Jak działają pompy ciepła?

Jak działają pompy ciepła w uproszczeniu?

Aby zrozumieć, jak działają pompy ciepła, należy przede wszystkim wiedzieć,że są one urządzeniami, które nie produkują ciepła, w odróżnieniu odklasycznych kotłów grzewczych, które wymagają do ogrzewania budynkówspalania węgla, peletu lub innych paliw. Wykorzystują one wyłącznieogólnodostępną, darmową energię odnawialną, którą mogą w zależności odswojego rodzaju czerpać z wody, powietrza lub gruntu.

Dzięki temu pompa ciepła nie generuje kosztów związanych z zakupem opału,jego przechowywaniem, a także zanieczyszczeń dostających się do atmosferypo spalaniu oraz popiołu i innych uciążliwych zanieczyszczeń w budynkach.

To, jak działa pompa ciepła, zależy w dużej mierze od rodzaju źródłaenergii, jednak za każdym razem bez względu na nie wykorzystuje ona wprocesie ogrzewania budynków podstawowe procesy termodynamiczne, które mająza zadanie przetworzyć pozyskiwaną energie w ciepło i dostarczyć je doinstalacji grzewczej. Do przeprowadzenia tych procesów niezbędne jestnatomiast zasilanie prądem elektrycznym, w związku tym jedynymi kosztamizwiązanymi z użytkowaniem pomp ciepła są rachunki za prąd. Jednak je takżemożna w skuteczny sposób wyeliminować lub obniżyć stosując wraz z pompąciepła instalację fotowoltaiczną. Takie połączenie jest najbardziejekologicznym i ekonomicznym rozwiązaniem dostępnym obecnie na rynkuinstalacji grzewczych.

Schemat działania pompy ciepła

Budowę całej instalacji oraz to, jak działa pompa ciepła, doskonaleobrazuje poniższy schemat.

Jak widać, energia z odnawialnego źródła energii trafia w instalacjach zpompą ciepła w pierwszej kolejności do parownika, w którym następniepoddawana jest procesowi sprężania, parowania, skraplania i rozprężania. Wtakiej postaci trafia ona do skraplacza, w którym jest kumulowana iuwalniana do instalacji grzewczej według zaistniałych potrzeb. W związku ztym system ogrzewania za pomocą pomp ciepła składa się tak naprawdęwyłącznie z trzech elementów.

1. Systemu odpowiedzialnego za pobieranie źródła ciepła z otoczenia.
2. Pompy ciepła odzyskujące ciepło za pomocą procesów termodynamicznych z pozyskanych źródeł.
3. Systemu odpowiedzialnego za dystrybucję i kumulowanie ciepła, który dostarcza je do budynków i przechowuje w razie konieczności.

W dużym uproszczeniu to, jak działa pompa ciepła, można więc porównać doodwróconego działania lodówki tyle, że urządzenie to, zamiast usuwać ciepłoz budynków i transportować je poza nie, pobiera je z otoczenia i przekazujedo wnętrza ogrzewanych pomieszczeń.

Obiegi stosowane w pompach ciepła

Wymienione powyżej trzy elementy, na których swoje działanie opierają pompyciepła, nazywane są także obiegami, wobec tego wyróżnia się:

• obieg solanki,
• obieg czynnika chłodniczego,
• obieg grzewczy.

Połączone w całości zapewniają one efektywną pracę urządzeń polegającą natym, że obieg czynnika chłodzącego podłączony jest do źródła ciepła ipobiera z niego energię, w procesie tym zachodzi zmiana stanu skupieniaczynnika chłodniczego, który ulega parowaniu. Zastosowany w instalacjachpomp ciepła parownik odpowiada za jego ponowne skraplanie i połączenieobiegu czynnika chłodniczego z instalacją grzewczą, dzięki temu budynekmoże być ogrzewany.

Wiedząc z lekcji fizyki, że temperatura zawsze przemieszcza się w kierunkuod cieplejszych do zimniejszych miejsc, aby ogrzewanie budynku za pomocąpompy ciepła było możliwe, konieczne jest odwrócenie tej zależności, któreodbywa się za pomocą sprężarek i zaworów rozprężnych zlokalizowanych winstalacji między skraplaczem a parownikiem.

