Informacje ogólne

Pompy ciepła to jeden z najbardziej efektywnych i przyjaznych środowisku systemów ogrzewania budynków oraz przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Bez względu na porę roku wykorzystują one bezpłatną i dostępną w nieograniczonej ilości energię zgromadzoną w ziemi, powietrzu atmosferycznym lub wodach gruntowych (tzw. dolne źródło). Dzięki pompie ciepła wykorzystującej wymienione wcześniej źródła ciepła, można oszczędzając energię i chroniąc środowisko naturalne, całkowicie zapewnić ciepło w domu.

Mimo, iż wydawałoby się, trudno jest ogrzać budynek pobierając ciepło z na pozór chłodnej ziemi, wody, czy powietrza, to jednak okazuje się, że nawet przy bardzo niskich temperaturach dolnego źródła, pompa ciepła, wykorzystując energię elektryczną i sprężarkę (jak w lodówce), pobiera ze środowiska naturalnego energię, która po przetworzeniu wystarczy do ogrzania domu, czy ciepłej wody użytkowej. Naturalnie, im dolne źródło jest cieplejsze, tym sprawność pompy ciepła jest wyższa.

Powszechne zastosowanie mają pompy ciepła z dolnym źródłem umieszczonym w gruncie. Ziemia jest źródłem, które bardzo wolno przyjmuje i oddaje ciepło. W lipcu, najcieplejszym miesiącu roku, temperatura gruntu wynosi ok. 7-8 °C. Natomiast w październiku kiedy rozpoczyna się sezon grzewczy, temperatura w gruncie wynosi ok. 10 °C. Ilość energii zgromadzona w gruncie jest tak duża, że z łatwością wystarczy na okres zimy i wiosny, kiedy to na nowo rozpoczyna się proces nagrzewania ziemi.

Jak działa pompa ciepła?

Pompa ciepła składa się z trzech sprzężonych ze sobą obiegów.

  • Obieg czynnika pobierającego ciepło z dolnego źródła i przekazującego je w parowniku do instalacji wnętrzowej.
  • Obieg sprzęgający dolne źródło z instalacją CO/CWU.
  • Standardowy obieg centralnego ogrzewania w budynku (najczęściej niskotemperaturowy).

Ciepło pobrane z gruntu, wody lub powietrza, krążące w obiegu pierwszym (dolne źródło), przekazywane jest przez parownik do obiegu sprężarki pompy ciepła wypełnionej specjalnym płynem o niskiej temperaturze wrzenia, który odbiera ciepło i zamienia się w gaz. Ogrzany w parowniku gaz zostaje sprężony w sprężarce pompy, powodując znaczne podniesienie jego temperatury. Gaz ten wpływa do skraplacza gdzie następuje oddanie ciepła do obiegu instalacji CO/CWU, tj wodzie która wypełnia grzejniki w domu. Ochłodzony i częściowo skroplony gaz przepływa następnie przez zawór rozprężny gdzie następuje całkowite jego skroplenie spowodowane gwałtownym spadkiem ciśnienia czynnika, czemu towarzyszy spadek temperatury – do poziomu umożliwiającego odbiór ciepła i całkowite odparowanie w parowniku. Skroplony czynnik wraca do parownika i cały proces rozpoczyna się ponownie. Aby zapewnić pracę obiegu pompy ciepła czyli sprężarki, konieczne jest doprowadzenie energii z zewnątrz: mechanicznej, gazu lub najczęściej elektrycznej, służącej do wywołania obiegu czynnika i pracy zaworów. Miarą sprawności układu pompy ciepła jest chwilowy współczynnik COP lub średnioroczny współczynnik uzysku ciepła do włożonej energii elektrycznej SCOP. Gruntowe pompy ciepła charakteryzują się COP powyżej 4, zaś pompy powietrzne powyżej 3, co oznacza, że z 1kWh energii elektrycznej służącej do napędu pompy ciepła uzyskuj się 3 i więcej kWh energii cieplnej.