Jak działa klimatyzacja z pompą ciepła?

Jak przebiega odwracalny obieg czynnika chłodniczego?

W obiegu sprężarkowym czynnik chłodniczy kolejno paruje, jest sprężany, skrapla się i rozpręża. Podczas parowania odbiera ciepło w wymienniku pracującym jako parownik. Sprężarka zwiększa ciśnienie i temperaturę pary, dzięki czemu czynnik może następnie oddać ciepło i skroplić się w drugim wymienniku. Element rozprężny obniża jego ciśnienie przed kolejnym przejściem przez parownik. Oficjalny materiał edukacyjny amerykańskiego Departamentu Energii pokazuje ten sam cykl dla pompy ciepła powietrze-powietrze oraz zmianę ról wymienników między ogrzewaniem i chłodzeniem.^[1]

Zawór czterodrogowy, nazywany też rewersyjnym, kieruje gorący gaz ze sprężarki do właściwego wymiennika. Sprężarka nadal tłoczy czynnik w swoim poprawnym kierunku, natomiast przełączenie zaworu zmienia drogę czynnika przez część instalacji. To precyzyjniejsze wyjaśnienie niż skrót mówiący, że cały obieg zaczyna płynąć odwrotnie.

Co dzieje się w trybie chłodzenia?

W czasie chłodzenia wymiennik jednostki wewnętrznej jest parownikiem. Przepływające przez niego powietrze z pokoju oddaje ciepło czynnikowi chłodniczemu, a wentylator zawraca schłodzone powietrze do pomieszczenia. Sprężarka transportuje pobraną energię do jednostki zewnętrznej, której wymiennik działa wtedy jako skraplacz i przekazuje ciepło otoczeniu.

Chłodzenie powietrza powoduje również wykraplanie części zawartej w nim wilgoci na zimnym wymienniku. Dlatego jednostka wewnętrzna potrzebuje sprawnego odpływu skroplin. Woda pojawiająca się pod urządzeniem wewnętrznym nie jest prawidłowym skutkiem chłodzenia pomieszczenia, lecz sygnałem, że odpływ, taca skroplin albo montaż wymagają sprawdzenia.

Jak klimatyzator ogrzewa zimą?

Po włączeniu grzania zawór rewersyjny przełącza układ. Wymiennik zewnętrzny staje się parownikiem i odbiera energię z powietrza zewnętrznego, a wymiennik wewnętrzny działa jako skraplacz i ogrzewa powietrze w pokoju. Ciepło jest dostępne także wtedy, gdy na zewnątrz jest chłodno, ale wydajność grzewcza i pobór prądu zależą od temperatury, wilgotności, konstrukcji konkretnego modelu oraz warunków pracy.

To, że urządzenie potrafi grzać, nie przesądza jeszcze, czy pokryje zapotrzebowanie całego domu. Jednostka musi mieć odpowiednią wydajność w temperaturach właściwych dla lokalizacji, a ciepłe powietrze musi docierać do ogrzewanych stref. Równie ważne są straty ciepła przez przegrody i wentylację. Porównanie samej mocy podanej w nazwie modelu z powierzchnią domu nie daje wiarygodnej odpowiedzi.

Jak czytać efektywność i parametry urządzenia?

COP i EER opisują relację efektu grzewczego albo chłodniczego do poboru energii w określonych warunkach pomiaru. SCOP i SEER są wskaźnikami sezonowymi, więc lepiej nadają się do porównywania urządzeń używanych przez cały sezon. Nie są jednak prognozą rachunku dla każdego domu. Rzeczywiste zużycie zależy między innymi od pogody, nastaw, czasu pracy, strat budynku, rozmieszczenia jednostek i sposobu użytkowania pomieszczeń.

Unijna etykieta klimatyzatorów rewersyjnych pokazuje oddzielnie SEER dla chłodzenia i SCOP dla ogrzewania. Zawiera także deklarowane obciążenie, orientacyjne roczne zużycie energii, poziomy mocy akustycznej jednostek oraz odniesienie do sezonów grzewczych. Rozporządzenie wyraźnie zaznacza, że rzeczywiste zużycie zależy od sposobu użytkowania i lokalizacji urządzenia.^[3]

Czym różnią się split, multi-split i pompa powietrze-woda?

