Jak wygląda pompa ciepła? Budowa i zasada działania urządzenia

Pompa ciepła najczęściej nie jest jednym urządzeniem, lecz zestawem dwóch jednostek. Na zewnątrz budynku znajduje się obudowa z wentylatorem, przypominająca duży klimatyzator, a wewnątrz – moduł podobny do nowoczesnego kotła lub wysokiej lodówki. Wygląd całości zależy przede wszystkim od tego, czy jest to system Split, czy Monoblok.

Jak wygląda pompa ciepła w domu?

W typowej instalacji powietrze–woda jednostka zewnętrzna stoi przy ścianie budynku, na podstawie lub specjalnym wsporniku. Jej zadaniem jest pobieranie energii z powietrza. Jednostka wewnętrzna znajduje się w kotłowni, pomieszczeniu gospodarczym albo innym miejscu z dostępem do instalacji grzewczej.

W zależności od modelu część wewnętrzna może mieć postać niewielkiego modułu wiszącego na ścianie albo wysokiej obudowy z wbudowanym zasobnikiem ciepłej wody użytkowej. Dlatego niektóre pompy przypominają kocioł gazowy, a inne – smukłą szafę lub lodówkę.

Jednostka zewnętrzna i wewnętrzna – czym się różnią?

Obie części mają inną konstrukcję, ponieważ pracują w odmiennych warunkach. Jednostka zewnętrzna musi być odporna na deszcz, śnieg i zmiany temperatury, a także zapewniać swobodny przepływ powietrza. Moduł wewnętrzny łączy układ pompy z ogrzewaniem podłogowym, grzejnikami oraz zbiornikiem ciepłej wody.

Najłatwiej wyobrazić je sobie w następujący sposób:

• Jednostka zewnętrzna ma metalową lub tworzywową obudowę, duży wentylator i wymiennik ciepła z widocznymi lamelami. Zwykle przypomina większą jednostkę klimatyzatora.
• Jednostka wewnętrzna ma gładką, najczęściej białą obudowę. W zależności od wersji może przypominać kocioł wiszący, pionową szafkę albo wysoki zasobnik.
• Przewody i przyłącza łączą urządzenie z instalacją grzewczą, zasilaniem elektrycznym oraz odpływem skroplin. Ich liczba i rodzaj zależą od konstrukcji pompy.
• Układ odszraniania występuje w powietrznych pompach ciepła. Pomaga usuwać lód osadzający się na wymienniku podczas chłodnej i wilgotnej pogody.

Najważniejsza różnica dotyczy tego, gdzie znajduje się układ chłodniczy. W Monobloku jest on zamknięty w jednostce zewnętrznej. W systemie Split został podzielony między jednostkę zewnętrzną i wewnętrzną.

W Monobloku trzeba zabezpieczyć zewnętrzną część instalacji wodnej przed zamarzaniem, zwłaszcza podczas przerwy w zasilaniu. W systemie Split przewody czynnika chłodniczego nie zawierają wody, ale ich podłączenie wymaga pracy przy układzie chłodniczym przez uprawnionego instalatora.

Co znajduje się w środku pompy ciepła?

Pod obudową znajdują się elementy, które realizują obieg czynnika chłodniczego. Ich rozmieszczenie zależy od typu urządzenia, ale cztery podstawowe podzespoły pozostają takie same:

• Parownik odbiera ciepło z dolnego źródła, czyli z powietrza, gruntu albo wody. W powietrznej pompie ciepła jest powiązany z wymiennikiem widocznym za wentylatorem.
• Sprężarka zwiększa ciśnienie i temperaturę czynnika chłodniczego. Jest jednym z najważniejszych elementów układu i zwykle znajduje się w obudowie jednostki zewnętrznej albo wewnętrznej, zależnie od konstrukcji.
• Skraplacz przekazuje ciepło do wody krążącej w instalacji grzewczej. Może zasilać ogrzewanie podłogowe, grzejniki lub zbiornik ciepłej wody użytkowej.
• Zawór rozprężny obniża ciśnienie czynnika po oddaniu przez niego ciepła. Dzięki temu czynnik ochładza się i może ponownie pobrać energię w parowniku.

W większych instalacjach mogą występować także zbiornik buforowy, zasobnik ciepłej wody, pompy obiegowe, sterownik oraz dodatkowe zabezpieczenia. W powietrznych pompach ciepła ważny jest także automatyczny układ odszraniania wymiennika.

Jak te elementy współpracują?

Pompa ciepła realizuje odwrócony obieg termodynamiczny. Czynnik chłodniczy krąży w zamkniętym układzie, odbiera ciepło z chłodniejszego otoczenia, a następnie przekazuje je do instalacji budynku. Uproszczony przebieg wygląda tak:

1. W parowniku czynnik chłodniczy pobiera ciepło z dolnego źródła i odparowuje.
2. Sprężarka zwiększa jego ciśnienie, przez co rośnie także temperatura czynnika.
3. W skraplaczu czynnik oddaje ciepło wodzie w instalacji grzewczej i przechodzi w stan ciekły.
4. Zawór rozprężny obniża ciśnienie oraz temperaturę czynnika, który wraca do parownika.

Ten cykl powtarza się podczas pracy urządzenia. Z zewnątrz widać głównie obudowy i przyłącza, ale to współpraca wymienników, sprężarki oraz zaworu rozprężnego pozwala przenieść ciepło do domu.

Gdzie ustawia się pompę ciepła?

Jednostkę zewnętrzną umieszcza się najczęściej przy elewacji, na bocznej ścianie domu albo w ogrodzie. Przed wentylatorem trzeba pozostawić wolną przestrzeń, aby powietrze mogło swobodnie przepływać. Lokalizację powinien ocenić instalator, ponieważ znaczenie mają także dostęp serwisowy, odprowadzanie skroplin i hałas.

Moduł wewnętrzny pasuje do kotłowni lub pomieszczenia gospodarczego. Modele zintegrowane z zasobnikiem zajmują więcej miejsca, ale wyglądają jak jedna wysoka szafa. Wersje kompaktowe składają się z osobnego modułu hydraulicznego i zbiornika ustawionego obok.

Najkrócej mówiąc, pompa ciepła wygląda jak połączenie dużej jednostki wentylatorowej na zewnątrz z modułem grzewczym wewnątrz budynku. Monoblok skupia układ chłodniczy w jednej obudowie zewnętrznej, natomiast Split dzieli go między dwa urządzenia. Dzięki prostym, zamkniętym obudowom oba rozwiązania można zwykle łatwo wkomponować w elewację, ogród i pomieszczenie techniczne.