Pompy ciepła
Pompa ciepła jako wysoko-wydajne elektryczne źródło ciepła. Jest to urządzenie elektryczne, które w języku fizyków nazywa się maszyną cieplną wymuszającą przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej.
Wydaje się to niemożliwe, gdyż jest to sprzeczne z naturalną koleją rzeczy: ciepło w przyrodzie przepływa w kierunku od wyższej do niższej temperatury, nigdy odwrotnie. Możemy jednak wymusić odwrotny kierunek przepływu ciepła dostarczając z zewnątrz do układu dodatkową energię (najczęściej jest to energia elektryczna zamieniana w sprężarce na mechaniczną albo energia cieplna). Dzięki temu zimna woda (głębinowa bądź powierzchniowa), gleba albo powietrze atmosferyczne, w których zgromadzone są olbrzymie ilości energii słonecznej, mogą stać się źródłem ciepła dla dużo cieplejszego wnętrza budynków mieszkalnych.
Aby pompa ciepła mogła pracować z maksymalną sprawnością wyposażona jest w wyspecjalizowany elektroniczny, programowalny regulator solarny, który steruje nie tylko samą pompą ciepła ale także innymi elementami układu grzewczego takimi jak pompy obiegowe, zawory itp. Pozostałe główne elementy pompy ciepła (oprócz sterownika solarnego) to: wymienniki ciepła – parownik i skraplacz, sprężarka i zawór rozprężny. Oczywiście budowa pompy ciepła jest bardziej skomplikowana a poszczególne modele różnią się wieloma detalami, w zależności rodzaju pompy ciepła, podstawowych funkcji i jej producenta.
Zasada działania pompy ciepła
Najczęściej produkowane i instalowane są pompy ciepła typu sprężarkowego zasilane energią elektryczną, dlatego przedstawimy zasadę działania tego typu pomp.
Wewnątrz każdej sprężarkowej pompy ciepła pomiędzy jej elementami krąży czynnik roboczy, który cyklicznie podlega przemianom termodynamicznym przekazując przy tym energię z otoczenia nazywanego dolnym źródłem (ziemia, powietrze lub woda) do źródła górnego (instalacja CO, wodne ogrzewanie podłogowe, zasobnik CUW).
W obiegu termodynamicznym pompy ciepła (patrz poniższy schemat ideowy) krąży czynnik roboczy (np. R407C), który cyklicznie podlega czterem procesom termodynamicznym: parowanie, sprężanie, skraplanie, rozprężanie.
Schemat ideowy działania sprężarkowej pompy ciepła
W parowniku (którym jest wymiennik ciepła dolnego źródła) czynnik roboczy ulega procesowi odparowania na skutek odbioru ciepła z dolnego źródła. Następnie, w sprężarce następuje sprężanie pary czynnika roboczego, czemu towarzyszy wzrost temperatury tej pary. Dalej podgrzana para czynnika grzewczego podlega procesowi skraplania w skraplaczu (t.j. w wymienniku ciepła górnego źródła). Procesowi skraplania towarzyszy oddawanie ciepła do systemu grzewczego.
Ostatecznie czynnik roboczy w postaci skroplonej jest dozowany do parownika poprzez zawór rozprężny (dławiący). Oziębiony w trakcie rozprężania czynnik grzewczy w parowniku ponownie ogrzewa się dzięki czemu następuje ponownie proces odparowania (t.j. odbioru ciepła z otoczenia) i rozpoczyna się nowy cykl obiegu termodynamicznego.Tak w wielkim skrócie działa każda pompa ciepła. Bardziej obrazowo można porównać pompę ciepła do lodówki, z tym że w przypadku pompy ciepła efektem końcowym jest ciepło, a w przypadku lodówki chłód. Lodówka „wyciąga” ciepło z produktów spożywczych w niej zgromadzonych i „wyrzuca” to ciepło na zewnątrz, pompa ciepła natomiast „wyciąga” ciepło z ziemi, powietrza lub wody i „zrzuca” je do układu grzewczego mieszkania (co albo ogrzewanie podłogowe). Tak więc pompa ciepła to inaczej odwrócona lodówka.
