Czym jest pompa ciepła i jak działa?

Czym jest pompa ciepła?

System pompy ciepła, jako część ogrzewania i chłodzenia domu, nie tylko chłodzi dom, ale także zapewnia ogrzewanie. Wykorzystują czynniki chłodnicze do przenoszenia ciepła z przestrzeni wewnętrznej do zewnętrznej, a w cieplejszych miesiącach pobierają ciepło z powietrza w pomieszczeniu. Te systemy, zainstalowane na zewnątrz domu i zasilane energią elektryczną, utrzymują komfortową temperaturę wewnątrz przez cały rok bez potrzeby dodatkowych systemów grzewczych.

Jakie są rodzaje pomp ciepła?

Istnieją 3 rodzaje pomp ciepła:

1.Pompy ciepła powietrze-woda (ASHP):

• ASHP pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego i wykorzystują je do ogrzewania wewnątrz pomieszczeń. Działają poprzez pochłanianie ciepła z powietrza otoczenia i przenoszenie go do wewnątrz poprzez cykl chłodniczy.
• Są powszechnie stosowane w umiarkowanym klimacie, gdzie temperatury zazwyczaj nie spadają ekstremalnie nisko. Pompy ciepła ASHP są wydajne i opłacalne zarówno do celów grzewczych, jak i chłodniczych.

Istnieje inny termin „pompa ciepła ATW”, który oznacza „pompa ciepła powietrze-woda”. Jest to najpopularniejszy typ pompy ciepła, która pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego i przekazuje je do wody, zazwyczaj w celu ogrzewania pomieszczeń wewnętrznych lub do użytku domowego.
Pompa ciepła ATW działa podobnie do pompy ciepła powietrze-woda (ASHP), która pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego. Jednak kluczowa różnica polega na tym, jak wydobyte ciepło jest wykorzystywane. Podczas gdy pompa ciepła ASHP może bezpośrednio rozprowadzać ciepło do powietrza w pomieszczeniu, pompa ciepła ATW przenosi zebrane ciepło do systemu wodnego.
Ten typ pompy ciepła jest powszechnie stosowany w systemach ogrzewania wodnego, w których woda krąży w systemach ogrzewania podłogowego, grzejnikach lub jest wykorzystywana do podgrzewania wody użytkowej. Ciepło pobierane z powietrza zewnętrznego jest przenoszone do wody, która następnie krąży w budynku, zapewniając ciepło.
Pompy ciepła ATW są znane ze swojej wydajności i wszechstronności, oferując zarówno możliwości ogrzewania, jak i potencjalnego chłodzenia, wykorzystując ciepło utajone obecne w powietrzu otoczenia. Są szczególnie popularne w umiarkowanych klimatach, gdzie mogą wydajnie wydobywać ciepło z powietrza nawet w niższych temperaturach.

2.Pompy ciepła wykorzystujące wodę jako źródło ciepła (WSHP):

• Pompy ciepła WSHP działają podobnie do pomp ciepła GSHP, ale pobierają ciepło ze źródła wody, takiego jak studnia, jezioro lub rzeka, a nie z gruntu.
• Wykorzystują wodę jako medium wymiany ciepła w celu przenoszenia ciepła do budynku lub zapewnienia ogrzewania lub chłodzenia.
• Pompy ciepła i chłodzenia (WSHP) sprawdzają się na obszarach, gdzie dostępne są źródła wody, zapewniając stałe i wydajne ogrzewanie i chłodzenie.

3.Pompy ciepła wykorzystujące energię gruntową (GSHP lub pompy ciepła geotermalne):

• Pompy ciepła gruntowego pobierają ciepło z gruntu lub zbiornika wodnego, wykorzystując system pętli gruntowej zakopany pod ziemią lub zanurzony w wodzie.
• Są one niezwykle wydajne, gdyż temperatura pod ziemią jest stosunkowo stabilna przez cały rok, zapewniając stałe ogrzewanie lub chłodzenie bez względu na zewnętrzne warunki atmosferyczne.
• Pompy ciepła gruntowego wymagają większych początkowych nakładów instalacyjnych ze względu na system pętli uziemiającej, ale w dłuższej perspektywie zapewniają oszczędność energii.

Każdy typ pompy ciepła ma swoje zalety i nadaje się do różnych warunków środowiskowych i lokalizacji geograficznych, zaspokajając różne potrzeby w zakresie ogrzewania i chłodzenia.

