Lämpöpumpun sisällä: Kylmäpiiri

Mitä lämpöpumpun sisällä tapahtuu? Tämän ymmärtääksesi, tulee meidän tarkastella kylmäpiiriä, joka on lämpöpumpun sydän.

Kylmäpiiri – Lämpöpumppusi sydän

Kylmäpiiri hyödyntää lämpökaivosta, maapiiristä tai ulkoilmasta kerättyä energiaa – jopa hyvin alhaisessa alle 0 °C lämpötilassa. Tämän jälkeen kylmäpiiri nostaa lämpötilaa jopa 65 °C riippuen lämpöpumpusta ja lämmitysjärjestelmästä.

Merkittävä lämpötilan nostaminen tapahtuu kylmäpiirin kompressorin avulla – nostamalla ja laskemalla painetta kylmäpiirin eri vaiheissa. Tarkempi kuvaus alla.

Vaikka lämpöpumppu hyödyntää energianlähteenään ilmaista maahan tai ilmaan taltioitunutta aurinkoenergiaa, lämpöpumppu tarvitsee siis myös hieman sähköenergiaa eri komponenttien toimintaan (kompressori, kiertovesipumppu ja muu elektroniikka).

Kylmäpiirin toiminta

Keruuneste* kiertää keruuputkessa ja ottaa lämpöenergiaa kalliosta, maasta, ilmasta tai vedestä alhaisessa lämpötilassa.
Lämmönvaihtimessa (höyrystin) haalea keruuneste kohtaa kylmäaineen**, joka kiertää lämpöpumpun kylmäainepiirissä. Kylmäaine lämpenee muutaman asteen ja höyrystyy.
Tämän jälkeen kompressori nostaa kaasumuotoisen kylmäaineen painetta. Kun paine kasvaa, myös lämpötila nousee.
Lämmönvaihtimen (lauhdutin) avulla lämpö siirtyy kuumasta kylmäaineesta talon lämmitysjärjestelmään, minkä jälkeen jäähdytysnesteen lämpötila alenee ja se tiivistyy jälleen nesteeksi.
Kylmäaine kiertää edelleen lämpöpumpun sisällä. Paisuntaventtiilissä paine laskee ja lämpötila alenee. Prosessi alkaa alusta kun kylmäaine kohtaa keruunesteen uudelleen.

* Keruuneste on neste, jonka jäätymispiste on hyvin alhainen. Esimerkiksi bioetanoli.

** Nykyään lämpöpumpuissa käytetään aiempaa ympäristöystävällisempiä kylmäaineita, joiden GWP-luku (Global Warming Potential) on pieni.

Lämpöpumpussa kaasu, joka tiivistyy, lämpenee ja kaasu, joka laajenee, kylmenee. Esimerkiksi pyörän pumppu puristaa ilmaa, jossa lämpö muodostuu.