Monoblok pompa ciepła – czym jest i jak działa?

Czego dowiesz się z tego artykułu?

• Jak działa monoblok pompa ciepła i jakie ma zalety.
• Dlaczego konstrukcja monoblokowa ułatwia montaż i zwiększa bezpieczeństwo.
• Jakie połączenia są wymagane między jednostką zewnętrzną a budynkiem.
• Kiedy warto rozważyć zastosowanie pompy monoblokowej w domu jednorodzinnym.
• Jak monoblok różni się od innych typów pomp powietrze-woda.
• Jak działa proces wymiany energii w monobloku pompy ciepła.

DEFINICJA

Monoblok (pompa monoblokowa / monoblok pompa) to konstrukcja powietrze–woda, gdzie:

• sprężarka, parownik, skraplacz oraz pozostałe elementy obiegu chłodniczego są zintegrowane i zamknięte w jednej jednostce zewnętrznej,
• połączenie z instalacją w budynku realizujemy przez obieg wodny (zasilanie/powrót instalacji grzewczej),
• takie rozwiązanie ułatwia montaż oraz zwiększa bezpieczeństwo dzięki hermetycznie zamkniętemu układowi chłodniczemu.

ZASADA DZIAŁANIA

Poniżej opisujemy typowy przebieg pracy monobloku powietrze–woda w domu jednorodzinnym (ogrzewanie i/lub przygotowanie ciepłej wody użytkowej – zależnie od konfiguracji instalacji):

    1. Pobór energii z powietrza zewnętrznego

        Jednostka zewnętrzna wymusza przepływ         powietrza przez wymiennik (parownik), aby         odebrać z niego energię.

    2. Praca układu chłodniczego w jednostce zewnętrznej

        W monobloku cały obieg chłodniczy pracuje         w tej samej obudowie na zewnątrz.         Kluczowym elementem jest sprężarka, która         umożliwia podniesienie poziomu         temperatury w procesie pompowania ciepła.

    3. Przekazanie ciepła do obiegu wodnego

    W jednostce zewnętrznej następuje     przekazanie energii do wody instalacyjnej. To     woda jest medium, które dalej transportuje     ciepło do budynku.

    4. Dystrybucja ciepła w domu

    Woda ogrzana przez monoblok zasila instalację     grzewczą (np. obieg grzewczy) oraz – zależnie     od zaprojektowanego układu – może     współpracować z przygotowaniem ciepłej     wody użytkowej.

Dodatkowo, w naszej ofercie spotykamy rozwiązania, w których stosowana jest technologia inwerterowa do płynnej regulacji mocy, co pozwala dopasowywać pracę urządzenia do zapotrzebowania instalacji.

ZASTOSOWANIE

Monoblok pompa ciepła ma sens w domu jednorodzinnym, gdy

• planujemy powietrzną pompę ciepła powietrze–woda z jednostką zewnętrzną,
• zależy nam na układzie, w którym do budynku prowadzi się instalację wodną, a nie połączenia chłodnicze,
• chcemy rozwiązania, które z założenia upraszcza montaż dzięki temu, że układ chłodniczy jest w całości w jednostce zewnętrznej.

OGRANICZENIA

Monoblok pompa ciepła nie jest właściwym wyborem lub wymaga szczególnej uwagi projektowej, gdy:

• nie możemy (ze względu na warunki techniczne) poprowadzić między jednostką zewnętrzną a budynkiem pewnego i poprawnie wykonanego połączenia wodnego,
• oczekujemy urządzenia, w którym układ chłodniczy jest rozdzielony między jednostkę zewnętrzną i wewnętrzną (to inny typ konstrukcji niż monoblok).

Słownik pojęć

COP (Coefficient of Performance)

Współczynnik wydajności pompy ciepła określający stosunek ilości dostarczonego ciepła do zużytej energii elektrycznej w konkretnym punkcie pracy (np. A7/W35). Parametr zależy m.in. od temperatury powietrza i temperatury wody grzewczej; im wyższy COP, tym wyższa efektywność w danych warunkach.

Ciepła woda użytkowa (CWU)

Woda podgrzana do celów bytowych, takich jak mycie czy kąpiel, przygotowywana w zasobniku lub w układzie przepływowym. W instalacjach z pompą ciepła CWU bywa przygotowywana niezależnie od ogrzewania pomieszczeń, z wykorzystaniem wymiennika ciepła i automatyki sterującej.

