Jak działają pompy ciepła?

Co to jest pompa ciepła?

Na posiadanie pompy ciepła decyduje się coraz więcej osób. Jest to efekt niepodważalnych zalet tego rozwiązania. Zapewnia ona wysoki komfort cieplny, a jednocześnie niskie koszty ogrzewania, przekładając się na oszczędności w budżecie gospodarstwa domowego czy firmy. Pompa ciepła jest również rozwiązaniem bardzo ekologicznym, gdyż bazuje na odnawialnych źródłach energii. Na niezawodne działanie pompy ciepła można liczyć przez długie lata, podczas których gwarantuje ona użytkownikom wygodę korzystania – jest to system niemal całkowicie bezobsługowy. Czym jednak jest pompa ciepła?

Pompa ciepła jest urządzeniem, które wykorzystuje energię cieplną pochodzącą z natury. Pobiera ją z zewnątrz budynku – z wody, z gruntu lub z powietrza, czyli z tzw. dolnego źródła energii. Następnie, przy niewielkiej pomocy energii elektrycznej, kieruje do systemu grzewczego znajdującego się wewnątrz budynku, czyli do górnego źródła energii. Podczas pracy pompy ciepła nie następuje proces spalania, nie są produkowane spaliny oraz inne toksyczne substancje, zatem jest to system bardzo ekologiczny, który nie powoduje zanieczyszczenia środowiska naturalnego.

Pompy ciepła wyglądem przypominają sporej wielkości skrzynki, które jednak zazwyczaj stosunkowo łatwo umiejscowić nawet wtedy, gdy nie posiada się specjalnego pomieszczenia przeznaczonego do tego celu, takiego jak kotłownia czy pomieszczenie gospodarcze. Jest to urządzenie wielofunkcyjne, które może służyć zarówno do zapewnienia ogrzewania, jak i do chłodzenia, działając w zastępstwie klimatyzacji. Można ją również zastosować do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, którą wykorzystujemy do kąpieli, zmywania, mycia rąk czy w przydomowych basenach.

Jak działa pompa ciepła?

Pompa ciepła to urządzenie, którego zadaniem jest ogrzewanie domu. Służy ono również do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Możliwe jest również jej zastosowanie jako klimatyzacji, w celu chłodzenia pomieszczeń w upalne dni lata. Jak działa pompa ciepła?

Zasada działania pompy ciepła polega na pobieraniu przez nią energii cieplnej z zasobów naturalnych znajdujących się w otoczeniu budynku i kierowaniu jej do instalacji grzewczej znajdującej się wewnątrz pomieszczeń. Można zatem powiedzieć, że pompa ciepła usuwa ciepło z przestrzeni zewnętrznej i przekazuje je do wewnątrz w celu zapewnienia ogrzewania domów czy innych obiektów mieszkalnych lub użytkowych. Warto również wiedzieć, że do swojego działania pompa ciepła potrzebuje energii elektrycznej, jednakże zużycie prądu jest naprawdę niewielkie. Pompa ciepła jest zdecydowanie bardziej opłacalnym rozwiązaniem niż stosowanie systemu ogrzewania bazującego na samej energii elektrycznej.

Cały proces przekazywania ciepła następuje w obiegu zamkniętym. W pompie ciepła znajdują się różne elementy, które są niezbędne do jej prawidłowej pracy. Aby w pełni zrozumieć, jak działają pompy ciepła, warto poznać jej części składowe.

Przede wszystkim w systemie mającym za zadanie pobór energii cieplnej krąży ciecz, najczęściej roztwór glikolu, która posiada właściwości przeciwzamarzaniowe. Pobiera ona energię cieplną z otoczenia – z gruntu lub z wód gruntowych – i transportuje do pompy ciepła. Nieco inaczej wygląda to w przypadku powietrznych pomp ciepła, gdzie powietrze zasysane jest przez wentylator kierujący energię cieplną do pompy.

W kolejnym etapie energia cieplna trafia do zamkniętego obiegu, w którym krąży czynnik chłodniczy. Pierwszym elementem, w którym następuje przekazywania ciepła ze środowiska do czynnika chłodniczego, jest parownik. Jest to wymiennik ciepła, w którym następuje proces odparowania. Następnie wytworzona para jest kierowana do sprężarki, gdzie podniesiona jest temperatura oraz ciśnienie czynnika chłodniczego. Kolejnym krokiem jest skraplanie w wymienniku ciepła, jakim jest skraplacz. Ważnym elementem układu jest także zawór rozprężny, gdzie zmniejszane jest ciśnienie czynnika chłodniczego, a wytworzone w całym procesie ciepło oddawane jest do instalacji grzewczej.

