Pompa ciepła – jak działa, co to jest, jak dobrać?

Jak działa pompa ciepła?

Działanie pompy ciepła najprościej porównać do działania lodówki bądź klimatyzatora. Wszystkie te urządzenia przenoszą ciepło z jednego miejsca do drugiego. W przypadku lodówki ciepło jest wyciągane z lodówki i przenoszone na zewnątrz urządzenia. Klimatyzator usuwa ciepło z budynku i przenosi je na zewnątrz. W pompach ciepła zachodzi natomiast proces odwrotny. Ciepło pobierane jest z naturalnego źródła, takiego jak powietrze zewnętrzne, woda bądź grunt, a przenoszone do medium ogrzewającego budynek (woda w instalacji hydraulicznej bądź powietrze wewnątrz budynku). Można spotkać się z nazewnictwem typów pomp ciepła, jak np. pompa powietrze/woda czy pompa powietrze/powietrze. Pierwsze słowo określa naturalne źródło, z którego ciepło jest pobierane, a drugie słowo określa źródło, do którego ciepło jest przenoszone. Działanie pompy ciepła można przedstawić na przykładzie pompy ciepła powietrze woda i na podstawie poniższego rysunku.

W pierwszej kolejności pompa pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego za pomocą parownika. Wewnątrz parownika płynie czynnik chłodniczy, który odbiera ciepło z powietrza zewnętrznego. Wstępnie ogrzany czynnik płynie do sprężarki. Sprężarka zasilana elektrycznie spręża czynnik, który zamienia się gaz. Ze względu na to, że sprężarka zwiększa ciśnienie czynnika, jego temperatura również rośnie.

Czynnik w postaci gazu trafia do skraplacza. W skraplaczu następuje przekazanie ciepła z czynnika do wody w instalacji ogrzewania budynku. Ochłodzony czynnik trafia następnie do zaworu rozprężnego, który obniża jego ciśnienie. Czynnik, z powrotem w stanie cieczy, trafia do parownika i proces się powtarza.

W praktyce wyróżnia się pompy typu monoblok i split. Monoblok oznacza, że wszystkie wyżej wymienione elementy znajdują się w jednostce zewnętrznej, a jednostka wewnętrzna pompy ciepła zawiera zazwyczaj sterownik, pompę obiegową i grzałkę elektryczną. Natomiast w pompach ciepła typu split skraplacz znajduje się jednostce wewnętrznej. Wymusza to konieczność połączenia obu jednostek układem hydraulicznym i wypełnienie go czynnikiem chłodniczym.

Jaką przewagę mają pompy ciepła nad innymi rozwiązaniami?

Zasadniczą przewagą pomp ciepła nad innymi metodami ogrzewania (węgiel, gaz, pellet itp.) jest jej wydajność. Pompa dobrej jakości i odpowiednio dobrana do potrzeb budynku z jednej jednostki energii elektrycznej jest w stanie wyprodukować od 3 do nawet 5 jednostek energii cieplnej. Oznacza to, że przy minimalnym wydatku energii elektrycznej otrzymujemy o wiele więcej energii cieplnej, porównując to do np. węgla, gdzie z jednej jednostki węgla otrzymamy około 0,85 jednostki energii cieplnej. Pokazuje to, dlaczego pompy ciepła potrafią stanowić tak dobre źródło oszczędności na kosztach ogrzewania.

Do czego służy pompa ciepła?

Pompa ciepła może nie tylko ogrzewać wodę w instalacji ogrzewania budynku, ale również służyć do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Temperatury, do których pompa może podgrzać wodę zależą od modelu i producenta. Coraz więcej pomp na rynku ma również funkcję chłodzenia. Istotne jest to, że aby móc chłodzić budynek pompą ciepła, należy posiadać w instalacji ogrzewanie podłogowe lub klimakonwektory. Najczęściej inwestorzy decydują się na powietrzne pompy ciepła, ponieważ ich montaż nie jest tak czasochłonny i nie wymaga, np. jak gruntowe pompy ciepła konieczności prowadzenia prac ziemnych. Ponadto świetnie dopasowują się do już istniejącej instalacji grzewczej.

Jakie są rodzaje pomp ciepła?

