Jak działają pompy ciepła i jakie są korzyści z ich stosowania? Pompy ciepła należą do urządzeń grzewczych, które coraz częściej stosowane są w nowoczesnym i energooszczędnym budownictwie. Mogą być stosowane zarówno do ogrzewania pomieszczeń, jak i uzyskania ciepłej wody użytkowej. Oprócz tego niektóre z rodzajów pomp ciepła posiadają funkcję chłodzenia stałego lub okresowego. Dzięki komfortowi i bezpieczeństwu użytkowania, szerokiej gamie zastosowań i wysokiej efektywności energetycznej stają się rozwiązaniem, po które sięga coraz więcej osób. Oprócz tego jest to technologia praktycznie bezobsługowa i zautomatyzowana, przyjazna środowisku naturalnemu i sprzyjająca obniżeniu zużywania paliw konwencjonalnych, z jednoczesnym wykorzystaniem energii odnawialnej. W konsekwencji tego możliwe jest znaczne obniżenie kosztów ogrzewania budynków.
Elementy składowe pompy ciepła
Urządzenie składa się z kilku podstawowych elementów. Pierwszą z części składowych jest wymiennik, dzięki któremu pozyskiwane jest ciepło (parownik). W zależności od rodzaju pompy może być ono otrzymywane z wody, powietrza lub gruntu. W skład pompy wchodzi także drugi wymiennik wykonany ze stali szlachetnej, którego rola z kolei sprowadza się do oddawania ciepła (skraplacz). Kolejnymi elementami są sprężarka i zawór rozprężny. Pompy ciepła do działania potrzebują tylko niewielkiej ilości energii elektrycznej dostarczanej do napędu sprężarki. Systemy oparte na działaniu tego rodzaju pompy składają się z dolnego i górnego źródła ciepła i jednostki pompy ciepła. Elementy pompy tworzą system, który pozwala na przepływ energii cieplnej od źródła dolnego do źródła górnego. Pierwszym z nich mogą być wspomniane wcześniej grunt, woda lub powietrze. Źródłem górnym natomiast jest instalacja grzewcza. Co ważne źródło dolne powinno mieć stosunkowo stabilną i wysoką temperaturę oraz znaczną pojemność cieplną.
Zasada działania pompy ciepła
Pierwszym z elementów, który odpowiada za pobór ciepła, jest parownik, w którym to czynnik roboczy będący mieszaniną gazu i cieczy odparowuje i dzięki temu odbiera energię cieplną z dolnego źródła. Następnie w postaci pary o niskim ciśnieniu kierowany jest do sprężarki, która odpowiada za wzrost ciśnienia i temperatury czynnika. Ten ostatni w postaci gazowej trafia w kolejnym etapie do skraplacza. Tam ulega on ochłodzeniu i skropleniu, co powoduje oddanie energii cieplnej do otoczenia. Powstała w wyniku skraplania ciecz dostarczana jest do zaworu rozprężnego, gdzie obniżeniu ulega ciśnienie, a jego temperatura spada. Cykl powtarza się, gdy czynnik dociera ponownie do parownika. Za racjonowanie jego ilości i zamknięcie obiegu termodynamicznego odpowiada wspomniany wcześniej zawór rozprężny. Dzięki temu, że system stanowi układ zamknięty, krążący wewnątrz czynnik roboczy ulega cyklicznym i ciągłym przemianom, umożliwiając tym samym przepływ ciepła. W konsekwencji tego, że do zasilania sprężarki wystarcza niewielka ilość energii elektrycznej, eksploatacja pompy ciepła jest bardzo ekonomiczna.
Rodzaje pomp ciepła
Rodzaje pomp ciepła można wyodrębnić ze względu na charakter źródła, z którego pozyskiwane jest ciepło. Wyróżniamy więc pompy ciepła gruntowe, powietrzne i wodne. Pierwsze z nich należą do najczęściej wykorzystywanych instalacji do dostarczania ciepła do obiegu grzewczego oraz do podgrzewania wody użytkowej. Dzięki wysokiej wydajności pozwalają one na to, by jedna pompa stanowiła jedyne źródło ogrzewania budynku. Drugi z rodzajów, czyli pompy powietrzne działają dzięki pobieraniu powietrza z zewnątrz, które może być transportowane do wewnątrz (typ powietrze-powietrze) lub do obiegu grzewczego i zbiornika na gorącą wodę (typ powietrze-woda). Minusem tego rodzaju pomp jest konieczność wyposażenia budynku w uzupełniające źródło ogrzewania, które za zadanie ma wspomagać pompę powietrzną w momencie, gdy dochodzi do największej różnicy temperatur wewnątrz i na zewnątrz pomieszczeń. Ostatnim z rodzajów są pompy wodne, które podobnie jak gruntowe charakteryzują się bardzo wysoką wydajnością energetyczną. W tym wypadku źródło ciepła stanowi woda płynąca. Minusem tego typu pomp mogą być jednak wysokie koszty samej instalacji.
Zalety korzystania z pomp ciepła
Jednym z najważniejszych powodów, dla których pompy ciepła zyskują na popularności, są korzyści ekonomiczne wynikające z ich zastosowania. Wykorzystując energię odnawialną z gruntu, wody lub powietrza, przy jednoczesnym niewielkim zapotrzebowaniu na energię elektryczną do zasilania sprężarki, pozwalają na znaczne obniżenie kosztów ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania wody. Kolejnym plusem jest fakt, że nie emitują żadnych zanieczyszczeń. Dzięki temu są przyjazne dla środowiska naturalnego. Istotne dla użytkowników jest również to, że pompy ciepła są wysoce zautomatyzowane i nie wymagają obsługi, co znacząco wpływa na komfort użytkowania. Urządzenia tego typu są też ciche w pracy i bardzo bezpieczne. Wynika to przede wszystkim z wyeliminowania konieczności używania do ich eksploatacji tradycyjnych paliw takich jak gaz ziemny, olej opałowy czy paliwa stałe.
