Czym jest pompa ciepła typu monoblok?

Popularność pomp ciepła typu monoblok stale rośnie – coraz więcej inwestorów decyduje się na tego typu urządzenia grzewcze, które cechują się wysoką efektywnością energetyczną oraz niezawodnością. W tym artykule w kompleksowy sposób wyjaśnimy, jak działają te urządzenia, jaka jest ich budowa, dlaczego warto w nie inwestować i jakie ograniczenia wiążą się z ich montażem oraz eksploatacją.

Co to jest pompa ciepła typu monoblok?

Pompa ciepła typu monoblok to urządzenie grzewcze, które zawiera wszystkie kluczowe komponenty – takie jak sprężarka, parownik, skraplacz czy zawór rozprężny – w jednej kompaktowej obudowie. Cały układ chłodniczy jest hermetycznie zamknięty. Urządzenia te montuje się zwykle na zewnątrz budynków. Dzięki temu można zaoszczędzić miejsce w obiektach o małej powierzchni, a także ulokować je w architekturze uniemożliwiającej zamontowanie jednostki wewnętrznej pompy ciepła typu split.

Wzrost zainteresowania pompami ciepła monoblok wynika w znacznej mierze z ich prostej instalacji. Brak podziału na jednostkę zewnętrzną i wewnętrzną oraz brak konieczności pracy z czynnikiem chłodniczym wiążą się z niższymi kosztami montażu i większą dostępnością. Do jej instalacji nie trzeba też posiadać certyfikatu F-GAZ, a ich kompaktowa budowa sprawia, że są one mniej narażone na błędy instalacyjne.

Innowacyjne pompy ciepła typu monoblok cechują się wysoką efektywnością energetyczną oraz możliwością pracy w różnych warunkach atmosferycznych, co dodatkowo zwiększa ich atrakcyjność.

Budowa i zasada działania pompy ciepła monoblok

Hermetyczna i zwarta konstrukcja pompy ciepła monoblok przyspiesza proces instalacji. Urządzenie jest gotowe do pracy zaraz po podłączeniu do zasilania i systemu grzewczego budynku. Źródłem ciepła w pompie tego typu jest powietrze znajdujące się na zewnątrz budynku. Jest to odnawialne i powszechne źródło energii, które pozwala na efektywne i ekologiczne ogrzewanie budynków.

Zasada działania rozwiązania typu monoblok

Działanie pompy ciepła typu monoblok opiera się na cyklu termodynamicznym, który umożliwia transfer ciepła z powietrza na zewnątrz do wnętrza budynku. Proces rozpoczyna się od poboru energii cieplnej z otoczenia przez parownik, w którym czynnik chłodniczy pobiera ciepło i odparowuje. Następnie sprężarka zwiększa jego ciśnienie i temperaturę, co pozwala na efektywne przekazanie energii cieplnej w skraplaczu do wody krążącej w systemie grzewczym budynku. Po oddaniu ciepła czynnik chłodniczy ulega rozprężeniu w zaworze rozprężnym, a cały cykl zaczyna się od nowa.

Elementy budowy pompy ciepła monoblok

Elementem odpowiedzialnym za podnoszenie ciśnienia i temperatury czynnika chłodniczego jest sprężarka. Jest to najgłośniejszy element całego układu, dlatego stosuje się wokół niego dodatkową izolację akustyczną. Ciepło generowane przez silnik elektryczny sprężarki musi być odprowadzane poza obudowę w taki sposób, żeby nie uszkodzić wrażliwego układu sterowania.

Kolejnym istotnym elementem wewnątrz pompy ciepła monoblok jest parownik, czyli wymiennik ciepła, w którym czynnik chłodniczy pobiera energię z otoczenia i odparowuje. Do konstrukcji parowników stosuje się materiały o wysokiej przewodności cieplnej, takie jak miedź czy aluminium, żeby zapewnić wysoką efektywność energetyczną całego procesu.

Drugim wymiennikiem ciepła wewnątrz pompy jest skraplacz. Ten element również musi charakteryzować się wysoką przewodnością cieplną. Jego konstrukcja powinna też zapewniać maksymalną powierzchnię wymiany ciepła przy zachowaniu kompaktowych rozmiarów.

