Viessmann: Sekrety „magicznej skrzynki”, czyli jak działa pompa ciepła

Często, chcąc opisać krótko zasadę działania pompy ciepła, udziela się na powyższe pytanie odpowiedzi: „To prawie to samo, co lodówka, tylko działa w przeciwną stronę”. Reakcja jest prawie zawsze ta sama: „Achaaa!”, a po chwili zastanowienia: „A jak działa lodówka...?”. Działają w przeciwną stronę? Zgadza się. W lodówce produktem końcowym jest chłód, w pompie ciepła – jak sama nazwa wskazuje – ciepło.

Opracowanie to jest adresowane przede wszystkim do projektantów. Nie stanowi ono leksykonu z wykazem haseł „od A do Z”, ani też szczegółowych wytycznych do projektowania. Jest raczej zbiorem przydatnych wskazówek, zagadnień wybranych. Czy istnieje więc potrzeba omawiania tak podstawowego zagadnienia, jakim jest zasada działania pompy ciepła? Może nie ze szczegółami, ale z pewnością warto przypomnieć to, co może jeszcze gdzieś znajduje się na pożółkłych kartkach z wykładów z termodynamiki.

Urządzenia te różnią się źródłem, z którego pobierają ciepło, a są nim najczęściej: powietrze atmosferyczne, grunt (za pośrednictwem roztworu glikolu krążącego w kolektorach lub sondach gruntowych) lub woda gruntowa. Wspomniane płyny przepływając przez parownik w pompie ciepła (UWAGA! Nie dotyczy to wody gruntowej, w przypadku której należy stosować wymiennik pośredni.), powodują odparowanie znajdującego się tam czynnika roboczego o niskiej temperaturze wrzenia (czynnik o niskim ciśnieniu). Ten, odparowując, pobiera pewną ilość ciepła. Dalej sprężarka zasysa i spręża odparowany czynnik roboczy. Wywołanemu wzrostowi ciśnienia towarzyszy wzrost temperatury. Para czynnika o podwyższonym ciśnieniu i temperaturze „przechodzi” do skraplacza (kondensatora), gdzie ulega skropleniu. Podobnie, jak odparowując czynnik pobierał ciepło, tak skraplając się, oddaje je do wody grzewczej, która również przepływa przez kondensator. Energia przekazana wodzie grzewczej stanowi sumę ciepła pobranego w parowniku oraz energii elektrycznej zużytej przez sprężarkę (pomniejszonych o pewne straty, których żaden układ nie może uniknąć). Następnie czynnik roboczy poprzez zawór rozprężny powraca do parametrów wyjściowych (niskie ciśnienie i temperatura) i ponownie ulega odparowaniu

Rys. 1.1. Przekrój pompy ciepła Vitocal 300 w parowniku.