Budowa pompy ciepła – co warto o niej wiedzieć?

Z tekstu dowiesz się:

• jak zbudowana jest pompa ciepła,
• czy budowa pompy ciepła wpływa na możliwości jej montażu,
• na czym polega charakterystyczna dla pompy ciepła zasada działania.

Pompa ciepła to urządzenie grzewcze, które pozwala na ogrzanie domu i wody użytkowej, a także na efektywne chłodzenie budynku latem. Większość energii pompy ciepła pozyskują ze źródeł odnawialnych. Przemyślana i udoskonalana od ponad 100 lat budowa pompy ciepła sprawia, że system funkcjonuje niezawodnie – również przy ujemnych temperaturach.

Przeczytaj: Rodzaje pomp ciepła powietrze-woda – wady i zalety

Pompa ciepła – budowa

Niezależnie od rodzaju pompy CO, budowa urządzenia opiera się na zastosowaniu takich elementów jak sprężarka, parownik, skraplacz i zawór rozprężny. Tworzą one podstawowy skład obiegu chłodniczego, w którym czynnik roboczy – odbierając energię z otoczenia dzięki różnicy temperatur (nawet przy niskiej czy ujemnej temperaturze) – wrze i odparowuje. Podwyższenie parametrów czynnika następuje zaś w sprężarce, w której wzrastają jego temperatura i ciśnienie. Dzięki temu pozyskane ciepło można spożytkować do celów użytkowych – zasilenia instalacji grzewczej lub ciepłej wody użytkowej.

W przypadku pompy ciepła budowa ma zasadnicze znaczenie dla efektywności jej pracy. W celu osiągnięcia jeszcze lepszych wyników stosuje się również dodatkowe rozwiązania techniczne, np. pośredni wymiennik ciepła (przechładzacz). Jego rolą jest wstępne podgrzewanie czynnika chłodniczego na wejściu do sprężarki. Dzięki temu obniża się zużycie energii elektrycznej, co jednocześnie zwiększa efektywność pracy pompy ciepła.

Głównym elementem układu chłodniczego, który umożliwia sprawne funkcjonowanie pompy ciepła, jest sprężarka. Współczesne pompy ciepła (szczególnie typu powietrze-woda) posiadają sprężarki inwerterowe. Jak działają powietrzne pompy ciepła ze sprężarką inwerterową? Przede wszystkim cechują się płynną regulacją wydajności, przeważnie w szerokim zakresie od 30 do 100%. Jest to ważna cecha, ponieważ pozwala dostosowywać wydajność pompy ciepła do chwilowych potrzeb cieplnych. Jeśli planujesz zakup urządzenia typu powietrznego i chcesz dowiedzieć się o nim jeszcze więcej, koniecznie sprawdź nasz inny artykuł: pompa ciepła opis działania.

Pompy ciepła Vaillant zostały wyposażone w energooszczędne zbiorniki na ciepłą wodę, które pozwalają na wygodne korzystanie z zasobów cwu. Budowa pompy ciepła umożliwia również podłączenie jej do innych domowych instalacji, takich jak wentylacja mechaniczna czy fotowoltaika.

Pompy ciepła – jak działają? Budowa a zasada działania pompy ciepła

Zarówno w przypadku powietrznej, wodnej, jak i gruntowej pompy ciepła, zasadę działania można w wielkim skrócie opisać jako odwrotność pracy lodówki – w obu urządzeniach zachodzą podobne procesy termodynamiczne. Lodówka pobiera ciepło ze swojego wnętrza (z przechowywanych w jej wnętrzu produktów) i oddaje je na zewnątrz do pomieszczenia, w którym stoi. Pompa ciepła czerpie zaś ciepło ze środowiska i w odpowiedniej formie przekazuje je do wnętrza domu. W przypadku lodówki zależy nam na wychłodzeniu jej wnętrza. Jeżeli chodzi o pompy ciepła, nie powinniśmy doprowadzać do nadmiernego wychłodzenia obiegu zewnętrznego, np. gruntu, przy jednoczesnym wygrzaniu budynku, w którym pompa jest zamontowana.

