Czy można używać klimatyzatora do ogrzewania podczas mrozu i jak go przygotować do tej pracy?

Nadchodzą mrozy, a Państwo jeszcze nie zdecydowali, czym ogrzać swoje mieszkanie? Użycie w tym celu klimatyzatora jest bardzo oszczędne i kuszące, ale nie chce się ryzykować jego sprawności, prawda? Pomogę zrozumieć, czy można używać klimatyzatora do ogrzewania podczas mrozu, dlaczego i w jakich przypadkach może to być niebezpieczne dla sprzętu.

Opowiem również, co zrobić, aby klimatyzator mógł być używany dłużej przy niższych temperaturach. Przeanalizujemy, na ile takie zastosowanie jest celowe i efektywne. Dla pełnej jasności wszystkie ważne kwestie pokażemy na zdjęciach i schematach, a na końcu artykułu czekają na Państwa pouczające filmy na ten temat.

Dlaczego system split grzeje?

Aby zrozumieć, co może pójść nie tak przy włączaniu klimatyzatora podczas mrozu, najpierw warto zrozumieć, co dzieje się podczas normalnej pracy systemu w trybie ogrzewania.

W przeciwieństwie do przenośnych grzejników każdego typu, system split nie wytwarza ciepła z pobranej energii, a jedynie transportuje je z zewnątrz do domu lub odwrotnie, w zależności od trybu. Pobieranie ciepła na zewnątrz, gdy temperatura jest poniżej zera – brzmi nierealnie? To tylko na pierwszy rzut oka.

Główne elementy każdego systemu split to sprężarka, radiator z wentylatorem w każdym module oraz rurociąg z freonem łączący je. Czynnik chłodniczy to główny magik w tym zestawie: to właśnie dzięki jego właściwościom fizycznym możliwe jest uzyskiwanie ciepła podczas mrozu i chłodu podczas upału.

Podczas pracy w trybie ogrzewania wewnętrzny i zewnętrzny moduł klimatyzatora zamieniają się rolami. Z reguły przepływ freonu jest przekierowywany przez czterodrogowy zawór.

Droga freonu w klimatyzatorach używanych zimą do ogrzewania przy niskich temperaturach wygląda następująco:

• Z radiatora modułu wewnętrznego podawany jest schłodzony ciekły czynnik chłodniczy.
• Trafiając do modułu zewnętrznego, nagrzewa się i odparowuje, ponieważ temperatura wrzenia czynnika chłodniczego wynosi -40 lub -51⁰C, a na zewnątrz nawet zimą jest cieplej. Po przejściu przez zewnętrzny radiator temperatura freonu wzrasta, czyli zyskuje on energię cieplną.
• Otrzymana energia jest niskopotencjalna, więc nie może być od razu przekazana do powietrza w pomieszczeniu. Sprężarka spręża gazowy czynnik chłodniczy, a jego temperatura wzrasta do 70 – 90⁰C. W takim stanie freon jest podawany do jednostki wewnętrznej.
• Przechodząc przez radiator jednostki wewnętrznej, nadmuchiwany przez wentylator, czynnik chłodniczy oddaje ciepło powietrzu w pomieszczeniu, a sam ochładza się i skrapla w ciecz. Koło się zamknęło, wszystko powtarza się od początku.

Dzięki takiej zasadzie działania systemy split są jeszcze zaliczane do grupy pomp ciepła, ponieważ transportują i przepompowują ciepło z zewnątrz do pomieszczenia lub odwrotnie.

Podczas odparowywania freonu na rurkach osadza się kondensat – wilgoć z powietrza, która natychmiast zamarza. Aby takie narosty lodu stopniały i nie przeszkadzały w pracy, większość klimatyzatorów okresowo na 5 – 15 minut przełącza się w tryb odmarzania.

