Posiłkując się wieloletnim doświadczeniem w wykorzystaniu właściwości termodynamicznych czynników chłodniczych czołowe firmy z branży klimatyzacyjnej i grzewczej zaczęły konstruować coraz doskonalsze systemy, w których zrezygnowano z wody jako medium grzewczego.

I tak, pompy ciepła powietrze-powietrze coraz częściej znajdują zastosowanie jako źródło ciepła dla budynku (nie podgrzewają niestety wody użytkowej). Zasada działania takich urządzeń jest analogiczna jak w pompach ciepła powietrze-woda – z tą różnicą, że tu ciepło skraplania czynnika roboczego przekazywane jest powietrzu, a nie wodzie.

W dużym uproszczeniu pracę pompy powietrze-powietrze można opisać następująco (rysunek poniżej).Przez jednostkę zewnętrzną (parownik), na skutek pracy wentylatorów, przetłaczane są duże ilości powietrza, które „omywa” miedziane rurki z czynnikiem roboczym o niskim ciśnieniu. Czynnik odparowuje pobierając ciepło z otoczenia. Następnie pary zasysane są przez sprężarkę, która spręża czynnik zwiększając tym samym jego temperaturę. Sprężony gaz przepływa zaizolowanymi przewodami miedzianymi do jednostek wewnętrznych (skraplacze) znajdujących się w pomieszczeniach. Temperatura skraplania sprężonego czynnika jest wyższa niż temperatura powietrza w pomieszczeniu, co powoduje, że czynnik skrapla się i schładza, oddając tym samym ciepło pobrane w parowniku i dodatkową energię pobraną w procesie sprężania. Skroplony czynnik wraca powrotnymi izolowanymi przewodami miedzianymi, które łączą się w jeden przewód i trafiają do jednostki zewnętrznej. Następnie skroplony czynnik rozpręża się w zaworze rozprężnym i cykl zaczyna się od nowa. Oczywiście w okresie letnim obieg czynnika odwraca się w drugą stronę zapewniając w pomieszczeniach klimatyzację. Ciepło odbierane jest wtedy od wewnętrznych pomieszczeń budynku (jednostki wewnętrzne stają się parownikami) i przekazywane na zewnątrz (jednostka zewnętrzna staje się skraplaczem).

Początkowo pompy ciepła powietrze-powietrze były urządzeniami działającymi na zasadzie „włącz-wyłącz”. Ze względu na niską cenę takie rozwiązania nadal są stosowane. Gdy temperatura w pomieszczeniu spada poniżej dolnej granicznej wartości urządzenie włącza się i pracuje z maksymalną mocą do osiągnięcia temperatury górnej granicznej wartości. Aby poprawić komfort cieplny w pomieszczeniach i zmniejszyć zużycie energii elektrycznej, zaczęto stosować sprężarki z inwerterem. Sprawia on, że kompresor dostosowuje swoją wydajność do zapotrzebowania, w związku z czym sprężarka pracuje z niższym obciążeniem, a czynnik chłodniczy w instalacji płynie wolniej pokonując tym samym mniejsze opory przepływu.

Również moc grzewcza dostępnych pomp ciepła powietrze-powietrze ewoluowała w ciągu ostatnich dwudziestu lat. Na początku były to układy typu split (jedna jednostka wewnętrzna podłączona do jednej jednostki zewnętrznej) o mocy grzewczej do 3kW, o bardzo ograniczonych warunkach pracy w trybie ogrzewania (temperatura zewnętrzna od -5°C do +18°C). Takie urządzenie mogło co najwyżej wspomagać ogrzewanie w jednym pomieszczeniu, a jego głównym przeznaczeniem była klimatyzacja latem. Następnie zaczęto wprowadzać układy multisplit (do jednej jednostki zewnętrznej podłączonych jest kilka jednostek wewnętrznych), co umożliwiło zastosowanie urządzeń w kilku pomieszczeniach. Ulepszenie konstrukcji sprężarek oraz zastosowanie doskonalszych czynników chłodniczych pozwoliło na zwiększenie zakresu pracy urządzeń. Obecnie pompy ciepła powietrze-woda mogą zapewnić ogrzewanie nawet przy -20°C (moc urządzenia jest jednak wtedy mniejsza o połowę od nominalnej).

Mimo wielu zalet pompy powietrze-powietrze w naszym klimacie nie wyprą pomp solanka-woda czy powietrze-woda zwłaszcza w budownictwie mieszkaniowym, ale pozostaną ciekawą alternatywą szczególnie dla obiektów, w których ważna jest klimatyzacja, a podgrzew wody użytkowej realizowany jest innymi urządzeniami.
 

Więcej w czasopiśmie GLOBEnergia, nr 01/09, w artykule Jakuba Kapuśniaka