Budowa pompy ciepła — poznaj najważniejsze elementy pompy ciepła

Z czego składa się pompa ciepła? Jakie elementy pomp ciepła powodują, że są to urządzenia pracujące sprawnie, zarówno w niższej, jak i wyższej temperaturze? Czy serce pompy ciepła to sprężarka, wentylator, a może elementy sterujące? Sprawdź!

Pompa ciepła — budowa

Budowa pompy ciepła zależy przede wszystkim od jej sposobu działania. Na rynku energooszczędnych urządzeń grzewczych przodują:

• pompy ciepła powietrze — woda ogrzewające domy i wodę użytkową,
• pompy ciepła powietrze — powietrze wykorzystywane głównie do chłodzenia, ten typ pomp nazywamy zamiennie klimatyzatorami.
• gruntowe pompy ciepła.

Chociaż efekt korzystania z nich jest podobny, to jednak elementy zamontowane w obudowie mogą się różnić w zależności od typu i modelu.

Pompa ciepła nie ma natomiast podajnika paliwa stałego czy płynnego. Żadna pompa ciepła nie ma bezpośredniego źródła energii, lecz wykorzystuje dostępną energię z zewnętrznego źródła, takiego jak powietrze czy grunt, aby przekształcić ją na potrzeby ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń. Pompy ciepła działają na zasadzie przenoszenia ciepła z obszarów o niższej temperaturze do obszarów o wyższej temperaturze. Nie generują energii cieplnej same z siebie, dlatego trzeba zapewnić im dostępu do odpowiedniego źródła ciepła, aby działały efektywnie.

Pompy ciepła są zasilane elektrycznie. Oznacza to, że do ich działania potrzebna jest energia elektryczna napędzająca różne jej komponenty, takie jak sprężarka, wentylatory i elementy sterujące. Jednak są bardzo efektywne w przekształcaniu energii elektrycznej na cieplną i to dzięki temu są bardziej ekonomiczne niż tradycyjne systemy grzewcze. Mogą też być znacznie tańsze w eksploatacji, jeśli korzystają z odnawialnych źródeł energii elektrycznej, takich jak energia słoneczna czy wiatrowa. Niektóre pompy ciepła są również wyposażone w systemy monitorowania zużycia energii. Pozwala to użytkownikom na śledzenie zużycia i optymalne wykorzystanie dostarczanej energii elektrycznej, co przekłada się na oszczędności.

Budowa pompy ciepła powietrze-woda

Pompa ciepła powietrze-woda wykorzystuje energię z otoczenia do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń, ale również do przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Najczęstszy podział pomp ciepła używanych w domach jednorodzinnych do ogrzewania to Split i Monoblok.

Pompa ciepła — elementy modelu Split

Pierwszym elementem pompy ciepła typu Split jest jednostka zewnętrzna. W jej skład wchodzą: sprężarka odpowiedzialna za sprężanie czynnika chłodniczego oraz wymiennik, w którym odbywa się proces odbierania ciepła od otoczenia. Dodatkowo jednostka zewnętrzna wyposażona jest w wentylator wymuszający przepływ powietrza przez wymiennik, który pomaga efektywniej pozyskiwać ciepło z powietrza.

Drugim istotnym elementem jest jednostka wewnętrzna znajdująca się wewnątrz budynku. Tu za pomocą rur freonowych transportowane jest pozyskane na zewnątrz ciepło i za pomocą drugiego wymiennika przekazywane jest do instalacji grzewczej budynku, skąd transportowane jest już do instalacji grzejnikowej czy podłogowej. W jednostce wewnętrznej znajduje się też sterownik, który jest sercem sterującym całym urządzeniem.

Budowa i zasada działania pompy ciepła Monoblok

W przypadku pompy ciepła Monoblok wszystkie komponenty znajdują się w jednej obudowie, a ta ustawiona jest poza budynkiem, nie zaś w jego wnętrzu.  Pompa ciepła typu monoblok to praktycznie to samo urządzenie co split z tą różnicą, że elementy hydrauliczne ma dobudowane do obudowy na zewnątrz, zamiast stosowania osobnej jednostki wewnątrz budynku. Zaletą tego rozwiązania jest kompaktowy wygląd urządzenia, a także łatwa instalacja. Montaż tej pompy grzewczej i przygotowującej ciepłą wodę użytkową nie wymaga od montera posiadania specjalistycznych uprawnień, jednak dla użytkownika tworzy konieczność mądrego zabezpieczenia pompy ciepła przed zamarzaniem w ujemnych temperaturach ze względu na to, że w pompach ciepła typu monoblok na zewnątrz wychodzi woda, która krąży w naszej instalacji grzewczej (pompy ciepła typu split są pozbawione tego ryzyka zamarznięcia ze względu na wykorzystanie transportu ciepła z zewnątrz do wewnątrz rurami freonowymi z czynnikiem chłodniczym.

Najważniejsze elementy pompy ciepła

Skupmy się teraz na poszczególnych elementach pompy ciepła. To dosyć skomplikowane urządzenie, składające się z urządzeń, bez których nie mogłoby one korzystać z energii cieplnej do ogrzania budynku.