Przepływ czynnika chłodniczego między skraplaczem a parownikiem reguluje zawór rozprężny. Jego precyzyjne działanie jest kluczowe dla efektywnego działania pompy ciepła. W nowoczesnych urządzeniach stosuje się zwykle elektroniczne zawory rozprężne, które umożliwiają dostosowanie parametrów pracy do aktualnych warunków. Termostatyczne zawory rozprężne działające na zasadzie mechanicznej są prostsze i niemal niezawodne, choć zapewniają mniejszą efektywność pracy.

Praca wszystkich wspomnianych elementów jest kontrolowana przez układ sterowania. Sterownik to zaawansowany system elektroniczny, który odpowiada za optymalizację procesów termodynamicznych, monitorowanie parametrów pracy wszystkich komponentów oraz kontrolę temperatur.

Zalety pomp ciepła typu monoblok

Pompy ciepła monoblok efektywnie wykorzystują energię z otoczenia do ogrzewania budynków. Nowoczesne urządzenia są w stanie funkcjonować nawet przy bardzo niskich temperaturach, sięgających -25 stopni Celsjusza. Urządzenia te cechują się też wysokim współczynnikiem efektywności (COP) na poziomie od 3 do 5, co oznacza, że na każdą zużytą kilowatogodzinę energii elektrycznej dostarczają od 3 do 5 kilowatów energii cieplnej.

Wykorzystanie powietrza, a więc odnawialnego źródła energii, jako źródła ciepła, pozwala na znaczące zmniejszenie zużycia energii oraz ograniczenie emisji dwutlenku węgla. Przekłada się to na lepszą jakość powietrza i niższe rachunki za ogrzewanie. Ponadto podczas wytwarzania ciepła nie wydzielają się do atmosfery żadne szkodliwe substancje, w przeciwieństwie do spalania paliw stałych.

Dzięki swojej kompaktowej budowie pompy ciepła typu monoblok są proste w instalacji, bezpieczne w użytkowaniu i niedrogie w utrzymaniu. Ryzyko wycieku czynnika chłodniczego z hermetycznie zamkniętego układu jest minimalne.

Zamknięta konstrukcja urządzenia zwiększa też jej niezawodność, ponieważ hermetyczny obieg czynnika chłodniczego jest mniej podatny na uszkodzenia mechaniczne czy wahania ciśnienia. Nie ma potrzeby przeprowadzania skomplikowanych testów szczelności lub uzupełniania czynnika chłodniczego w trakcie regularnych przeglądów, co przekłada się na niższe koszty eksploatacji. Ponadto wszystkie elementy znajdujące się w jednym miejscu są lepiej chronione przed działaniem czynników zewnętrznych, takich jak deszcz, śnieg czy pył. Zwiększa to trwałość urządzenia i ogranicza ryzyko awarii, co również wiąże się z niższymi kosztami utrzymania.

Wady pomp ciepła typu monoblok

Pompy typu monoblok, mimo wielu zalet, mają też jednak pewne ograniczenia, które warto rozważyć przed podjęciem decyzji o ich instalacji. Wynikają one głównie z konstrukcji samych urządzeń. Są to m.in.:

• Konieczność zabezpieczenia przewodów wodnych przed zamarzaniem – narażenie ich na zamarzanie jest szczególnie wysokie po dłuższych okresach przestoju lub w przypadku awarii. Niedostateczna izolacja termiczna rur może również prowadzić do znaczących strat ciepła, zwłaszcza przy większych odległościach między pompą a budynkiem.
• Generowanie hałasu – praca sprężarki i wentylatora może być uciążliwa ze względu na poziom hałasu. Warto zatem zwrócić uwagę na deklarowany poziom głośności i zamontować urządzenie w miejscu, gdzie będzie on najmniej odczuwalny.
• Bliskość montażu względem budynku – pompa ciepła musi być zamontowana możliwie jak najbliżej budynku, aby minimalizować straty ciepła i uniknąć komplikacji związanych z doprowadzeniem wody z systemu ogrzewania centralnego.

Warto również pamiętać, że pompa ciepła najlepiej sprawdza się w nowym lub zmodernizowanym obiekcie, który cechuje się wysokim poziomem izolacji termicznej.

Podsumowanie

Pompy ciepła typu monoblok to nowoczesne urządzenia grzewcze, które dzięki zwartej konstrukcji zawierającej wszystkie kluczowe komponenty w jednej obudowie cechują się łatwą instalacją i niezawodnością. Urządzenia te wykorzystują energię cieplną z powietrza na zewnątrz jako źródło ciepła, są więc ekologiczne i oszczędne. Najlepiej sprawdzają się w nowych i zmodernizowanych budynkach o niskim współczynniku przenikania ciepła.