Wstęp
W przypadku pomp ciepła powietrze/woda typu monoblok, sprężarka, parownik i skraplacz znajdują się w jednej obudowie i są zamocowane na zewnątrz budynku. Wewnątrz budynku znajduje się tylko zasobnik ciepła. Pomiędzy tymi dwoma elementami krąży zwykła woda wodociągowa. Krążenie wody pomiędzy wymiennikiem ciepła (skraplaczem) a zasobnikiem w budynku wymusza pompa cyrkulacyjna. Pompa taka posiada zabezpieczenie przed zamarznięciem i włącza się także przy niepracującej sprężarce, aby w okresie mrozów nie dopuścić do zamarznięcia wody w przewodach i samym wymienniku ciepła skraplacza. Co jednak, gdy wystąpi przerwa w dostawie prądu? Brak wymuszonej cyrkulacji wody może w tym wypadku powodować powolne jest wychładzanie, a przy długotrwałym braku zasilania zamarznięcia wody w wymienniku. Wzrost objętości lodu względem wody może w takim wypadku spowodować jego zniszczenie. Sytuacji tej można zapobiegać stosując w instalacji zasilanie rezerwowe (tzw. UPS), które pozwoli na pracę pompy cyrkulacyjnej także przy braku prądu w sieci, ale prościej jest zastosować na przewodach specjalistyczną armaturę – zawory antyzamrożeniowe.
Rys. Schemat monoblokowej pompy ciepła. Ozn. 1- pompa cyrkulacyjna, 2 przewody zasilający i powrotny pomiędzy instalacją w budynku, a wymiennikiem ciepła (skraplaczem), 3- zawory antyzamrożeniowe.
Jak działa zawór antyzamrożeniowy?
Zawór antyzamrożeniowy, to rodzaj zaworu upustowego z wkładką termostatyczną, która otwiera go przy spadku temperatury poniżej dopuszczalnej nastawy i ponownie zamyka, gdy temperatura wody wzrośnie. W przypadku pomp ciepła zawór antyzamrożeniowy montowany jest na zewnątrz budynku, na przewodzie wody zasilającej i powrotnej, i otwiera się, gdy temperatura wody wewnątrz przewodu spadnie <3°C, a zamyka, gdy temperatura wody wzrośnie >3°C. Zwykle histereza tego typu zaworów nie przekracza 1°C.
Rys. Zasada działania zaworu antyzamrożeniowego (Caleffi).
W przypadku pomp ciepła rewersyjnych, które grzeją zimą, a chłodzą latem, firma Caleffi opracowała zawór antyzamrożeniowy z czujnikiem temperatury powietrza. W zimie taki zawór pracuje identycznie jak zwykły zawór antyzamrożeniowy. Jednak w lecie, gdy pompa ciepła pracuje w cyklu chłodzenia zawór antyzamrożeniowy uruchamia sie tylko w przypadku spadku temperatury zewnętrznej (powietrza) <5°C. Jeśli temperatura jest wyższa, zawór nie uruchomi się. Zapobiega to przypadkowemu otwarciu zaworu w trybie chłodzenia instalacji, gdy po przejściu przez wymiennik ciepła (w tym wypadku chłodu) woda może mieć temperaturę niższą niż 3°C.
Rys. Zawór antyzamrożeniowy z czujnikiem temperatury powietrza (Caleffi)
Dlaczego to takie istotne? Każde zadziałanie zaworu antyzamrożeniowego powoduje wypływ wody z instalacji, tym samym spadek jej ciśnienia. Po takiej operacji konieczne jest dopompowanie świeżej wody z sieci wodociągowej. Można to wykonać ręcznie, może to za nas zrobić inny zawór zamocowany w instalacji tzw. automatycznego napełniania. Zawsze jest to sytuacja awaryjna i należy jej w miarę możliwości unikać.
Zasady montażu zaworów antyzamrożeniowych
Producenci monoblokowych pomp ciepła zalecają zawsze montaż dwóch zaworów antyzamrożeniowych zarówno na przewodzie zasilającym jak i powrotnym wody. Zapewnia to maksymalne bezpieczeństwo systemu, gdyby jeden z zaworów nie zadziałał. Zawory należy montować możliwie blisko pompy ciepła w pozycji pionowej z wylotem skierowanym zawsze w dół. Zabrania się jednocześnie wykonywania zasyfonowania na przewodach zarówno przed jak i za zaworami. Rozwiązanie takie utrudnia lub wręcz uniemożliwia opróżnienie z wody instalacji przy braku zasilania. Minimalna odległość między zaworami powinna wynosić 10cm, aby woda odpływająca z górnego zaworu nie zalewała dolnego i nie powodowała tym jego oblodzenia. W miarę możliwości należy zapewnić minimalny spadek rur w kierunku do zaworów.
Rys. Zabrania się zasyfonowania na rurach, odległość między zaworami powinna wynosić minimum 10cm. (źr. Afriso)
Dopuszcza się montaż zaworów antyzamrożeniowych jeden nad drugim pod warunkiem zastosowania osłon. Rozwiązanie takie stosowane jest np. w sytuacji braku przestrzeni montażowej.
Rys. Dopuszczalna pozycja montażu zaworów antyzamrożeniowych przy zastosowaniu osłon. Poniżej na zdjęciu zawory z osłonami firmy Afriso.
Woda odpływająca z zaworu przy ujemnych temperaturach powietrza zewnętrznego będzie niemal natychmiast zamarzać. Dla zapewnienia swobodnego odpływu wody i nie powstawania bezpośrednio pod zaworem korka lodowego należy umieszczać zawory minimum 15-20cm nad ziemią.
Rys. Minimalna odległość pomiędzy dolną częścią zaworu a podłożem.
Zawory antyzamrożeniowe nie powinny być izolowane cieplnie. Izolacja zakłóca pracę zaworu, a ściślej – jego czujnika termostatycznego. Czujnik powinien być wystawiony na działanie niskiej temperatury, bo bezpośrednio na nią ma reagować.
Fot. Zawory antyzamrożeniowe nie powinny być izolowane cieplnie. (fot. Caleffi)
Czy zawory antyzamrożeniowe należy konserwować?
Generalnie nie. Zawory antyzamrożeniowe należą do armatury bezobsługowej i nie wymagają prac konserwacyjnych. Jakiekolwiek prace serwisowe są wynikiem uszkodzenia mechanicznego zaworu, np. uszkodzenie wkładki termostatycznej, przeciekający zawór odpowietrzający. W obu przypadkach możliwa jest bezpośrednia wymiana uszkodzonych elementów, bez wykręcania zaworu z instalacji. Przed wymianą należy tylko zamknąć przepływ czynnika i poczekać na wystudzenie rur.