W systemie split jedna jednostka zewnętrzna współpracuje z jedną jednostką wewnętrzną. Multi-split zasila kilka jednostek wewnętrznych z jednego agregatu, co pozwala obsługiwać więcej pomieszczeń. Nadal jest to pompa ciepła powietrze-powietrze: ciepło jest przekazywane bezpośrednio do powietrza w pokojach, a nie do wody krążącej w grzejnikach lub ogrzewaniu podłogowym.

Pompa ciepła powietrze-woda ma po stronie budynku obieg wodny i może współpracować z instalacją CO, a zależnie od konfiguracji także przygotowywać ciepłą wodę użytkową. Klimatyzator z funkcją grzania nie staje się przez to urządzeniem powietrze-woda. Różny jest odbiornik ciepła, sposób dystrybucji oraz zakres instalacji.

Przy ocenie ogrzewania całego domu trzeba więc patrzeć nie tylko na źródło ciepła, lecz również na dystrybucję. Otwarta przestrzeń może być łatwa do ogrzania jedną jednostką, ale zamknięte pokoje tworzą oddzielne strefy. Multi-split rozwiązuje część tego problemu, jednak jego jednostki dzielą możliwości wspólnego agregatu i muszą być dobrane jako cały system.

Co jest ważne przy montażu i eksploatacji?

Położenie obu jednostek wpływa na przepływ powietrza, hałas, drogę przewodów i odprowadzanie skroplin. Jednostka wewnętrzna nie powinna dmuchać stale w miejsce długiego przebywania ludzi, a jej nawiew musi mieć przestrzeń do rozprowadzenia powietrza. Jednostka zewnętrzna potrzebuje swobodnego dopływu i wyrzutu powietrza oraz miejsca, w którym woda z odszraniania nie spowoduje szkody ani śliskiej nawierzchni.

Montaż obiegu chłodniczego nie jest zwykłym podłączeniem dwóch gotowych urządzeń. Dla niehermetycznie zamkniętego sprzętu zawierającego fluorowane gazy cieplarniane objęte rozporządzeniem UE instalację musi wykonać certyfikowane przedsiębiorstwo. Przepisy obejmują urządzenia klimatyzacyjne i pompy ciepła, a ich celem jest między innymi ograniczenie wycieków czynnika.^[4]

• Utrzymuj drożny przepływ powietrza. Czyść filtry w odstępach wskazanych przez producenta i nie zasłaniaj wymienników.
• Ustawiaj temperaturę świadomie. Częste skrajne zmiany nastawy nie powiększają wydajności urządzenia.
• Obserwuj skropliny i odszranianie. Woda ma odpływać w przewidziane miejsce zarówno latem, jak i podczas zimowego odszraniania.
• Sprawdzaj dokumentację modelu. Zakres temperatur pracy, wydajność i zasady konserwacji są właściwościami konkretnego zestawu.
• Nie ingeruj w obieg chłodniczy. Nieszczelność wymaga diagnostyki osoby uprawnionej, a nie samodzielnego uzupełniania czynnika.

Co wynika z zasady działania?

Klimatyzacja z pompą ciepła może chłodzić i ogrzewać, ponieważ zawór rewersyjny zamienia funkcje wymiennika wewnętrznego i zewnętrznego. W obu trybach pracują ten sam czynnik, sprężarka i element rozprężny, ale ciepło płynie pomiędzy domem i otoczeniem w przeciwnym kierunku. To wyjaśnia zarówno możliwość grzania, jak i okresowe odszranianie jednostki zewnętrznej.

O przydatności konkretnego urządzenia nie decyduje sama obecność funkcji grzania. Trzeba porównać jego wydajność w warunkach zimowych z zapotrzebowaniem budynku, zaplanować rozprowadzenie powietrza i sprawdzić parametry sezonowe. Dopiero takie zestawienie pokazuje, czy klimatyzator ma być ogrzewaniem głównym, wsparciem innego źródła czy urządzeniem używanym przede wszystkim do chłodzenia.