Pompa ciepła jest to urządzenie działające na tej samej zasadzie, co chłodziarka domowa ( lodówka) bądź klimatyzator. Celem pompy ciepła nie jest odebranie ciepła od produktów spożywczych wewnątrz chłodziarki, a dostarczenie ciepła, czyli to, co lodówka robi na skraplaczu – wymienniku zamontowanym z tyłu obudowy.

Pompa ciepła pobiera ciepło z miejsca, w którym umieszczony jest „zimny” wymiennik ciepła (jest to tzw. dolne źródło pompy ciepła), przy niskiej temperaturze, a następnie jego przekazanie („przepompowanie”) w wyższej temperaturze na „gorącym” wymienniku (fachowo jest to nazwane górnym źródłem pompy ciepła).

Jest wiele rodzajów dolnych źródeł ciepła:

  • z powietrza atmosferycznego, nadmuchiwanego na wymiennik ciepła za pomocą wentylatora,
  • rurowy wymiennik ciepła poziomy
  • rurowy wymiennik ciepła wpuszczony w pionowy odwiert wykonany na głębokość 50-100 metrów
  • rurowy wymiennik umieszczony na dnie stawu, lub na dnie rzeki,
  • pobieranie wody z podziemnego ujęcia, po czym przepompowanie wody (po odebraniu od niej ciepła) do studni zrzutowej,
  • pobieranie wody ze zbiornika lub rzeki, spuszczanie w innym miejscu.

Jest również kilka rodzajów górnych źródeł dla pompy ciepła:

  • ogrzewanie podłogowe — najkorzystniejsze,
  • grzejniki,
  • wymiennik ciepła podgrzewający bezpośrednio powietrze (np.: klimakonwektory)

Zasada działania tego urządzenia jest znana od prawie dwustu lat. W 1852 roku opisał ją Lord Kelvin i udowodnił, że maszyny chłodnicze mogą być używane także do ogrzewania.
Pierwszą geotermalną pompę ciepła uruchomiona dopiero sto lat później, bo 1 października 1945 roku w USA, w Indianapolis, w domu Roberta Webbera. Urządzenie posiadało sprężarkę o mocy nominalnej 2,2 kW i zasilała powietrzny system ogrzewania, który do dzisiaj jest tam najbardziej popularny . Tamtej zimy odnotowano w Indianapolis temperatury nawet do -24 °C, mimo to pompa ciepła przez przerwy ogrzewała ten dom i pozwalała na utrzymanie stałej, komfortowej temperatury na poziomie 22-23°C.

Powodzenie tego przedsięwzięcia poskutkowało wybudowaniem, w następnych latach, wielu podobnych instalacji.

Zalety pomp ciepła

Prawidłowo dobrana do budynku pompa ciepła jest całkowicie bezobsługowa. Nie wymaga takich obowiązków zabierających czas jak ładowanie węglem czy czyszczenie. Istotną cechą pompy ciepła jest fakt, że w miejscu użytkowania nie powoduje powstawania spalin, nie zanieczyszcza więc atmosfery . Pomp ciepła można zamontować prawie w każdym budynku, wliczając to także mieszkania w bloku, jest to nawet łatwiej zamontować, niż kocioł centralnego ogrzewania. W tej sytuacji najlepsza jest pompa ciepła powietrze-powietrze, która składa się z jednostki wewnętrznej i zewnętrznej montowanych na ścianie. Pompy ciepła nie wymagają kominów.

Dlaczego pompy ciepła lubią ogrzewanie podłogowe?

Przeciwnicy tych urządzeń uważają, że pompa ciepła sprawdza się najlepiej z ogrzewaniem podłogowym, które jest droższe, niż tradycyjna instalacja wysokotemperaturowa z grzejnikami. Jednak nad tym, czy ogrzewanie podłogowe jest droższe, niż grzejniki, można dyskutować, o tyle z całą pewnością pompy ciepła rzeczywiście najlepiej funkcjonują wtedy, gdy są podłączone do ogrzewania podłogowego. Z całą pewnością zużywając daną ilość prądu dostarczają wtedy największą ilość ciepła, co oznacza, że osiągają maksimum tzw. współczynnika wydajności pompy ciepła. Co za tym idzie przy niskiej temperaturze wody w wymienniku pozwalają osiągnąć lepsze efekty grzewcze .

