Löydä jälleenmyyjä tai asentaja
Yksityisasiakkaat Ammattilaiset

Lämpöpumpun toimintaperiaate

Kysy neuvoa asiantuntijalta
Kuvassa omakotitalo ja Vitocal-lämpöpumppu

Miten lämpöpumppu toimii?

Lämpöpumppu toimii samalla tavalla kuin jääkaappi - vain päinvastoin. Jääkaappi ottaa lämpöenergiaa elintarvikkeista jääkaapin sisältä ja siirtää sen ulos, kun taas lämpöpumppu toimii päinvastoin: Se ottaa lämpöenergiaa rakennuksen ulkopuolisesta ympäristöstä ja käyttää sen lämmitykseen sisätiloissa. Sisä- tai ulkoilman lisäksi lämpöpumppu pystyy hyödyntämään lämpöenergiaa pohjavedestä ja maaperästä. Koska saadun lämmön lämpötila ei yleensä riitä rakennuksen tai lämpimän käyttöveden lämmittämiseen, lämpötilaa nostetaan termodynaamisten prosessien avulla.

Lämpöpumpun toimintaperiaatteen ydin: jäähdytyskiertoprosessi 

Riippumatta siitä, mitä lämmönlähdettä käytetään lämmön tuottamiseen, jäähdytyskiertoprosessi, jossa on neljä vaihetta, on aina osa lämpöpumpun toimintatapaa.

Nesteen haihduttamiseen tarvitaan energiaa. Tämä on helppo havaita vedestä. Kun vesipannu kuumennetaan 100 celsiusasteeseen (lämpöenergiaa lisätään), vesi alkaa haihtua. Jos sen jälkeen lisätään lisää lämpöenergiaa, veden lämpötila ei enää nouse. Sen sijaan vesi muuttuu kokonaan höyryksi.

Jos kaasua, kuten ilmaa, puristetaan (paine kasvaa), myös lämpötila nousee. Voit kokea tämän, jos pidät polkupyörän ilmapumpun aukkoa kiinni ja puristat ilmaa - pumpun sylinteri lämpenee.

Koska energiaa ei voi menettää, vesihöyryn kondensoituessa haihtumiseen aiemmin käytetty lämpöenergia vapautuu uudelleen.

Jos paineistetun nesteen painetta vähennetään äkillisesti, lämpötila laskee huomattavasti. Tämä voidaan havaita esimerkiksi retkeilykaasukeittimen nestekaasupullossa. Jos venttiili avataan, nestekaasupullon venttiiliin voi muodostua jäätä jopa kesällä (tässä tapauksessa paine on laskenut noin 30 baarista 1 baariin).

Prosessin jatkuva toistaminen

Nämä prosessit tapahtuvat lämpöpumpun suljetussa piirissä. Lämmön siirtämiseen käytetään nestettä (kylmäainetta), joka haihtuu hyvin alhaisissa lämpötiloissa. Tämän nesteen haihduttamiseen käytetään lämpöenergiaa, joka saadaan esimerkiksi maasta tai ulkoilmasta. Jopa miinus 20 celsiusasteen lämpötila riittää energian tuottamiseen, jolloin kylmäainehöyryä puristetaan voimakkaasti. Prosessin aikana se kuumenee jopa 100 celsiusasteen lämpötilaan. Kylmäainehöyry tiivistyy ja luovuttaa lämpöä lämmitysjärjestelmään. Tämän jälkeen nestemäisen kylmäaineen paine laskee huomattavasti. Tämä saa nesteen lämpötilan laskemaan takaisin lähtötasolle. Ja prosessi voidaan jälleen aloittaa alusta.

Ilma-vesilämpöpumpun toimintaperiaate

Yksinkertaisin tapa selittää tämä prosessi on käyttää esimerkkinä ilma-vesilämpöpumppua: ilma-vesilämpöpumppu voi koostua yhdestä tai kahdesta yksiköstä. Kummassakin tapauksessa sisäänrakennettu puhallin imee aktiivisesti ympäröivää ilmaa ja ohjaa sen lämmönvaihtimeen. Lämmönvaihtimen läpi virtaa kylmäaine, joka muuttaa olomuotoaan hyvin alhaisissa lämpötiloissa. Kun kylmäaine joutuu kosketuksiin ympäröivän ilman kanssa, se lämpenee ja muuttuu vähitellen höyrymäiseksi. Kompressorin avulla syntyvä lämpö nostetaan haluttuun lämpötilaan. Tämä puristaa höyryn ja nostaa sekä kylmäainehöyryn painetta että lämpötilaa.

Toinen lämmönvaihdin (lauhdutin) siirtää sitten energian lämmitetystä höyrystä lämmityspiiriin (lattialämmitys, patterit, puskurivaraaja ja/tai lämminvesivaraaja). Prosessin aikana kylmäaine, joka on edelleen paineen alaisena, jäähtyy ja nesteytyy uudelleen. Ennen kuin kylmäaine pääsee virtaamaan takaisin kiertoon, se paisutetaan ensin paisuntaventtiilissä. Kun se on saavuttanut alkutilanteen, jäähdytyskierto voi alkaa uudelleen.

Kuvassa Viessmann lämpöpumppu Vitocal 222-S.
Ilma-vesilämpöpumppu voi koostua yhdestä tai kahdesta yksiköstä. Kuvassa Viessmann lämpöpumppu Vitocal 222-S.

Yksinkertaisesti selitettynä: Miten lämpöpumppu toimii?

Puristus vaatii sähkövirtaa

Kylmäpiirin olennainen osa on kompressori. Ilman kompressiota lähtölämpötilat ovat liian alhaiset, jotta rakennusta voitaisiin lämmittää miellyttävään lämpötilaan - varsinkin hyvin kylminä päivinä, jolloin lämpötila on kaksinumeroisia miinusasteita.

Käytännössä käytetään erilaisia kompressoreita, kuten mäntä- tai lämpökierukkakompressoreita, jotka ovat kaikki sähkökäyttöisiä. Puristustehon kulutus riippuu monista tekijöistä. Näitä ovat muun muassa lämmöntarve, kompressoritekniikka ja viimeisenä mutta ei vähäisimpänä lämmönlähteen ja lämmitysjärjestelmän välinen lämpötilaero. Yleissääntönä voidaan todeta: Mitä suurempi lämpötilaero lämmönlähteen ja menoveden lämpötilan välillä on, sitä enemmän kompressorin on työskenneltävä.

Miten voimme auttaa?
Etsitkö tietoa tuotteistamme?

Kirjaudu ViBooks-tietokantaan ja saat käsiisi kaikki Viessmann-tuotteiden tietolehdet, käyttö- ja asennusohjeet.

ViBooks-käyttöohjeet