍ

Ve většině TČ se používají pro řadu výhod deskové výměníky různých výrobců. U systémů země-voda a voda-voda obvykle jako výparníky i kondenzátory, u systémů vzduch-voda jako kondenzátory. Princip je shodný a materiály jsou podobné. Vhodně prolisované desky z nerezové oceli jsou naskládány na sebe a spájeny mědí. Tyto výměníky jsou proto nerozebíratelné a pro jejich čištění se používají speciální postupy a chemikálie doporučené výrobci. Výměníky se čistí v případě, že by došlo k jejich zanesení úsadami z příliš tvrdé vody nebo jinými nečistotami. Použité chemikálie nesmí napadat materiál desek ani pájku.

Příklad z manuálu k výměníkům fy SWEP:

Díky obvykle velmi velké turbulenci se v kanálech výměníku projevuje samočistící efekt. Přesto je v některých aplikacích tendence k zanášení velmi vysoká, například při použití velmi tvrdé vody při vysokých teplotách (pozn. autora: to není případ TČ). V těchto případech je možné čistit výměník pomocí cirkulace čistící kapaliny. Doporučuje se použít nádrž s 5% kyselinou fosforečnou nebo s 5% kyselinou šťavelovou, pokud je výměník čištěn často. Čistící kapalina cirkuluje přes výměník. Pro optimální vyčištění by měl být průtok výměníkem asi 1,5 krát vyšší, než je průtok za provozu. Doporučuje se, aby čistící kapalina proudila výměníkem v opačném směru než za provozu. Po vyčištění je důležité výměník důkladně vypláchnout čistou vodou. Pro neutralizaci kyselin se před posledním výplachem použije 1% roztok hydroxidu sodného (louh sodný) nebo hydrouhličitanu sodného (jedlá soda). Čištění by mělo probíhat v pravidelných intervalech.

VNITŘNÍ OKRUHY TEPELNÝCH ČERPADEL

Hlavní částí TČ je kompresor. Samotný motor s kompresorem je uložen v hermeticky uzavřené nádobě a nevyžaduje žádnou údržbu. Kontrolujeme jen jeho pružné mechanické uchycení a přívodní kabel.

Chladivová potrubí bývají opatřena tepelnou izolací na bázi syntetické pěnové pryže. Zvýšenou pozornost si zaslouží všechny spoje potrubí a všech částí chladivového okruhu. Pro kontrolu těsnosti a případného úniku chladiva se používají elektronické detektory úniku chladiva, ale to není výbava domácnosti. Pro orientační kontrolu stačí, zda se někde na spojovaném místě nevyskytuje mastné místo nebo dokonce olej. To by byla známka úniku chladiva a bylo by nutné provést co nejdříve opravu.

Kontrolu elektroinstalace může provádět pouze osoba s příslušným oprávněním, takže se o ní nebudu dále rozepisovat.

ZÁVĚR

Tepelné čerpadlo je zařízení, které při správné instalaci nevyžaduje složitou údržbu. V některých případech je nutný zásah specialisty, například v případě poruchy elektroinstalace nebo chladivového okruhu, ale tím se nijak zásadně neliší od údržby jiných zdrojů tepla. Elektroinstalace a elektronika je dnes prakticky v každém zřízení, do plynových kotlů také nesmí zasahovat laik.

Vodoinstalatérská část TČ obsahuje oběhová čerpadla různých výrobců a výkonů, kohouty, filtry a jiné běžné armatury. Jejich náročnost na údržbu a životnost je shodná jako u jiných otopných systémů.