Pompy ciepła to obecnie jedno z najpopularniejszych ekologicznych źródeł ogrzewania. Stosuje się je nie tylko w domach, ale też innych nieruchomościach, jak np. budynki gospodarcze. Dla większości użytkowników kluczowa jest zarówno wydajność, jak i tani koszt eksploatacji tych urządzeń. Jak działa pompa ciepła?
Jakie zastosowanie ma pompa ciepła?
Działanie pomp ciepła opiera się na obiegu ciepła pomiędzy obszarami o różnych temperaturach. W zależności od źródła możemy wyróżnić pompy ciepła powietrzne (powietrze-powietrze lub powietrze-woda), gruntowe, a także hybrydowe. Ze względu na budowę i rozmieszczenie elementów można je też podzielić na urządzenia typu split (jednostka zewnętrzna oraz jednostka wewnętrzna) i monoblok (wszystkie elementy w jednym module).
Pompa ciepła – jak działa?
Podstawowym zadaniem pompy ciepła jest ogrzewanie pomieszczeń, może ona jednak służyć również do podgrzewania wody użytkowej. Urządzenie charakteryzuje się dużą wydajnością, nie wytwarza też szkodliwych substancji, ponieważ nie korzysta ze spalania paliw kopalnych. Aby zagwarantować sobie pełen komfort cieplny także w sezonie zimowym, można je połączyć z innymi źródłami grzewczymi.
Działanie pompy ciepła można podzielić na kilka etapów. Ogólna zasada polega na przeniesieniu energii cieplnej z otoczenia do budynku. Otoczenie, którym może być grunt, czy powietrze, określane jest też jako dolne źródło ciepła. Zasilany przez pompę system grzewczy nazywa się natomiast górnym źródłem ciepła.
Pompa ciepła powietrze-woda
W przypadku pompy ciepła powietrze-woda wentylator parownika umożliwia doprowadzenie powietrza atmosferycznego do obiegu czynnika chłodniczego. Przepływa ono do parownika pompy (oddaje energię w postaci ciepła), gdzie podnosi temperaturę czynnika chłodniczego i doprowadza do zmiany jego stanu skupienia z cieczy w gaz. W tej postaci przepływa do sprężarki, gdzie ulega sprężeniu, a następnie ogrzaniu. W skraplaczu dochodzi do przekazania ciepła do instalacji grzewczej budynku, po czym czynnik zostaje schłodzony i skroplony. Obniża też swoje ciśnienie i temperaturę (po przejściu przez zawór rozprężny) i jest transportowany do parownika, gdzie ponownie następuje odebranie ciepła z powietrza i rozpoczęcie kolejnego cyklu.
Dostarczone do skraplacza ciepło jest odbierane przez wodę grzewczą i transportowane przez pompę obiegową do instalacji grzewczej budynku (c.o.). Może być również skierowane na wężownicę podgrzewacza wody użytkowej (c.w.u.). Przykładem wydajnych urządzeń powietrze-woda mogą być pompy ciepła Versati marki Gree.
Gruntowe i hybrydowe pompy ciepła
Gruntowe pompy ciepła korzystają z energii geotermalnej. Ich zaletą jest sprawne działanie nawet w okresach zimowych, ponieważ poniżej 1,5 metra od powierzchni gruntu temperatura jest z reguły dodatnia. Istotnym elementem systemu są gruntowe wymienniki ciepła działające w układzie poziomym lub pionowym. Mogą one również korzystać z energii zgromadzonej przy dnie w zbiornikach wodnych, gdzie także utrzymuje się względnie stała temperatura. Chociaż efektywne, urządzenia te wymagają dużych nakładów finansowych na początku, związanych m.in. z koniecznością wykonania odwiertów pod wymienniki.
Pośrednim rozwiązaniem są urządzenia hybrydowe, które wykorzystują zarówno pompę ciepła, jak i dodatkowe źródło (np. w postaci kotła kondensacyjnego). Takie instalacje posiadają często system kontroli, włączający dany obwód w zależności od warunków.
Wydajność i koszt eksploatacji pomp ciepła
Wydajność pompy ciepła określa współczynnik COP (ang. Coefficient of Performance), czyli stosunek ilości dostarczanego ciepła do ilości energii elektrycznej zużywanej przez pompę. Większy COP oznacza mniejsze zużycie prądu przy tej samej ilości uzyskanego ciepła.
Zaletą korzystania z powietrza, jako oddolnego źródła ciepła, jest jego ogólna dostępność. Na obniżoną efektywność urządzeń powietrze-woda wpływają wahania temperatury powietrza. Jednak nowoczesne pompy ciepła tego rodzaju charakteryzują się wysoką sprawnością. Pompa typu split z instalacją ogrzewania płaszczyznowego umożliwia uzyskanie najwyższej efektywności, ze względu na najmniejszą różnicę temperatur pomiędzy dolnym źródłem, a górnym. W razie potrzeby budynek można również chłodzić. Tak działają m.in. pompy Gree model Versati, które służą też do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Urządzenia dobrze współpracują z klimakonwektorami. Modele Versati nadają się również do połączenia z fotowoltaiką, a dodatkowo mają szerokie możliwości sterowania. Wysoki współczynnik COP oznacza, że nawet do 80% ciepła, wykorzystywanego do ogrzewania budynku, pochodzi ze środowiska. Urządzenia pracują wydajnie nawet przy -25°C. Sprawdź pompy ciepła Gree!
