Τι είναι η αντλία θερμότητας και πώς λειτουργεί μια αντλία θερμότητας;

Τι είναι η αντλία θερμότητας;

Το σύστημα αντλίας θερμότητας, ως μέρος της θέρμανσης και ψύξης του σπιτιού, όχι μόνο δροσίζει το σπίτι αλλά παρέχει και θέρμανση. Χρησιμοποιούν ψυκτικά μέσα για τη μεταφορά θερμότητας από εσωτερικούς σε εξωτερικούς χώρους και τους θερμότερους μήνες εξάγουν θερμότητα από τον εσωτερικό αέρα. Αυτά τα συστήματα, εγκατεστημένα έξω από το σπίτι σας και τροφοδοτούνται από ηλεκτρισμό, διατηρούν άνετες εσωτερικές θερμοκρασίες καθ' όλη τη διάρκεια του έτους χωρίς την ανάγκη πρόσθετων συστημάτων θέρμανσης.

Ποιοι είναι οι τύποι των αντλιών θερμότητας;

Υπάρχουν 3 τύποι αντλιών θερμότητας:

1.Αντλίες θερμότητας πηγής αέρα (ASHP):

• Τα ASHP εξάγουν θερμότητα από τον εξωτερικό αέρα και τη χρησιμοποιούν για σκοπούς θέρμανσης σε εσωτερικούς χώρους. Λειτουργούν απορροφώντας τη θερμότητα από τον αέρα του περιβάλλοντος και μεταφέροντάς την σε εσωτερικούς χώρους μέσω ενός κύκλου ψυκτικού.
• Χρησιμοποιούνται συνήθως σε μέτρια κλίματα όπου οι θερμοκρασίες συνήθως δεν πέφτουν εξαιρετικά χαμηλά. Τα ASHP είναι αποδοτικά και οικονομικά αποδοτικά τόσο για σκοπούς θέρμανσης όσο και για ψύξη.

Υπάρχει ένας άλλος όρος "αντλία θερμότητας ATW", που σημαίνει "αντλία θερμότητας αέρα-νερού". Είναι ο πιο κοινός τύπος αντλίας θερμότητας που εξάγει θερμότητα από τον εξωτερικό αέρα και τη μεταφέρει στο νερό, συνήθως για τη θέρμανση εσωτερικών χώρων ή για χρήση ζεστού νερού χρήσης.
Μια αντλία θερμότητας ATW λειτουργεί παρόμοια με μια αντλία θερμότητας πηγής αέρα (ASHP), η οποία αντλεί θερμότητα από τον εξωτερικό αέρα. Ωστόσο, η βασική διαφορά έγκειται στον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιείται η εξαγόμενη θερμότητα. Ενώ ένα ASHP μπορεί να διανέμει απευθείας τη θερμότητα στον εσωτερικό αέρα, μια αντλία θερμότητας ATW μεταφέρει τη συγκεντρωμένη θερμότητα σε ένα σύστημα που βασίζεται στο νερό.
Αυτός ο τύπος αντλίας θερμότητας χρησιμοποιείται συνήθως σε συστήματα υδρονικής θέρμανσης όπου το νερό κυκλοφορεί μέσω συστημάτων ενδοδαπέδιας θέρμανσης, καλοριφέρ ή χρησιμοποιείται για ζεστό νερό οικιακής χρήσης. Η θερμότητα που εξάγεται από τον εξωτερικό αέρα μεταφέρεται στο νερό, το οποίο στη συνέχεια κυκλοφορεί μέσα στο κτίριο για να παρέχει ζεστασιά.
Οι αντλίες θερμότητας ATW είναι γνωστές για την αποτελεσματικότητά τους και την ευελιξία τους, προσφέροντας δυνατότητες θέρμανσης και δυνητικά ψύξης χρησιμοποιώντας τη λανθάνουσα θερμότητα που υπάρχει στον αέρα του περιβάλλοντος. Είναι ιδιαίτερα δημοφιλή σε μέτρια κλίματα όπου μπορούν να εξάγουν αποτελεσματικά θερμότητα από τον αέρα ακόμη και σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.

2.Αντλίες Θερμότητας Πηγής Νερού (WSHP):

• Τα WSHP λειτουργούν παρόμοια με τα GSHP, αλλά εξάγουν θερμότητα από μια πηγή νερού όπως ένα πηγάδι, μια λίμνη ή ένα ποτάμι αντί από το έδαφος.
• Χρησιμοποιούν νερό ως μέσο ανταλλαγής θερμότητας για τη μεταφορά θερμότητας σε ένα κτίριο ή για την παροχή θέρμανσης ή ψύξης.
• Τα WSHP είναι πλεονεκτικά σε περιοχές όπου υπάρχουν διαθέσιμες πηγές νερού και μπορούν να παρέχουν συνεπή και αποτελεσματική θέρμανση και ψύξη.

