Zasada działania pompy ciepła

Jak działa pompa ciepła?

Zasada działania pompy ciepła jest podobna jak lodówki, z małą różnicą: lodówka odbiera ciepło z pomieszczenia, a pompa ciepła doprowadza je do wnętrza domu. W tym procesie potrzebna jest energia elektryczna. Podczas gdy inne systemy grzewcze zamieniają prąd elektryczny wprost w ciepło, w przypadku ogrzewania pompą ciepła jest on potrzebny do podnoszenia ciepła otoczenia na wyższy poziom.

Schemat działania pompy ciepła jest prosty: czynnik roboczy trafia do parownika i ulega odparowaniu. Zmieniając stan skupienia na gazowy, czynnik czerpie energię z tak zwanego dolnego źródła, czyli gruntu, powietrza albo wody. Para zostaje zassana do sprężarki, gdzie podnosi swoje ciśnienie i temperaturę. W takim stanie przechodzi do skraplacza i oddaje energię cieplną. Elementem, który zamyka schemat, jest zawór rozprężny, który redukuje parametry czynnika roboczego. Schłodzony i rozprężony czynnik wraca do parownika i cykl się zamyka.

Energia elektryczna jest potrzebna w przypadku pomp ciepła tylko do podtrzymywania pracy systemu grzewczego, a nie ogrzewania wody. Z tego względu z jednej jednostki zużytej energii elektrycznej można uzyskać nawet pięć jednostek energii cieplnej. Redukcję kosztów związanych z energią elektryczną można osiągnąć, łącząc na przykład kominek z płaszczem wodnym z systemem grzewczym domu. Optymalnym rozwiązaniem jest zasilanie pompy ciepła energią fotowoltaiczną.

Główne elementy pompy ciepła

Aby pompa ciepła mogła funkcjonować, konieczne są pewne elementy składowe o różnym przeznaczeniu, należą do nich:

  • Parownik – jest wymiennik ciepła, w którym ciepło z otoczenia (powietrze, woda gruntowa, grunt) jest przekazywane do ciekłego czynnika roboczego. Bez kontaktu i mieszania obu materiałów, energia cieplna otoczenia zostaje przekazana do instalacji. Czynnik roboczy zwiększa swoją energię. Podgrzany, dzięki swoim specjalnym właściwościom i warunkom technicznym w pompie, przechodzi w stan gazowy.
  • Sprężarka – zasysa pary czynnika roboczego i je spręża. Ponieważ maleje przy tym objętość pary, rośnie jej ciśnienie. Pojawia się pozytywny efekt uboczny z korzyścią dla pompy ciepła: wraz ze wzrostem ciśnienia rośnie też temperatura czynnika. Jest to potrzebne, aby w następnym kroku móc zdobyte ciepło przekazać wodzie w systemie grzewczym domu.
  • Skraplacz – podobnie jak parownik, również skraplacz jest przekaźnikiem ciepła. Przesyła gorącą parę czynnika roboczego obok wody grzewczej i umożliwia przekazanie energii cieplnej z jednego medium do drugiego. Spada poziom energii i temperatury czynnika w pompie, a woda w instalacji grzewczej podgrzewa się.
  • Zawór rozprężny – obniża ciśnienie, co powoduje wzrost objętości medium i skroplenie. W użyciu są zawory rozprężne termiczne i elektryczne. Te drugie są dokładniejsze i mają zastosowanie w większych urządzeniach klimatyzacji. Czynnik roboczy wraca do punktu wyjścia i cykl zaczyna się od nowa.

Różne rodzaje pomp ciepła – wodna, powietrzna, gruntowa

Gruntowa pompa ciepła z wymiennikiem pionowym albo poziomym

Pompy gruntowe są najbardziej ekonomicznym rodzajem pomp ciepła. Wybór kierunku przebiegu kolektorów ma wpływ na efektywność procesu grzania. Wraz z głębokością maleje wpływ słońca na temperaturę gruntu, ale też nie następuje jego wychładzanie pod wpływem mrozu i zimnego wiatru. Temperatura gruntu poniżej strefy zamarzania jest stała i stabilna. Przed wyborem odpowiedniego rozwiązania warto sprawdzić cennik pomp ciepła i wybrać idealne dla siebie rozwiązanie.

Kolektory powierzchniowe korzystają w dużym stopniu z energii cieplnej słońca i wód opadowych. Ponieważ przebiegają płasko pod powierzchnią gruntu, warunkiem koniecznym jest odpowiednia powierzchnia działki. Inne obiekty na gruncie nie powinny zacieniać instalacji.

