Wymiennik do pompy ciepła

Rodzaje wymienników ciepła w pompach ciepła:

Wymienniki ciepła w pompach ciepła różnią się konstrukcją, przydatnością do zastosowanego czynnika chłodniczego i materiałem. Pompy ciepła wykorzystują:

Wymienniki lamelowe

Wymienniki ciepła lamelowe są szczególnym rodzajem wymienników, które często znajdują zastosowanie tam, gdzie jednym z mediów jest powietrze. W pompach ciepła pełnią rolę parownika w obiegu pierwotnym. Ich konstrukcja jest zaprojektowana w celu efektywnej wymiany ciepła między powietrzem a cieczą lub pomiędzy powietrzem a chłodziwem, dlatego najczęściej spotyka się je w pompach ciepła typu powietrze-woda lub powietrze-powietrze.

Lamelowy wymiennik ciepła składa się z szeregu metalowych płyt, zwanych lamelami, które są trwale przymocowane do rur. Wewnątrz tych rur przepływa czynnik chłodniczy lub inny płynny nośnik ciepła. Lamely zwiększają powierzchnię wymiennika ciepła, umożliwiając efektywniejszą wymianę ciepła między powietrzem, które opływa lamelki, a czynnikiem chłodzącym w rurach. Materiał używany do produkcji lamel i rur zazwyczaj obejmuje aluminium, miedź lub stal nierdzewną, zależnie od konkretnych wymagań, takich jak odporność na korozję i przewodność cieplna.

Zasada działania wymienników lamelowych

W lamelowym wymienniku ciepła powietrze przepływa przez lamele, podczas gdy chłodziwo lub inny płynny nośnik ciepła przepływa wewnątrz rur. Dzięki znacznej różnicy temperatur między tymi mediami oraz zwiększonej powierzchni zapewnianej przez lamely, zachodzi wydajna wymiana ciepła. Lamely zapewniają także równomierne rozprowadzenie powietrza na całej powierzchni rur, co maksymalizuje efektywność wymiany ciepła.

Jakie są zalety lamelowych wymienników ciepła?

• Co do zalet lamelowych wymienników ciepła, przede wszystkim należy wymienić ich wysoką efektywność wymiany ciepła. Rozszerzona powierzchnia lamel umożliwia skuteczne przenoszenie ciepła między medium w rurach a przepływającym powietrzem.
• Dodatkowo, ich kompaktowa konstrukcja jest kolejną zaletą. W porównaniu do innych typów wymienników ciepła, wymienniki lamelowe oferują dużą powierzchnię wymiany ciepła na stosunkowo niewielkiej powierzchni, co przekłada się na oszczędność miejsca.
• Ponadto, ze względu na swoją elastyczność, są one odpowiednie do różnorodnych zastosowań, od domowych pomp ciepła po przemysłowe systemy chłodzenia. 

Płytowe wymienniki ciepła

Płytowe wymienniki ciepła cieszą się dużą popularnością ze względu na swoją kompaktową budowę i wysoką sprawność. Składają się z cienkich płyt, które są ściśle skompletowane, a pomiędzy każdą parą płyt przepływa jedno z mediów, umożliwiając efektywną transmisję ciepła.

Znajdują one zastosowanie tam, gdzie istnieje potrzeba efektywnej wymiany ciepła w ograniczonej przestrzeni. W przypadku systemów pomp ciepła są one często wykorzystywane w obiegach wtórnych do wymiany ciepła między chłodziwem a wodą. W ten sposób umożliwiają skuteczną transmisję ciepła do systemów grzewczych lub zbiorników ciepłej wody bez bezpośredniego kontaktu z czynnikiem chłodzącym. Płytowe wymienniki są powszechnie stosowane w skraplaczach pomp ciepła typu powietrze-woda lub woda-woda. W niektórych pompach ciepła są wykorzystywane do bezpośredniego podgrzewania wody z obiegu pierwotnego lub jako część zintegrowanego systemu podgrzewania wody, gdy konieczne jest podniesienie temperatury wody do określonego poziomu. Mogą być one także używane do odzyskiwania ciepła z odprowadzanych ścieków lub z innych procesów zachodzących w budynku, co zwiększa ogólną efektywność systemu pompy ciepła.

Zasada działania

Wymiennik płytowy do pompy ciepła opiera się na bezpośredniej wymianie ciepła pomiędzy dwoma lub większą liczbą mediów. Te media przepływają blisko siebie, ale są oddzielone cienkimi płytami, co zapobiega ich mieszaniu. Typowo, płyty te są wykonane z materiałów o wysokiej przewodności, takich jak stal nierdzewna. Są one zaprojektowane w taki sposób, aby zapewnić dużą powierzchnię do wymiany ciepła, jednocześnie zwiększając turbulencję przepływających mediów, co prowadzi do efektywnego transferu ciepła.

