Powietrzna pompa ciepła typu split. Budowa, schemat działania, wskazówki montażowe

Powietrzna pompa ciepła - jak działa i czy warto ją zastosować? Jeśli zastanawiasz się nad wyborem komfortowego sposobu ogrzewania przeczytaj nasz artykuł. Dowiedz się gdzie i jak montować powietrzną pompę ciepła oraz jaka jest jej budowa.

Powietrzna pompa ciepła czy warto?

Powietrzna pompa ciepła pobiera energię cieplną zgromadzoną w powietrzu zewnętrznym (dolne źródło), a następnie przekazuje ją wodzie krążącej w instalacji grzewczej (górne źródło). Na uwagę zasługuje fakt, że przeciwieństwie do gruntowej pompy ciepła, powierzchnia działki i rodzaj gruntu nie mają znaczenia. Jej instalacja nie wiąże się z koniecznością wykonywania odwiertów, ani montażem kolektorów gruntowych.

Splitowe systemy powietrze/woda należą do jednych z najszybszych i najłatwiejszych w montażu pomp ciepła. Do ich najważniejszych cech możemy zaliczyć:

• niewielki nakład związany z podłączeniem powietrza zewnętrznego jako dolnego źródła,
• biwalentny lub monowalentny tryb pracy, mogą służyć do wspomagania centralnego ogrzewania, jak i być samodzielnym urządzeniem grzewczym,
• szybki zwrot inwestycji, zwłaszcza gdy zastąpimy pompą ciepła ogrzewanie elektryczne lub ogrzewanie węglem,
• zajmuje niewiele miejsca, łatwy montaż na ścianie zewnętrznej,
• bezawaryjność i żywotność systemu, a przede wszystkim niskie koszty eksploatacyjne.

Budowa powietrznej pompy ciepła

Powietrzne pompy ciepła typu split z rozdziałem parownika i skraplacza są urządzeniami składającymi się z dwóch modułów: zewnętrznego i wewnętrznego. W module zewnętrznym przebiega większość procesów termodynamicznych związanych z transportem ciepła, mianowicie: parowanie czynnika roboczego (R410A), sprężanie, oraz jego rozprężanie. Oprócz wentylatora, jednostka zewnętrzna ma parownik, gdzie następuje przekazanie ciepła od powietrza atmosferycznego omywającego parownik do czynnika roboczego.

• Czytaj też: Ogrzewanie pompą ciepła. Charakterystyka ogrzewania pompą ciepła

Pozostałymi elementami są: sprężarka (centralny element pompy), zawór rozprężny i zawór czterodrogowy – umożliwiający odwrócenie obiegu i pracę pompy ciepła w trybie chłodzenia. W skład modułu wewnętrznego wchodzi: skraplacz (w którym czynnik roboczy oddaje transportowane ciepło do wody grzewczej), zawór 3-drogowy, elektryczny podgrzewacz wspomagający, oraz zasobnik c.w.u. Moduły te połączone są dwoma rurociągami, gdzie w zamkniętym obiegu krąży płyn niezamarzający tworząc obieg dolnego źródła.

Jak działa powietrzna pompa ciepła?

Wentylatory doprowadzają ciepłe powietrze z otoczenia do pompy ciepła, gdzie część ciepła przejmuje czynnik roboczy znajdujący się pod niskim ciśnieniem. Zostaje on ogrzany do temperatury parowania. Powstały gaz zasysa sprężarka, powodując sprężenie pary czynnika pod wysokim ciśnieniem zwiększając jej temperaturę. Następnie para trafia do skraplacza, gdzie pod wpływem przemiany fazowej oddaje ciepło do obiegu wody w systemie grzewczym. W wyniku tego procesu ciepło odebrane od powietrza w parowniku wraz z energią doprowadzoną w czasie sprężania, zostaje wykorzystane do ogrzewania domu oraz przygotowania c.w.u.

W powrotnym cyklu skroplony czynnik roboczy wraca do jednostki zewnętrznej, gdzie po dekompresji w zaworze rozprężnym trafia z powrotem do parownika zamykając obieg.

Gdzie i jak montować powietrzną pompę ciepła?