Kolektory pionowe umieszcza się w odwiercie o głębokości do 100 m. Poziome wymienniki ciepła znajdują się na głębokości 80-120 cm – poniżej poziomu zamarzania. Instalacja jest łatwiejsza do wykonania, ale wymaga dużo wolnej przestrzeni i gruntu gliniastego. Jeśli szukasz więcej porad, sprawdź także zebrane w tym miejscu artykuły o pompach ciepła.

Polecane pompy ciepła w dobrych cenach

Wodna pompa ciepła

Ten rodzaj pompy ciepła wymaga do działania dostępu do zasobów wody. Możliwe jest wykorzystanie istniejącego obok domu stawu albo jeziora. Jeśli nie ma do dyspozycji naturalnego zbiornika wody, możliwe jest też wykopanie studni. 

Ustawianie pompy ciepła na odpowiednią temperaturę, a także informacje, jak działa pompa ciepła krok po kroku
Jak działa pompa ciepła krok po kroku, czyli rodzaje, opinie i najlepsze pompy ciepła

Korzystanie ze studni ma tę zaletę, że temperatura nigdy nie spada poniżej +5°C, co zapewnia wysoką efektywność. Z kolei korzystanie z otwartych akwenów odznacza się niskimi kosztami instalacji. Ogólnie rzecz biorąc, pompa wodna jest bardzo wydajna, ponieważ może dostarczać pięć razy więcej energii cieplnej, niż zużywa energii elektrycznej.

W przypadku korzystania z wody gruntowej konieczne jest wykopanie dwóch studni. Z jednej pobiera się wodę, odzyskuje z niej ciepło, a schłodzoną odprowadza się do gruntu drugą studnią – zrzutową. Wodna pompa ciepła dobrze nadaje się do ogrzewania podłogowego i nadmuchowego. Grzejniki konwekcyjne wymagają nagrzewania wody do znacznych temperatur, co wymaga większych instalacji.

Powietrzna pompa ciepła

Wbrew pozorom skuteczną pracę pompy ciepła można zapewnić nawet zimą. Pompy ciepła powietrze-woda pracują w zakresie temperatur od -25°C do +40°C. Oczywiście, im chłodniejsze powietrze, tym więcej energii elektrycznej potrzeba do zasilania sprężarki.

Poniżej pewnej wartości temperatury pompa nie jest w stanie samodzielnie zapewnić całkowitego ogrzewania budynku. W takim przypadku aktywuje się dodatkowe ogrzewanie, zwykle elektryczne. Najlepszą opcją jest połączenie pompy ciepła z fotowoltaiką. Daje to całkowitą niezależność energetyczną i bardzo niskie koszty ogrzewania.

Dobrze zaprojektowana instalacja z pompą ciepła jest w zasadzie bezobsługowa. Niska jest też awaryjność urządzeń. Pompy ciepła są urządzeniami kompaktowymi i estetycznymi, które można zamontować w każdym pomieszczeniu. Poważną zaletą jest brak konieczności przygotowywania kotłowni i pomieszczeń na magazynowanie opału.

Najbardziej i najmniej ekologiczne sposoby ogrzewania domu

Stężenie smogu w polskich miastach często wielokrotnie przekracza dopuszczalne normy, a codzienne komunikaty alarmują o zanieczyszczeniu powietrza. Szkodliwe pyły i chemiczne związki gazowe występują szczególnie zimą w okresie grzewczym. Do najmniej ekologicznych źródeł ciepła należą starego typu zasypowe piece węglowe. Nie tylko umożliwiają spalanie najgorszej jakości opału ze śmieciami włącznie, ale na skutek małej efektywności znaczną część ciepła wypuszczają kominem.

Na drugim biegunie najbardziej ekologicznych sposobów ogrzewania domu znajdują się pompy ciepła oraz kotły na pellet. Ogrzewanie pompą ciepła nie generuje spalin, jest bezobsługowe, a działanie opiera się na zasadzie wykorzystania ciepła z otoczenia przez cały rok. Dobre wyniki daje kominek z płaszczem wodnym podłączony do instalacji grzewczej z pompą ciepła. Z kolei pellet jest biopaliwem z odpadów drzewnych, całkowicie naturalnym i pochodzącym ze źródeł odnawialnych.

Czy ten artykuł był dla Ciebie pomocny?
Oceń
Dla 96,2% czytelników artykuł okazał się być pomocny