Działanie i budowa powietrznej pompy ciepła

Budowa pompy ciepła

Na początku, aby lepiej zrozumieć mechanizmy rządzące pompą ciepła, warto wymienić wszystkie kluczowe części w nich obecne. Do najważniejszych należą:

• sprężarka,
• skraplacz,
• zawór rozprężny,
• parownik,
• pompa obiegowa dolnego źródła,
• pompa obiegowa górnego źródła.

Jeśli nie jest się specjalistą z zakresu urządzeń technicznych, zapewne pojawia się pytanie, do czego służą poszczególne elementy. Pierwszą wymienioną i równocześnie najważniejszą częścią powietrznej pompy ciepła jest sprężarka. Nie bez powodu określa się ją mianem serca tego urządzenia grzewczego. Dlaczego jest tak istotna?

Najważniejsze jest sprężanie!

Sprężarka odpowiada za sprężanie cieczy roboczej, czyli zwiększenie jej gęstości. W takiej sytuacji jednakże podwyższa się również wartość ciśnienia oraz temperatura czynnika. I o to właśnie chodzi w pracy sprężarki. Musi ona wydobyć z substancji będącej nośnikiem ciepła jego jak największą ilość.

Praca sprężarki jest więc kluczowa – po doprowadzeniu cieczy roboczej do stanu podwyższonej temperatury oddaje ją do układu odbierającego energię termiczną, czyli górnego źródła ciepła. W ten sposób wychładza się, wraca poprzez zawór rozprężny i cykl się powtarza.

Jeden rodzaj czynnika?

Warto w tym momencie zauważyć, że zarówno obieg sprężarki, jak i dolnego oraz górnego źródła posiada inny rodzaj cieczy roboczej. W przypadku obiegu sprężarki musi on mieć specyficzne właściwości termodynamiczne, które doskonale nadają się w pracy w warunkach zmiennego ciśnienia oraz temperatury. Taka substancja jest tak naprawdę skroplonym gazem i stanowi zazwyczaj jeden ze znanych czynników chłodniczych, mogących mieć również zastosowanie np. w klimatyzacji samochodowej. Inaczej natomiast jest z dolnym źródłem ciepła.

W tym układzie stawia się na roztwór glikolu etylenowego bądź propylenowego. Jest on idealnie przystosowany do pracy w niższych temperaturach. Dlatego też bez problemu odbiera on ciepło z powietrza pobranego przez wentylator pompy ciepła nawet w mroźne, zimowe dni. A wtedy najbardziej zależy nam na ogrzaniu domu.

Natomiast czynnikiem w górnym źródle ciepła jest po prostu woda. Nie ma bowiem problemu, że temperatura we wnętrzu budynku drastycznie spadnie i doprowadzi do zamarznięcia cieczy w rurach grzewczych – czy to w podłogówce, czy niskotemperaturowych grzejnikach przeznaczonych do tego rodzaju ogrzewania.

Wymienniki ciepła, czyli sprawne oddawanie energii

Na uwagę zasługują również takie elementy jak parownik i skraplacz. Są to robocze elementy należące odpowiednio do dolnego oraz górnego źródła ciepła. Parownik ma za zadanie odbierać skumulowaną energię z powietrza, a z drugiej strony oddawać ją do układu sprężarki. Ta sprężając czynnik i podwyższając tym samym jego temperaturę, przekazuje ją do skraplacza, który już oddaje ciepło do górnego źródła. Wychłodzony czynnik wraca do parownika poprzez zawór rozprężny, który przywraca jego początkowe ciśnienie i cykl się powtarza. Dodatkowo warto zauważyć, że obieg czynników zarówno w dolnym, jak i górnym źródle nie byłby możliwy bez działania pomp obiegowych. Dzięki ich pracy substancje robocze są w ciągłym ruchu, przyczyniając się do sprawnej wymiany ciepła.

Pomimo że opis działania powietrznej pompy ciepła może na pierwszy rzut oka wydawać się nieco skomplikowany, to mimo wszystko jest to dość prosty mechanizm. Wszystko opiera się na pracy sprężarki i wykorzystaniu przemian termodynamicznych czynnika roboczego. Dzięki temu pompa ciepła może nawet w chłodne dni uzyskać ciepło niezbędne nie tylko do ogrzania domu, lecz także wody użytkowej. Instalacja powietrznej pompy ciepła wychodzi również korzystnie finansowo w porównaniu do pozostałych nowoczesnych rozwiązań grzewczych. Nic więc dziwnego, że popularność tych urządzeń stale rośnie.