EcoHeat Mono 2

Proces ogrzewania budynku i podgrzewania wody użytkowej oparty jest na przemianach termodynamicznych czynnika chłodniczego, zachodzących w obiegu pompy ciepła. Obiegiem termodynamicznym jest obieg chłodniczy (tzw. obieg lewo-bieżny). Zasada działania sprężarkowej pompy ciepła jest identyczna do reguł funkcjonowania chłodziarki domowej. Zadaniem lodówki jest obniżanie temperatury w komorze chłodniczej, czyli chłodzenie produktów spożywczych. Jednak chłodziarka domowa, równocześnie z procesem chłodzenia, przekazuje do otoczenia ciepło, bowiem wymiennik ciepła (skraplacz), umieszczony jest na tylnej ścianie chłodziarki nagrzewa się do temperatury ok. +55°C. Identyczne działa pompa ciepła EcoHeat Mono 2, która ochładza powietrze zewnętrzne poprzez parownik, dzięki czemu pozyskana w ten sposób energia cieplna przekazywana jest do budynku.

Szczegółowo proces dostarczania ciepła do budynku za pomocą pompy ciepła EcoHeat Mono 2 wygląda następująco:

• Wentylator (lub wentylatory) znajdujący się w obudowie urządzenia zasysa powietrze zewnętrzne, które przepływa przez wymiennik ciepła zwany parownikiem (2).
• Parownik (2) ma budowę lamelową, a więc jest podobnie skonstruowany do chłodnicy w samochodzie, z tą różnicą że w pompie ciepła EHM 2 zastosowano czynnik chłodniczy o symbolu R32, posiada zdolność wrzenia (parowania) przy bardzo niskich temperaturach, którego normalna temperatura wrzenia wynosi -51.6°C. Oznacza to, że każda substancja lub ciało, które posiada wyższa temperaturę niż -51.6°C, będzie dla tego czynnika źródłem ciepła i będzie powodowało jego wrzenie (parowanie). Zatem powietrze zewnętrzne przepływające przez parownik, które ma np. temperaturę -10°C, będzie powodowało, że czynnik chłodniczy będący wewnątrz wymiennika ciepła, zacznie parować dzięki energii cieplnej pochodzącej od powietrza zewnętrznego. Wielkość wymiennika ciepła i ilość przepływającego powietrza są tak dobrane, aby cała objętość czynnika chłodniczego znajdująca się w parowniku pozostawała w stanie wrzenia i zamieniała się w parę (zjawisko to jest identycznie do efektu, który obserwujemy przy okazji obserwacji gotującej się wody w czajniku). Należy jednak pamiętać, że parując czynnik chłodniczy przejmuje cześć „darmowej” energii cieplnej z powietrza zewnętrznego, w wyniku czego na parowniku powietrze zewnętrzne ochładza się.
• Następnie czynnik chłodniczy w postaci pary wypływa z parownika (2) i przepływa dalej rurociągiem do zaworu czterodrogowego (4). Zawór ten zainstalowany został do realizacji dwóch funkcji. Jego pierwszoplanową rolą jest realizacja procesu odszraniania parownika w zimie. Bez tej funkcjonalności pompa ciepła nie mogłaby pracować w poprawnie w niskich temperaturach zewnętrznych. Druga funkcja to umożliwienie realizacji procesu ochładzania budynku latem, dzięki czemu możliwe jest przełączenie obiegu chłodniczego pompy ciepła tak aby przygotowywał wodę lodową, stanowiącą czynnik chłodniczy płynący poprzez choćby instalacje ogrzewania płaszczyznowego, która pracuje wówczas w funkcji chłodzenia.
• Po przejściu przez zawór czterodrogowy, czynnik chłodniczy wciąż w postaci pary kierowany jest dalej do sprężarki (1). Sprężarka zasysa parę czynnika chłodniczego i spręża ja, znacznie podnosząc jej ciśnienie oraz temperaturę, ponieważ drugą istotną właściwością czynników chłodniczych jest fakt, iż podczas gwałtownego podnoszenia ciśnienia, równie gwałtownie rośnie ich temperatura.
• Opuszczający sprężarkę czynnika chłodniczego w postaci gorącej pary, przetłaczany jest ponownie do zaworu czterodrogowego, przez który przepływa odpowiednimi innymi króćcami do rurociągu, którym dopływa do kolejnego wymiennika ciepła, czyli skraplacza (3).
• Skraplacz (3) to typ wymiennika typu rura w rurze. Gorąca para czynnika chłodniczego wpływa do tego wymiennika ciepła, a następnie płynąc w jego wnętrzu, oddaje ciepło do wody z krążącej w rurach instalacji grzewczej budynku. Przepływ ciepłej wody (czynnika grzewczego) w instalacji CO wymuszany jest poprzez pracę pompy obiegowej (8). Z uwagi na to, że woda powracająca z instalacji c.o. jest stosunkowo chłodna, a para czynnika chłodniczego bardzo gorąca, wewnątrz wymiennika ciepła, podczas przekazywania ciepła do wody krążącej w obiegu CO, para czynnika chłodniczego zaczyna się skraplać (identyczne zjawisko zachodzi na zimnym elemencie, np. łyżce, podstawionej pod strumień gorącej pary wypływającej z czajnika podczas gotowania wody).
• Wymiennik ten nazywany jest skraplaczem, ze względu na zmianę stanu skupienia czynnika chłodniczego przepływającego przez niego z parowego w ciekły, Jego wielkość jest tak dobrana, że cały czynnik wpływający do skraplacza w postaci pary, po oddaniu ciepła do wody cyrkulującej w obiegu CO, wypływa z niego już w postaci cieczy. Proces przejścia ponownie w stan ciepły jest konieczny, ponieważ warunkiem ciągłej pracy pompy ciepła jest dostarczenie czynnika chłodniczego do parownika, właśnie w postaci ciekłej. Nie jest to jednak prosta operacja, dlatego że istotnym utrudnieniem jest tu duża różnica ciśnień w obu wspomnianych już wymiennikach ciepła. W skraplaczu, za sprężarka ciśnienie dochodzi nawet do wartości ponad 40 bar, podczas gdy w parowniku, przed sprężarka jego wartość jest niska i wynosi ok. 5 bar. Tak znacząca różnica ciśnień musi być zachowana w pompie ciepła, aby możliwe było pobieranie ciepła z powietrza zewnętrznego przy niskiej temperaturze czynnika chłodniczego (i niskim ciśnieniu) w parowniku i oddawanie tego ciepła do podgrzewanej wody c.o. przy dużo wyższej temperaturze (i wysokim ciśnieniu) panującym w skraplaczu pompy ciepła. Dlatego pomiędzy skraplaczem pompy ciepła, a parownikiem czynnik chłodniczy musi przepłynąć przez element obniżający ciśnienie, nazywany zaworem dławiącym lub rozprężnym (5).
• Zawór rozprężny (5), działa podobnie do sprężarka, lecz kierunek tego działania jest tu przeciwny, ponieważ ciśnienie czynnika chłodniczego gwałtownie się obniża.
• W ten sposób obieg chłodniczy pompy ciepła zamyka się, a wszystkie procesy rozpoczynają na nowo.