Instalacja dolnego źródła w przypadku pomp powietrze/woda typu split ogranicza się jedynie do zamontowania jednostki zewnętrznej, a jej prawidłowy montaż wymaga przestrzegania kilku podstawowych zasad:

• miejsce montażu - do prawidłowego działania pompa potrzebuje swobodnego dostępu do powietrza atmosferycznego. Moduł zewnętrzny wymaga montażu ściennego, bądź ustawienia na równej i poziomej powierzchni, najlepiej fundamentowej w pobliżu ścian. W przypadku montażu ściennego należy wybrać ścianę słoneczną,
• hałas i drgania - należy zwrócić uwagę, aby drgania nie przenosiły się do wnętrza budynku, ściana i mocowanie muszą wytrzymać ciężar pompy ciepła. Nie należy mocować pompy ciepła na ścianach np. sypialni. Poziom hałasu przy maksymalnej mocy może wynieść ok. 50-60 dB,
• swobodny dostęp do prac konserwacyjnych - wykonywanie prac konserwacyjnych będzie możliwe, jeżeli zachowamy zalecaną przez producentów odległość zawartą w instrukcjach montażu, zazwyczaj minimalna odległość pomiędzy modułem a stałą ścianą wynosi 150 mm, nad modułem powinien znajdować się co najmniej jeden metr wolnej przestrzeni,
• unikanie wietrznych miejsc - gdzie urządzenie będzie narażone na silne podmuchy wiatru od przodu. To może obniżać jego moc, zmniejszać wydajność i niekorzystnie wpływać na funkcje odszraniana. Dobrze jest też zbudować daszek chroniący jednostkę przed śniegiem i deszczem. Zabudowując ścianki boczne urządzenia należy zachować minimalne odległości zawarte w instrukcjach montażowych,
• odprowadzanie wilgoci - podczas pracy w trybie grzania dochodzi do schładzania powietrza w jednostce zewnętrznej, w związku z czym na lamelach parownika skrapla się wilgoć, w temperaturach ujemnych doprowadza to do powstawania szronu. Warstwa szronu tworzy dodatkowy opór cieplny oraz utrudnia przepływ powietrza, dlatego następuje okresowe odszraniane parowacza, powodując spływanie dużych ilości wody. W celu uniknięcia powstawania grubych warstw lodu na gruncie, moduł zewnętrzny często jest wieszany nad warstwa luźnego żwiru, obniżoną w stosunku do reszty terenu, zbierając w ten sposób wodę skroploną po odszronieniu. Inną metodą jest odprowadzenie wody rurą kanalizacyjną, ta jednak musi mieć odpowiednio dużą średnicę (min. 10 mm) aby uniknąć gromadzenia lodu – powinna być też wyposażona w kabel grzewczy,
• odpowiednie ocieplenie budynku – jeżeli zależy nam na efektywnym ogrzewaniu pompą ciepła warto wykonać właściwą termoizolację domu. Powietrzne pompy ciepła są częściej wykorzystywane do ogrzewania nadmuchowego (powietrze/powietrze) lub ogrzewania podłogowego wodnego (powietrze/woda) niż do ogrzewania konwencjonalnego za pomocą grzejników.

Należy mieć na uwadze, do jakiej temperatury zewnętrznej powietrzna pompa ciepła może zapewnić nam komfort grzewczy, oraz poniżej jakiej temperatury staje się to już nieopłacalne. Moc grzewcza powietrznych pomp ciepła maleje się wraz z obniżaniem się temperatury zewnętrznej, podczas gdy w budynku jednocześnie wzrasta zapotrzebowanie na ciepło. Jeżeli zużycie ciepła w budynku przekracza maksymalną moc grzewczą pompy ciepła - wówczas w razie potrzeby aktywowany jest dodatkowy podgrzewacz elektryczny, w który zwykle są fabrycznie wyposażone. Według danych producentów większość powietrznych pomp ciepłą jest w stanie ogrzać budynek nawet przy temperaturze zewnętrznej na poziomie -20 do -25°C. Poniżej tej wartości ogrzewanie przejmuje grzałka elektryczna.