Do pracy prąd jest potrzebny samej pompie – sprężarce, a także dwóm wentylatorom. Razem zużywają one 3 – 7 razy mniej energii, niż wytwarza system – to znaczy, że ogrzewanie klimatyzatorem jest 3 – 7 razy bardziej ekonomiczne niż elektrycznym i gazowym konwektorem, piecem na podczerwień lub innym grzejnikiem.

Czym grozi mróz klimatyzatorowi?

Zasada działania klimatyzatora jest dość prosta, ale zmiana warunków na którymkolwiek z etapów może doprowadzić do poważnej awarii.

Po pierwsze, uruchomienie zimnej sprężarki jest niebezpieczne. Olej w niej przy niskich temperaturach gęstnieje, dlatego urządzenie pracuje ze zwiększonym obciążeniem.

Ponadto bez smarowania od tarcia metalowych części powstają opiłki, które zatykają i unieszkodliwiają system. Dlatego nawet nowa sprężarka zamontowana w miejsce uszkodzonej może szybko ulec awarii już przy prawidłowej eksploatacji.

Po drugie, freon w zewnętrznym radiatorze może nie zdążyć wyparować. Aktywność wymiany ciepła zależy od różnicy temperatur. Dlatego przy małym plusie na zewnątrz freon, ogrzewając się od -40⁰C, pochłonie dużo energii cieplnej.

Jeśli natomiast na zewnątrz jest -30⁰C, czynnik chłodniczy może nie zdążyć się ogrzać nawet do temperatury wrzenia. Rezultat – dostanie się ciekłego freonu do sprężarki i jej nieuchronna awaria wskutek uderzenia hydraulicznego.

Trzecim zagrożeniem jest zamarzanie kondensatu i oblodzenie.

Pamiętaj, podczas pracy na ogrzewanie jednostki systemu split zamieniają się rolami, dlatego kondensat tworzy się na tym radiatorze, który jest na zewnątrz.

Lodowy pancerz na jednostce zewnętrznej utrudnia wymianę ciepła i może przeszkadzać wentylatorowi, co zwiększa obciążenie wszystkich części systemu. Automatyczne rozmrażanie ma na celu rozwiązanie tego problemu, ale woda spływająca z ogrzanego radiatora często natychmiast zamarza w misce. Po osiągnięciu określonej grubości warstwy lodu zamarzają w nim łopatki wentylatora i klimatyzator traci zdolność do pracy.

Skroplina w rurce odprowadzającej może również zamarznąć w punkcie wyjścia na zewnątrz – jeśli klimatyzator pracuje w trybie chłodzenia. Zimą bywa to konieczne w serwerowniach lub we wspomnianym powyżej trybie rozmrażania. Taki korek lodowy uniemożliwia dalszy odpływ skropliny, która zaczyna sączyć się po ścianie, powodując rozwój pleśni w jednostce wewnętrznej i może doprowadzić do jej uszkodzenia.

Nawet praca w trybie chłodzenia zimą może prowadzić do problemów. Klimatyzator w takim przypadku pobiera z zewnątrz zbyt dużo zimna, a skroplina na jednostce wewnętrznej zamienia się w szron i lód. Naturalnie jest to również szkodliwe dla urządzenia. Ponadto pozostaje aktualny problem zimnego rozruchu sprężarki.

Jakimi klimatyzatorami można się ogrzewać?

Przy zakupie systemu split warto szukać w opisie słowa „rewersyjna”: to właśnie ono wskazuje na zdolność urządzenia do zmiany kierunku przepływu freonu i pracy w trybie ogrzewania.

Funkcja ogrzewania jest dostępna w większości nowoczesnych systemów, różni się tylko temperatura, przy której można z niej korzystać. Oznaczana jest symbolem słońca lub słowem Heat.

Po opisanych problemach można odnieść wrażenie, że funkcja ogrzewania w klimatyzatorach jest bezużyteczna i niebezpieczna dla urządzenia, ale tak nie jest. System split wprawdzie nie uratuje w srogie mrozy, ale pomoże stworzyć komfortowy mikroklimat w okresie przejściowym, gdy centralne ogrzewanie jest wyłączone, a na zewnątrz się ochłodziło, albo w klimacie umiarkowanym.

