Pompa ciepła - co to jest i jak działa?

Redakcja elblag.net
napisz do mnie ‹
moje inne artykuły ‹

Pompa ciepła to bezobsługowe, ekonomiczne i ekologiczne urządzenie grzewcze, pozwalające na ogrzewanie wody użytkowej i całego domu. Wykorzystuje ono energię zgromadzoną w środowisku naturalnym, drzemiącą w pokładach wody, gruncie albo w powietrzu. Jego praca nie wymaga bezpośredniego spalania ani paliw naturalnych, ani sztucznych. Pompa ciepła jest zeroemisyjna (nie emituje szkodliwych gazów i pyłów), a jej funkcjonowanie w obrębie posesji nie wymaga budowania żadnej dodatkowej infrastruktury jak kotłownia czy skład opału. Nowoczesna pompa ciepła to system bezobsługowy, bezawaryjny i w pełni automatyczny, pozwalający na znaczącą redukcję rachunków za ogrzewanie domu i wody użytkowej.

Jak działa pompa ciepła

Pompa ciepła potrzebuje energii elektrycznej do prawidłowego funkcjonowania, czyli do pozyskiwania energii cieplnej zgromadzonej w środowisku naturalnym. We wspieraniu zachodzących w niej procesów termodynamicznych wykorzystuje prąd produkowany przez instalację fotowoltaiczną albo pobierany z publicznej sieci energetycznej. Pompa ciepła może być także zasilana gazem - silniki gazowe do pomp ciepła, czyli po prostu sprężarki spalinowe mają długą żywotność. 

Pompa ciepła nie „produkuje” energii: ona pozyskuje energię zgromadzoną w środowisku naturalnym. Innymi słowy: przetwarza energię pierwotną i dostarcza ją do instalacji grzewczej. Ujmując rzecz jeszcze prościej: przekazuje energię cieplną z dolnego źródła (woda, grunt, powietrze) do źródła górnego - dosłownie „zabiera” ją z jednego miejsca i przekazuje je do budynku. W trakcie tej transmisji nie dochodzi do spalania żadnych paliw, dlatego pompa ciepła jest urządzeniem zeroemisyjnym.

Pompa ciepła wodna

Zasada działania wodnej pompy ciepła jest następująca: woda ze studni czerpnej dociera do parownika pompy, gdzie następuje przekazanie ciepła do czynnika roboczego. Woda schładza się, a czynnik roboczy odparowuje. Schłodzona woda jest kierowana do studni zrzutowej, a odparowany czynnik trafia do sprężarki, w której następuje wzrost temperatury do kilkudziesięciu stopni Celsjusza i ostatecznie przekazywany jest do skraplacza, gdzie ogrzewa wodę krążącą w instalacji nawet do 50°C.  

Pompa ciepła gruntowa

Pompa gruntowa wymaga umieszczenia  poziomego lub pionowego wymiennika gruntowego (rur wykonanych z tworzywa sztucznego) pod powierzchnią ziemi na odpowiedniej głębokości. Zdarza się, że trzeba wykonać odwierty - bezpośrednio w gruncie lub w skale macierzystej. Wymiennik, czyli rury, wypełnia się mieszaniną wody z płynem niezamarzającym: glikolem lub alkoholem. Płyn przepływa przez rury i ogrzewa się, odbierając ciepło z ziemi, po czym trafia do wymiennika ciepła w pompie. Energia z ziemi przekazywana jest czynnikowi chłodniczemu, który nagrzewa się i zmienia z cieczy w parę i trafia do sprężarki, gdzie wzrasta jego temperatura. W skraplaczu gorąca para oddaje ciepło do budynku dzięki systemowi ogrzewania podłogowego lub grzejnikowego i/albo do zasobnika z wodą użytkową celem jej podgrzania.

Pompa ciepła powietrzna

Pompa powietrzna pobiera energię cieplną z powietrza. W przeciwieństwie do wodnych i gruntowych pomp ciepła, pompy powietrzne są znacznie łatwiejsze w montażu – najczęściej nie potrzeba prac ziemnych. Powietrze wchodząc przez wentylator przekazuje ciepło czynnikowi roboczemu pompy w parowniku. Gaz jest rozprężany i zmienia swoją postać, a następnie powraca, aby pobrać kolejną „dawkę” energii cieplnej z powietrza. W wielu powietrznych pompach ciepła stosuje się dodatkowe przepływowe grzałki elektryczne, które mają na celu ogrzewanie czynnika, gdy na zewnątrz jest zbyt niska temperatura. 

Jak dobrać pompę ciepła do potrzeb naszego domu?

Przy doborze pompy ciepła należy uwzględnić straty ciepła oraz strefę klimatyczną pod kątem temperatur powietrza zewnętrznego oraz oczekiwań użytkownika. Równie ważne jest określenie zapotrzebowania na ciepło na podstawie powierzchni pomieszczeń, izolacji, warunków zewnętrznych, obciążenia cieplnego oraz pozostałych kwestii mających wpływ na końcowe zapotrzebowanie na energię cieplną całej posesji. Należy przy tym pamiętać, że obciążenie cieplne w nowych budynkach jest inne niż w starych, co ma związek ze stosowaniem nowoczesnych materiałów skutkujących lepszą izolacyjnością budynków, bardziej urozmaiconym kształtem obiektów oraz bardziej skomplikowaną ich konstrukcją.

Podsumowanie

Pompy ciepła nie bez powodu określa się mianem ogrzewania przyszłości. Ekonomiczne, ekologiczne i niemal bezobsługowe urządzenia stanowią jeden z preferowanych sposobów ogrzewania wskazywanych przez uchwały antysmogowe w kolejnych województwach. Możliwość skorzystania z dofinansowania na pompę ciepła w ramach lokalnych programów operacyjnych, programów “Czyste Powietrze”, “Moje Ciepło” czy "Agroenergia" znacząco obniża koszty inwestycji, która zwraca się w przeciągu 8-10 lat. Jeśli równocześnie zainwestujesz w instalację pompy ciepła oraz fotowoltaiki, okres zwrotu z inwestycji będzie najbardziej korzystny dla domowego budżetu. 

W przygotowaniu pomógł Piotr Łukasik z SyntezaOZE, ekspert do spraw odnawialnych źródeł energii, w tym pomp ciepła: https://syntezaoze.pl/pompy-ciepla/