3.Αντλίες θερμότητας εδάφους (GSHP ή γεωθερμικές αντλίες θερμότητας):

• Τα GSHP αξιοποιούν τη θερμότητα από το έδαφος ή ένα υδάτινο σώμα, χρησιμοποιώντας ένα σύστημα βρόχου εδάφους θαμμένο υπόγειο ή βυθισμένο στο νερό.
• Είναι πολύ αποδοτικά επειδή οι υπόγειες θερμοκρασίες είναι σχετικά σταθερές καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, παρέχοντας σταθερή θέρμανση ή ψύξη ανεξάρτητα από τις εξωτερικές καιρικές συνθήκες.
• Τα GSHP απαιτούν μεγαλύτερο κόστος αρχικής εγκατάστασης λόγω του συστήματος βρόχου εδάφους, αλλά προσφέρουν μακροπρόθεσμη εξοικονόμηση ενέργειας.

Κάθε τύπος αντλίας θερμότητας έχει τα πλεονεκτήματά του και είναι κατάλληλος για διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες και γεωγραφικές τοποθεσίες, καλύπτοντας διάφορες ανάγκες θέρμανσης και ψύξης.

Επιπλέον, σύμφωνα με το σχεδιασμό και τη σύνθεση του συστήματος της αντλίας θερμότητας, μπορεί επίσης να χωριστεί σε αντλία θερμότητας Split και αντλία θερμότητας Monobloc. Ενώ μια μονομπλόκ αντλία θερμότητας ενοποιεί τα περισσότερα εξαρτήματα σε μια ενιαία μονάδα, μια χωριστή αντλία θερμότητας διαχωρίζει τα βασικά εξαρτήματα σε εσωτερικές και εξωτερικές μονάδες που συνδέονται με γραμμές ψυκτικού.

Διαχωρισμένη αντλία θερμότητας:

• Χαρακτηριστικά σχεδιασμού: Μια διαιρεμένη αντλία θερμότητας περιλαμβάνει δύο ξεχωριστές μονάδες—μια εσωτερική και μια εξωτερική μονάδα. Η εξωτερική μονάδα περιέχει τον συμπιεστή και τον συμπυκνωτή, ενώ η εσωτερική μονάδα φιλοξενεί τον εξατμιστή και τη βαλβίδα εκτόνωσης.
• Χαρακτηριστικά: Μια διαιρεμένη αντλία θερμότητας συνδέει τις εσωτερικές και τις εξωτερικές μονάδες μέσω ψυκτικών γραμμών. Αυτός ο σχεδιασμός απαιτεί περισσότερα βήματα εγκατάστασης και περισσότερο χώρο, ενδεχομένως περιλαμβάνει πιο περίπλοκη συντήρηση αλλά προσφέρει ευελιξία προσαρμογής σε διάφορες απαιτήσεις εγκατάστασης.

Μονομπλόκ Αντλία Θερμότητας:

• Χαρακτηριστικά σχεδιασμού: Μια μονομπλόκ αντλία θερμότητας ενσωματώνει τα περισσότερα βασικά εξαρτήματα σε μια ενιαία εξωτερική μονάδα, που συνήθως περιλαμβάνει τον συμπιεστή, τους εναλλάκτες θερμότητας (εξατμιστήρας και συμπυκνωτή), τη βαλβίδα εκτόνωσης και το σύστημα ελέγχου.
• Χαρακτηριστικά: Ο σχεδιασμός μιας μονομπλόκ αντλίας θερμότητας είναι απλός, η εγκατάσταση και η συντήρηση είναι σχετικά απλές, προσφέρει μια τακτοποιημένη εμφάνιση και γενικά έχει μια πιο συμπαγή δομή.

Ποια είναι τα βασικά στοιχεία ενός συστήματος αντλίας θερμότητας;