Dolna granica temperatury, przy której można włączyć system split w tryb ogrzewania, zależy od modelu – jest podana w instrukcji.

W rozkładzie tych temperatur istnieją pewne prawidłowości:

1. Klimatyzatory z liniowym typem sterowania można zwykle włączać tylko do -5⁰C, ponieważ sprężarka stale się wyłącza i zdąży ostygnąć przed ponownym uruchomieniem.
2. Modele inwerterowe zwykle pracują do -15⁰C, ale niektóre specjalistyczne urządzenia są efektywne do -20, a nawet -30⁰C.
3. Rozszerzenie zakresu temperatur roboczych deklarowanego przez producenta jest czasem możliwe poprzez zainstalowanie zestawu zimowego – omówimy to szczegółowo dalej.
4. Klimatyzatory monoblokowe z funkcją ogrzewania nie zależą od temperatury na zewnątrz, ale też nie wyróżniają się ekonomicznością. Zimą działają jak zwykły konwektor, ze sprawnością nieco poniżej 1.
5. Systemy z czynnikiem chłodniczym R22 są mniej efektywne i odporne na niskie temperatury niż wypełnione freonem R410A lub R32.

Warto zaznaczyć, że nawet te modele, które bezawaryjnie pracują w niskich temperaturach, znacząco obniżają efektywność i ekonomiczność ogrzewania, gdy na zewnątrz się ochłodzi.

Nie można po prostu zastąpić freonu R22 w klimatyzatorze bardziej wydajnym i nowoczesnym – jego ciśnienie robocze jest dwa razy niższe, a części systemu nie są przystosowane do wyższego.

Biorąc pod uwagę ograniczenia temperatury roboczej i niestałość wydajności, klimatyzator nie może być podstawowym urządzeniem grzewczym dla mieszkań w regionach północnych.

Różnice w budowie klimatyzatorów mrozoodpornych

Dlaczego jeden klimatyzator można włączać przy 30-stopniowym mrozie, a innych nie zaleca się uruchamiać już przy -5⁰C? Odpowiedź jest prosta: cechy budowy i wyposażenia. Koszt zestawu split nie zawsze jest wprost proporcjonalny do jego możliwości, dlatego warto wiedzieć, jakie istnieją efektywne rozwiązania konstrukcyjne.

Aby zrozumieć, czy można włączyć konkretny klimatyzator zimą do ogrzewania, czy jest to niebezpieczne dla urządzenia, należy zwrócić uwagę na następujące szczegóły.

Po pierwsze, zestaw niskotemperaturowy powinien być wbudowany już z fabryki, aby zapobiec zimnemu startowi sprężarki i zamarzaniu kondensatu.

Jak już wspomnieliśmy, modele inwerterowe zimą są preferowane, ponieważ ich sprężarka nie zatrzymuje się po osiągnięciu zadanej temperatury w pomieszczeniu, a jedynie zmniejsza obroty. Oznacza to, że nie będzie się ona każdorazowo schładzać i uruchamiać z przeciążeniem, poza tym jest to korzystniejsze pod względem zużycia energii.

Wymiennik ciepła jednostki zewnętrznej może być powiększony, aby freon wewnątrz zdążył całkowicie odparować i wchłonąć maksimum ciepła z powietrza przed wejściem do sprężarki.

Duża powierzchnia wymiennika ciepła pozwala systemowi split pracować wydajnie nawet przy niewielkiej różnicy między temperaturami wrzenia czynnika chłodniczego a powietrza na zewnątrz.

Spotyka się również dwuobwodowe wymienniki ciepła, w których wydajność reguluje się poprzez podłączenie dodatkowego obiegu cyrkulacji freonu. Jednostka zewnętrzna i wymiennik ciepła mogą zawierać dodatkowe osłony i akumulatory ciepła, aby wykorzystywać energię wydzielaną przez pracujące urządzenie.

