Zasada działania pompy ciepła – ABC

Działanie pompy ciepła polega na przekazaniu do instalacji grzewczej budynku energii cieplnej dostępnej w jego otoczeniu, zmagazynowanej w ziemi, wodzie lub powietrzu. Przeważającą część ciepła do ogrzewania pobiera ona z otoczenia budynku, nazywanego źródłem dolnym. Ciepło to jest następnie przekazywane do instalacji grzewczej domu, którą zwyczajowo określa się mianem źródła górnego.

Na poziomie dolnego źródła ciepła następuje odebranie ciepła ze środowiska naturalnego wody, gruntu lub powietrza i przekazanie go do parownika (zwanego również parowaczem) pompy ciepła. Na tym etapie zimny czynnik roboczy, pod niskim ciśnieniem, przepływając przez parownik pompy ciepła odbiera ciepło z wody lub gruntu lub powietrza i ulega odparowaniu.

Powstała w parowniku para zostaje zassana przez sprężarkę i ulega sprężeniu, przez co następuje wzrost jej temperatury i ciśnienia. Proces ten jest możliwy dzięki dostarczonej do sprężarki energii elektrycznej.

Powstała na tym etapie gorąca para po wyjściu ze sprężarki trafia do skraplacza, w którym oddaje swoje ciepło wodzie grzewczej instalacji centralnego ogrzewania i ulega skropleniu. Tu rozpoczyna się obieg górnego źródła ciepła, czyli wykorzystanie powstałego ciepła w instalacji centralnego ogrzewaniu i/lub do przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Po wyjściu ze skraplacza czynnik roboczy już w postaci cieczy (ale pod wysokim ciśnieniem) przepływa przez zawór rozprężny, gdzie powraca do ciśnienia, które umożliwia jego ponowne odparowanie w parowniku. Zimny czynnik roboczy posiadający niską temperaturę i niskie ciśnienie kierowany jest z powrotem do parownika pompy ciepła i cykl powtarza się.

Całość stanowi tzw. obieg termodynamiczny, gdzie czynnik roboczy przepływając przez kolejne elementy pompy ciepła zmienia swój stan fizyczny ulegając kolejno odparowaniu (parownik), sprężeniu (sprężarka), skropleniu (skraplacz) i rozprężeniu (zawór rozprężny)

W ten sam sposób działa każde urządzenie chłodnicze w tym także lodówka. Źródłem dolnym ciepła są produkty chłodzone w komorze lodówki. Energia odbierana jest przez parownik gdzie odparowuje czynnik chłodniczy. Para ta jest sprężana w sprężarce gdzie wzrasta jej temperatura do poziomu wyższego niż temperatura pokojowa. Zostaje ona przekazana do powietrza w wymienniku zwanym skraplaczem, który znajduje się z tyłu lodówki. Powietrze ogrzane ciepłem odpadowym jest  źródłem górnym.

Na rynku istnieje kilka rodzajów pomp ciepła, jednak zasada ich działania jest taka sama. Schemat działania pompy ciepła przedstawiono na schemacie poniżej.

Główne elementy pompy ciepła:

• parownik
• sprężarka
• skraplacz
• zawór rozprężny
• automatyka układu chłodniczego
• sterownik pompy ciepła

źródła: powietrze.malopolska.pl; Akademia Viessmann; www.okieminżyniera.pl; PORT PC