Ponadto, zgodnie z projektem i składem systemu pompy ciepła, można ją również podzielić na pompę ciepła typu Split i pompę ciepła typu Monobloc. Podczas gdy pompa ciepła typu Monobloc konsoliduje większość komponentów w jedną jednostkę, pompa ciepła typu Split rozdziela kluczowe komponenty na jednostki wewnętrzne i zewnętrzne połączone przewodami czynnika chłodniczego.

Pompa ciepła typu split:

• Cechy konstrukcyjne: Pompa ciepła typu split składa się z dwóch oddzielnych jednostek — jednostki wewnętrznej i jednostki zewnętrznej. Jednostka zewnętrzna zawiera sprężarkę i skraplacz, podczas gdy jednostka wewnętrzna mieści parownik i zawór rozprężny.
• Charakterystyka: Pompa ciepła typu split łączy jednostki wewnętrzne i zewnętrzne za pomocą przewodów czynnika chłodniczego. Ta konstrukcja wymaga więcej kroków instalacyjnych i przestrzeni, potencjalnie wiąże się z bardziej złożoną konserwacją, ale oferuje elastyczność w dostosowywaniu się do różnych wymagań instalacyjnych.

Monoblokowa pompa ciepła:

• Cechy konstrukcyjne: Monoblokowa pompa ciepła integruje większość niezbędnych podzespołów w ramach jednej jednostki zewnętrznej, zwykle obejmującej sprężarkę, wymienniki ciepła (parownik i skraplacz), zawór rozprężny i układ sterowania.
• Charakterystyka: Monoblokowa pompa ciepła ma prostą konstrukcję, montaż i konserwacja są stosunkowo łatwe, urządzenie wygląda schludnie i ma zazwyczaj bardziej zwartą budowę.

Jakie są najważniejsze elementy systemu pompy ciepła?

1. Kompresor: To jest serce systemu pompy ciepła. Sprężarka spręża i cyrkuluje czynnik chłodniczy, ułatwiając proces wymiany ciepła. W monoblokowej pompie ciepła sprężarka jest zintegrowana z jednostką zewnętrzną, zwykle w kompaktowej i zamkniętej konstrukcji.
2. Wymiennik ciepła (Wężownice skraplacza i parownika): Pompy ciepła monoblokowe zawierają wężownice wymiennika ciepła zarówno do kondensacji, jak i parowania czynnika chłodniczego. Wężownica skraplacza uwalnia ciepło do środowiska wewnętrznego w trybie ogrzewania i pochłania ciepło z wnętrza w trybie chłodzenia. Wężownica parownika pochłania ciepło z powietrza zewnętrznego lub gruntu w trybie ogrzewania i uwalnia je do czynnika chłodniczego.
3. Zawór rozprężny: Ten komponent reguluje przepływ czynnika chłodniczego, kontrolując jego ciśnienie i temperaturę. Umożliwia rozprężenie czynnika chłodniczego z cieczy o wysokim ciśnieniu do mieszanki cieczy i gazu o niskim ciśnieniu przed wejściem do wężownicy parownika w celu pochłonięcia ciepła z otoczenia zewnętrznego.
4. Kontroler I Elektronika:Jednostka sterująca i elektronika w monoblokowej pompie ciepła zarządzają pracą systemu. Monitoruje i reguluje temperaturę, aktywuje różne komponenty, takie jak sprężarka i wentylatory, i może zawierać inteligentne funkcje optymalizacji wydajności i monitorowania systemu.

Te komponenty współpracują ze sobą, aby ułatwić proces wymiany ciepła, umożliwiając pompie ciepła pobieranie ciepła z otoczenia zewnętrznego (powietrza, gruntu lub wody) i przenoszenie go do przestrzeni wewnętrznej w celu ogrzewania lub usuwania ciepła z wnętrza w celu chłodzenia. Konstrukcja monoblokowa usprawnia instalację i konserwację, ponieważ większość kluczowych komponentów znajduje się w pojedynczej jednostce zewnętrznej.

Jak działa pompa ciepła?

Pompy ciepła powietrze-woda to rewolucyjne urządzenia zaprojektowane do wydajnego przenoszenia ciepła z powietrza otoczenia w celu zapewnienia ogrzewania i ciepłej wody w pomieszczeniach mieszkalnych i komercyjnych. Działają na zasadzie podobnej do lodówki, ale odwrotnie.

