Ce este și cum funcționează o pompă de căldură: căldura nu se produce, se mută
Un cazan arde gaz ca să producă căldură. O pompă de căldură nu produce căldură: o ia din aerul exterior, chiar și iarna, și o aduce înăuntru. Curentul servește doar ca s-o mute, de aceea mașina dă mai multă energie termică decât energia electrică pe care o consumă. Cu cât mai mult, o spune COP-ul, care la mașinile noastre se citește pe display.
Transportul îl face un agent frigorific care circulă într-un circuit închis și trece prin patru etape. Le explicăm cu o Kita Air care încălzește o hală.
01
Cele patru etape ale agentului frigorific
1. Evaporare. În schimbătorul cu lamele al unității exterioare agentul intră mai rece decât aerul. Se evaporă, ca apa care fierbe, și în timp ce se evaporă absoarbe căldura aerului pe care ventilatorul îl trece prin el. Funcționează și sub zero: ajunge ca agentul să fie mai rece decât aerul.
2. Comprimare. Compresorul aspiră gazul și îl comprimă: presiunea și temperatura cresc, până devine mult mai cald decât aerul din hală.
3. Condensare. Gazul cald ajunge la unitatea interioară și își cedează căldura aerului pe care ventilatorul îl suflă în jos, acolo unde se lucrează. Cedând căldură, redevine lichid.
4. Destindere. Lichidul se întoarce la unitatea exterioară și trece prin ventilul de expansiune: pierde presiune, se răcește și e gata să se evapore din nou. La mașinile noastre ventilul este întotdeauna electronic. Îl comandă placa de control, care citește senzorii și lasă să intre în schimbător exact atâta agent cât se poate evapora, clipă de clipă. Un ventil mecanic nu urmărește cu aceeași precizie schimbările de temperatură și de sarcină.
În schemă compresorul este desenat sus pentru claritate. În mașină se află în unitatea exterioară, împreună cu schimbătorul și ventilul.
02
Vara ciclul se inversează
Aceeași mașină răcește. Cele două schimbătoare își schimbă rolul: cel interior ia căldură din hală, cel exterior o scoate afară. De ce un aparat de aer condiționat care iarna face și cald nu este o pompă de căldură am explicat în pastila despre aerul condiționat.
03
De ce dă mai puțin randament când e mai frig
Compresorul se chinuie cu atât mai mult cu cât e mai mare diferența dintre temperatura la care agentul se evaporă afară și cea la care condensează înăuntru. Cu aerul la -7 °C diferența este mai mare decât la +7 °C, iar COP-ul scade. Este legea pe care Carnot a scris-o acum două secole: nicio mașină reală nu atinge limita lui, dar tendința este aceeași.
De aceea o pompă de căldură nu se judecă după COP-ul nominal, ci după ce face iarna. Contează schimbătorul și compresorul:
- un schimbător mare, care face agentul să se evapore aproape de temperatura aerului, cum am explicat în pastila despre lamele;
- un compresor făcut pentru salturi mari, cum am explicat în pastila despre compresoarele scroll.
04
Degivrarea: doar când e nevoie
Iarna schimbătorul exterior lucrează sub zero, iar umezeala din aer se depune pe el ca brumă. Cât timp bruma e puțină, mașina încălzește normal. Când schimbătorul se umple, aerul nu mai trece și mașina trebuie să topească gheața, luând căldură din hală.
Multe pompe de căldură degivrează după ceas, la fiecare câteva minute, sau imediat ce schimbătorul coboară sub o anumită temperatură. Așa degivrează și când schimbătorul este aproape curat, iar fiecare degivrare inutilă este căldură luată clădirii și timp în care mașina nu încălzește.
Ale noastre degivrează doar când chiar e nevoie: când schimbătorul este plin de brumă și schimbul de căldură cu aerul a coborât sub un anumit prag. Îl măsoară placa de control, nu un ceas. Este sistemul nostru de degivrare, brevetat. Mai mult spațiu între lamele înseamnă și mai multă brumă înainte de a atinge acel prag, deci mai puține degivrări, cum am explicat în pastila despre degivrare.
05
Întrebări frecvente
Cum funcționează o pompă de căldură, pe scurt?
Nu produce căldură: o ia din aerul exterior și o aduce înăuntru cu un agent frigorific care, într-un circuit închis, se evaporă, este comprimat, condensează și se destinde. Curentul servește doar ca să-l pună în mișcare.
Pompa de căldură funcționează sub zero?
Da: e suficient ca agentul din bateria exterioară să fie mai rece decât aerul. Când e mai frig, diferența de temperatură crește și COP-ul scade.
De ce pompa de căldură randează mai puțin când e frig?
Compresorul se chinuie cu atât mai mult cu cât e mai mare diferența dintre temperatura de evaporare afară și cea de condensare înăuntru: cu aerul la -7 °C diferența e mai mare decât la +7 °C.
Aceeași pompă de căldură răcește vara?
Da: ciclul se inversează și cele două baterii își schimbă rolul. Cea interioară ia căldura din camere, cea exterioară o aruncă afară.
Vezi și: Pompă de căldură aer-apă cu calorifere: funcționează? Da, și cu propan mai bine · Cât consumă o pompă de căldură: pe zi, pe an și pe putere, cu cifrele din fișele tehnice · COP-ul pompei de căldură: ce este, cum se măsoară și de ce în ceață nu mai e același · Cea mai bună pompă de căldură aer-apă: 10 lucruri de verificat înainte să cumperi · Răcire cu pompa de căldură: prin pardoseală sau cu ventiloconvectoare, randament și ce trebuie · Pompă de căldură sol-apă (geotermală) sau aer-apă: consum, cost și durată de viață
Toate pastilele tehnice sunt pe pagina rubricii. Următoarea peste două săptămâni.
