Pompy ciepła

Pompa ciepła to jedno z bardziej efektywnych urządzeń grzewczych. Pobiera ono ciepło o niskiej temperaturze ze środowiska naturalnego (powietrze, woda, grunt) i przy pomocy energii elektrycznej zamienia je na ciepło o wysokiej temperaturze służące m.in. do grzania centralnego ogrzewania, podgrzewania ciepłej wody użytkowej). Pompy do wspomnianego procesu wykorzystują około 30% energii elektrycznej (głównie do zasilenia sprężarki i pomp obiegowych) i aż 70% darmowego ciepła ze środowiska naturalnego. Warto wspomnieć, że pompa ciepła poza funkcją grzania posiada zazwyczaj możliwość chłodzenia pomieszczeń.

jednostka zewnętrzna jednostka wewnętrzna zbiornik ciepłej wody użytkowej

Środowisko naturalne z którego pompa ciepła pobiera ciepło do pracy nazywane jest powszechnie dolnym źródłem ciepła. Najczęściej spotykane to:

• wody gruntowe (od 6 m stała temperatura 7-12°)
• grunt 7-10°
• powietrze (wew. lub zew.) od -20° do +35°
• wody geotermalne
• ścieki lub inne sztuczne źródło ciepła (woda powrotna w systemach ciepłowniczych, powietrze ogrzewane w procesie technologicznym)
• wody powierzchniowe

Górne źródła ciepła to:

• ogrzewanie podłogowe 25-35°
• ogrzewanie sufitowe do 45°
• ogrzewanie grzejnikowe 55/40°
• podgrzewanie ciepłej wody użytkowej 50-60°

Pompa ciepła będzie działała z tym większą sprawnością im mniejsza będzie różnica temperatur pomiędzy górnym a dolnym źródłem ciepła. Najbardziej zalecanym rozwiązaniem jest ogrzewanie podłogowe.

Zasada działania pompy ciepła

sprężarka parownik skraplacz zawór rozprężny powietrze grunt woda

We wnętrzu pompy ciepła krąży czynnik roboczy, który dzięki swoim właściwościom fizycznym jest w stanie odbierać ciepło z tzw. dolnego źródła, czyli otoczenia. Jak to działa najłatwiej wytłumaczyć na przykładzie domowej chłodziarki (nazywanej powszechnie lodówką), gdyż cały proces jest bardzo zbliżony. Czynnik będący zimnym gazem paruje i dzięki temu "wysysa" ciepło z pozostawionych w lodówce potraw. Następnie ciepło jest transportowane do sprężarki, gdzie w procesie tłoczenia zostaje sprężone. Dzięki temu rośnie temperatura i ciśnienie czynnika roboczego. Następnie rozgrzany czynnik (ciągle jeszcze będący w stanie gazowym) trafia do skraplacza, gdzie dynamicznie oddaje zgromadzone ciepło. W trakcie tego procesu czynnik roboczy ulega skropleniu i ochłodzeniu i w stanie ciekłym trafia do tzw. zaworu rozprężnego. Zawór taki to nic innego jak rurka o mniejszym przekroju i odpowiedniej długości. Czynnik roboczy pokonując tę przeszkodę mocno się ochładza i wraca do stanu gazowego. Dzięki temu, że ponownie jest gazem i ma niższą temperaturę od ciepła napływającego z dolnego źródła ponownie może zacząć parować odbierając to ciepło by móc je transportować. Jak widzicie dostępna w każdym domu lodówka, trochę mniej powszechny klimatyzator czy też pompa ciepła to urządzenia wykorzystujące niemal ten sam znany ludzkości od lat proces służący transportowi ciepła.