Jak pompy ciepła radzą sobie przy -20°C i niżej? Pokazujemy prawdę o tych urządzeniach
Pompa ciepła jest nowoczesnym systemem grzewczym, coraz częściej wybieranym przez właścicieli domów jednorodzinnych. Dawno już przestała być jedynie oryginalną alternatywą dla tradycyjnego ogrzewania gazem lub olejem, i stała się pierwszym wyborem. Mimo to wciąż jeszcze pojawiają się wątpliwości, czy pompa ciepła może skutecznie działać przy niskich temperaturach. A jaka jest rzeczywistość?
- Tak działa pompa ciepła zimą
- Co się dzieje z pompą ciepła przy temperaturach minusowych?
- Sprawność pompy ciepła przy różnych temperaturach zewnętrznych
- Jak zachowują się pompy ciepła podczas mrozu?
Tak działa pompa ciepła zimą
Czy to będzie powietrze z otoczenia, ziemia, czy woda gruntowa: nawet w mroźne zimowe dni natura dysponuje z reguły wystarczającą ilością ciepła, aby ogrzać budynek. Nawet przy temperaturach rzędu -20°C pompy powietrze-woda nieprzerwanie pracują i są technicznie w stanie wykorzystać energię otoczenia do celów grzewczych. Często wymaga to jednak technicznego wsparcia.
Nie każda pompa ciepła jest taka sama. Zasadniczo rozróżnia się trzy typy pomp w zależności od tego, z jakiego źródła pobierają energię cieplną – z powietrza, ziemi, czy wody. Mówimy o pompach powietrze-woda, solanka-woda albo woda-woda. Każdy rodzaj pomp ciepła ma swoje indywidualne zalety i wady, ale zasadnicza zasada działania również zimą jest taka sama:
- Pobieranie ciepła z jednego ze źródeł (powietrze, ziemie, woda).
- Parowanie – pobrane ciepło zamienia czynnik chłodzący, który paruje w niskich temperaturach, w stan gazowy.
- Sprężanie – czynnik w postaci pary zostaje sprężony, a jego temperatura wzrasta.
- Skraplanie – gorąca para oddaje tutaj swoje ciepło, które jest przekazywane do systemu grzewczego (ogrzewanie podłogowe, grzejniki). Następuje kondensacja czynnika chłodniczego.
- Rozprężanie – czynnik chłodniczy rozpręża się i całkowicie przechodzi w stan płynny. Spada jego temperatura i w końcu schłodzona ciecz wraca do parownika, gdzie cały proces zaczyna się od początku.
Co się dzieje z pompą ciepła przy temperaturach minusowych?
Dobra wiadomość jest taka, że pompa ciepła ani nie zamarza, ani nie grzeje słabiej nawet kiedy na zewnątrz jest bardzo zimno. Nowoczesne pompy ciepła powietrze-woda są w stanie dostarczać niezawodnie ciepło do domu nawet przy temperaturach zewnętrznych sięgających -28°C. Powietrze wciąż jeszcze zawiera dostatecznie dużo ciepła, aby czynnik chłodniczy zamienić w parę.
W zależności od zastosowanego czynnika jego punkt parowania leży między -25°C i -40°C. Postęp techniczny umożliwia pracę wysokowydajnych pomp ciepła w temperaturach do ok. -30°C. Przy niskich temperaturach pompy powietrze-woda włączają grzałkę elektryczną, aby wspomóc funkcjonowanie urządzenia i skutecznie ogrzewać budynek.
Pompy ciepła zużywają przy dużych mrozach odpowiednio więcej prądu elektrycznego i w pewnym zakresie temperatur są mniej efektywne. W praktyce zarówno ciepło gruntu, wody jak i zewnętrznego powietrza wystarcza, aby nawet zimą system grzewczy działał bez wspomagania grzałką. W skali roku potrzebna jest tylko jedna czwarta energii elektrycznej do pracy pompa ciepła. Oznacza to, że pozostałe 75% energii cieplnej pochodzi z bezpłatnych zasobów energii otoczenia, a stopień sprawności pompy waha się od 300 do 500%. Można powiedzieć, że pompy ciepła grzeją przeciętnie cztery razy bardziej wydajnie niż ogrzewanie gazowe.
Sprawność pompy ciepła przy różnych temperaturach zewnętrznych
- Temperatura 0°C
Przy temperaturze zewnętrznej w okolicach zera stopni nowoczesne pompy ciepła nadal wykazują bardzo dobre wyniki. Bez problemu mogą pozyskiwać wystarczającą ilość ciepła z otaczającego powietrza, wody gruntowej lub ziemi, aby skutecznie i ekonomicznie ogrzać mieszkanie.
- Temperatura -10°C
Temperatury zewnętrzne w okolicach -10°C wymagają od pompy ciepła nieco więcej mocy. Niemniej jednak nowoczesne urządzenia wciąż pracują efektywnie, bez nadmiernego zużycia energii elektrycznej. Założona temperatura w pomieszczeniach jest utrzymywana bez konieczności uruchamiania zintegrowanej grzałki elektrycznej. Na skutek wymaganej większej mocy pompy, rośnie lekko zużycie energii.
- Temperatura -15°C
Spadek temperatury poniżej -15°C stawia niektórym pompom ciepła poważniejsze wyzwanie. Nie oznacza to jednak, że należy się obawiać awarii systemu grzewczego. Co najwyżej wspomagająca grzałka elektryczna będzie częściej w użyciu, co w tym czasie podniesie zużycie prądu. Bardzo wydajne pompy ciepła potrafią obyć się bez wspomagania nawet w takich temperaturach.
Jak zachowują się pompy ciepła podczas mrozu?
Istnieją różne rodzaje pomp ciepła, wykorzystujące rożne źródła energii cieplnej. Każda z nich ma swoje mocne i słabe strony, zwłaszcza zimą. Jednak ogólnie biorąc, każda z nich może skutecznie ogrzewać mieszkanie przy ujemnych temperaturach na zewnątrz.
- Pompa ciepła powietrze-woda
Te pompy wykorzystują powietrze otoczenia do pozyskania ciepła. Nawet w niskich temperaturach są w stanie „wyciągnąć” wystarczająco dużo energii cieplnej, aby ogrzać budynek. Nowoczesne urządzenia są wyposażone w wydajne sprężarki i odpowiednio dobrane środki chłodnicze, pozwalające na pracę w szerokim zakresie temperatur. Przy ekstremalnie niskich temperaturach ich sprawność może spadać, ze względu na konieczność elektrycznego wspomagania grzania.
- Pompa ciepła solanka-woda
W tym wypadku źródłem ciepła jest grunt. Pompy wykorzystują podziemne rurociągi, którymi krąży niezamarzająca solanka. Ten system grzewczy jest bardzo wydajny, ponieważ temperatura w głębi ziemi jest również zimą stosunkowo stabilna i nie ochładza się tak bardzo jak powietrze. Pompy ziemia-woda stanowią więc niezawodne źródło ciepła nawet podczas dużych mrozów.
- Pompa ciepła woda-woda
Ponieważ woda gruntowa wykazuje przez cały rok stosunkowo niezmienną temperaturę, pompy ciepła woda-woda są szczególnie efektywne także podczas bardzo mroźnej pogody. Korzystanie z wód gruntowych wymaga jednak specjalnych pozwoleń i wiąże się z wysokimi kosztami inwestycyjnymi.
Aby Wasza pompa ciepła optymalnie działała także w ekstremalnych warunkach zimowych, powinniście podejmować pewne działania ochronne. Chodzi tutaj zarówno o regularną konserwację urządzenia, jak i dodatkową izolację termiczną rur.