Każda pompa ciepła składa się z oddzielnych obiegów, które są połączone ze sobą przez wymienniki ciepła. Te obiegi to:

• obieg solanki, który odbiera energię cieplną z ziemi, powietrza zewnętrznego lub wody gruntowej oraz przenosi ją do obiegu czynnika chłodniczego;
• obieg czynnika chłodniczego, za pomocą którego energia cieplna źródła ciepła zostaje przeniesiona na wyższy poziom temperatury, umożliwiający jej wykorzystanie, i oddana do obiegu grzewczego;
• obieg grzewczy, za pomocą którego ogrzewane są pomieszczenia mieszkalne.

Obieg czynnika chłodniczego jest podłączony przez parowacz do źródła ciepła i pobiera jego energię cieplną. Zmienia się przy tym stan skupienia czynnika chłodniczego, który paruje. Obieg czynnika chłodniczego jest połączony przez skraplacz z instalacją grzewczą, do której oddaje energię cieplną. Czynnik chłodniczy ponownie przybiera postać płynną i skrapla się.

Ponieważ pozyskiwana przez działanie pompy cieplnej energia może przejść tylko z ciała o wyższej temperaturze na ciało o niższej temperaturze, czynnik chłodniczy musi mieć w parowaczu niższą temperaturę niż źródło. Natomiast temperatura czynnika chłodniczego w skraplaczu musi być wyższa niż temperatura wody grzewczej, aby oddać jej energię cieplną. Te różne temperatury są wytwarzane w obiegu czynnika chłodniczego przez sprężarkę i zawór rozprężny, które znajdują się między parowaczem a skraplaczem.

Czynnik chłodniczy w postaci gazu przepływa od parowacza do sprężarki i jest tam sprężany. Wzrasta przy tym silnie ciśnienie i temperatura czynnika chłodniczego. Po tym procesie przepływa on przez skraplacz, w którym oddaje swoją energię cieplną do wody grzewczej w wyniku kondensacji. Następnie jako ciecz przepływa do zaworu rozprężnego, gdzie silnie się rozpręża i traci przy tym znacznie ciśnienie oraz temperaturę. Ta temperatura jest teraz niższa niż temperatura solanki. Czynnik chłodniczy dzięki temu może przyjąć nową energię cieplną w parowaczu, przy czym ponownie paruje i przepływa do sprężarki. Obieg zaczyna się od nowa.

Przeczytaj: Dobór pompy ciepła – sprawdź, jakie masz możliwości

Pompa ciepła – działanie i możliwości montażu zależne od budowy

Warto wiedzieć, że w przypadku pompy ciepła budowa wpływa na możliwości jej montażu, które są uwarunkowane zabudową. W segmencie pomp ciepła (szczególnie typu powietrze-woda) występuje bowiem pewna różnorodność konstrukcyjna.

Główny podział w budowie pomp ciepła wynika z konstrukcji samego obiegu chłodniczego. Pompy ciepła typu Monoblok zawierają wszystkie elementy w jednej obudowie. Można tutaj wybrać wersję pompy ciepła Monoblok zarówno do zabudowy w budynku, jak i na zewnątrz. Taka różnica w budowie pompy ciepła będzie polegać na sposobie ochrony urządzenia przed zamarzaniem, ale również na kwestii zapewnienia głośności pracy na odpowiednio niskim poziomie. Cichszą pracą cechuje się pompa ciepła typu Monoblok do wnętrza budynku. Zajmie ona jednak większą powierzchnię zabudowy i będzie wymagać wykonania kanałów powietrznych w ścianach kotłowni.

Dużą popularnością wśród konsumentów cieszą się pompy ciepła typu Split. W takich urządzeniach zwykle dwie jednostki (zewnętrzna i wewnętrzna) są połączone przewodami z czynnikiem chłodniczym. Innym rozwiązaniem jest pompa ciepła Split z obiegiem glikolowym pomiędzy jednostkami. Ma ono wiele zalet, m.in. wyjątkowo niski poziom hałasu w trakcie pracy, ponieważ sprężarka mieści się w jednostce wewnętrznej. Jest to istotne, szczególnie jeśli planujesz montaż urządzenia w zwartej zabudowie mieszkaniowej.

Wiesz już co nieco na temat pomp ciepła – zasada działania, budowa i inne kwestie związane z tymi urządzeniami nie są Ci obce. Postaw na urządzenia Vaillant i ciesz się komfortem cieplnym oraz oszczędnościami energetycznymi!

Przeczytaj: Czy opłaca się ogrzewać dom i wodę za pomocą powietrznej pompy ciepła?