Sprężarka o podwyższonej mocy mocniej spręża gaz, ogrzewając go do wyższych temperatur. W modelach przemysłowych spotyka się również sprężarki spiralne, którym nie szkodzi dostanie się ciekłego freonu.

Sam czynnik chłodniczy może mieć różne właściwości. Tani i powszechny R-22 paruje w -40⁰C, przy czym jest w stanie wchłonąć ciepło 233 kJ/kg. Dla porównania, najnowszy R-32 paruje w -51,7⁰C, a ciepło jest w stanie zatrzymać do 390 kJ/kg.

Oznacza to, że w tych samych warunkach drugi będzie szybciej i efektywniej nagrzewał się w wymienniku ciepła, a klimatyzator lub system split będzie działać z mniejszym zużyciem energii i wyższą sprawnością.

Rodzaj czynnika chłodniczego wpływa również na rodzaj oleju smarującego sprężarkę. R-22 współpracuje z olejem mineralnym, który zachowuje dopuszczalną lepkość do -5⁰C, a R410A i R32 – z olejem syntetycznym, odpornym do -7⁰C. Wydawałoby się, że różnica jest niewielka, ale w połączeniu z innymi czynnikami ma znaczenie.

Mitsubishi Zubadan – najsłynniejsza seria pomp ciepła, które pracują zimą w temperaturze do -25⁰C. Są one 3–5 razy droższe od systemów split, które mogą ogrzewać tylko przy niewielkich mrozach.

Im więcej z wymienionych modernizacji posiada klimatyzator, tym w niższej temperaturze może pracować. Zresztą dla wielu modeli inwerterowych nie trzeba nawet znać granicznej dopuszczalnej temperatury: sterowanie elektroniczne po prostu nie uruchomi systemu, jeśli na zewnątrz jest zbyt zimno.

Zimowy zestaw klimatyzatora

Ostatnio coraz częściej można spotkać oferty wyposażenia klimatyzatora w zestaw zimowy. Sprzedawcy tego sprzętu zapewniają, że jego montaż sprawi, że klimatyzator będzie skutecznym ogrzewaczem przez całą zimę, nawet w mrozy. Czy tak jest – będziemy się zastanawiać.

Składowe zestawu do pracy zimowej

W skład zestawu niskotemperaturowego z reguły wchodzą 3 komponenty: podgrzewanie tacy, skrzyni korbowej sprężarki oraz regulator obrotów wentylatora. Czasami występują również czujnik temperatury i płyta sterowania – oddzielna dla każdego komponentu lub wspólna dla wszystkich.

Podgrzewanie tacy jest niezbędne, aby nie zamarzał skropliny spływającej z chłodnicy po włączeniu trybu odszraniania.

Podgrzewanie skrzyni korbowej to przewód lub płytka otaczająca sprężarkę w miejscu, gdzie gromadzi się olej.

Podgrzewanie sprężarki wskazane jest włączyć przed uruchomieniem klimatyzatora, aby olej zdążył się nagrzać. W praktyce jednak często ogrzewanie odbywa się albo tylko podczas pracy, albo tylko podczas postoju. Bezpieczeństwo dla sprężarki zapewni tylko drugi wariant, ale jest on mniej korzystny ze względu na wzrost zużycia energii.

Dzięki podgrzewaniu skrzyni korbowej można uniknąć zimnego rozruchu i pracy sprężarki przy zgęstniałym na mrozie smarze, a co za tym idzie – zwiększonego obciążenia przy uruchamianiu, zużycia ruchomych części.

Regulacja prędkości obrotowej wentylatora określa intensywność wymiany ciepła między czynnikiem chłodniczym a otoczeniem zewnętrznym: im silniejszy przepływ powietrza, tym więcej ciepła jest przekazywane. Podczas pracy w trybie ogrzewania nie jest to krytyczne, ponieważ wymiana ciepła musi być maksymalna, a wysoka prędkość wentylatora jest ustawiona fabrycznie.