Z czego to wynika?

Pompa ciepła jako urządzenie realizujące szereg przemian termodynamicznych działa najlepiej wtedy, gdy między dolnym źródłem (miejscem, z którego ciepło jest czerpane — może być to wymiennik gruntowy, woda pobierana z jeziora, albo powietrze atmosferyczne) a górnym źródłem (jest to obieg grzewczy, wymiennik do produkcji ciepłej wody użytkowej albo wymiennik podgrzewający nawiewane do pokoju powietrze) panuje jak najmniejsza różnica temperatur. Czyli gdy pobieramy ciepło w możliwie wysokiej temperaturze i oddajemy je w temperaturze jak najniższej. Ogrzewanie podłogowe ze swej natury jest systemem ogrzewania niskotemperaturowego. Jest to możliwe dzięki znacznie efektywniejszemu przekazywaniu ciepła do ogrzewanego pomieszczenia, niż w przypadku grzejników.

Nie dość, że powierzchnia podłogi jest znacząco wyższa, niż grzejnika, to jeszcze cała efektywnie oddaje ciepło. Bo cała powierzchnia podłogi przekazuje ciepło na drodze promieniowania i konwekcji, podczas gdy w przypadku grzejnika tylko jego część wypromieniowuje ciepło do pokoju (ta część skierowana do wnętrza pokoju, a nie do ściany). Dlatego temperatura podłogi w przypadku zastosowania tego typu ogrzewania rzadko przekracza poziom 26-28°C, co jest wystarczające dla dostarczenia odpowiedniej ilości ciepła, aby w pokoju można było utrzymać komfortową temperaturę 20°C.

Jeśli koniecznie chcemy podłączyć pompę ciepła do grzejników, musimy zastosować znacznie większe grzejniki. W przeciwnym wypadku temperatura czynnika grzewczego w instalacji ogrzewczej będzie musiała zostać podniesiona, co niekorzystnie odbije się na jej efektywności. Równie istotny wpływ na wydajność pompy ciepła i efektywność jej pracy ma jakość wykonania dolnego źródła. Jeśli ma ono zbyt małą wydajność, okolica wymiennika ciepła jest szybko przechładzana i zamrażana, a oblodzenie rurek wymiennika wymusza dalsze obniżenie temperatury pobierania ciepła. A to z kolei oznacza znaczące pogorszenie współczynnika wydajności pompy ciepła.

Pompy ciepła powietrze-woda

Pompy ciepła powietrze-woda polecane są tym inwestorom, którzy chcą mieć dom wyposażony w tradycyjną, wodną instalacją grzewczą, korzystać z pompy ciepła, a nie mają możliwości wykonania dolnego źródła z gruntowym wymiennikiem glikolowym. Powietrze jest źródłem ciepła o nieskończonej (z punktu widzenia pojedynczej pompy ciepła) wydajności, bardzo łatwo dostępnym. Pompę ciepła powietrze-woda można zamontować nawet w mieszkaniu, na zewnętrznej ścianie bloku.Ponieważ tego typu pompy ciepła czerpią energię do ogrzewania z powietrza, wiąże się to nie tylko z zaletami, ale i wadami.

Zalety pomp ciepła powietrze-woda

Dzięki temu iż powietrze jest łatwo dostępnym źródłem ciepła, pompę ciepła powietrze-woda można zamontować prawie w każdym ogrzewanym obiekcie. Dzięki rezygnacji z gruntowego wymiennika ciepła, obniża się koszt pompy ciepła. A gruntowy wymiennik jest niebagatelnym kosztem w przypadku ogrzewania w ten sposób, zwłaszcza w przypadku, gdy dolnym źródłem ciepła jest wymiennik w pionowych odwiertach…

Pompa ciepła powietrze-woda nie zajmuje miejsca we wnętrzu domu. Jest to istotne w przypadku domków bardzo małych, w których każdy skrawek miejsca jest na wagę złota. Jednostkę centralną pompy ciepła można przecież umieścić na zewnątrz budynku (i tak się robi w większości przypadków). No i chyba najistotniejszą zaletą pompy ciepła jest tanie ciepło.

Comments are closed.