Specjaliści w zaawansowanych systemach chłodniczych i klimatyzacyjnych

Pompa ciepła

Co to jest pompa ciepła?

Pompa ciepła pobiera energię ze źródła o (stosunkowo) niskiej temperaturze i podnosi ją do wyższej temperatury, aby uczynić ją bardziej użyteczną. Działa podobnie do pompy wodnej, która podnosi wodę z niskiego poziomu na wyższy poziom; pompa ciepła robi to samo, ale z ciepłem.

Pomimo swojej nazwy, pompy ciepła mogą zarówno ogrzewać jak i chłodzić przestrzenie. Ich działanie polega na przenoszeniu ciepła, a nie jego wytwarzaniu. W zimne dni pompują ciepło z zewnątrz domu do jego środka, aby ogrzać wnętrze domu. Jednostka zewnętrzna pobiera gorące powietrze i przesyła je przez przewód czynnika chłodniczego podłączony do zespołu wewnętrznego. Powietrze jest po drodze sprężane, co dodatkowo ogrzewa je, zanim zostanie wtłoczone do domu. Podczas upałów układ działa odwrotnie: zasysa ciepłe powietrze z wnętrza i wypompowuje je na zewnątrz (tak samo działa typowy klimatyzator). Pompa ciepła jest w stanie transportować więcej ciepła niż zużywa energii, więc można ją uznać za bardzo wydajną.

Należy zauważyć, że pompa ciepła może zapewnić ogrzewanie, chłodzenie i ciepłą wodę użytkową z jednego urządzenia, więc jest przydatna przez cały rok, a także eliminuje potrzebę konserwowania większej ilości urządzeń.

Ogromną zaletą tego układu jest to, że stanowi pojedyncze źródło energii, eliminując tym samym konieczność ponoszenia opłat za gaz ziemny lub transport butanu, propanu i oleju napędowego.

 Jak działa pompa ciepła?

Zasada działania pomp ciepła opiera się na zasadach termodynamiki i można ją podzielić na cztery etapy:

– W pierwszym etapie płyn chłodzący ma niską temperaturę i niskie ciśnienie, a zatem jest w stanie ciekłym. Zasysane powietrze z otoczenia przechodzi przez parownik, gdzie czynnik chłodniczy pochłania ciepło z otoczenia i zmienia swój stan skupienia. Jednocześnie powietrze jest wydalane w niższej temperaturze.

– Płyn chłodzący dociera w kroku 2. jako para, ale nadal pod niskim ciśnieniem. Przepuszczenie go przez sprężarkę powoduje wzrost ciśnienia, a w konsekwencji wzrost temperatury.

– Powoduje to powstanie pary w stanie wysokiej energii (wynikającej z ciepła powietrza w parowniku oraz ciepła z konwersji energii elektrycznej na energię cieplną). Para uzyskana w kroku 3. krąży przez skraplacz umieszczony wzdłuż zbiornika, gdzie przekazuje całą energię do magazynowanej wody, powracając w ten sposób do stanu ciekłego.

– W ostatnim etapie procesu płyn chłodniczy, już w stanie ciekłym, jest przepuszczany przez zawór rozprężny, aby uzyskać płyn w jego stanie początkowym, tj. o niskim ciśnieniu i niskiej temperaturze. Proces można następnie rozpocząć ponownie.

Rodzaje pomp ciepła

Istnieją trzy główne typy pomp ciepła w zależności od źródła:

– Powietrze: Aerotermalne pompy ciepła, które są niedrogie w instalacji i są powszechnie stosowane, działają dobrze w umiarkowanym klimacie, wykorzystując powietrze zewnętrzne jako medium do wymiany ciepła.

– Woda: Wodne pompy ciepła rozpraszają ciepło za pomocą wody zamiast powietrza. Wymagają one dostępu do studni, jeziora lub innego źródła wody i nie są tak powszechne.

– Ziemia: Gruntowe pompy ciepła wykorzystują energię cieplną zgromadzoną w gruncie i przenoszą ciepło w podobny sposób jak aerotermalne pompy ciepła. Ze względu jednak na stałą temperaturę gruntu działają one znacznie wydajniej, choć ich instalacja jest droższa i bardziej skomplikowana ze względu na konieczność wykopania i zainstalowania podziemnych rur.

Główne podtypy to:

– Powietrze-powietrze: ciepło pobrane z powietrza jest przekazywane bezpośrednio do powietrza w ogrzewanym pomieszczeniu.

– Powietrze-woda: ciepło jest pobierane z powietrza i przekazywane do obiegu wodnego, który zasila systemy ogrzewania/chłodzenia podłogowego/sufitowego, grzejniki niskotemperaturowe, konwektory wentylatorowe lub nagrzewnice wentylatorowe oraz zasobniki ciepłej wody użytkowej (CWU).

– Woda-woda: system pobiera ciepło z obiegu wodnego w kontakcie z elementem, który dostarczy mu ciepło (grunt, lustro wody), aby przekazać je do innego obiegu wodnego.

– Systemy aerotermalne : ten typ urządzeń jest w stanie ogrzewać lub chłodzić środowisko, tak jak pompy ciepła powietrze-powietrze, lub ogrzewać bądź chłodzić podłogę promieniującą/chłodzącą.

Areacademy, zwycięzca nagrody Inicjatywa Przemysłowa Roku przyznanej przez ACR News Awards.