Powietrzna pompa ciepła to urządzenie, które przekształca energię cieplną z powietrza zewnętrznego w ciepło służące do ogrzewania wnętrz budynków lub podgrzewania wody użytkowej. Zasada działania pompy ciepła opiera się na cyklu termodynamicznym, który umożliwia przenoszenie energii cieplnej z jednego miejsca do drugiego, nawet jeśli temperatura powietrza na zewnątrz jest niższa od temperatury w pomieszczeniu. Proces ten przypomina działanie lodówki, tylko działa odwrotnie – chłodzi powietrze na zewnątrz, a ogrzewa wnętrze budynku.
Etapy działania powietrznej pompy ciepła:
- Pobieranie ciepła z powietrza zewnętrznego:
- Pompa ciepła pobiera powietrze z zewnątrz i kieruje je na parownik, który zawiera czynnik roboczy – specjalny gaz o niskiej temperaturze wrzenia.
- Nawet w chłodnym powietrzu zewnętrznym zawarta jest pewna ilość ciepła, która zostaje przekazana do czynnika roboczego.
- Parowanie czynnika roboczego:
- Pod wpływem ciepła zawartego w powietrzu zewnętrznym, czynnik roboczy zaczyna się ogrzewać i przechodzi ze stanu ciekłego w gazowy.
- W ten sposób zachodzi parowanie, podczas którego energia cieplna jest pochłaniana przez czynnik.
- Sprężanie gazu:
- Gazowy czynnik roboczy trafia do sprężarki, gdzie jest poddawany procesowi sprężania.
- Sprężanie powoduje wzrost temperatury czynnika, dzięki czemu czynnik osiąga temperaturę wyższą od temperatury w budynku.
- Skraplanie czynnika roboczego:
- Ogrzany i sprężony gaz przechodzi do skraplacza, gdzie oddaje swoje ciepło do systemu grzewczego budynku (np. instalacji CO lub zasobnika z wodą użytkową).
- W wyniku oddania ciepła, czynnik roboczy schładza się i wraca do stanu ciekłego.
- Rozprężanie i powrót do parownika:
- Po skropleniu czynnik roboczy przepływa przez zawór rozprężny, który obniża jego ciśnienie i temperaturę.
- W ten sposób czynnik jest gotowy do kolejnego cyklu pracy, czyli do pobierania ciepła z powietrza zewnętrznego w parowniku.
Cały cykl jest powtarzany, umożliwiając efektywne dostarczanie ciepła do wnętrza budynku. Powietrzne pompy ciepła są przyjazne dla środowiska, ponieważ wykorzystują odnawialne źródło energii i mają wysoką efektywność – na każdą jednostkę energii elektrycznej mogą wygenerować nawet kilka jednostek energii cieplnej.