1. Absorpcja ciepła:
   Proces zaczyna się od płynu chłodniczego pompy ciepła, zwykle związku takiego jak R32, który krąży w systemie. Gdy pompa jest w trybie ogrzewania, czynnik chłodniczy przepływa przez wężownicę parownika, pochłaniając energię cieplną z powietrza zewnętrznego nawet w niskich temperaturach, takich jak -25°C.
2. Kompresja i wzrost temperatury:
   Pochłonięte ciepło powoduje odparowanie czynnika chłodniczego do postaci gazu. Ten gaz o niskiej temperaturze jest następnie sprężany przez sprężarkę w pompie ciepła, co znacznie podnosi jego temperaturę. Proces ten zamienia gaz w stan wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury.
3. Uwalnianie ciepła:
   Teraz gorący gaz chłodniczy przechodzi przez wężownicę skraplacza, gdzie uwalnia zgromadzone ciepło do przestrzeni wewnętrznej lub do podgrzewania wody. Ciepło to jest następnie rozprowadzane po całym budynku za pomocą systemu wentylatorów lub wykorzystywane do podgrzewania wody w zbiorniku do celów domowych.
4. Powtarzanie cyklu:
   Po uwolnieniu ciepła czynnik chłodniczy powraca do stanu ciekłego i przepływa z powrotem do parownika, aby ponownie rozpocząć cykl. Ten ciągły proces pochłaniania ciepła, sprężania czynnika chłodniczego, uwalniania ciepła, a następnie powrotu do punktu początkowego stanowi cykl operacyjny pompy ciepła typu powietrze-powietrze.

Zasady działania pomp ciepła

W tryb chłodzeniaPompy ciepła pochłaniają ciepło z wnętrza budynku i uwalniają je na zewnątrz.
W tryb ogrzewania, pochłaniają ciepło z gruntu lub powietrza zewnętrznego i oddają je do wnętrza.
Te zaawansowane systemy pomp ciepła nie są ograniczone temperaturą otoczenia i działają stabilnie nawet w ekstremalnych warunkach.

Jakie są zalety pompy ciepła?

• Efektywność:Pompy ciepła powietrzne mogą zapewniać wydajne ogrzewanie i ciepłą wodę nawet w chłodniejszym klimacie, jednak ich efektywność może spadać w miarę obniżania się temperatury.
• Wpływ na środowisko:Wykorzystują ciepło powietrza, które jest odnawialnym źródłem, dzięki czemu są przyjazne dla środowiska w porównaniu z tradycyjnymi systemami grzewczymi, opierającymi się na paliwach kopalnych.
• Wszechstronność:Pompy ciepła powietrzne mogą również działać w odwrotnym kierunku w cieplejszych miesiącach, działając jako klimatyzatory poprzez usuwanie ciepła z pomieszczeń i przekazywanie go na zewnątrz.

Przyszłe trendy w pompach ciepła

Najnowocześniejsza technologia sprawia, że systemy pomp ciepła są bardziej przyjazne dla środowiska i wydajne. Wraz z postępem technologii przyszłe systemy pomp ciepła będą bardziej inteligentne, wydajne i przyjazne dla środowiska.

W ostatnich latach popularność podgrzewaczy wody z pompą ciepła gwałtownie wzrosła jako wydajne i przyjazne dla środowiska rozwiązania do podgrzewania wody. Niektóre pompy ciepła ATW mogą pracować w zakresie temperatur od -25°C do 43°C.

Ewolucja tych pomp ciepła, takich jak Pompa ciepła Hetapro Thermallux R290 ATW, podniósł technologię do niespotykanego dotąd poziomu. Wyposażony w Czynniki chłodnicze R290, Falownik prądu stałego kompresory i Ulepszona technologia wtrysku pary (EVI) Dzięki tej technologii najnowsze pompy ciepła mogą osiągać imponujące temperatury do 75°CCo godne uwagi, utrzymują one stałą pracę nawet w ekstremalnych warunkach, wytrzymując temperatury tak niskie jak -35°C.

Wniosek

Pompy ciepła powietrze-woda wykorzystują inteligentny i przyjazny dla środowiska mechanizm pozyskiwania ciepła utajonego z powietrza, oferując wydajne rozwiązanie w zakresie ogrzewania i przygotowywania ciepłej wody w różnych miejscach.
Rozwijające się systemy pomp ciepła stały się idealnym wyborem do ogrzewania, chłodzenia i dostarczania ciepłej wody do domu. Najnowsze podgrzewacze wody z pompą ciepła wykorzystujące czynniki chłodnicze R290 nie tylko oferują wysoką wydajność, ale także stanowią przykład rozwoju technologii przyjaznych dla środowiska.