1. Συμπιεστής: Αυτή είναι η καρδιά του συστήματος αντλίας θερμότητας. Ο συμπιεστής πιέζει και κυκλοφορεί το ψυκτικό μέσο, διευκολύνοντας τη διαδικασία ανταλλαγής θερμότητας. Σε μια μονομπλόκ αντλία θερμότητας, ο συμπιεστής είναι ενσωματωμένος στην εξωτερική μονάδα, συνήθως σε συμπαγή και κλειστό σχεδιασμό.
2. Εναλλάκτης θερμότητας (Πηνία συμπυκνωτή και εξατμιστή): Οι αντλίες θερμότητας Monobloc περιέχουν πηνία εναλλάκτη θερμότητας τόσο για τη συμπύκνωση όσο και για την εξάτμιση του ψυκτικού μέσου. Το πηνίο συμπυκνωτή απελευθερώνει θερμότητα στο εσωτερικό περιβάλλον κατά τη λειτουργία θέρμανσης και απορροφά θερμότητα από εσωτερικούς χώρους κατά τη λειτουργία ψύξης. Το πηνίο εξατμιστή απορροφά θερμότητα από τον εξωτερικό αέρα ή το έδαφος κατά τη λειτουργία θέρμανσης και την απελευθερώνει στο ψυκτικό μέσο.
3. Βαλβίδα εκτόνωσης: Αυτό το εξάρτημα ρυθμίζει τη ροή του ψυκτικού μέσου, ελέγχοντας την πίεση και τη θερμοκρασία του. Επιτρέπει στο ψυκτικό να επεκταθεί από ένα υγρό υψηλής πίεσης σε ένα μείγμα υγρού-αερίου χαμηλής πίεσης πριν εισέλθει στο πηνίο του εξατμιστή για να απορροφήσει θερμότητα από το εξωτερικό περιβάλλον.
4. Ελεγκτής και Ηλεκτρονική: Η μονάδα ελέγχου και τα ηλεκτρονικά σε μια μονομπλόκ αντλία θερμότητας διαχειρίζονται τη λειτουργία του συστήματος. Παρακολουθεί και ρυθμίζει τη θερμοκρασία, ενεργοποιεί διάφορα εξαρτήματα όπως ο συμπιεστής και οι ανεμιστήρες και μπορεί να περιλαμβάνει έξυπνες λειτουργίες για βελτιστοποίηση της απόδοσης και παρακολούθηση του συστήματος.

Αυτά τα εξαρτήματα συνεργάζονται για να διευκολύνουν τη διαδικασία ανταλλαγής θερμότητας, επιτρέποντας στην αντλία θερμότητας να εξάγει θερμότητα από το εξωτερικό περιβάλλον (αέρας, έδαφος ή νερό) και να τη μεταφέρει στον εσωτερικό χώρο για θέρμανση ή να απομακρύνει τη θερμότητα από εσωτερικούς χώρους για σκοπούς ψύξης. Ο σχεδιασμός monobloc απλοποιεί την εγκατάσταση και τη συντήρηση, καθώς τα περισσότερα από τα ζωτικά εξαρτήματα στεγάζονται σε μια ενιαία εξωτερική μονάδα.

Πώς λειτουργεί μια αντλία θερμότητας;

Οι αντλίες θερμότητας με πηγή αέρα είναι επαναστατικές συσκευές σχεδιασμένες να μεταφέρουν αποτελεσματικά τη θερμότητα από τον αέρα του περιβάλλοντος για να παρέχουν θέρμανση και ζεστό νερό σε οικιακούς και επαγγελματικούς χώρους. Λειτουργούν με μια αρχή παρόμοια με αυτή του ψυγείου αλλά αντίστροφα.

1. Απορρόφηση θερμότητας:
   Η διαδικασία ξεκινά με το ψυκτικό υγρό της αντλίας θερμότητας, συνήθως μια ένωση όπως το R32, το οποίο κυκλοφορεί μέσα στο σύστημα. Όταν η αντλία βρίσκεται σε λειτουργία θέρμανσης, το ψυκτικό διέρχεται μέσω ενός πηνίου εξατμιστή, απορροφώντας θερμική ενέργεια από τον εξωτερικό αέρα ακόμα και σε χαμηλές θερμοκρασίες έως -25°C.
2. Συμπίεση και αύξηση θερμοκρασίας:
   Η απορροφούμενη θερμότητα προκαλεί την εξάτμιση του ψυκτικού μέσου σε αέριο. Αυτό το αέριο χαμηλής θερμοκρασίας στη συνέχεια συμπιέζεται από τον συμπιεστή μέσα στην αντλία θερμότητας, αυξάνοντας σημαντικά τη θερμοκρασία του. Αυτή η διαδικασία μετατρέπει το αέριο σε κατάσταση υψηλής πίεσης, υψηλής θερμοκρασίας.
3. Απελευθέρωση θερμότητας:
   Το καυτό πλέον ψυκτικό αέριο περνά μέσα από ένα πηνίο συμπυκνωτή, όπου απελευθερώνει τη συσσωρευμένη θερμότητά του στον εσωτερικό χώρο ή για να θερμάνει το νερό. Αυτή η θερμότητα στη συνέχεια διανέμεται σε όλο το κτίριο μέσω ενός συστήματος ανεμιστήρα ή χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του νερού σε μια δεξαμενή για οικιακούς σκοπούς.
4. Επανάληψη του Κύκλου:
   Αφού απελευθερώσει τη θερμότητά του, το ψυκτικό επιστρέφει σε υγρή κατάσταση και ρέει πίσω στον εξατμιστή για να ξεκινήσει ξανά ο κύκλος. Αυτή η συνεχής διαδικασία απορρόφησης θερμότητας, συμπίεσης του ψυκτικού μέσου, απελευθέρωσης θερμότητας και στη συνέχεια επιστροφής στο σημείο εκκίνησης αποτελεί τον κύκλο λειτουργίας μιας αντλίας θερμότητας με πηγή αέρα.

