Co to jest pompa ciepła i jaka jest zasada jej działania?

Content: Co to jest pompa ciepła? W dużym skrócie jest to urządzenie, które wykorzystuje ciepło znajdujące się w powietrzu, wodzie lub gruncie do ogrzewania domu. Źródła te są ekologiczne, odnawialne i darmowe, co przekłada się na wysokość rachunków, jakie płacą posiadacze domów, które ogrzewa pompa ciepła. Zasada działania urządzenia w dużym skrócie jest podobna, jak… lodówki. Urządzenia jednak różnią się od siebie, zależnie od tego, czym są „zasilane” – może to być pompa ciepła powietrze-woda, pompa ciepła powietrze-powietrze, albo pompa ciepła gruntowa.

Pompa ciepła zasada działania

Każda pompa ciepła ma podstawowe dla jej działania elementy - parownik i skraplacz, które są wymiennikami ciepła, sprężarkę i zawór rozprężny (często też wyposażona jest w zasobniki i bufory, które magazynują wytworzone ciepło). Pompy różnią się za to elementami, które pozyskują ciepło ze źródła (fachowcy nazywają je źródłem dolnym) za pośrednictwem niezamarzającego czynnika (np. glikolu). Temperatura jest oczywiście za niska, by pozwoliła ogrzać dom, czy choćby wodę do mycia, dlatego wewnątrz pompy zachodzi kilka procesów. Niezamarzający, ogrzany przez źródło, płyn trafia do parownika, gdzie oddaje ciepło krążącemu w wewnętrznym obiegu pompy czynnikowi chłodniczemu. A ten, ogrzany, odparowuje, czyli przechodzi w stan gazowy. Następnie trafia do sprężarki, w której zostaje poddany działaniu wysokiego ciśnienia, przez co jego temperatura znów się podnosi. Teraz trafia do skraplacza (drugiego wymiennika ciepła), gdzie schładza się przechodząc znów w stan ciekły. A jego ciepło odbiera ciecz zasilająca obieg grzewczy. Czynnik chłodniczy przez zawór rozprężny (w którym obniża swoją temperaturę i ciśnienie) wraca do parownika, by cały cykl mógł się powtórzyć. Tymczasem w obiegu grzewczym mamy już ciecz dostatecznie ogrzaną (i to jest górne źródło ciepła), by pompa ciepła mogła zasilić grzejniki lub zasobnik z ciepłą wodą.

Zasada działania pompy ciepła jest taka sama, niezależnie jakie źródło dolne ją zasila. Ale może wpływać ono na sposób ogrzewania domu, a tym samym na decyzję – jaka pompa ciepła?

Pompa ciepła gruntowa

Źródłem ciepła jest grunt, który na głębokości dużo poniżej poziomu zamarzania (poniżej 10 m) utrzymuje stałą temperaturę wynoszącą ok. 10-11 °C. Do „odebrania” tej energii używa się specjalnych kolektorów, czyli rur w których krąży niezamarzający płyn, będący nośnikiem odebranego z gruntu ciepła. Kolektory mogą być poziome lub pionowe. W tych pierwszych rury układa się płasko, na głębokości ok. 30 cm poniżej poziomu przemarzania gruntu, równolegle lub spiralnie względem siebie. Wykonanie kolektora poziomego wymaga sporej powierzchni działki przeznaczonej tylko na pobór ciepła. Ale dzięki niemu mniej kosztowna będzie pompa ciepła gruntowa – odwierty, jakie trzeba wykonać do opuszczenia kolektorów pionowych bardzo podnoszą cenę inwestycji (wymagają też obsługi). Otwory wierci się na dużą głębokość – od 10 do nawet 100 m, rozmieszczając kolektory co 5-6 m.

Pompa ciepła powietrzna

Jak działa pompa powietrzna? Podobnie jak gruntowa, ale dolnym źródłem jest tu powietrze (zewnętrzne lub wywiewane z budynku), natomiast górnym źródłem może być woda lub powietrze. Pompa ciepła powietrze-powietrze nie działa jak klasyczne źródło domowego ciepła – nie podgrzewa wody w układzie grzejnym, ale powietrze. Jest wyposażona w wentylator wdmuchujący ogrzane powietrze do kanałów rozprowadzających je po pomieszczeniach, do których ostatecznie trafia ono przez kratki nawiewne. Pompa ciepła powietrze-powietrze przypomina w tym kominki z dystrybucją gorącego powietrza. W takiej instalacji nie potrzeba grzejników, ale trzeba rozprowadzić kanały nawiewne. Pompa ciepła powietrze-powietrze może służyć do ogrzewania i klimatyzowania pomieszczeń.

Pompa ciepła-powietrze woda to natomiast urządzenie zasilające klasyczny, wodny system grzewczy. Sprawdzi się pompa do ogrzewania podłogowego czy innego rodzaju płaszczyznowego, jak i do nowoczesnych grzejników. Tego typu pompa wysokotemperaturowa może podgrzewać wodę do temperatury 70 °C, bez konieczności wspomagania jej dodatkowym źródłem ciepła czy grzałkami elektrycznymi (załączają się dopiero, gdy temperatura spadnie do ok. -20°C).

W internecie można znaleźć informacje o jeszcze jednym typie pompy powietrznej, jaką jest indukcyjna pompa ciepła. Jednak Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła, stowarzyszenie zrzeszające głównych producentów tego typu urządzeń, przestrzega, że indukcyjne pompy wcale pompami nie są, gdyż nie pobierają ciepła z niskotemperaturowego źródła, a wytwarzają je przy użyciu grzałek elektrycznych. Tak więc indukcyjna pompa ciepła to po prostu kocioł elektryczny.

Ile kosztuje pompa ciepła?

Cena zależy od tego, jaka to będzie pompa ciepła. Koszt wykonania instalacji z pompą gruntową dla średniej wielkości domu to ok. 50-70 tys. zł, a z pompą powietrzną 24-40 tys. zł.

Czytaj dalej:

Ogrzewanie podłogowe - rozwiązania, wady i zalety

Z roku na rok coraz więcej osób decyduje się na ogrzewanie podłogowe. I nic dziwnego: kuszące są przede wszystkim niskie koszty ogrzewania oraz brak widocznych nieestetycznych grzejników w pomieszczeniu. Jakie rodzaje ogrzewania podłogowego można wyróżnić? Jakie są ich wady i zalety?