Budowa sprężarkowej pompy ciepła

Działanie sprężarkowej pompy ciepła, najlepiej przedstawić na przykładzie działania lodówki. Pobiera ona z produktów żywnościowych ich wewnętrzne ciepło i oddaje je na zewnątrz – do pomieszczenia. Pompy ciepła nie różnią się niczym, pod względem zasady działania od lodówki, przemiany termodynamiczne i podstawowe elementy konstrukcyjne w obu urządzeniach są identyczne. Jedyna różnica między nimi to efekty ich pracy, a co za tym idzie – zastosowanie. Lodówka ma dobrze chłodzić produkty spożywcze, a efektem ubocznym jej pracy jest ogrzewanie pomieszczenia poprzez wydzielanie się ciepła. Pompa ciepła działa odwrotnie, ma grzać budynek, a efekt uboczny to chłodzenie dolnego źródła ciepła.

Głównymi elementami pompy ciepła są: parownik, skraplacz, sprężarka i zawór dławiący. Wszystkie te elementy połączone są przewodem wypełnionym czynnikiem roboczym – nośnikiem ciepła. To właśnie za pomocą nośnika ciepła odbywa się transport ciepła.

Działanie pompy ciepła: czynnik roboczy pobiera ciepło z otoczenia ziemi, transportuje je do pompy ciepła i dalej do parownika. Parownik ma konstrukcję wymiennika płytowego, gdzie między sąsiednimi płytami znajdują się: czynnik chłodniczy, posiadający wyjątkowo niską temperaturę wrzenia oraz nośnik ciepła. Pod wpływem temperatury nośnika ciepła czynnik chłodniczy (będący w tym momencie w postaci cieczy) wrze – odparowuje, po czym sprężarka spręża tę parę do wysokiego ciśnienia. W wyniku sprężania para ulega skropleniu, przy czym jest to proces egzotermiczny z wydzielaniem dużych ilości ciepła. Proces skraplania zachodzi w skraplaczu będącym jednocześnie wymiennikiem ciepła dla instalacji grzewczej. Po oddaniu ciepła w skraplaczu, czynnik roboczy w postaci cieczy przepływa do zaworu rozprężnego, gdzie zostaje gwałtownie obniżone jego ciśnienie. Czynnik ponownie z cieczy przechodzi w parę pochłaniając przy tym duże ilości ciepła z otoczenia. Proces ten zachodzi w dolnym źródle ciepła i obieg rozpoczyna się na nowo. Jeśli ilość ciepła w dolnym źródle jest niewystarczająca do odparowania czynnika, wydajność pompy ciepła gwałtownie spada aż do całkowitego ustania pracy.

Rys. Budowa sprężarkowej pompy ciepła.

Szczegółowa budowa pompy sprężarkowej

Większość schematów opisujących zasadę działania sprężarkowej pompy ciepła wymienia tylko cztery jej elementy: sprężarkę, zawór rozprężny, parownik i skraplacz. W praktyce aby pompa mogła prawidłowo pracować i reagować na sygnały ze sterownika układ musi zawierać znacznie więcej urządzeń, jak: termostat, presostaty niskiego i wysokiego ciśnienia, filtr czy wziernik. położenie tych elementów pokazuje poniższy rysunek, który jest chyba najlepszym schematem pompy ciepła dostępnym w sieci. W dziale zostaną szczegółowo omówione wszystkie elementy uzbrojenia.

Rys. Budowa sprężarkowej pompy ciepła. oznaczenia:

K – sprężarka

M- zasilanie sprężarki

NP – wyłącznik ciśnieniowy (presostat) niskiego ciśnienia)

HP – wyłącznik ciśnieniowy (presostat) wysokiego ciśnienia

S – skraplacz

P – parownik

TR – termostat parownika

F – filtr

Z – zawór rozprężny

D – wziernik

W – dodatkowy wymiennik ciepła dogrzewający czynnik na ssaniu sprężarki

Temperatury pokazane na schemacie są typowe dla określonego czynnika chłodniczego. tutaj R407C