powietrzna pompa ciepła

WAŻNE PYTANIE, KONKRETNE ODPOWIEDZI W 1 MIEJSCU!

Jak działa pompa ciepła? Schemat i zasada działania od A do Z

Pompy ciepła bez wątpienia są urządzeniami przyszłości. Nie tylko uwolnią od rosnących cen energii elektrycznej, ale zapewnią zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową, zredukują koszty ogrzewania domu, ale również gwarantują komfort użytkowania oraz nie przyczynią się do negatywnych zmian klimatycznych. Pompy ciepła czerpią bowiem z odnawialnych źródeł energii. Już od kilku lat Unia Europejska dąży do zwiększenia udziału OZE w ogólnej ilości energii. Skutkiem tego na dużą skalę będzie zahamowania emisji gazów cieplarnianych, poprawa jakości powietrza i zmniejszenie ryzyka ekstremalnych zjawisk pogodowych wywołanych globalnym ociepleniem.

Ogrzewanie pompą ciepła wciąż jednak budzi obawy dotyczące wydajności i sposobu działania urządzenia. W poniższym artykule krok po kroku opisujemy schemat działania gruntowej oraz powietrznej pompy ciepła i podpowiadamy, jakimi kryteriami kierować się przy projektowaniu instalacji grzewczej.

Pompy ciepła – czym są?

Pompy ciepła to nowoczesne i innowacyjne urządzenia wykorzystywane do ogrzewania budynku, przygotowania ciepłej wody użytkowej, ale i spełniające rolę klimatyzatora dzięki odwróconemu biegowi w upalne, letnie dni. Ich działanie opiera się na całkowicie odnawialnych źródłach energii, pozyskiwanych z natury, co daje im znaczącą przewagę nad tymi nieodnawialnymi typu gaz ziemny czy węgiel. Z definicji bowiem OZE nigdy nie ulegną wyczerpaniu i bezpowrotnemu zużyciu, zapewniają użytkownikom całoroczny potencjał energetyczny, wykorzystywany do ogrzewania pomieszczeń, przygotowania wody użytkowej czy zasilania gniazdek elektrycznych oraz samochodów.

Zarówno gruntowa pompa ciepła, jak i pompy ciepła powietrze–woda przyniosą inwestorowi szereg korzyści finansowych i znaczne oszczędności. Poszczególne rodzaje pomp ciepła różnią się jednak między sobą parametrami, wydajnością oraz kosztami związanymi z budową dolnego źródła ciepła. Poznaj różnice, które charakteryzują poszczególne opcje pompy i wybierz dla siebie najwłaściwszą opcję!

Budowa pomp ciepła: dolne a górne źródło ciepła

Żeby wyróżnić poszczególne typy pomp ciepła, należy wyjść od zdefiniowania środowiska termicznego, z którego urządzenie będzie pobierało energię termiczną. To właśnie rozróżnienie dolnego źródła ciepła od górnego (którym jest instalacja centralnego ogrzewania) pozwala na określenie, jaka pompa będzie najwłaściwsza dla inwestora oraz z jakimi kosztami będzie wiązał się jej montaż.

gruntowa pompa ciepła

Działanie pompy ciepła: dolne źródło ciepła

Dolne źródło ciepła to nic innego, jak podstawa działania pompy. Do prawidłowego działania urządzenie potrzebuje źródła energii termicznej: powietrza, wód gruntowych lub gruntu. Do najczęstszych typów pomp ciepła należą pompy powietrzne i pompy gruntowe, rzadziej inwestorzy decydują się na montaż wodnych pomp ciepła: w ich przypadku bowiem konieczny jest dostęp do pobliskiego zbiornika wodnego, a w przypadku braku jeziora lub koryta rzeki należy zbudować własną studnię, która spełni rolę dolnego źródła. Wodne pompy ciepła choć charakteryzują się wysoką wydajnością, należą jednocześnie do najbardziej skomplikowanych i najdroższych systemów dolnego źródła ciepła.

