Pompa ciepła w klimatyzacji - Chłodzenie i rekuperacja
Zwykle funkcja chłodzenia kojarzona jest z pompami ciepła powietrze-powietrze, nazywanymi odwracalnymi (reversible) ze względu na możliwość zmiany kierunku transferu ciepła z zewnątrz do pomieszczenia (ogrzewanie) lub odwrotnie (chłodzenie). Jest zresztą sprawą sporną, czy tego rodzaju urządzenia zaliczać do pomp ciepła (co do zasady działania są to bez wątpienia pompy ciepła), czy też do klimatyzatorów. Na ogół w krajach północnych (Szwecja, Norwegia, Finlandia), gdzie funkcja grzania jest ważniejsza niż funkcja chłodzenia, zalicza się te urządzenia do pomp ciepła, natomiast w krajach południowej Europy, gdzie używane są głównie do chłodzenia, są zaliczane do klimatyzatorów.
W statystykach europejskiego rynku pomp ciepła odwracalne pompy powietrze-powietrze dominują (55%). Pozostałe pompy ciepła, w których źródło górne stanowi nie powietrze, lecz woda (w instalacji c.o. lub c.w.u.) są zwykle definiowane jako służące wyłącznie do ogrzewania. Jednak nie jest to prawda, gdyż te pompy ciepła też mogą służyć do chłodzenia, jeśli są wyposażone w opcjonalne rozwiązania przełączania funkcji. Mogą to być dwa rodzaje rozwiązań, nazywane chłodzeniem aktywnym lub pasywnym.
Chłodzenie aktywne
Każda pompa ciepła teoretycznie nadaje się zarówno do ogrzewania, jak i chłodzenia. Przecież pompa ciepła to lodówka, tyle że pracująca w odwrotnej funkcji. Dokonajmy zatem odwrócenia funkcji pompy ciepła i uzyskamy chłodziarkę. Pompy ciepła mogą więc służyć jako źródła ciepła i jako chłodziarki. Aby wykorzystać pompę ciepła do chłodzenia pomieszczeń, wystarczy odwrócić zarówno kierunek tłoczenia sprężarki, jak i zawór rozprężający, zmieniając tym samym kierunek przepływu czynnika chłodniczego i, oczywiście, kierunek przepływu ciepła. Można to zrealizować według schematu odwracalnej pompy ciepła, pokazanego na 1, przy czym w układzie 1a pompa pracuje w trybie ogrzewania, a w układzie 1b - w trybie chłodzenia.
W obiegu czynnika chłodniczego sprężarkę podłączono przez zawór czterodrożny, który pozwala odwracać kierunek jej włączenia. Dołączono też równolegle do zaworu rozprężającego drugi identyczny zawór, lecz skierowany w przeciwną stronę. Zawór trójdrożny pozwala włączyć w obwód jeden z dwóch zaworów rozprężających.
 |
| 1) Schemat działania odwracalnej pompy ciepła w trybie: ogrzewania (a), chłodzenia (b) |
W trybie ogrzewania 1a sprężarka tłoczy gazowy czynnik chłodniczy do wymiennika ciepła systemu grzewczego (c.o. i c.w.u.). W wymienniku czynnik skrapla się, oddając ciepło do systemu grzewczego. Przez przełączenie zaworu czterodrożnego sprężarka działa w kierunku przeciwnym, zatem skraplacz i parownik zamieniają się rolami 1b, i ciepło jest odbierane (parownik) z instalacji grzewczej, schładzając jej czynnik (np. wodę w instalacji podłogowej, nazywaną w tym trybie pracy wodą lodową). Następnie to ciepło jest oddawane przez wymiennik (skraplacz) do układu dolnego źródła (np. do solanki w kolektorze gruntowym). Oczywiście, odwrócony jest też kierunek włączenia zaworu rozprężającego.
W trybie ogrzewania pompa ciepła ma trochę większą moc i sprawność niż w trybie chłodzenia. Wynika to stąd, że energia elektryczna pobierana przez sprężarkę zamienia się w ciepło, które w trybie ogrzewania dodaje się do ciepła pobieranego z dolnego źródła. W trybie chłodzenia ta dodatkowa energia cieplna również powstaje w sprężarce, pogarszając jednak w tym przypadku bilans chłodzenia.
Praktycznie każdy producent ma w swojej ofercie pompy ciepła odwracalne lub jest w stanie zaoferować taką pompę na zamówienie. Jednak pompa ciepła z opcją chłodzenia jest droższa, nawet do 30%, mimo że tryb chłodzenia uzyskuje się przez niewielkie zmiany konstrukcyjne i programowe.