Co wpływa na efektywność działania pompy?

To, jak efektywnie działają pompy ciepła, zależy przede wszystkim od tego,czy zostały one odpowiednio dobrane do potrzeb ich użytkowników. Dobór pompy ciepła kalkulator w tym pomoże. Pierwszymkrokiem podczas wyboru pompy ciepła jest wobec tego określenie jej funkcji,którą może być:

• wyłącznie ogrzewanie budynku,
• ogrzewaniu budynku i ciepłej wody użytkowej,
• ogrzewanie budynku oraz jego chłodzenie w okresie letnim.

Dzięki temu możliwe jest właściwe określenie pożądanej mocy grzewczejurządzenia, która powinna być dobrana tak, aby zaspokajała ona pełnezapotrzebowanie budynku na energię cieplną, obliczane zgodnie z normamiPN-EN 12831.

Jeśli moc pompy będzie zbyt mała, nie będzie ona bowiem w staniedostatecznie ogrzać budynku, a to z kolei doprowadzi do koniecznościzastosowania dodatkowych elementów grzewczych, takich jak na przykładgrzałki elektryczne, które wspomogą pracę urządzenia. Moc dobranej pompyciepła nie może być jednak również zbyt duża, gdyż jej żywotność zostałaznacznie skrócona, a także doprowadzi to do konieczności zastosowaniawiększego źródła ciepła, wiążącego się z wyższymi kosztami, wpływającymitym samym na ekonomiczność tego rozwiązania.

Czym jest współczynnik COP?

Pozostając w temacie efektywności pompy ciepła, wpływ ma na nią nie tylkomoc urządzenia, ale także tzw. współczynnik COP (z ang. Coefficient OfPerformance). Jest on stosunkiem tego, ile dana pompa oddaje ciepła doinstalacji, do tego ile pobiera ona energii elektrycznej.

Pozwala on więc porównać efektywność poszczególnych pomp ciepła między ichproducentami, gdyż im wyższa jego wartość tym urządzenie jest wydajniejsze.Dlatego też współczynnik ten pierwszym z elementów branych pod uwagę wtrakcie wyboru producenta danego rodzaju pompy ciepła.

Zalety zastosowania pompy ciepła

Wiedząc już, jak działają pompy ciepła, warto także poznać zalety tegorozwiązania, które jak widać, wcale nie jest skomplikowaną instalacją.Wśród nich możemy przede wszystkim wyróżnić:

• oszczędności związane zarówno z kosztami ogrzewania budynków, jak i ich budową, zastosowanie pompy ciepła w nowopowstających konstrukcjach pozwala bowiem wyeliminować konieczność tworzenia kotłowni, miejsca na składowanie opału oraz kominów,
• bezpieczeństwo użytkowania, gdyż pompy ciepła dzięki temu, że nie pozyskują energii cieplnej w procesie spalania, nie emitują także śmiercionośnego tlenku czadu,
• szybki zwrot z inwestycji, poniesione na montaż pompy ciepła koszty są w stanie zwrócić się w ciągu około od 4 do 7 lat, w porównaniu do np. kotłów olejowych czy gazowych. Sprawdź gdzie pracuje najlepszy instalator pompy ciepła w Twojej okolicy.
• ochrona środowiska, dzięki temu, że pompa ciepła pozyskuje energię z odnawialnych źródeł, nie emituje ona do atmosfery żadnych zanieczyszczeń.

Podsumowując, to jak działa pompa ciepła, w dużym uproszczeniu możnaporównać do odwróconego działania lodówki. Jej instalacja składa sięzaledwie z trzech elementów, przy czym warto pamiętać, że w przypadkuzastosowania powietrznej pompy ciepła, nie wymaga ona wykonywania wykopówczy też posiadania dostępu do wody głębinowej. Dzięki temu urządzenia te mogą być stosowane zarówno w domach jedno, jak i wielorodzinnych, nawet wprzypadku ciasnego budownictwa miejskiego. Tego typu pompy ciepła opinie mają bardzo dobre.