Zastosowanie pompy ciepła

Pompy ciepła są coraz częściej stosowanymi urządzeniami, co wynika z ich zalet, w tym m.in. wielofunkcyjności. Można je stosować do:

• zapewnienia ogrzewania w budynku – pompy ciepła mogą stanowić jedyne źródło ogrzewania lub być stosowane jako źródło dodatkowe w połączeniu z np. piecem gazowym, olejowym, kominkiem z płaszczem wodnym,
• do podgrzewania ciepłej wody użytkowej – pompa ciepła może być zastosowana do przygotowania wody użytkowej, jaką stosujemy np. do kąpieli, mycia rąk, zmywania,
• do podgrzewania wody w basenach,
• do chłodzenia pomieszczeń, w tym w zastępstwie klimatyzacji – niektóre pompy ciepła, w szczególności zaś pompy ciepła powietrze-woda oraz powietrze-powietrze mogą działać w trybie odwrotnym, czyli transportować ciepłe powietrze na zewnątrz budynku, zapewniając tym samym możliwość obniżenia temperatury w pomieszczeniach.

Rodzaje pomp ciepła

Ze względu na dolne źródło ciepła, które wykorzystują pompy ciepła, wyróżnić można kilka ich rodzajów.

Pompy ciepła gruntowe

Pompy ciepła gruntowe opierają swoje działanie na energii zgromadzonej w gruncie. Są to wysoko efektywne urządzenia, jednakże za ich wadę uznać można konieczność wykonywania odwiertów w ziemi.

Pompy ciepła powietrzne

Pompy ciepła powietrzne jako dolne źródło energii wykorzystują powietrze zewnętrzne. Montaż tego rodzaju pomp jest mało inwazyjny, a sam koszt inwestycji stosunkowo niski. Powietrzne pompy ciepła podzielić można na pompy ciepła typu powietrze-powietrze, które pobierają energię cieplną z powietrza zewnętrznego i kierują je do powietrza wewnątrz budynku oraz pompy ciepła powietrze-woda, które również korzystają z zewnętrznego zasobu, jakim jest powietrze, lecz kierują je do instalacji grzewczej, takiej jak ogrzewanie podłogowe, ścienne czy sufitowe oraz do zbiorników gorącej wody.

Pompy ciepła wodne

Pompy ciepła wodne są również wysoko wydajnymi urządzeniami, jednakże dostępność wód gruntowych dobrej jakości jest stosunkowo mała – niewiele nadaje się do zastosowania jako dolne źródło energii.

Zalety ogrzewania domu pompą ciepła

Posiadanie pompy ciepła przekłada się na wiele korzyści dla ich użytkowników:

• Oszczędności – pompa ciepła oznacza przede wszystkim redukcję kosztów na ogrzewanie budynku oraz na podgrzewanie ciepłej wody użytkowej. Ogrzewanie pompą ciepła wiąże się z niskimi kosztami eksploatacji, a także oznacza niezależność od podwyżek cen materiałów grzewczych przez długie lata.
• Szybki zwrot z inwestycji – zwrot kosztów z inwestycji następuje już po około 5 do 7 lat.
• Komfort użytkowania – jest to instalacja bezobsługowa, której nie trzeba uzupełniać w paliwo opałowe. Decydując się na pompę ciepła nie trzeba również składować materiałów grzewczych.
• Wielofunkcyjność – pompa ciepła może być wykorzystywana nie tylko do zapewnienia ciepła wewnątrz budynku, lecz również do podgrzewania wody użytkowej oraz do chłodzenia pomieszczeń.
• Bezpieczeństwo – pompa ciepła jest bezpiecznym systemem ogrzewania. W odróżnieniu od kotłów gazowych nie stwarza ryzyka wybuchu czy zaczadzenia.
• Energooszczędność – pompy ciepła są bardzo energooszczędne – aż 75% energii potrzebnej do zapewnienia ogrzewania i podgrzewania wody użytkowej wykorzystują ze środowiska naturalnego, tylko 25% pochodzi z energii elektrycznej.
• Niezawodność przez długie lata – pompa ciepła może działać bezawaryjnie nawet przez 50 lat, całkowicie wydajnie.
• Troska o środowisko naturalne – pompa ciepła wykorzystuje naturalne i odnawialne zasoby, a podczas jej pracy nie są emitowane żadne szkodliwe substancje.