Jaki jest zasadniczy sposób działania pumpy ciepła z źródła powietrza?

Jaki jest zasadniczy sposób działania pumpy ciepła z źródła powietrza?

Jako wydajne, oszczędne energetycznie i przyjazne środowisku urządzenie grzewcze i chłodzące, cieplarnik z źródła powietrza zajmuje ważne miejsce w dziedzinie współczesnego wykorzystania energii. Zasada działania pomp ciepła o źródle powietrza opiera się na koncepcji przenoszenia ciepła, która sprytnie wykorzystuje energię termiczną w powietrzu w celu realizacji transferu i poprawy energii, a także ma wiele istotnych zalet. Poniżej szczegółowo wyjaśniono zasadę działania i zalety pomp ciepła o źródle powietrza:

Podstawowy cykl pracy

Pompa ciepła z źródła powietrza składa się przede wszystkim z czterech podstawowych elementów: wentylatora, kompresora, kondensatora i zaworu rozprężania. Proces pracy popy ciepła z powietrza tworzy zamknięty system cykliczny.

1. Wentylator - wydobywanie ciepła

Wymiana ciepła między pompy ciepła z powietrza a zewnętrznym powietrzem odbywa się w evaporatorze. W evaporatorze, po przepuszczeniu przez zawór rozwijający, wpływa chłodnik o niskiej temperaturze i ciśnieniu (taki jak freon). W tym momencie punkt wrzenia chłodnika znacząco spada, a on szybko paruje w evaporatorze. Ponieważ przechodząc z postaci ciekłej na gazową wymaga on dużego poboru ciepła, a temperatura powietrza wokół evaporatora jest względnie wysoka, ciepło przekazywane jest z powietrza do chłodnika, co sprawia, że chłodnik paruje, stając się gazem o niskim ciśnieniu i temperaturze, a powietrze jest ochładzane. Ten proces ma na celu wychwycenie ciepła z powietrza, podobnie jak wydobycie darmowego ciepła z ogromnego "rezerwuaru ciepła" natury.

2. Kompresor - wzmacnianie energii

Gaz chłodniczy o niskiej temperaturze i ciśnieniu wychodzący z wentylatora jest ssany przez kompresor, a kompresor go skraca i wykonywa pracę. W wyniku intensywnego skracania przez kompresor, ciśnienie i temperatura gazu chłodniczego wzrastają gwałtownie, stając się gazem o wysokiej temperaturze i ciśnieniu. W tym momencie energia zawarta w gazie chłodniczym znacząco wzrasta. Podobnie jak podnoszenie wody z niższego miejsca do wyższego za pomocą pompy wodnej zwiększa energię potencjalną wody, kompresor dostarcza energii gazowi chłodniczemu, dzięki czemu ma on zdolność oddawania ciepła do środowiska o wysokiej temperaturze.

3. Kondensator - wydzielanie ciepła  

Wysokotemperaturowy i wysokociśnieniowy gazowy chłodnik wpływa następnie do kondensatora. Kondensator jest zwykle połączony z przestrzenią wewnętrzną, która wymaga ogrzewania (takich jak rury podłogowe, radiatory itp.) lub z zbiornikiem na wodę domową. Ponieważ temperatura chłodnika jest wyższa niż temperatura środowiska wewnętrznego lub wody w zbiorniku, ciepło przechodzi z chłodnika do przestrzeni wewnętrznej lub wody, co powoduje wzrost temperatury wewnątrz lub nagrzanie wody. W trakcie tego procesu gazowy chłodnik stopniowo kondensuje się i liquefikuje po uwolnieniu ciepła, wracając do stanu ciekłego, co kończy kluczowy krok przenoszenia ciepła z powietrza do pokoju lub wody.

4. Rozszerzalna zawór - kontrola cyrkulacji

Po tym jak ciekły chłodziwnik wypływa z kondensatora, przechodzi przez zawór ekspansyjny. Funkcją zaworu ekspansyjnego jest ograniczanie i obniżanie ciśnienia chłodziwnika, co powoduje spadek jego ciśnienia i temperatury oraz powrót do stanu niskotemperaturowego i niskociśnieniowego przed wejściem do ewaporatora, gotując się do kolejnej rundy procesu absorpcji ciepła w ewaporatorze. Zawór ekspansyjny przypomina zawór regulujący przepływ, precyzyjnie kontrolując przepływ i ciśnienie chłodziwnika, aby zapewnić stabilne i wydajne działanie całego systemu pompy ciepła z powietrza.

Dzięki temu ciągowemu cyklowi procesów, pompa ciepła z powietrza może nieprzerwanie pobierać ciepło z powietrza i podnosić je do wyższego poziomu temperatury dla grzewania wnętrz, przygotowywania wody domowej lub realizacji funkcji chłodzenia w lecie (poprzez zmianę kierunku przepływu chłodziwnika, przenosząc ciepło z wnętrza na zewnątrz).