Zalety płytowych wymienników ciepła

Płytowe wymienniki ciepła wyróżniają się wysoką efektywnością cieplną dzięki ich specjalnej budowie, która umożliwia skuteczną wymianę ciepła pomiędzy przepływającymi mediami w wąskich kanałach. Ta efektywność jest szczególnie korzystna w obiegach wtórnych, gdzie głównym celem jest maksymalizacja transferu ciepła z czynnika chłodzącego do systemu grzewczego lub do podgrzewania wody.

Inną zaletą jest ich kompaktowa konstrukcja i możliwość regulacji pojemności poprzez dodawanie lub usuwanie płyt, co ułatwia konserwację i dostosowanie do zmieniających się potrzeb.

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła

W obiegach pierwotnych pomp ciepła, funkcjonujących na zasadzie woda-woda lub woda-ziemia, stosuje się rurowe wymienniki ciepła. W tych systemach pełnią one kluczową rolę w skutecznym przekazywaniu ciepła pomiędzy źródłem (wodą lub gruntem) a czynnikiem chłodzącym w pompie ciepła.

Zasada działania i zastosowanie rurowych wymienników ciepła

Mogą posiadać pojedyncze lub mnogie zestawy rur, w których jedno medium przepływa, podczas gdy drugie otacza rury w większej obudowie. Konfiguracje mogą różnić się, obejmując przepływ równoległy, przeciwbieżny oraz krzyżowy. W przypadku pomp ciepła typu woda-woda, rurowe wymienniki ciepła służą do przenoszenia energii cieplnej między źródłem wody (jak woda gruntowa) a czynnikiem chłodzącym w pompie ciepła. Woda źródłowa przepływa przez wnętrze rur, natomiast czynnik chłodzący krąży wokół rur w zewnętrznej obudowie, umożliwiając skuteczną wymianę ciepła.

W przypadku pomp ciepła grunt-woda, rurowe wymienniki ciepła są często wykorzystywane do przenoszenia ciepła między gruntem (poprzez zakopane kolektory ciepła) a czynnikiem chłodzącym w pompie ciepła. Mieszanka solanki lub wody krąży w systemie rur pod ziemią, gdzie absorbuje lub oddaje ciepło, a następnie przechodzi przez rurowy wymiennik ciepła, gdzie następuje wymiana ciepła z czynnikiem chłodzącym. W niektórych przypadkach rurowe wymienniki ciepła mogą być stosowane w obiegach wtórnych pomp ciepła w celu dodatkowego podgrzewania wody, na przykład w systemach wymagających wysokiej wydajności podgrzewania wody lub w przypadku specjalnych wymagań dotyczących jakości wody.

Zalety wymienników rurowych

• Charakteryzują się wyjątkową odpornością, co sprawia, że są idealne do zastosowań, w których środek może być korozyjny lub gdy istnieją wymagania dotyczące wysokich ciśnień.
• Wymienniki rurowe pozwalają na skuteczną wymianę ciepła nawet przy dużych przepływach mediów.

Spiralne wymienniki ciepła – zasada działania i zalety

Wymienniki spiralne w pompach ciepła to konstrukcje złożone z dwóch długich płyt, skręconych wokół centralnego rdzenia, tworzących spiralę. Te płyty są starannie oddzielone i szczelnie połączone, tworząc dwa osobne kanały dla dwóch mediów, między którymi zachodzi wymiana ciepła.

Ich projektowanie ma na celu maksymalizację powierzchni wymiany ciepła, zapewniając jednocześnie wysoką wydajność w kompaktowej formie. Spiralne wymienniki ciepła znajdują szczególne zastosowanie w sytuacjach, gdzie istotna jest efektywna wymiana ciepła oraz gdy media mogą być lepkie lub pozostałe. W systemach pomp ciepła spiralne wymienniki ciepła pełnią różne funkcje, np. jako parowniki, gdzie czynnik chłodniczy pobiera ciepło z zewnętrznego źródła (np. ścieków lub ciepła procesowego), lub jako skraplacze, gdzie czynnik chłodniczy oddaje ciepło do systemu grzewczego lub do przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Zalety spiralnych wymienników ciepła

Dzięki swojej budowie, spiralne wymienniki ciepła zapewniają bardzo skuteczną transmisję energii cieplnej nawet przy niewielkich różnicach temperatur między czynnikami. Dodatkowo, ich solidna konstrukcja i kompaktowy design sprawiają, że są one doskonałym rozwiązaniem dla zastosowań w pompach ciepła, zwłaszcza w sektorach przemysłowych, gdzie obciążenia są duże lub gdzie media mogą być podatne na osadzanie się.