Pompa Ciepła

Przeznaczenie

Pompa ciepła jest urządzeniem grzewczym, które stanowi ekologiczną alternatywę dla tradycyjnych źródeł ciepła tj. kotły węglowe, olejowe czy gazowe. Na rynku dostępne są modele zapewniające efektywną, bez emisyjną, a zarazem opłacalną ekonomicznie produkcję ciepła niezbędnego do przygotowywania ciepłej wody użytkowej oraz ogrzewania budynków. Dla osób ceniących komfort termiczny nie tylko zimą ale również latem, idealnym rozwiązaniem są pompy ciepła mogące pracować w trybie rewersyjnym. Latem pobierają one ciepło z pomieszczeń i oddają je do otoczenia, utrzymując w ten sposób stałą temperaturę zadaną przez użytkownika. Pompa ciepła jest więc urządzeniem nowoczesnym, przeznaczonym nie tylko dla osób chcących podążać z duchem czasu, ale również dla tych, którzy cenią komfort, bezobsługowość systemu grzewczego oraz szukają rozwiązania, które jest ekologiczne.

Sposób działania instalacji

Najprostszym sposobem na opisanie działania pompy ciepła jest porównanie jej do lodówki, która pobiera ciepło z wnętrza i oddaje je do otoczenia przez wymiennik znajdujący się w jej tylnej części. Mechanizm działania pompy ciepła jest taki sam, z tym że pobiera ona ciepło z otoczenia a następnie oddaje je wewnątrz budynku w postaci użytecznej z punktu widzenia ogrzewania czy przygotowania ciepłej wody.

Pompa ciepła to system kryjący w swej nazwie trzy elementy:
- dolne źródło – może nim być powietrze, grunt lub woda
- sprężarka – element, od którego pochodzi nazwa całego systemu
- górne źródło – to instalacja grzewcza w pomieszczeniach oraz instalacja c.w.u.

Pompa ciepła za pomocą dolnego źródła pobiera energię geotermalną, niskotemperaturowe ciepło słoneczne zakumulowane w gruncie lub ciepło powietrza zewnętrznego. Wykorzystuje je do odparowania czynnika grzewczego – substancji, która zmienia stan skupienia z ciekłego na gazowy w niskiej temperaturze. Czynnik odparowuje w wymienniku zwanym parownikiem, następnie w formie gazu trafia do sprężarki, która zwiększając jego ciśnienie, podnosi również temperaturę, nawet do 60oC. Kolejnym elementem w obiegu pompy ciepła jest skraplacz – wymiennik, w którym ciepło oddawane jest nośnikowi ciepła górnego źródła. Ochłodzony w ten sposób czynnik, częściowo w formie gazu, a po części już skroplony, przepływa przez zawór rozprężny. Spadek ciśnienia wiąże się ze spadkiem temperatury. Czynnik powraca więc w całości do stanu ciekłego, następnie trafia na parownik i cały proces zaczyna się od początku.

Rodzaje pomp ciepła

W zależności od źródła, z którego pompa ciepła pobiera energię, urządzenia te dzieli się na:

  • Powietrzne pompy ciepła
Źródłem ciepła jest powietrze zewnętrzne. Rozwiązanie to nie wymaga budowy żadnej instalacji po stronie dolnego źródła, w związku z czym jest najbardziej ekonomiczne. Minusem jest jednak zmienność temperatury powietrza w ciągu roku. Zimą, przy dużych mrozach, efektywność tych pomp znacznie spada. Oczywiście istnieją modele, które są w stanie pokryć całkowite zapotrzebowanie cieplne budynku, jednak zużywają one do tego znacznie więcej energii elektrycznej do napędu sprężarki. Wybierając powietrzną pompę ciepła warto więc pomyśleć o układzie biwalentnym, z drugim źródłem ciepła, takim jak kocioł gazowy czy grzałka elektryczna, które w okresach silnych mrozów wspierać będą pracę pompy ciepła.

  • Gruntowe pompy ciepła
Gruntowe pompy ciepła wykorzystują ciepło zakumulowane w ziemi. Pobierają je za pomocą wymiennika, który może mieć postać:
- kolektora poziomego – wężownicy ułożonej na głębokości 1-2m, wypełnionej niezamarzającym płynem. Rozwiązanie to wymaga dużej powierzchni do zagospodarowania, jest jednak tańsze niż odwierty pionowe.
- Sondy pionowej – odwiertów sięgających od kilkudziesięciu do nawet 100m w głąb ziemi, w których umieszcza się pojedyncze pętle rur. Wybierając taki rodzaj pompy ciepła trzeba liczyć się z nie małymi kosztami wykonania odwiertów. Stabilność pracy takiej pompy jest jednak najlepsza spośród wszystkich rodzajów. Temperatura gruntu na dużych głębokościach jest praktycznie stała w ciągu roku, szczególnie na gruntach dobrze uwodnionych, dlatego też pompy ciepła z sondami pionowymi bez problemu pokryją całkowite zapotrzebowanie energetyczne budynku niezależnie od temperatury zewnętrznej.

  • Wodne pompy ciepła
Pompy ciepła tego typu korzystają z ciepła wód gruntowych, które mają dodatnią temperaturę przez cały rok. Po stronie dolnego źródła wykonuje się dwie studnie: czerpną i zrzutową. Z pierwszej czerpana jest woda, z której pompa ciepła pobiera ciepło. Do drugiej odprowadzana jest woda po oddaniu ciepła, o niższej temperaturze. Jest to rozwiązanie pozwalające na efektywną pracę pompy ciepła przez cały rok pod warunkiem, że działka na której lokalizujemy instalację charakteryzuje się wydajnymi zasobami wód gruntowych.

Niezależnie od tego jaki rodzaj pompy ciepła wybierzemy, efektywność jej pracy zależy również od systemu ogrzewania budynku. Zastosowanie pompy ciepła nie wyklucza żadnego z nich, jednak należy pamiętać, że ogrzewanie pomieszczeń za pomocą tradycyjnych grzejników będzie najmniej efektywne. Wymaga zastosowania pompy wysokotemperaturowej oraz grzejników pokaźnych rozmiarów. Najlepiej sprawdza się ogrzewanie płaszczyznowe – podłogowe, ścienne lub sufitowe. Niska temperatura wody górnego źródła jest korzystna dla pracy sprężarki, która nie musi pracować na poziomie maksimum swoich możliwości, dzieki czemu zużywa mniej energii elektrycznej.

 Źródło:
→ https://www.budujemydom.pl/pompy-ciepla/522-rodzaje-systemu-ogrzewania-pompa-ciepla
→ http://www.instalacjebudowlane.pl/9608-23-84-pompy-ciepla--zasady-dzialania-rodzaje-najwazniejsze-parametry.html
→ http://www.zielonecieplo.eu/Jak-to-dziala/ABC-Pomp-Ciepla---dolne-zrodlo