Pompa ciepła to urządzenie, które transportuje energię cieplną ze źródła ciepła do tak zwanego rezerwuaru termicznego. Jest to element o bardzo dużej pojemności cieplnej – tak dużej, że pomimo dostarczania do niego ciepła, jego temperatura pozostaje, w przybliżeniu, stała . Pompy ciepła przenoszą energię cieplną w kierunku przeciwnym do spontanicznego mechanizmu transportu ciepła, pobierając ciepło z zimniejszego materiału i przekazując je do cieplejszego.
Jak działa pompa ciepła
Pompa ciepła przekształca energię z jednego źródła ciepła w inne dzięki wykorzystaniu zewnętrznego zasilania. Klimatyzatory i pompy ciepła to urządzenia , które przemieszczają ciepło z jednego miejsca do drugiego. Mogą być używane do ogrzewania, ponieważ transportują ciepło pomiędzy zimniejszymi i cieplejszymi obiektami, co umożliwia ich wykorzystanie do ogrzewania.
Najpopularniejszy typ pompy ciepła ma cztery główne elementy: skraplacz, zawór rozprężny, parownik i sprężarkę. Podsumowując, z zewnątrz przypominają lodówkę, ale są „wywrócone na lewą stronę” i działają w odwrotnym kierunku. Kiedy chłodzisz coś w zamrażarce, ciepło jest przenoszone z wnętrza lodówki na jej tył – im lepiej jest ona wentylowana, tym lepiej. To samo dotyczy pompy ciepła; im cieplej jest na zewnątrz tym łatwiej podnieść temperaturę czynnika płynącego np. w ogrzewaniu podłogowym.
„Czynnikiem” w pompach ciepła jest łatwo parujący i skraplający się płyn, który służy do transportu ciepła. Aby zwiększyć temperaturę po stronie ogrzewanej, pompa ciepła spręża ten płyn, przez co staje się on cieplejszy po tej stronie. Ciśnienie wzrasta na przeciwległej powierzchni, gdzie ciepło jest pochłaniane przez rozszerzający się płyn. Sprężarka spręża i przetłacza skroplony gaz przez system. Gorąca para pod wysokim ciśnieniem jest schładzana w wymienniku ciepła, zwanym skraplaczem, po stronie tłocznej sprężarki, aż skropli się w ciecz o wysokim ciśnieniu i umiarkowanej temperaturze. Czynnik chłodniczy jest następnie sprężany przez urządzenie redukujące ciśnienie (zawór rozprężny). Ciekły czynnik chłodniczy o niskim ciśnieniu jest schładzany i gotowany w drugim wymienniku ciepła – parowniku. Czynnik chłodniczy jest ponownie przesyłany do sprężarki i proces zaczyna się od nowa.
Istnieją różne rodzaje pomp ciepła.
Pompy ciepła są o wiele bardziej energooszczędne niż elektryczne grzejniki oporowe. Grzejnik, pobierając 1 kW mocy z gniazdka, odda prawie tyle samo ciepła. Pompa ciepła natomiast oddaje znacznie więcej ciepła – przy tym samym poborze mocy może oddać nawet 4000 W ciepła .Efektywność pompy ciepła spada wraz ze wzrostem różnicy temperatur pomiędzy źródłem ciepła a ogrzewanym obszarem. Dzieje się tak dlatego, że utrata efektywności spowodowana wahaniami temperatury otoczenia jest czynnikiem, który sprawia, że różne typy pomp ciepła mają różną wydajność i charakter zastosowania. Pompy ciepła pozwalają więc znacząco obniżyć koszty ogrzewania. Jeśli połączymy to z dopłatami na pompy ciepła jaki są oferowane od niedawna w Polsce, uzyskujemy receptę na sukces energetyczny.
W zależności od źródła ciepła, które jest pompowane, wyróżnia się następujące typy systemów:
- Powietrzne pompy ciepłą
- Gruntowe pompy ciepłą
- Wodne pompy ciepłą
Wodna pompa ciepła
Ten typ pompy wykorzystuje wodę jako źródło ciepła. Wymienniki ciepła są zatopione na pewnej głębokości w zbiorniku wodnym, takim jak jezioro czy niezamarzająca rzeka. Temperatura wody jest zwykle stała przez cały rok i nigdy nie spada poniżej zera.
Wodne pompy ciepła nie są używane tak często jak powietrzne czy gruntowe pompy ciepła. Dzieje się tak dlatego, że są one bardziej skomplikowane i wymagają dostępu do wody, najlepiej głębokiego jeziora. Koszt instalacji jest również wyższy, co sprawia, że są mniej popularne.
Pompa ciepła powietrzna
Pompy ciepła typu powietrze-powietrze wykorzystują powietrze wokół twojego domu do pozyskiwania ciepła. Jest to najbardziej powszechny i najtańszy typ pompy ciepła. Nazywa się ją klimatyzatorem typu split.
Pompy ciepła powietrze-ciecz mogą być używane do podgrzewania wody w systemach grzewczych, a także do podgrzewania wody użytkowej. Jest to efektywny sposób wykorzystania pompy, który pozwoli ci zaoszczędzić sporo energii. Rosnąco popularnością cieszą się pompy ciepła monoblock, które są bardzo łatwe w montażu.
Pompa ciepła gruntowa
Gruntowe pompy ciepła są bardziej wydajne niż inne rodzaje pomp ciepła. Dzieje się tak, ponieważ pobierają one ciepło z ziemi lub ewentualnie z wód gruntowych, które mają stosunkowo stałą temperaturę przez cały rok. W rezultacie ich wydajność jest stała przez cały rok.
Wadą tej instalacji jest to, że jest ona droższa niż inne rodzaje pomp ciepła. Dzieje się tak dlatego, że musisz wywiercić głębokie otwory, by umieścić rurki wymiennika ciepła pionowo lub wykopać rowy, by umieścić je poziomo.
Podsumowanie
Chociaż instalacja pompy ciepła jest droższa niż ogrzewanie elektryczne, systemy te pozwalają zaoszczędzić energię elektryczną w dłuższej perspektywie. Gruntowe pompy ciepła są najbardziej wydajnym typem pompy ciepła, ale powietrzne pompy ciepła stają się coraz bardziej popularne, ponieważ sprawdzają się w większości zim.
