Sprężarka jest ważnym elementem w pompie ciepła. Dzięki niej urządzenie jest w stanie efektywnie wykorzystywać ciepło z otoczenia i dostarczać je do budynku. Sprężarka ma bezpośredni wpływ na wydajność pompy, czyli stosunek ciepła oddawanego do ciepła pobieranego przez urządzenie. Im jest ona wyższa, tym mniej energii potrzeba, aby uzyskać określoną ilość ciepła. Jakie rodzaje sprężarek wykorzystywane są w pompach ciepła? Która technologia jest najbardziej wydajna? Czym różni się sprężarka inwerterowa od standardowej ON/OFF?
Sprężarka w pompie ciepła – po co?
Sprężarka zapewnia pracę obiegu chłodniczego. Jej rolą jest podniesienie ciśnienia czynnika roboczego, który trafia do niej z parownika w postaci gazowej. Nagły wzrost ciśnienia powoduje wytwarzanie się wysokiej temperatury. Gorąca para trafia następnie do skraplacza, gdzie ciepło oddawane jest wodzie, która krąży w instalacji grzewczej. Po oddaniu ciepła, czynnik chłodniczy przechodzi przez zawór rozprężny, ochładza się i zmienia stan skupienia na ciekły. Po tym cały cykl zaczyna się od nowa.
Rodzaje sprężarek w pompie ciepła
W pompach ciepła wyróżnia się dwa podstawowe typy sprężarek, które różnią się między sobą budową i zastosowaną technologią, są to sprężarki ON/OFF i sprężarki inwerterowe. Sprężarki ON/OFF włączają się i wyłączają w zależności od temperatury otoczenia i zapotrzebowania na ciepło w budynku. Sprężarki inwerterowe są bardziej zaawansowane technologicznie i efektywniejsze niż sprężarki ON/OFF. Dzięki zastosowaniu modułów inwerterowych umożliwiają płynną regulację mocy i prędkości pracy, co pozwala na uzyskanie optymalnej wydajności i oszczędność energii. Dodatkowo możemy wyróżnić sprężarki spiralne, tłokowe oraz rotacyjne. Jak działają i czym charakteryzują się poszczególne rodzaje sprężarek?
Sprężarka ON/OFF
W sprężarce ON/OFF (włącz/wyłącz) regulator zasilany jest prądem zmiennym co pozwala na uruchomienie lub wyłączenie sprężarki. W tym przypadku niemożliwa jest regulacja wydajności pracy urządzenia. Zależy ona wyłącznie od aktualnych parametrów dolnego i górnego źródła ciepła. Sprężarka ON/OFF rozpoczyna pracę od pełnych obrotów. Tak dynamiczny rozruch wiąże się ze znacznym poborem energii. Są to sprężarki proste w budowie i tańsze niż sprężarki inwerterowe, jednak ich wydajność jest zazwyczaj niższa.
W sprężarkach tego typu częściej niż w inwerterowych występuje zjawisko taktowania. Jak już wspomnieliśmy, sprężarki ON/OFF mają tylko dwa stany pracy – włączony i wyłączony, co prowadzi do cyklicznego włączania i wyłączania urządzenia. Gdy temperatura otoczenia jest zbliżona do temperatury ustawionej na termostacie, sprężarka wyłącza się, a gdy temperatura zaczyna spadać, sprężarka włącza się ponownie. Proces ten jest powtarzany w cyklu, co nazywane jest taktowaniem sprężarki.
Taktowanie sprężarki prowadzi do kilku problemów. Po pierwsze, częste włączanie i wyłączanie sprężarki prowadzi do szybszego zużycia się jej elementów, co wpływa na jej trwałość i żywotność. Po drugie, taktowanie powoduje znaczne wahania ciśnienia i temperatury czynnika chłodniczego, co może prowadzić do zmniejszenia wydajności pompy ciepła. Po trzecie, taktowanie generuje hałas, co może być uciążliwe dla użytkowników.
Należy pamiętać, że ostatecznie na taktowanie największy wpływ ma niewłaściwy dobór pompy ciepła np. za duża moc w stosunku do zapotrzebowania budynku na ciepło.
Sprężarka inwerterowa
W sprężarkach inwerterowych, dzięki konwerterowi AC/DC, prąd zmienny przekształcany jest na stały, a następnie w inwerterze na 3-fazowy. Dzięki możliwości zmiany częstotliwości i amplitudy prądu możliwa jest regulacja obrotów sprężarki, a tym samym modulacja mocy pompy. W ten sposób sprężarka może pracować zmienną prędkością, co pozwala na dostosowanie wydajności do aktualnych warunków pracy. Sprężarki te w przeciwieństwie do standardowych, rozpoczynają pracę na niskich obrotach, stopniowo je zwiększając. Ich praca jest wysoce stabilna, a przez to efektywna energetycznie, co pozwala na zminimalizowanie kosztów eksploatacji.