Pompy ciepła zawierają:

• Zawór rozprężny, którego najważniejszą funkcją jest kontrolowanie przepływu czynnika chłodniczego z wysokiego ciśnienia do niskiego ciśnienia. W momencie, gdy czynnik chłodniczy opuszcza sprężarkę, znajduje się pod wysokim ciśnieniem i ma wysoką temperaturę. Zawór rozprężny reguluje to ciśnienie, umożliwiając czynnikowi chłodniczemu zmianę stanu skupienia z ciekłego na gazowy. To z kolei powoduje ochłodzenie czynnika i umożliwia jego dalsze wykorzystanie do chłodzenia lub ogrzewania. Zawory rozprężne są projektowane tak, aby zapewnić kontrolę przepływu czynnika chłodniczego w zależności od aktualnych warunków pracy pompy ciepła lub klimatyzatora, tym samym zwiększają efektywność i wydajność całego systemu.
• Sprężarka rotacyjna odpowiedzialna jest za cyrkulację czynnika chłodniczego i jego sprężanie. To właśnie dzięki pracy sprężarki możliwe jest podwyższenie temperatury czynnika, co pozwala na przekazywanie ciepła do wnętrza budynku.
• Przepływomierz wirowy monitoruje i reguluje przepływ czynnika chłodniczego w układzie, zapewniając optymalne warunki pracy pompy ciepła oraz efektywne wykorzystanie energii.
• Dodatkowo niektóre pompy ciepła wyposażone są w grzałkę elektryczną, która wspomaga system w sytuacjach, gdy temperatura zewnętrznego powietrza jest bardzo niska. Umożliwia w ten sposób efektywne korzystanie z pompy ciepła także przy ekstremalnie niskich temperaturach. Grzałka elektryczna aktywuje się, aby zapewnić niezbędne ogrzewanie pomieszczenia.

Bez zaworu rozprężonego, sprężarki rotacyjnej, przepływomierza wirowego oraz ewentualnie grzałki elektrycznej, i to współpracujących w kompleksowym układzie, wydajne i ekonomiczne działanie pompy ciepła nie byłoby możliwe.

Budowa gruntowej pompy ciepła

Gruntowa pompa ciepła jest systemem bardziej skomplikowanym niż pompy powietrzne. W tym przypadku zamiast pozyskiwać ciepło z powietrza, odbieramy je z gruntu. Jednak samo wykonanie głębokich odwiertów w ziemi zwiększa koszty montażu takiej pompy ciepła, dlatego są rzadziej wybierane przez klientów chcących pompą ciepła ogrzewać swoje domy i wodę do codziennego użytku.

Głównym elementem znajdującym się w gruntowej pompie ciepła jest gruntowy wymiennik ciepła umożliwiający pobieranie ciepła z gruntu i przekazywanie go do układu grzewczego budynku. Wymiennik ciepła może mieć postać pętli poziomej, gdzie rury są układane na płaskiej powierzchni gruntu, lub pętli pionowej. W tym drugim przypadku rury są wbijane w pionie i sięgają w głąb ziemi.

Gruntowa pompa ciepła także wyposażona jest w sprężarkę odpowiadającą za cyrkulację czynnika chłodniczego w układzie pompy ciepła. Sprężarka spręża czynnik chłodniczy, podnosząc jego temperaturę i ciśnienie i tym samym umożliwia przekazywanie ciepła do układu grzewczego. Później za oddawanie ciepła do układu grzewczego jest odpowiedzialny wymiennik. Ciepło pobrane z gruntu przez wymiennik zostaje przekazane do czynnika chłodniczego, który następnie jest sprężany przez sprężarkę.

Podobnie jak pompa ciepła typu powietrze-woda, gruntowy odpowiednik wyposażony jest w systemy regulacji i sterowania. Monitoruje on i kontroluje działanie pompy ciepła, pozwalając na dopasowanie jej pracy do zmiennych warunków zewnętrznych i na skuteczne ogrzewanie wnętrz za pomocą systemu dystrybucji ciepła w budynku. System ten, tak samo jak w przypadku pompy ciepła typu powietrze-woda, może obejmować klasyczne grzejniki rurki układane pod podłogą. Przez współpracujący system ciepło przekazywane przez pompę ciepła jest rozprowadzane i wykorzystywane do ogrzewania pomieszczeń.

Przygotowanie ciepłej wody użytkowej — jaka część pompy odpowiada za tę funkcję?

Funkcja przygotowania ciepłej wody użytkowej (CWU) jest realizowana za pomocą zaworu trójdrogowego. Oznacza to, że  w momencie gdy pompa ciepła wykryje, że potrzeba dogrzać zbiornik z Ciepłą Wodą Użytkową to przełączy się z trybu grzania budynku na tryb podgrzewu CWU, po czym jak nagrzeje w zbiorniku wodę do zadanej temperatury wróci do ogrzewania budynku.

W zależności od konkretnego modelu pompy ciepła funkcja przygotowania ciepłej wody użytkowej może być zrealizowana na różne sposoby. Niektóre pompy ciepła mają wbudowany bojler zintegrowany z urządzeniem, podczas gdy inne podłączone są do zewnętrznego zasobnika wody użytkowej. W każdym przypadku pompa ciepła zapewnia wystarczającą ilość ciepłej wody użytkowej do zmywania naczyń, kąpieli czy wzięcia prysznica.

Podsumowanie

Zwracając się do specjalistów takich jak firma Pelsun, których oferta dostępna jest na stronie https://www.pelsun.pl/, dobierzesz pompę ciepła, która zaspokoi wszystkie potrzeby Twojego gospodarstwa domowego lub innej nieruchomości. Różnorodność ekonomicznych i ekologicznych urządzeń grzewczych umożliwi podgrzewanie wody i zapewnienie stabilnej temperatury w każdym wnętrzu.