Αρχές λειτουργίας αντλιών θερμότητας

Στο λειτουργία ψύξης, οι αντλίες θερμότητας απορροφούν τη θερμότητα εσωτερικού χώρου και την απελευθερώνουν σε εξωτερικούς χώρους.
Στο λειτουργία θέρμανσης, απορροφούν θερμότητα από το έδαφος ή τον εξωτερικό αέρα και την απελευθερώνουν σε εσωτερικούς χώρους.
Αυτά τα προηγμένα συστήματα αντλιών θερμότητας δεν περιορίζονται από τις περιβαλλοντικές θερμοκρασίες και διατηρούν σταθερές λειτουργίες ακόμη και σε ακραίες συνθήκες.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα μιας αντλίας θερμότητας;

• Αποδοτικότητα: Οι αντλίες θερμότητας με πηγή αέρα μπορούν να παρέχουν αποτελεσματική θέρμανση και ζεστό νερό ακόμα και σε ψυχρότερα κλίματα, αν και η αποτελεσματικότητά τους μπορεί να μειωθεί καθώς πέφτουν οι θερμοκρασίες.
• Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις: Χρησιμοποιούν τη θερμότητα από τον αέρα, που είναι ανανεώσιμος πόρος, καθιστώντας τα φιλικά προς το περιβάλλον σε σύγκριση με τα παραδοσιακά συστήματα θέρμανσης που εξαρτώνται από ορυκτά καύσιμα.
• Ευστροφία: Οι αντλίες θερμότητας με πηγή αέρα μπορούν επίσης να λειτουργήσουν αντίστροφα κατά τους θερμότερους μήνες, λειτουργώντας ως κλιματιστικά αφαιρώντας τη θερμότητα από εσωτερικούς χώρους και μεταφέροντάς την έξω.

Μελλοντικές τάσεις στις αντλίες θερμότητας

Η τεχνολογία αιχμής καθιστά τα συστήματα αντλιών θερμότητας πιο φιλικά προς το περιβάλλον και αποτελεσματικά. Καθώς η τεχνολογία προχωρά, τα μελλοντικά συστήματα αντλιών θερμότητας θα είναι πιο έξυπνα, αποδοτικά και φιλικά προς το περιβάλλον.

Τα τελευταία χρόνια, οι θερμοσίφωνες με αντλία θερμότητας έχουν αυξηθεί σε δημοτικότητα ως αποτελεσματικές και φιλικές προς το περιβάλλον λύσεις ζεστού νερού. Ορισμένες αντλίες θερμότητας ATW μπορούν να λειτουργούν σε εύρος θερμοκρασίας από -25°C έως 43°C.

Η εξέλιξη αυτών των αντλιών θερμότητας, όπως π.χ Αντλία θερμότητας Hetapro Thermalux R290 ATW, έχει ανεβάσει την τεχνολογία σε πρωτόγνωρα επίπεδα. Εξοπλισμένο με Ψυκτικά R290, Μετατροπέας DC συμπιεστές και Ενισχυμένη έγχυση ατμού (EVI) τεχνολογίας, αυτές οι πιο πρόσφατες αντλίες θερμότητας μπορούν να επιτύχουν εντυπωσιακές θερμοκρασίες έως και 75°C. Αξιοσημείωτο είναι ότι διατηρούν σταθερή λειτουργία ακόμη και σε ακραίες συνθήκες, αντέχοντας θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο -35°C.

Σύναψη

Οι αντλίες θερμότητας με πηγή αέρα χρησιμοποιούν έναν έξυπνο και φιλικό προς το περιβάλλον μηχανισμό για την εκμετάλλευση της λανθάνουσας θερμότητας από τον αέρα, προσφέροντας μια αποτελεσματική λύση για τις ανάγκες θέρμανσης και ζεστού νερού σε διάφορες ρυθμίσεις.
Τα εξελισσόμενα συστήματα αντλιών θερμότητας έχουν γίνει μια ιδανική επιλογή για οικιακή θέρμανση, ψύξη και παροχή ζεστού νερού. Οι πιο πρόσφατοι θερμοσίφωνες με αντλία θερμότητας που χρησιμοποιούν ψυκτικά R290 όχι μόνο προσφέρουν υψηλή απόδοση αλλά αποτελούν και παράδειγμα για την ανάπτυξη τεχνολογίας φιλικής προς το περιβάλλον.