Pompa ciepła w procesie ogrzewania budynków i dostarczania ciepłej wody użytkowej, korzysta z energii pochodzącej z odnawialnych źródeł, takich jak powietrze, grunt czy woda. Te naturalne źródła dostarczają ciepło, które jest następnie przekazywane do systemu grzewczego budynku.

Proces przekazywania energii z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o wyższej temperaturze opiera się na działaniu sprężarki. Sprężarka napędza przepływ czynnika chłodniczego wewnątrz układu pompy ciepła, który pełni rolę pośrednika w wymianie ciepła między dolnym źródłem ciepła, a samym budynkiem. Jednakże, aby ten proces mógł zachodzić, konieczne jest dostarczanie energii elektrycznej, która zasila sprężarkę, umożliwiając prawidłowe działanie pompy ciepła.

Budowa pompy ciepła

Pompa ciepła składa się z kilku głównych elementów, które współpracują ze sobą w celu efektywnego pobierania, przetwarzania i przekazywania ciepła. Oto główne składniki budowy pompy ciepła:

1. Parownik: To wymiennik ciepła, w którym zachodzi proces absorpcji ciepła z dolnego źródła (powietrza, gruntu lub wody) przez czynnik chłodniczy. Parownik umożliwia przemianę czynnika chłodniczego z cieczy w parę.
2. Sprężarka: Jest to element, który odpowiada za sprężanie parowego czynnika chłodniczego, zwiększając jego ciśnienie i temperaturę. Działanie sprężarki jest kluczowe dla transportu ciepła do skraplacza.
3. Skraplacz: Skraplacz jest kolejnym wymiennikiem ciepła, w którym gorący gaz z sprężarki oddaje ciepło do instalacji grzewczej budynku. W skraplaczu następuje kondensacja czynnika chłodniczego, zmieniającego go z gazu w ciecz.
4. Zawór rozprężny: Ten element kontroluje przepływ skroplonego czynnika chłodniczego i obniża jego ciśnienie oraz temperaturę przed powrotem do parownika. Zawór rozprężny umożliwia ponowne rozpoczęcie cyklu termodynamicznego.

Oprócz tych głównych składników, pompa ciepła może być również wyposażona w dodatkowe elementy, takie jak grzałka elektryczna, zawór czterodrożny do zmiany kierunku obiegu w systemie oraz pompy obiegowe i przepływomierze do kontroli przepływu wody w instalacji. Każdy z tych elementów współpracuje w celu zapewnienia efektywnego i niezawodnego działania pompy ciepła.

Cykl działania pompy ciepła

1. Pobranie ciepła z dolnego źródła: Parownik pełni kluczową rolę w procesie działania pompy ciepła. To tutaj czynnik chłodniczy, znajdujący się w dolnym źródle ciepła, absorbuje ciepło z otoczenia i przekształca się z cieczy w parę.
2. Przekształcenie czynnika chłodniczego w parownik do postaci gazu: Kiedy czynnik chłodniczy absorbuje wystarczającą ilość ciepła z dolnego źródła, przekształca się on z cieczy w parę w parowniku.
3. Zasysanie parowego czynnika chłodniczego do sprężarki: Parowy czynnik chłodniczy, zawierający zgromadzone ciepło, jest następnie zasysany do sprężarki.
4. Wypuszczenie gorącego gazu do skraplacza: Gorący gaz, który opuszcza sprężarkę, jest kierowany do skraplacza, gdzie oddaje ciepło do instalacji grzewczej budynku.
5. Wykorzystanie ciepłej cieczy do ogrzewania pomieszczeń lub przygotowywania ciepłej wody użytkowej: Ciepła ciecz, która powstała w skraplaczu, jest następnie wykorzystywana do ogrzewania pomieszczeń lub do przygotowywania ciepłej wody użytkowej w budynku.
6. Przeprowadzenie skroplonego czynnika chłodniczego przez zawór rozprężny: Skroplony czynnik chłodniczy przechodzi przez zawór rozprężny, gdzie obniżane są ciśnienie i temperatura czynnika, umożliwiając ponowne przechwycenie ciepła z dolnego źródła i rozpoczęcie kolejnego cyklu.
7. Ponowne przekształcenie czynnika w parownik i rozpoczęcie cyklu od nowa: Skroplony czynnik chłodniczy wraca do parownika, gdzie ponownie przekształca się w parę, gotową do absorbowania ciepła z dolnego źródła. Proces ten zapewnia ciągłość działania pompy ciepła i efektywne wykorzystanie odnawialnej energii cieplnej.

Podobnie jak lodówka wykorzystuje cyrkulację powietrza do chłodzenia wnętrza i utrzymania niskiej temperatury, pompa ciepła wykorzystuje podobny mechanizm, ale w odwrotny sposób, aby dostarczyć ciepło do naszych domów. Tak jak lodówka pobiera ciepło z wnętrza i odprowadza je na zewnątrz, pompa ciepła pobiera ciepło z otoczenia i dostarcza je do naszych domów, zapewniając komfortowe warunki cieplne. To fascynujące, jak podstawowe zasady termodynamiki mogą być wykorzystane w codziennych technologiach, a pompy ciepła stanowią doskonały przykład tego, jak innowacje mogą przyczynić się do naszego codziennego życia, zarówno pod względem wygody, jak i efektywności energetycznej.