Wyróżnić można kilka rodzajów pomp ciepła:

• wodne pompy ciepła - jako źródło wykorzystują wodę płynącą, cechują się dużą wydajnością energetyczną, ale ze względu na koszty inwestycyjne są one rzadziej stosowane w budownictwie jednorodzinnym,
• gruntowe pompy ciepła - w ich przypadku źródłem ciepła jest grunt albo podobne źródło, wykorzystują geotermalną energię skumulowaną w gruncie,
• powietrzne pompy ciepła - podzielić je można dodatkowo na pompy ciepła powietrze woda i powietrze powietrze, pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego i są najczęściej wybierane do użytku prywatnego, jak również w firmach.

Powietrzna pompa ciepła dzięki podłączeniu do już zamontowanej instalacji grzewczej może współpracować z grzejnikami wysokotemperaturowymi. Niestety, w przypadku efektywności pracy pompy ciepła powietrze woda nie można mówić o zadowalających wynikach. Natomiast na rynku można znaleźć grzejniki niskotemperaturowe, które będą świetnie współgrać z tymi urządzeniami i będą spełniać funkcję efektywnego ogrzewania pomieszczeń.

Z czego składa się instalacja ogrzewania wykorzystująca pompę ciepła?

Oprócz samej pompy, składającej się z jednostki zewnętrznej i wewnętrznej, instalacja ogrzewania bazująca na tym urządzeniu zawiera inne elementy:

1. bufor ciepła – służy on do przechowywania zapasu ciepłej wody i stabilizacji pracy pompy ciepła,
2. zasobnik c.w.u – służy do podgrzewania i przechowywania ciepłej wody użytkowej,
3. pompy obiegowe służące do wymuszania obiegu wody w instalacji ogrzewania,
4. elementy bezpieczeństwa (takie jak zawory czy filtry).

Od czego zależy, ile zaoszczędzimy na ogrzewaniu, wykorzystując pompę ciepła?

Jest kilka czynników, które determinują koszty energii elektrycznej, którą pobiera pompa:

1. poziom izolacji budynku – im lepiej ocieplony jest budynek, tym mniej ciepła będzie uciekać ścianami, dachem, drzwiami i oknami. Im lepszym „termosem” jest nasz budynek, tym rzadziej pompa będzie musiała pracować, aby go dogrzać;
2. jakość pompy ciepła – pompy ciepła wiodących producentów osiągają lepsze wydajności, czyli zużywają mniej prądu do produkcji potrzebnej ilości ciepła;
3. pompy obiegowe służące do wymuszania obiegu wody w instalacji ogrzewania,
4. rodzaj systemu ogrzewania – ogrzewanie podłogowe potrzebuje niższych temperatur wody do ogrzewania niż tradycyjne grzejniki. Niższa temperatura, do której pompa musi ogrzać wodę w instalacji – mniej energii elektrycznej zużytej do zasilenia pompy ciepła;
5. temperatura naturalnego źródła – w przypadku powietrza, im zimniej jest na zewnątrz, tym więcej energii elektrycznej pompa musi zużyć, aby podgrzać wodę w instalacji ogrzewania;
6. odpowiedni dobór zakresu mocy, z którą pompa pracuje – pompa o złym zakresie mocy może wykorzystywać więcej energii elektrycznej lub nie gwarantować komfortu cieplnego w szerokim zakresie temperatur zewnętrznych.

Jak dobiera się pompę ciepła?

Podstawową informacją potrzebną do poprawnego doboru mocy pompy jest określenie zapotrzebowania cieplnego budynku. Bez dokładnej wiedzy ile watów mocy cieplnej potrzebuje budynek przy konkretnych temperaturach zewnętrznych, dobór poprawnej pompy ciepła jest praktycznie niemożliwy. Do wyznaczenia zapotrzebowania cieplnego można posłużyć się darmowymi kalkulatorami pokroju strony cieplo.app.

Jest to najlepszy darmowy dostęp określenia tych danych w sposób dość dokładny. Jednak najdokładniejszym sposobem otrzymania informacji na temat zapotrzebowania cieplnego jest wykonanie audytu energetycznego budynku. Jest to metoda, za którą trzeba zapłacić, jednak dostarcza ona najbardziej precyzyjnych danych, co w znaczący sposób może przełożyć się na oszczędności na ogrzewaniu, które będzie generować pompa ciepła.

Pompy ciepła

Sprawdź naszą ofertę