Inaczej jest, jeśli klimatyzator pracuje w trybie chłodzenia przy temperaturze poniżej +14 – +18⁰, dozwolonych przez producenta. Wtedy czynnik chłodniczy może oddać zbyt dużo ciepła, a jednostka wewnętrzna zacznie zamarzać: pokryje się szronem i lodem, skropliny zamarzną. Aby temu zapobiec, wentylator jest zwalniany.

Czy instalacja zestawu zimowego jest uzasadniona?

Po instalacji zestawu niskotemperaturowego właściciel może zadać pytanie: czy teraz można używać klimatyzatora do ogrzewania pomieszczenia przy niskich temperaturach na zewnątrz? Odpowiedź – tak, można, dla klimatyzatora jest to teraz bezpieczne. Wyjątkiem jest niekwalifikowana instalacja lub samodzielnie wykonane urządzenie.

Jeśli na klimatyzator kapią z dachu i w związku z tym tworzą się ogromne sople, zestaw zimowy nie pomoże – potrzebna jest osłona ochronna.

Czy to skuteczne? Ogrzewanie klimatyzatorem jest cenione za jego ekonomiczność: jego COP może osiągać 3–5, a nawet 7, w zależności od modelu. Osiąga się to dzięki temu, że system split jest jedynym grzejnikiem, który nie wytwarza ciepła. Do pracy sprężarki i wentylatorów potrzeba znacznie mniej energii, niż system jest w stanie przenieść do domu.

Deklarowany współczynnik COP, lub jak piszą producenci, COP, jest aktualny przy pracy grzewczej przy +7⁰ na zewnątrz. Wraz z ochłodzeniem zmniejsza się różnica temperatur między powietrzem a freonem, co oznacza pogorszenie wymiany ciepła i spadek wydajności klimatyzatora.

Przy temperaturze poniżej -15⁰C COP klimatyzatora spada do około 1%, czyli za każdy kilowat zużytej energii elektrycznej można uzyskać tylko 1 kW ciepła. Takie parametry mają zwykłe konwektory lub grzejniki podczerwieni, które są tańsze i nie zależą od temperatury na zewnątrz.

Oczywiście te obliczenia są przybliżone, wynik silnie zależy od modelu klimatyzatora, zestawu niskotemperaturowego, a nawet schematu podłączenia drugiego. Faktem jest jednak, że im niższa temperatura na zewnątrz, tym mniej efektywne i ekonomiczne jest ogrzewanie za pomocą systemu split.

Biorąc pod uwagę, że koszt dobrego zestawu zimowego do włączania ogrzewania klimatyzatorem wraz z instalacją może wynieść 40–150% wartości klimatyzatora, a efektywnie działać pomoże tylko do -15⁰C, celowość zakupu jest dość dyskusyjna.

Podczas pracy klimatyzatora na chłodzenie zimą bez zestawu niskotemperaturowego, na jednostce wewnętrznej tworzy się szron i lodowa skorupa.

Inna sprawa, jeśli konieczne jest chłodzenie pomieszczenia zimą. Na przykład dla pokoju z wyposażeniem. Wtedy dolna granica dopuszczalnych temperatur spada od deklarowanych przez producenta +16 do srogich mrozów, a COP klimatyzatora nie spada.

Instalacja i podłączenie zestawu zimowego

Jak już wspomnieliśmy, profesjonalna instalacja zestawu niskotemperaturowego to przyjemność nie z najtańszych. Nie każdy właściciel systemu split jest gotów wyłożyć 200 zł i więcej za możliwość włączania klimatyzatora na ogrzewanie przy temperaturze o 10–15 stopni niższej niż deklarowana. Jeśli Pan nie jest gotów na takie wydatki, być może zainteresuje Pana samodzielna instalacja zestawu zimowego.