Gruntowa pompa ciepła

Gruntowa pompa ciepła to pompa, która do prawidłowego działania potrzebuje energii termicznej zawartej w ziemi. Energia cieplna z gruntu jest pozyskiwana na 2 sposoby:

  • dzięki wymiennikowi poziomemu, czyli systemowi rur polietylenowych zakopanych na głębokości ok. 1,5 metra pod powierzchnią terenu;
  • dzięki wymiennikowi pionowemu, czyli specjalistycznym odwiertom, w których są zainstalowane systemy kolektorów rur polietylenowych, gdzie przepływa glikol. Glikol z kolei jest świetnym transporterem ciepła – tłoczony dzięki pompie obiegowej transportuje energię termiczną i zwraca ją czynnikowi termodynamicznemu pracującemu w pompie ciepła przez parownik.

Dolne źródło ciepła w powietrznej pompie ciepła

Pompa ciepła powietrze–powietrze to urządzenie, które energię cieplną czerpie z powietrza zewnętrznego. Jest to najprostszy i najmniej kosztowny system dolnego źródła ciepła, najczęściej wybierany przez inwestorów. Nie wiąże się bowiem z finansowaniem odbiornika, tak jak ma to miejsce w przypadku pomp gruntowych oraz wodnych.

Powietrzne pompy ciepła mogą być zainstalowane nawet na działce o niewielkich wymiarach, w ich przypadku nie musimy brać pod uwagę kwestii ukształtowania terenu ani jego adaptacji krajobrazowej (ewentualnych krzewów oraz drzew). Zaletą powietrznych pomp ciepła jest bez wątpienia także brak dodatkowego osprzętowania: inwestor nie musi ponosić kosztów związanych ze sterownikami czy też kupować pomp do przetłoczenia glikolu.

Zasada działania pompy ciepła

By w pełni zrozumieć, jak działa pompa ciepła, należy wyjść od budowy układu pompy. Każde urządzenie składa się bowiem z istotnych składowych, które pełnią określone funkcje: pompa ciepła nie może prawidłowo działać, jeśli zaburzona jest praca chociażby jednego elementu całego układu. Głównymi elementami budowy pompy ciepła są parownik, skraplacz, zawór rozprężny, sprężarka oraz instalacja, w której krąży czynnik termodynamiczny.

jak działa pompa ciepła

Jak działa pompa ciepła

Choć może wydawać się to zaskakujące, zasada działania pomp ciepła jest podobna do schematu działania lodówki. Jak to możliwe? Lodówka wyrzuca ciepło ze swojego wnętrza, przekazując je na zewnątrz, podczas gdy pompa ciepła usuwa ciepło z przestrzeni zewnętrznej, oddając pozyskaną energię do wnętrza budynku. Jak odbywa się ogrzewanie budynku dzięki działaniu pompy? Prześledźmy schemat jej działania.

  • Parownik to podstawowy element budowy pompy ciepła. To właśnie tu dochodzi do odbioru ciepła z dolnego źródła i tu czynnik chłodniczy ulega procesowi odparowania. Dzieje się to dzięki bardzo niskiej temperaturze parowania czynnika termodynamicznego, który parując, pobiera ciepło zawarte w dolnym źródle (nawet jeśli jego temperatura nie jest wysoka).
  • Odparowany czynnik roboczy trafia następnie do sprężarki, gdzie w wyniku sprężania wzrasta jego ciśnienie i temperatura.
  • Czynnik chłodniczy w tej postaci transportowany jest do skraplacza, który oddaje ciepło do czynnika grzewczego, czyli wody.
  • Woda transportuje ciepło do zbiornika buforowego wody grzewczej, który zasila instalację centralnego ogrzewania oraz do zbiornika ciepłej wody użytkowej. W wyniku oddania ciepła w skraplaczu, czynnik ulega skropleniu i dalej wciąż pod dużym ciśnieniem przepływa przez zawór rozprężny.

Przepływ przez zawór rozprężny powoduje bardzo gwałtowny spadek ciśnienia, co skutkuje bardzo dużym spadkiem temperatury czynnika, który dzięki temu ponownie może powtórzyć cały obieg termodynamiczny po dostaniu się z powrotem do parownika.

