Yhteystiedot:

GSM: 050 3938440
info@tuottolampo.com
www.tuottolampo.com


Ilmalämpöpumppu

 

Ilmalämpöpumppu (ILP) on laitteisto, jolla siirretään lämpöenergiaa ulko- ja sisäyksikön avulla ulkoilmasta sisäilmaan tai päinvastoin riippuen siitä, halutaanko tilaa lämmittää vai jäähdyttää. Perustoimintaperiaate on samanlainen kuin esimerkiksi jääkaapilla . Ilmalämpöpumppu on kehitetty aivan tavallisesta jäähdytyslaitteesta, jota on systemaattisesti paranneltu lämmitysominaisuuksien osalta aina vaan tehokkaammaksi arktisiin olosuhteisiin soveltuvaksi laitteistoksi. Tärkeimmät erot ovat nelitieventtiili ja ohjauselektroniikka ulko- ja sisäyksiköllä.

Ilmalämpöpumpulla lämpöä voidaan tuottaa huomattavasti edullisemmin kuin tavanomaisella sähkönvastukseen perustuvalla sähkölämmityksellä . Nykyisin ilmalämpöpumppujen suorituskerroin (COP, Coefficient Of Performance) on +7 °C ulkoilman lämpötilalla lämmityskäytössä jo jopa yli viiden, eli yhdellä kilowattitunnilla sähköä saadaan siirrettyä yli viisi kilowattituntia lämpöä. Ulkoilman kylmetessä suorituskerroin ja pumpun lämmönsiirtokyky heikkenevät. Kehittyneimmät pumput tuottavat vielä liki -20°C pakkasella lämpöä lähes kahden suorituskertoimella.

Toimintaperiaate

Ilmalämpöpumppu toimii näin: kompressorin sähkömekaanisella työllä siirretään lämpöä kahden kennon välillä käyttäen hyväksi laitteen putkistossa kiertävän kylmäaineen olomuodon muutosta . Kun kylmäaine muuntuu nesteestä höyryksi 1. kennossa (eli höyrystimessä ) se sitoo voimakkaasti lämpöä itseensä ja kun se tiivistyy takaisin nesteeksi 2. kennossa (eli lauhduttimessa ) vapautuu lämpöä. Sama perusilmiö on havaittavissa meille talvella tutun veden ja jään olomuodon muutoksissa kun mitataan lämmön sitoutumista aineeseen. Kennojen välillä lämpöä siirretään kaasun mukana eli konvektiolla hyvin nopeasti paikasta toiseen. Tehokkaan järjestelmän yleistavoitteena on siis saavuttaa maksimaalinen olomuodon muutos molemmissa kennoissa niiden läpi kulkevalle lämmön välittämisestä vastaavalle kylmäaineelle. Tätä kylmäaineessa hyödynnettävää jyrkkää molekyylien energiatasojen siirtämistä tilasta toiseen kutsutaan fysiikassa yleisemmin myös faasimuutokseksi . Ilmalämpöpumppu onkin näin suora sovellus termodynamiikan I ja II säännön hyödyntämisestä käytännössä.

Lämmityskäyttö

Lämmityskäytössä kylmäaine ulkoyksikön kennossa höyrystyessään sitoo lämpöenergiaa, eli kenno kylmenee ulkoyksikön höyrystimellä . Höyrystyessään kylmäaine sitoo paljon lämpöä kun kylmäaineen olomuoto muuttuu nesteestä kaasuksi. Ulkoyksikön puhallin siirtää ilmaa kennon läpi tehostaen muuten passiivisen kennon lämmönsiirtokykyä. Kun höyry sisäyksikön kennolla myöhemmin tiivistetään nesteeksi, se luovuttaa tuon saman ulkoa saadun lämpöenergian pois. Aivan kuten ulkoyksikössäkin tuulettimella puhalletaan vapautuva lämpöenergia osaksi talon huoneen sisäilmaa. Kompressori tuottaa sisäyksikön kennolle tarvittavan yli paineen ja ulkoyksikön kennolle alipaineen.

