Jak zbudowana jest pompa ciepła?

Cztery główne elementy pompy ciepła

Typowa pompa ciepła do ogrzewania budynku wykorzystuje sprężarkowy obieg chłodniczy. Nie wytwarza ciepła w taki sposób jak grzałka, lecz pobiera je z otoczenia, podnosi poziom temperatury czynnika i przekazuje energię do instalacji grzewczej. Właśnie dlatego jej schemat trzeba czytać jako obieg, a nie jako zbiór niezależnych części.

Jak przebiega obieg czynnika?

Obieg można prześledzić krok po kroku. Najpierw chłodny czynnik trafia do parownika i pobiera energię z powietrza, gruntu albo wody. Następnie para wpływa do sprężarki. Po sprężeniu kieruje się do skraplacza, gdzie przekazuje ciepło do instalacji budynku. Na końcu ciecz przepływa przez zawór rozprężny i wraca do warunków, w których może ponownie odebrać energię w parowniku.

1. Parownik łączy obieg czynnika z dolnym źródłem ciepła.
2. Sprężarka podnosi ciśnienie oraz temperaturę pary czynnika.
3. Skraplacz przekazuje ciepło do instalacji po stronie budynku.
4. Zawór rozprężny obniża ciśnienie przed kolejnym przejściem przez parownik.

Sama znajomość komponentów nie odpowiada jeszcze na pytanie, jaką moc powinno mieć urządzenie. Konstrukcję i wariant pompy trzeba odnieść do zapotrzebowania cieplnego budynku, temperatury pracy instalacji oraz sposobu przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Elementy wspomagające i sterowanie

Obieg chłodniczy jest rdzeniem, ale nie całym urządzeniem. Rzeczywista budowa pompy ciepła obejmuje także elementy, które wymuszają przepływ po stronie źródła i instalacji, mierzą parametry pracy, sterują zaworami oraz chronią sprężarkę. Na schemacie aplikacyjnym producenta komponentów obok głównych wymienników widoczne są między innymi sterownik, zawór czterodrogowy, czujniki temperatury i ciśnienia, presostat oraz filtr odwadniacz.^[2]

Różnice między pompą powietrzną, gruntową i wodną

Cztery części obiegu pozostają wspólne, natomiast zmienia się sposób doprowadzenia energii do parownika. To dolne źródło ciepła w największym stopniu wpływa na wygląd całego systemu poza obudową pompy. Urządzenie powietrzne potrzebuje wymiennika omywanego powietrzem i wentylatora. Pompa gruntowa współpracuje z kolektorem poziomym albo sondami i obiegiem solanki. Rozwiązanie wodne wymaga instalacji, która dostarcza wodę do wymiennika zgodnie z projektem.

Jak budowa wpływa na pracę pompy ciepła?

Wielkość i sposób wykonania wymienników wpływają na to, jak łatwo urządzenie pobiera oraz oddaje ciepło. Sprężarka musi pracować w zakresie przewidzianym dla użytego czynnika i temperatur po obu stronach obiegu. Zawór rozprężny dozuje czynnik do parownika, a sterownik opiera decyzje na sygnałach z czujników. Żaden z tych elementów nie działa więc w oderwaniu od pozostałych.

W pompie powietrznej parownik pracuje w strumieniu powietrza zewnętrznego. Wilgoć może osadzać się na zimnym wymienniku, dlatego konstrukcja przewiduje sposób odszraniania i odprowadzenia wody. W urządzeniu odwracalnym zawór czterodrogowy może zmienić kierunek obiegu, przez co wymienniki zamieniają się rolami. Sama obecność wentylatora nie mówi natomiast, czy urządzenie ogrzewa wodę, czy bezpośrednio powietrze.

Jak czytać schemat budowy pompy ciepła?

Dobry schemat rozdziela obieg chłodniczy, dolne źródło oraz instalację po stronie budynku. Linie czynnika łączą parownik ze sprężarką, następnie ze skraplaczem i zaworem rozprężnym. Osobne linie pokazują powietrze, solankę albo wodę dostarczającą energię oraz wodę grzewczą lub powietrze odbierające ciepło.

1. Znajdź parownik i ustal, z jakiego medium pobiera energię.
2. Prześledź przewód czynnika do sprężarki i dalej do skraplacza.
3. Sprawdź, do czego skraplacz oddaje ciepło: wody grzewczej czy powietrza.
4. Odszukaj zawór rozprężny zamykający podstawowy obieg.
5. Oddziel elementy sterowania oraz hydrauliki od części chłodniczej.

Taki sposób czytania pozwala porównać budowę powietrznej pompy ciepła, urządzenia gruntowego i układu wodnego bez sugerowania się kształtem obudowy. Ułatwia też rozmowę o zakresie dostawy, bo wiadomo, które podzespoły są częścią urządzenia, a które należą do instalacji domu.

Pompa ciepła jest tylko jednym etapem modernizacji. Przed zakupem warto ustalić kolejność prac przy izolacji, odbiornikach ciepła, instalacji hydraulicznej, zasilaniu elektrycznym i samym źródle ciepła, aby kolejne decyzje nie kolidowały ze sobą.

Podsumowanie budowy pompy ciepła

Rdzeń pompy ciepła tworzą parownik, sprężarka, skraplacz i zawór rozprężny połączone zamkniętym obiegiem czynnika. Wentylator, pompy obiegowe, czujniki, sterownik, zawory i zabezpieczenia umożliwiają dopasowanie tego obiegu do źródła energii oraz instalacji domu. Różnice między pompą powietrzną, gruntową i wodną wynikają głównie ze sposobu doprowadzenia ciepła do parownika, a podział na monoblok i split opisuje rozmieszczenie części obiegu w urządzeniu.

Przy porównywaniu ofert najwięcej mówi nie zdjęcie obudowy, lecz schemat chłodniczy, schemat hydrauliczny i lista dostawy. Te trzy materiały pokazują, jak urządzenie jest zbudowane, które komponenty zawiera oraz czego będzie wymagała kompletna instalacja.