Pompa ciepła jest jednym z najbardziej efektywnych systemów ogrzewania dostępnych na rynku, pod warunkiem odpowiedniego dopasowania systemu do budynku, przy założeniu, że działa we względnie dobrze izolowanym budynku. Jej sercem jest sprężarka, która odpowiada za prawidłowy przebieg całego procesu pozyskiwania energii cieplnej. To właśnie od jej jakości, wydajności i niezawodności zależy efektywność pracy urządzenia. Czym dokładnie jest sprężarka pompy ciepła i dlaczego odgrywa tak ważną rolę?
Sprężarka to kluczowy element układu chłodniczego pompy ciepła, bez niej pompa ciepła byłaby bezużyteczna w ogrzewaniu domów, bo to dzięki niej - i procesowi sprężania gazu chłodniczego -pompa ciepła może generować temperatury takie jakie są potrzebne do ogrzewania domu czy wody użytkowej.
W pompie ciepła jak wiele osób wie, cyrkuluje czynnik chłodniczy (tak się nazywa, choć to on jest odpowiedzialny za przekazanie ciepła). Z czynnikiem chłodniczym na pewno spotkaliśmy się wiele razy, ale zwykle pod konkretną nazwą - są bowiem różne rodzaje. np. R134a, B410a czy ostatnio bardzo popularny R32. Czynnik ten pozyskuje wstępnie energię cieplną z tzw. dolnego źródła, czyli z powietrza (jeśli mowa o pompie powietrze-woda), z wody gruntowej (jeśli mamy do czynienia z pompą gruntową) itp. Nie jest to jednak zakończony proces i tej energii cieplnej nadal nie ma wystarczająco dużo. Aby pompa ciepła była wystarczająco efektywna do ogrzania domu - trzeba ten proces jeszcze usprawnić. I tu pojawia się sprężarka pompy ciepła.
Zadaniem sprężarki pompy ciepła jest sprężanie czynnika chłodniczego znajdującego się w stanie gazowym, a więc jego ściskanie i sprasowywanie, oczywiście biorąc obydwa te słowa w duży cudzysłów. Wzrasta wtedy ciśnienie, a w wyniku zwiększenia ciśnienia rośnie również temperatura czynnika, co umożliwia przekazanie energii cieplnej do instalacji grzewczej budynku. Po opuszczeniu sprężarki - czynnik chłodniczy jest ciepły i może zostać skierowany do kondensatora (skraplacza), gdzie odda ciepła na wodę, która ogrzewa budynek.
Bez sprawnie działającej sprężarki proces transportu ciepła z dolnego źródła (powietrza, gruntu lub wody) do instalacji centralnego ogrzewania byłby niemożliwy.
Proces pracy sprężarki rozpoczyna się od pobrania przez nią czynnika chłodniczego w postaci gazu o niskim ciśnieniu. Następnie sprężarka zwiększa jego ciśnienie, co powoduje znaczny wzrost temperatury. Gorący czynnik trafia do skraplacza, gdzie oddaje ciepło do instalacji grzewczej. Skraplacz jest w zasadzie wymiennikiem ciepła gaz-woda, w którym po jednanej stronie mamy ciepły czynnik, a po drugiej wodę, która odbiera od niego energię cieplną, czyli mówiąc prościej - nagrzewa się.
Po oddaniu energii cieplnej w skraplaczu - czynnik chłodniczy przechodzi przez zawór rozprężny, obniżając swoje ciśnienie i temperaturę, a następnie wraca do parownika, gdzie cały cykl rozpoczyna się od nowa. Wychłodzony czynnik może znowu pobrać energię z dolnego źródła, by potem znowu trafić do sprężarki.
Tak wygląda w pewnym uproszczeniu cały cykl pracy pompy ciepła - w którym sprężarka odgrywa rolę zasadniczą.
Sprężarka pompy ciepła to urządzenie napędzane silnikiem elektrycznym, który pobiera energię elektryczną i wykorzystuje ją do działania, do sprężania czynnika chłodniczego. Stąd też warto na chwilę się tu zatrzymać.
Jak wiemy pompy ciepła zużywają stosunkowo dużo energii energii elektrycznej, przy czym jeszcze więcej jej konsumują gdy pompa ciepła pracuje na wysokich temperaturach. Stosunkowo mało prądu pobierają pompy ciepła pracujące w budynkach z ogrzewaniem podłogowym, które zasilane jest niską temperaturę rzędu 28-35 stopni Celsjusza. Prądożerne są zaś w przypadku starych domów - ze starymi układami grzewczymi, starymi grzejnikami wymagającymi zasilania temperaturą nawet 55-60 stopni - co często czyni inwestycję w pompę ciepła w takim domu, w zasadzie nieopłacalną. Przynajmniej przed wymianą systemu grzewczego i gruntowną termomodernizacją.