Czynnik chłodniczy

Medium robocze krążące w obiegu chłodniczym pompy ciepła, które podczas przemian fazowych (parowanie i skraplanie) umożliwia transport energii cieplnej. Dobór czynnika wpływa na parametry pracy, wymagania bezpieczeństwa oraz konstrukcję urządzenia i osprzętu (np. wymienników, zaworów, zabezpieczeń).

Inwerter (technologia inwerterowa)

Rozwiązanie polegające na płynnej regulacji prędkości obrotowej sprężarki, a tym samym mocy grzewczej urządzenia. W porównaniu z pracą typu ON/OFF ogranicza liczbę cykli załącz/wyłącz i pozwala lepiej dopasować wydajność do chwilowego zapotrzebowania instalacji.

Jednostka zewnętrzna

Część powietrznej pompy ciepła montowana na zewnątrz budynku, w której zachodzi pobór energii z powietrza i praca elementów odpowiedzialnych za wymianę ciepła. W konstrukcji monoblokowej jednostka zewnętrzna zawiera cały układ chłodniczy, a do budynku prowadzi się połączenie wodne.

Monoblok

Typ konstrukcji pompy ciepła powietrze–woda, w której cały układ chłodniczy znajduje się w jednej jednostce zewnętrznej. Połączenie z budynkiem realizuje się rurami z wodą instalacyjną, a nie przewodami z czynnikiem chłodniczym. Układ chłodniczy jest hermetycznie zamknięty, co upraszcza montaż.

Obieg wodny (instalacja wodna)

Część instalacji grzewczej, w której nośnikiem ciepła jest woda krążąca między źródłem ciepła a odbiornikami (np. ogrzewaniem podłogowym lub grzejnikami). W monobloku powietrze–woda obieg wodny łączy jednostkę zewnętrzną z instalacją w budynku, przenosząc do niego ciepło.

Parownik

Wymiennik ciepła w obiegu chłodniczym, w którym czynnik chłodniczy odparowuje, pobierając energię z dolnego źródła (w pompach powietrznych: z powietrza zewnętrznego). Proces parowania zachodzi przy niskiej temperaturze i ciśnieniu, a jego efektem jest „pozyskanie” ciepła do dalszego podniesienia temperatury w układzie.

Pompa ciepła powietrze–woda

Urządzenie grzewcze, które pobiera energię z powietrza zewnętrznego i przekazuje ją do instalacji wodnej budynku (ogrzewanie i/lub przygotowanie CWU). Może występować w różnych wariantach konstrukcyjnych, m.in. jako monoblok, gdzie obieg chłodniczy pozostaje w jednostce zewnętrznej.

SCOP (Seasonal Coefficient of Performance)

Sezonowy współczynnik efektywności pompy ciepła, będący uśrednioną wartością COP dla całego sezonu grzewczego. Uwzględnia zmienne warunki pogodowe w danej strefie klimatycznej oraz pracę urządzenia w różnych punktach obciążenia, dzięki czemu lepiej opisuje efektywność w typowej eksploatacji niż pojedynczy COP.

Skraplacz

Wymiennik ciepła w obiegu chłodniczym, w którym czynnik chłodniczy oddaje energię do obiegu grzewczego i ulega skropleniu. W pompach ciepła powietrze–woda skraplacz przekazuje ciepło do wody instalacyjnej (zasilanie), przygotowując ją do dystrybucji w budynku.

Sprężarka

Element układu chłodniczego odpowiedzialny za sprężanie czynnika chłodniczego, co podnosi jego ciśnienie i temperaturę. Dzięki sprężarce możliwe jest „pompowanie” ciepła do poziomu temperatur użytecznych dla ogrzewania i/lub przygotowania CWU. W układach inwerterowych prędkość sprężarki jest regulowana płynnie.

Układ chłodniczy

Zespół elementów realizujących obieg termodynamiczny pompy ciepła, obejmujący m.in. parownik, sprężarkę, skraplacz i element rozprężny. Układ umożliwia pobór energii z dolnego źródła i przekazanie jej do instalacji grzewczej. W monobloku cały układ chłodniczy znajduje się w jednostce zewnętrznej.