Pompa ciepła

Pompa ciepła (maszyna cieplna) jest to urządzenie, które wymusza ruch ciepła z obszaru gdzie panuje niższa temperatura do obszaru o wyższej temperaturze. Nie jest to naturalny kierunek przepływu ciepła, taki ruch zachodzi dzięki energii mechanicznej (sprężarkowe pompy ciepła) lub energii cieplnej (absorpcyjne pompy ciepła).

Pompy cieplne znajdują zastosowanie w:
• przetwórstwie spożywczym (zamrażarki, chłodziarki)
• gospodarstwach domowych (ogrzewanie, chłodzenie pomieszczeń, chłodziarki, zamrażarki)
• klimatyzacji

Pompa cieplna stosowana w ogrzewaniu pomieszczeń działa na zasadzie wypompowywania ciepła z otoczenia o niskiej temperaturze (z powietrza lub gruntu na zewnątrz budynku ocieplanego) pompując je do ogrzewanego pomieszczenia. W procesie tym ma miejsce podniesienie temperatury czynnika roboczego, który właśnie oddaje ciepło. W chłodziarkach ma miejsce wykorzystanie (wypompowywanie) ciepła w przechowywanych produktach, które oddawane jest do pomieszczenia gdzie znajduje się chłodziarka.

Działanie pompy

Działanie pompy ciepła można porównać do działania pompy hydraulicznej która pompuje ciecz z niżej położonego zbiornika do zbiornika, znajdującego się wyżej. W przypadku gdy ciepło płynie w naturalny sposób można je wykorzystać do napędu silnika cieplnego, w podobny sposób napędza woda silnik hydrauliczny. By odwrócić ten bieg ciepła/wody należy podziałać energią z zewnątrz. W przypadku pomp ciepła, ciepło pobierane jest przez czynnik termodynamiczny (sprężony CO2, freon lub amoniak) w parowniku (dolne źródło ciepła) w którym roboczy czynnik paruje i trafia do sprężarki, w niej rośnie energia wewnętrzna czynnika (ciepło), temperatura oddawana jest w skraplaczu (górne źródło ciepła). Następnie czynnik skrapla się i prowadzony jest z powrotem do parownika rurkę kapilarną.
Współczynnik wydajności pompy ciepła (COP) – sprawność pompy ciepła – jest to stosunek ciepła uzyskany w górnym źródle ciepła do włożonej pracy (w przypadku układu sprężarkowego). Współczynnik ten może przejmować wartość 3 do kilkunastu. Efektywność cieplna pompy cieplnej zależy silnie od różnicy temperatur.
Poniżej schemat sprężarkowej pompy ciepła.

Schemat działania pompy ciepła

1)skraplacz, 2) kapilara (lub zawór dławiący), 3) parownik, 4) sprężarka