Jak działa pompa ciepła?

Pompy ciepła znane są nam od wielu, wielu lat. Pierwsze zapiski na ich temat odnaleźć można w notatkach Nicolasa Carnota z 1824 roku. Po upływie wieku zostały one wykorzystane m.in. jako system do ogrzewania urzędów oraz krytej pływalni w Zurychu. Dzisiaj rozwiązanie to jest dostępne również dla indywidualnych klientów. Czym jest i jak działa pompa ciepła?

• Zasada działania pompy ciepła
• Wady i zalety pomp ciepła
• Na co zwrócić uwagę montując pompy ciepła w domu?

Zasada działania pompy ciepła

Pompa ciepła jest urządzeniem wykorzystywanym do ekologicznego ogrzewania domów oraz podgrzewania wody użytkowej i basenów. Niektóre instalacje mogą także schładzać pomieszczenia latem, stanowiąc alternatywę dla klimatyzatorów. To bardzo ekonomiczne i ekologiczne rozwiązanie, ponieważ pompa ciepła ogrzewa darmową energią ze środowiska (www.eco-team.pl): z gleby, powietrza lub wody.

Sprzęt składa się z dwóch zasadniczych elementów: źródła dolnego oraz źródła górnego. W pierwszym etapie pozyskiwania ciepła czynnik roboczy pobierany z otoczenia trafia do parownika zlokalizowanego w dolnym źródle. W jego wnętrzu znajduje się płyn chłodniczy, którego temperatura zawsze jest niższa niż otoczenia. Dzięki temu możliwe jest pobranie ciepła z czynnika i doprowadzenie go do wrzenia.

Następnie czynnik zasysany jest do sprężarki. W tym urządzeniu wzrasta jego ciśnienie oraz temperatura, a stan skupienia zmienia się w parę. Rozgrzana para oddaje ciepło do obiegu grzewczego domu — to właśnie tutaj następuje transfer energii do systemu ogrzewania. W ostatniej fazie zawór rozprężny redukuje ciśnienie i temperaturę czynnika roboczego. Wraca on z powrotem do układu chłodniczego, by proces mógł zacząć się od nowa. W pompie ciepła czynnik roboczy krąży w układzie zamkniętym, co eliminuje konieczność jego uzupełniania.

Wady i zalety pomp ciepła

Minusy instalacji

Wiele osób rozważających zainstalowanie pomp ciepła za ogromny minus takiego rozwiązania uważa wysoką cenę zakupu oraz instalacji urządzenia. W przypadku pomp powietrznych jest to wydatek rzędu 30 000 zł, z kolei pomp gruntowych około 60 000–80 000 zł. Ponadto konieczne jest zamontowanie specjalnych grzejników lub ogrzewania podłogowego, by zapewnić wydajność systemu, co jest dodatkowym kosztem.

Dla niektórych osób minusem jest hałas emitowany podczas pracy pompy. Decydując się na to urządzenie, warto wybrać wysokiej jakości sprzęt — ten niższej i średniej bywa bardzo awaryjny. Tańsze modele częściej wymagają serwisu i generują wyższe koszty eksploatacji w długim okresie.

Atuty rozwiązania

Rozwiązanie to ma także wiele plusów. Pierwszym z nich jest ekologia. Zastosowanie pompy ciepła nie generuje spalin, które wydalane są do atmosfery w przypadku ogrzewania domu za pomocą węgla czy oleju. Ponadto pompy ciepła cechuje energooszczędność — zazwyczaj pobierają one ponad połowę mniej prądu niż piece elektryczne. Przy obecnych cenach energii takie oszczędności mogą sięgać kilkudziesięciu procent w skali roku.

Na koniec warto dodać, że jest to bardzo bezpieczny oraz wygodny system ogrzewania domu. Pompy ciepła nie emitują czadu, nie wybuchają oraz nie wymagają obsługi — w przeciwieństwie do kotłów na paliwo stałe nie trzeba dopilnowywać załadunku czy usuwać popiołu. System działa automatycznie, reagując na zapotrzebowanie cieplne budynku.

Na co zwrócić uwagę montując pompy ciepła w domu?

Wymagania dla budynku

Decydując się na zainstalowanie pompy ciepła, wielu z nas liczy na znaczne obniżenie kosztów ogrzewania domu oraz wody. Warto jednak wiedzieć, że w tym celu muszą być spełnione pewne warunki. Pierwszym z nich jest fakt, że budynek, który będzie ocieplany pompą ciepła, powinien spełniać warunki budownictwa energooszczędnego, takie jak:

• zwarta bryła architektoniczna
• mało skomplikowany dach
• brak balkonów i wykuszy
• grube ściany z dobrą izolacją termiczną
• szczelna stolarka okienna i drzwiowa

W innych przypadkach rozwiązanie to może okazać się mało wydajne — budynek o wysokim zapotrzebowaniu na moc cieplną wymusi częstsze włączanie sprężarki, co zwiększy pobór energii elektrycznej i obniży efektywność instalacji.

Indywidualny projekt instalacji

Dla każdego budynku powinien być wykonany indywidualny projekt instalacji pompy ciepła, by móc w odpowiedni sposób dobrać jej moc. Jego podstawą jest dokonany przez wykwalifikowane osoby audyt energetyczny. Audyt pozwala określić straty ciepła, zapotrzebowanie na moc grzewczą oraz optymalny typ źródła dolnego (powietrze, grunt, woda). Błąd w doborze mocy może prowadzić do nadmiernego zużycia energii lub niewystarczającej wydajności w mroźne dni.

Kluczowe parametry techniczne

Parametrami, na które należy zwrócić uwagę podczas wyboru pompy, są:

• wskaźnik efektywności pompy ciepła COP (Coefficient of Performance) — określa stosunek ilości dostarczonego ciepła do zużytej energii elektrycznej w warunkach laboratoryjnych
• sezonowy współczynnik wydajności SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) — bardziej realny wskaźnik uwzględniający zmienność temperatury w ciągu roku
• elektryczny pobór mocy w kWh dla pomp zasilanych energią elektryczną — im niższy, tym mniejsze rachunki za prąd
• wydajność chłodnicza w kW — jeśli planujemy wykorzystać pompę także do chłodzenia latem

Im wyższy współczynnik COP i SCOP, tym więcej ciepła otrzymamy w stosunku do zużytej energii elektrycznej. Pompy o wysokim COP mogą generować nawet 4–5 kW ciepła na każdy 1 kW zużytej energii, co czyni je jednym z najefektywniejszych rozwiązań grzewczych dostępnych obecnie na rynku.