Pompy ciepła – kierunki rozwoju

Pompy ciepła to urządzenia umożliwiające pobranie ciepła z dolnego, niskotemperaturowego źródła i przekazanie do górnego źródła, o wyższej temperaturze. Jest to kierunek przepływu ciepła odwrotny od naturalnego i dlatego wymaga dostarczenia pewnej ilości energii. Pompy mogą być napędzane energią mechaniczną – są to pompy sprężarkowe lub energią cieplną – pompy absorpcyjne i adsorpcyjne. Sprężarki zasila się energią elektryczną, stąd ich popularność, gdyż mogą być instalowane praktycznie wszędzie. Ciepło do pracy pomp absorpcyjnych wytwarzane jest głównie z gazu ziemnego lub płynnego.

Sprężarkowe pompy ciepła pracują w obiegu termodynamicznym, czyli odwróconym obiegu silnika cieplnego. W obiegu takim czynnik roboczy podlega wielu przemianom, ale jego stan na końcu obiegu jest taki sam jak na początku. W sprężarkowej pompie ciepła roboczy czynnik termodynamiczny, którym może być np. freon lub amoniak, pobiera energię w parowniku (dolne źródło ciepła), gdyż jest chłodniejszy od otoczenia (rys. 1), i przepływa do sprężarki, gdzie jest sprężany i jego temperatura rośnie. Następnie skraplając się, oddaje ciepło np. do instalacji c.o., a przepływając przez zawór rozprężny, jeszcze bardziej traci temperaturę, tak aby była ona niższa od temperatury dolnego źródła, po czym ponownie trafia do parownika.

Na rynku oferowane są również absorpcyjne pompy ciepła, zdobywające coraz większą popularność. Na rys. 2 pokazano schemat ich działania. W tym rozwiązaniu do zwiększenia potencjału temperaturowego wykorzystuje się właściwości roztworów, najczęściej dwuskładnikowych, polegające na podwyższeniu temperatury wrzenia roztworu w stosunku do czystego rozpuszczalnika. Napędowa moc cieplna doprowadzana do generatora (używa się także nazwy warnik) może być uzyskiwana z różnych źródeł, co jest zaletą tej pompy, i wywołuje proces desorpcji czynnika roboczego z roztworu. Para czynnika roboczego dopływa do skraplacza, gdzie w procesie skraplania oddawana jest moc cieplna Q...