Rodzaje pomp ciepła
Pompy ciepła można sklasyfikować według różnych kryteriów. Najważniejsze jest jednak to z jakiego otoczenia pompa pobiera ciepło i w jaki sposób przekazuje je do pomieszczeń. Najczęściej używanymi pompami są:
W zależności od zewnętrznego źródła zasilania można je również podzielić na:
- elektryczne,
- olejowe,
- gazowe (GHP – Gas Heating Pumps).
W zależności od sposobu działania można pompy ciepła podzielić na:
- sprężarkowe,
- absorpcyjne.
Zastosowanie pomp ciepła
Pompy ciepłą znajdują następujące zastosowania:
- gospodarstwa domowe (chłodziarki, zamrażarki),
- przetwórstwo spożywcze (chłodnie, zamrażalnie, fabryki lodu),
- klimatyzacja pomieszczeń (chłodzenie pomieszczeń),
- chłodnictwo,
- ogrzewanie pomieszczeń ciepłem pobieranym z otoczenia (z gruntu, wód gruntowych, zbiorników wodnych lub powietrza),
- podgrzewanie wody użytkowej.
Dlaczego pompa ciepła?
Użytkując pompę ciepła do ogrzewania domu można zaoszczędzić do 75% wydatków na ten cel. Warto też dodać, że pompa ciepła jest całkowicie bezpieczna dla użytkowników oraz przyjazna dla środowiska. Ogrzewanie domu przy użyciu pompy ciepła nie grozi wybuchem, czy ulatnianiem się czadu. Podczas pracy pompy ciepła nie wydziela się dwutlenek węgla. Większość systemów grzewczych opartych o pompę ciepła działa cicho, a sama pompa ciepła może być nawet ciekawym elementem wystroju nowoczesnego wnętrza. Pompy ciepła oprócz funkcji ogrzewania pomieszczeń służą także do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (cwu).
Pompy ciepła mogą też współpracować z innymi urządzeniami do produkcji ciepła takimi jak np.:
– kolektory słoneczne
– konwencjonalne źródła ciepła, takie jak: kotły gazowe, olejowe, czy kotły na paliwa stałe
– kominki z płaszczem wodnym
– układy wentylacji z rekuperacją
Podstawowe zalety pompy ciepła
Obecny poziom techniki pozwala już dobierać i instalować pompy ciepła, które w 100% pokryją zapotrzebowanie cieplne budynku (nawet przy wykorzystaniu jako dolnego źródła powietrza atmosferycznego o temperaturze -20st C). Oferujemy naszym klientom bogatą gamę pomp ciepła, zarówno od prostych systemów przeznaczonych dla domków jednorodzinnych, jak i do kotłowni dużej mocy i wielkich, skomplikowanych systemów ogrzewania i odzysku ciepła dla przedsiębiorstw.
Ponieważ pompy ciepła korzystają z energii słonecznej zakumulowanej w ziemi (lub w podłożu skalnym), w wodzie lub w powietrzu i „przepompowują” to ciepło do wnętrza domu celem jego ogrzania (przy niewielkim udziale energii elektrycznej) możesz więc mieć swój udział w ochronie środowiska naturalnego, ponieważ pompa ciepła emituje znacznie mniej zanieczyszczeń do atmosfery niż konwencjonalne źródła energii cieplnej (oparte na spalaniu węgla, drewna, oleju czy gazu).
Ten nowoczesny system produkcji energii jest przy tym całkowicie bezpieczny i niezawodny. Pompa ciepła nie wymaga konserwacji ani przeglądów technicznych i nie traci na sprawności z biegiem lat. To urządzenie bezobsługowe. Montując pompę ciepła nie musimy inwestować w przyłącze gazowe, ani w komin do odprowadzania spalin. Nie musimy składować żadnego paliwa ani odpadów, dzięki temu oszczędzamy powierzchnię i poprawia się estetyka otoczenia.
Jeśli chodzi o koszty eksploatacji, to są one nawet o ok.75% niższe niż przy konwencjonalnych źródłach ciepła. Niestety koszty instalacji są wyższe, ale z roku na rok ceny pomp ciepła spadają, dzięki temu technologia ta staje się dostępna dla coraz szerszej rzeszy klientów.
