9-16 minut 
Pompy ciepła 
+48 501 510 511 
Składowa 17 41-500 Chorzów 
Cykl termodynamiczny w pompie ciepła
Każda pompa ciepła, bez względu na to, czy pobiera energię z powietrza, gruntu czy wody, działa na podobnej zasadzie. Jej praca oparta jest na obiegu termodynamicznym, w którym czynnik chłodniczy kolejno podlega parowaniu, sprężaniu, skraplaniu i rozprężaniu.
Na początku tego cyklu czynnik o niskiej temperaturze i ciśnieniu pobiera ciepło z otoczenia, a następnie jest sprężany w kompresorze. W efekcie tego procesu rośnie jego temperatura i ciśnienie.
Po przejściu przez skraplacz, gdzie oddaje ciepło do instalacji grzewczej (np. ogrzewania podłogowego, grzejników lub zbiornika ciepłej wody użytkowej), rozpręża się i ponownie trafia do parownika. Taki cykl się powtarza.
Temperatura czynnika w poszczególnych etapach ulega zmianie zależnie od warunków zewnętrznych (temperatury otoczenia, rodzaju dolnego źródła ciepła). Wpływ na tę zmianę mają również ustawienia urządzenia, a zwłaszcza poziom temperatury zasilania instalacji. Właściwie dobierając te parametry, możemy wpływać na sprawność całego procesu.
Temperatura czynnika a efektywność i żywotność systemu
Temperatura, do jakiej czynnik jest podgrzewany w sprężarce, ma duży wpływ na wskaźnik efektywności pompy ciepła, nazywany COP (Coefficient of Performance). W praktyce, im wyższa różnica między temperaturą dolnego źródła (np. powietrza zewnętrznego) a zadaną temperaturą wody grzewczej czy chłodniczej, tym większe obciążenie sprężarki.
Oczywiście maksymalne ustawienia tych parametrów prowadzą do wyższych kosztów eksploatacji i szybszego zużycia podzespołów.
Natomiast zbyt niska temperatura czynnika może świadczyć o niewystarczającej ilości energii pobieranej z otoczenia, a to z kolei powoduje obniżenie mocy grzewczej i może pociągać za sobą konieczność intensywniejszej pracy grzałki wspomagającej.
Stąd też tak ważne jest, by urządzenie było prawidłowo dobrane do warunków klimatycznych, a temperatura czynnika była na bieżąco monitorowana przez zautomatyzowany system sterujący.
Zalecane wartości temperatur w różnych warunkach eksploatacyjnych
Optymalna temperatura czynnika w pompie ciepła nie jest wartością stałą. Zależy głównie od tego, jakie ma być przeznaczenie ogrzewanego medium oraz w jakich warunkach pracuje sama pompa.
Jeśli w grę wchodzi ogrzewanie podłogowe, należy pamiętać, że wymaga ono stosunkowo niskiej temperatury zasilania (zwykle w zakresie 30–40°C). W tym przypadku różnica między temperaturą otoczenia a wymaganą temperaturą czynnika w cyklu pracy sprężarki nie będzie wysoka.
To z kolei sprzyja wysokiej efektywności systemu i przekłada się na mniejsze obciążenie sprężarki.
Natomiast w sytuacji, w której pompa ciepła zasila tradycyjne grzejniki, które wymagają wyższych temperatur (rzędu 45–55°C), urządzenie musi sprężyć czynnik do wyższej temperatury.
Powoduje to wzrost zużycia energii oraz narażenie sprężarki na intensywniejszą eksploatację. Dlatego też ustawianie zbyt wysokich temperatur w instalacji, jeśli nie ma takiej potrzeby, skraca żywotność urządzenia i generuje wyższe rachunki za prąd.
W tych systemach pomp ciepła, które służą podgrzaniu ciepłej wody użytkowej, może zajść konieczność chwilowego podgrzania czynnika do jeszcze wyższej temperatury (np. do 60°C).
Może to być spowodowane potrzebą zapewnienia higienicznych warunków w zbiorniku i zapobiegania rozwojowi bakterii typu Legionella. Najczęściej odbywa się to cyklicznie lub przy pomocy dodatkowej grzałki elektrycznej, a to także wpływa na zmienność parametrów pracy systemu.
Regulacja temperatury i nowoczesne rozwiązania sterujące
Dziś producenci pomp ciepła mają w swojej ofercie urządzenia wyposażone w układy automatyki, samodzielnie dostosowujące temperaturę czynnika do aktualnych warunków pogodowych oraz wymagań użytkowników.
Poradnik
Pomagają w tym m.in. sterowniki pogodowe, które potrafią przewidywać zapotrzebowanie na ciepło na podstawie wskazań czujników temperatury zewnętrznej i wewnętrznej.
To z kolei pozwala na optymalizację pracę sprężarki. W efekcie można zredukować ilość skoków temperatury czynnika, co przedłuża żywotność urządzenia i obniża koszty eksploatacji.
Innym znanym rozwiązaniem jest tzw. sterowanie kaskadowe. Polega ono na równoległej pracy kilku pomp ciepła lub współpracy pompy z innymi źródłami ciepła, takimi jak kotły gazowe, czy ogrzewanie elektryczne.
W takiej konfiguracji temperatura czynnika i stopień wykorzystania poszczególnych urządzeń są regulowane zależnie od bieżącego zapotrzebowania na ciepło. Dzięki temu możliwe jest utrzymanie pompy w zakresie najbardziej efektywnej pracy, a także zabezpieczenie systemu w sytuacjach awaryjnych.
Źródło i zdjęcia: OEM Energy