Dlaczego tak jest? Dlaczego pompa ciepła efektywniej i taniej pracuje na niskich temperaturach - i jaki to ma związek ze sprężarką. Otóż sprężarka gdy pompa ciepła pracuje na niskich temperaturach pracuje krócej, ponieważ czynnik chłodniczy przy sprężaniu szybciej osiąga wymaganą temperaturę. Łatwiej i szybciej sprężarka spowoduje podniesienie temperatury czynnika do np. 35 stopni niż do 50 stopni Celsjusza. Stąd też sprężarki w systemach niskotemperaturowych pracują krócej i mniej intensywnie. A to - przekłada się wprost na niskie zużycie energii.
Przy okazji - warto zwrócić uwagę na jeszcze jeden aspekt. Sprężarka w pompie ciepła w układzie niskotemperaturowym, jako, że pracuje znacznie mniej intensywnie - zużywa się dużo wolniej i ryzyko potencjalnej awarii również jest dużo niższe niż w przypadku układów wysokotemperaturowych. Pompa ciepła - to w zasadzie urządzenie stworzone do pracy w układach z niskimi temperaturami zasilania, w dobrze izolowanych termicznie obiektach.
W nowoczesnych pompach ciepła stosuje się w zasadzie kilka typów sprężarek. Najpopularniejsze są sprężarki rotacyjne, spiralne (scroll) oraz tłokowe.
Sprężarki spiralne cieszą się szczególnie dużym uznaniem ze względu na wysoką sprawność, cichą pracę i długą żywotność. Są powszechnie wykorzystywane zarówno w domowych, jak i komercyjnych instalacjach pomp ciepła. Sprężarki rotacyjne natomiast wyróżniają się kompaktową konstrukcją i dobrą efektywnością energetyczną.
Coraz więcej producentów stosuje w pompach ciepła technologię inwerterową. Oznacza to, że sprężarka może płynnie regulować swoją moc w zależności od aktualnego zapotrzebowania budynku na ciepło. Inwerter zapewnia, że sprężarka nie pracuje tylko w trybie ON/OFF, ale moduluje swoją pracę.
W przeciwieństwie do tradycyjnych rozwiązań typu ON/OFF, sprężarka inwerterowa nie musi ciągle uruchamiać się i wyłączać. Dzięki temu zużywa mniej energii elektrycznej, pracuje ciszej oraz cechuje się większą trwałością.
Mimo wysokiej trwałości sprężarki mogą czasem ulegać uszkodzeniom. Najczęstsze przyczyny awarii to nieprawidłowy montaż instalacji, niewłaściwa ilość czynnika chłodniczego, zanieczyszczenia w układzie oraz problemy z zasilaniem elektrycznym.
Niebezpieczne są również częste cykle uruchamiania i zatrzymywania urządzenia, przynajmniej z perspektywy pewnego czasu użytkowania. Dlatego tak ważne jest odpowiednie dobranie mocy pompy ciepła do potrzeb budynku oraz regularne wykonywanie przeglądów serwisowych.
Regularna konserwacja pozwala znacząco wydłużyć żywotność sprężarki. Warto wykonywać okresowe przeglądy techniczne, kontrolować parametry pracy urządzenia oraz sprawdzać stan instalacji elektrycznej. To jest podstawa.
Profesjonalny serwis może również zweryfikować poziom czynnika chłodniczego oraz wykryć ewentualne nieprawidłowości, zanim doprowadzą one do kosztownej awarii. Raczej nie warto robić tego samemu, tym bardziej, że większość stosowanych czynników chłodniczych wymaga specjalnych uprawnień.
Sprężarka jest jednym z najdroższych elementów pompy ciepła. Koszt jej wymiany zależy od rodzaju urządzenia, producenta oraz mocy grzewczej. W przypadku domowych pomp ciepła cena nowej sprężarki wraz z usługą montażu może wynosić od 700 do nawet 4000 €.
Z tego względu warto inwestować w urządzenia renomowanych producentów oraz regularnie serwisować instalację, aby uniknąć przedwczesnego zużycia tego kluczowego podzespołu.
W dużej mierze tak. Sprawność sprężarki bezpośrednio wpływa na współczynnik efektywności COP oraz sezonową efektywność SCOP całego urządzenia. Nowoczesne sprężarki inwerterowe pozwalają uzyskiwać bardzo wysokie parametry pracy przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia energii elektrycznej.
Wybierając pompę ciepła, warto zwrócić uwagę nie tylko na moc urządzenia, ale również na zastosowany typ sprężarki. To właśnie ten element odpowiada za niezawodność, ekonomię eksploatacji oraz komfort użytkowania systemu grzewczego przez wiele lat.
BLOG:
Ciekłe czynniki cieplne - czyli woda czy glikol? A może coś innego? Czym zalać instalację?
Jaki wymiennik płytowy do pompy ciepła?
Zamarzanie pompy ciepła - przyczyny, skutki
Jak działa pompa ciepła powietrze?
Wymiennik freonowy - charakterystyka, zasady działania, budowa
Wymiennik płytowy do klimatyzacji - co warto wiedzieć?
Zostaw komentarz