Przypominamy, że do pracy zimą klimatyzator potrzebuje ogrzewania tacy, obudowy sprężarki oraz bloku RDK – regulatora ciśnienia skraplania, który steruje prędkością wentylatora. Można kupić gotowy zestaw i samodzielnie go zainstalować.

Wtedy uwolni się Pan/Pani od trudności wyboru i poszukiwania komponentów, a także zaoszczędzi Pan/Pani pieniądze na montażu, ale na pewno straci Pan/Pani gwarancję na system split. Oczywiście samodzielny montaż to dodatkowe kłopoty.

Najbardziej ekonomiczną opcją jest kupno 2 odcinków kabla grzejnego, najlepiej samoregulującego, i samodzielne ich podłączenie. Sterowaniem prędkością wentylatora podczas pracy w trybie ogrzewania można pominąć – dlaczego, wyjaśniliśmy powyżej.

Wybierając zestaw niskotemperaturowy, należy zwrócić uwagę, dla klimatyzatorów o jakiej mocy jest przeznaczony. Istnieją 2 rodzaje zestawów: do 12 BTU i dla bardziej wydajnych systemów.

Do ogrzewania tacy potrzebny będzie odcinek kabla grzejnego o długości około 3 m. Układa się go wokół chłodnicy zarówno od zewnątrz, jak i od wewnątrz, a także wężem na całej tacy. Można podłączyć go jak fabryczne ogrzewanie, do głównej fazy zasilającej jednostkę zewnętrzną – wtedy kabel będzie grzał zawsze, gdy klimatyzator jest podłączony do gniazdka, nawet w trybie czuwania.

Alternatywne opcje to wyprowadzenie osobnego kabla z wtyczką do gniazdka i ręczne włączanie, podłączenie do sieci przez przekaźnik termiczny na zewnątrz lub przez timer.

Aby ogrzać olej w sprężarce, należy objąć ją odcinkiem kabla grzejnego w dolnej części. Podłączenie do instalacji elektrycznej wykonuje się razem z ogrzewaniem tacy.

Jeśli zakupiono RDK, należy znaleźć dla niego wolne miejsce w przedziale sterowania, nad sprężarką, i przymocować go wkrętami samogwintującymi. Podłączenie elektryczne różni się w zależności od modelu i zawsze jest szczegółowo opisane w instrukcji. Do prawidłowej pracy czujnik dołączony do zestawu mocuje się na środkowej pętli chłodnicy, po uprzednim nałożeniu pasty termoprzewodzącej, i owija materiałem termoizolacyjnym.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Niektóre praktyczne kwestie trudno w pełni wyobrazić sobie na podstawie opisu tekstowego, dlatego proponujemy zobaczyć i ocenić wszystko na własne oczy.

Jak zainstalować zestaw zimowy, można obejrzeć na tym filmie:

Co może się stać z klimatyzatorem podczas pracy bez zestawu zimowego, pokazano tutaj:

Doświadczenie ogrzewania domu tylko klimatyzatorami szczegółowo opisano tutaj:

Podsumowując, powiemy, że większość klimatyzatorów jest przeznaczona do ogrzewania pomieszczeń tylko w okresie przejściowym, przed włączeniem głównego ogrzewania. Nawet te modele, które są w stanie pracować w temperaturze -30⁰C, raczej nie będą w stanie zapewnić wystarczającej ilości ciepła podczas takiego mrozu. Jednak jeśli w Pana/Pani regionie temperatura rzadko spada poniżej -15⁰C, to ogrzewanie za pomocą systemu split jest bardzo opłacalnym i skutecznym rozwiązaniem.

A czy u Pana/Pani jest już zainstalowany system split? Czy używa go Pan/Pani podczas mrozu? Czy konieczna była instalacja zestawu niskotemperaturowego? Prosimy dzielić się doświadczeniami, uzupełnieniami i poprawkami do artykułu w komentarzach.