Sprężarki spiralne (typu scroll) – sprężarka ta składa się z dwóch spiralnych elementów, z których jeden jest ruchomy, a drugi nieruchomy. Element ruchomy jest zwykle w kształcie śruby lub walcowego wałka z nierównościami na powierzchni, podczas gdy element nieruchomy ma kształt obudowy lub cylindra, w której umieszczone są kanały spiralne. Podczas pracy element ruchomy kręci się wewnątrz elementu nieruchomego, w którym utworzone są spiralne kanały. Czynnik chłodniczy jest wprowadzany w przestrzeń między dwoma spiralami, gdzie następuje jego sprężanie przez ruch wirującego elementu. Sprężony czynnik jest następnie wypuszczany z końca spirali i przekazywany do kolejnych elementów układu pomp ciepła. Sprężarki te charakteryzują się wysoką sprawnością i cichą, stabilną pracą.
Sprężarki tłokowe – działają na zasadzie ruchu posuwisto-zwrotnego tłoka, który spręża czynnik w cylindrze. Czynnik jest wprowadzany do cylindra, gdzie jest sprężany przez ruchomy tłok. Gdy tłok przesuwa się w jednym kierunku, czynnik jest sprężany, a gdy przesuwa się w drugim kierunku, czynnik jest wypuszczany z cylindra. Ten typ sprężarek jest rzadko stosowany ze względu na niską sprawność oraz nierówną i stosunkowo głośną pracę.
Sprężarki rotacyjne – występują zarówno w wersji standardowej ON/OFF z jednym tłokiem, jak i inwerterowej – z podwójnym tłokiem i płynną regulacją. W sprężarkach Twin Rotary, czyli z podwójnym tłokiem, czynnik jest sprężany między dwoma wirnikami o równych rozmiarach, które obracają się w przeciwnych kierunkach, co zapewnia stabilność pracy. Sprężarki “twin rotary” ze względu na wysoką trwałość i efektywność, oraz cichą pracę to często spotykane rozwiązanie w nowoczesnych pompach ciepła.
Sprężarka do pompy ciepła – jaka najlepsza?
Obecnie, za jedne z najlepszych i najbardziej efektywnych sprężarek do pomp ciepła są uznawane sprężarki inwerterowe. Są one coraz częściej wykorzystywane przez producentów, ze względu na ich ekonomię pracy i długą żywotność. Inwertery w sprężarkach pozwalają na regulację prędkości ich pracy w zależności od zapotrzebowania na ciepło w budynku. Dzięki temu, sprężarka może dostosować swoją pracę do zmieniających się warunków, co pozwala na uzyskanie wysokiej wydajności przy minimalnym zużyciu energii. Ponadto, sprężarki inwerterowe pracują stabilniej, nie wyłączają i nie włączają się tak często jak standardowe modele, dzięki czemu są bardziej trwałe i niezawodne.
Zalety sprężarki inwerterowej
- lepsza kontrola i wysoka stabilność temperatury – inwerterowa sprężarka pozwala na płynną regulację mocy w szerokim zakresie,
- dłuższa żywotność – pompa, dzięki dopasowaniu mocy do zmieniającego zapotrzebowania się energetycznego budynku i do temperatury zewnętrznej, rzadziej się wyłącza i włącza (niekorzystne zjawisko taktowania),
- wyższa ekonomia – dzięki płynnej pracy, bez częstych rozruchów które powodują zwiększenie zużycia energii, urządzenie jest bardziej energooszczędne,
- precyzyjna regulacja wymaganej temperatury wody w instalacji grzewczej,
- pełen komfort termiczny – urządzenie szybciej uzyskuje zadaną temperaturę i nie dopuszcza do nagłych spadków, bez względu na warunki.
Zainteresowany pompą ciepła z wysoce wydajną sprężarką inwerterową? Urządzenie od Columbus z serii Pro to rozwiązanie dla Ciebie! Skontaktuj się z nami i umów się na bezpłatne spotkanie z jednym z naszych doradców. Nasz specjalista, na miejscu, dokładnie przeanalizuje Twoje wymagania oraz specyfikę budynku i pomoże Ci wybrać pompę ciepła, która zapewni Ci pełen komfort termiczny.