Kompressori painaa höyryn sisäyksikön kennoon, jossa se tiivistyy nesteeksi paineen vaikutuksesta ja yksikön kenno lämpenee. Lämmenneen kennon läpi puhalletaan ilmaa, joka lämpenee. Sisäyksikön jälkeen neste jatkaa paineen vaikutuksesta ulkoyksikön kennoon. Ennen ulkokennoa on kuristin eli pieni reikä, joka jarruttaa nesteen menoa ja säilyttää kompressorin paineen. Uusimmissa ilmalämpöpumpuissa käytetään kuristimen apuna jopa tarkemmin automatiikalla ohjattavaa elektonista paisuntaventtiiliä ja kompressorityyppinä scroll-kompressoria .

Jäähdytyskäyttö

Jäähdytyskäytössä nelitieventtiili kääntää kylmäaineen virtauksen vastakkaiseksi - sisäyksikön kennossa höyrystyvä kylmäaine sitoo lämpöenergiaa, eli kenno kylmenee. Sisäyksikön puhallin kierrättää kennon lävitse sisäilmaa joka viilenee. Tiivistyessään ulkoyksikössä kylmäaine luovuttaa sisäyksikön kennolta saamansa lämpöenergian ulkoyksikön kennon ja puhaltimen avulla ulkoilmaan. Kylmäaineen virtaus tapahtuu siis vastakkaiseen suuntaan kuin lämmityskäytössä samalla kun höyristin ja lauhdutin vaihtavat myös keskenään paikkaansa.

Lämmityskäytössä pumpun jatkuvan lämmöntuoton lisäksi katkaisevat aika ajoin tapahtuvat nk. sulatussyklit , joissa prosessi käännetään tarkoituksella hetkeksi jäähdytysmoodiin jotta ulkokennoon syntyneet jääkerrostumat saadaan sulatettua puhtaaksi. Näiden normaalien sulatussyklien tiheys ja kesto ovat erittäin merkittävässä roolissa kun pyritään maksimoimaan nykyisten ilmalämpöpumppujen lämmöntuoton tehokkuutta talviemme aivan kylmimpien kuukausien aikana. Johtuen ulkolämpötilasta ja ilmankosteudesta ulkoyksiköllä olisi hyvä olla pohjapellin lämmitysvastus estämässä jään kerääntyminen sulatuksen jälkeen.

Tähän prosessiin liittyy vähän yksinkertaista laskentoa, jonka aikoinaan Napoleonin tykkiupseeri Sadi Carnot esitti:

ulkoilman lämpötila olkoot -10 °C eli n. 263 astetta Kelvinin asteikolla ja sisäkennon lämpötila +50 °C eli n. 323 K. Lämpötilaero on siis 60 °C. Carnot´n lämpöpumpun teoreettinen maksimitehokerroin, COP, jota usein väärin kutsutaan hyötysuhteeksi, on nyt 323/60 = 5,4. Lämpötilaeron pienentyessä COP suurenee.

Luku 5,4 ilmoittaa kuinka moninkertaisena ilmalämpöpumppuun syötetty sähköenergia voi teoriassa tulla lämpönä ulos. Käytännössä COP-arvot ovat selvästi pienempiä.

(teksti Wikipedia)

 

Ilp testejä

 

http://forbrukerportalen.no/filer/4Varmepumpe.pdf Norjalainen testi
http://www.toshibafinland.com/files/dinepenger102005.pdf Dine Pengarin uusin 10/2005 julkistettu testi
http://www.radron.net/upload/tabeller/2006/060816_kompl_3_luftluftvarmepump.pdf Ruotsalaisen Råd&Rön uusin 01/2006 testi (päivitetty)
http://www.radron.se/upload/tabeller/2004/nr_10/041203_10_varmepumpar.pdf Ruotsalaisen Råd&Rön 2004 tekemä testi