Nie tylko do ogrzewania ciepłej wody użytkowej… Czy pompą ciepła można chłodzić?

Pompa ciepła nie służy tylko do ogrzewania domu oraz zapewnienia inwestorowi ciepłej wody użytkowej. W porze letniej, a więc w czasie największych i najbardziej doskwierających upałów, dzięki odwróconemu biegowi obniży temperaturę wody zasilającej w instalacji centralnego ogrzewania, co pozwoli na obniżenie temperatury panującej w pomieszczeniach o kilka stopni Celsjusza. Jak to możliwe? W schemacie odwróconego procesu termodynamicznego, parownik spełnia funkcje skraplacza, a górne źródło staje się dolnym. Taka zamiana ról i wykorzystanie pompy do chłodzenia pomieszczeń pozwala inwestorowi cieszyć się komfortem nawet przy rekordowo wysokich temperaturach panujących na zewnątrz.

Instalacja grzewcza a pompa ciepła – jaki system wybrać?

ogrzewanie płaszczyznowe

Jaki rodzaj instalacji grzewczej idealnie będzie współpracował z pompą ciepła? To pytanie spędza sen z powiek większości inwestorów. Tradycyjne grzejniki konwekcyjne, a może ogrzewanie płaszczyznowe? Zarówno w przypadku gruntowej pompy ciepła, jak i pompy ciepła powietrze–powietrze, najlepiej, kiedy górne źródło pompy ciepła oparte jest na ogrzewaniu płaszczyznowym.

Pompa ciepła, podobnie jak ogrzewanie podłogowe, należy do niskotemperaturowych urządzeń, dlatego współpraca tych systemów przyniesie najbardziej wymierne korzyści. W przypadku ogrzewania podłogowego inwestor zyskuje równomierny rozkład temperatury w pomieszczeniach przy jednoczesnym, niskim zużyciu energii. Ogrzewanie podłogowe to także gwarancja braku rozprzestrzeniania się kurzu i roztoczy, dzięki mniejszemu ruchowi powietrza, ale i efektywne chłodzenie aktywne, kiedy to zmienia się kierunek przepływu ciepła i dochodzi do schładzania pomieszczeń, co gwarantuje działanie odwróconego obiegu pompy ciepła.

Kocioł gazowy czy pompa ciepła? Postaw na oszczędności!

pompa ciepła oszczędności

Pompa ciepła jedynym źródłem ciepła w domu? Choć to rozwiązanie może wydawać się kosztowne, wbrew pozorom przynosi inwestorom znaczne oszczędności od etapu projektowania, ogrzewanie domu, aż po rachunki za energię elektryczną. Powszechne ogrzewanie gazowe ze względu na niestabilną sytuację na rynku gazu, związaną z manipulacją cenami, dostępnością surowca, ale i problemami związanymi z przyłączami staje się ryzykownym wyborem. W takiej sytuacji warto postawić na odnawialne źródła energii.

Powietrzna pompa ciepła nie wymaga od inwestora budowy kominów spalinowych, nie trzeba także ubiegać się o czasochłonne i drogie przyłącza do działki, a samo urządzenie wyróżnia się cichą pracą i kompaktowymi wymiarami, dzięki czemu można zamontować je w pomieszczeniu gospodarczym, a nie – jak w przypadku kotła gazowego – w specjalnie do tego zaprojektowanej kotłowni. Pełna automatyzacja panelu sprawia, że pompa ciepła powietrze–powietrze jest urządzeniem intuicyjnym i praktycznie bezobsługowym, a przy tym ekologicznym i oszczędnym. Przy bardzo niskich temperaturach, które w obecnym klimacie należą i tak do rzadkości, pompa ciepła do prawidłowego funkcjonowania potrzebuje tylko 30 procent energii elektrycznej.

Ile kosztuje ogrzewanie pompą ciepła?

Działanie i efektywność pompy ciepła opiera się na osiąganiu maksymalnej sprawności pompowania ciepła: współczynnik cop, bo to o nim mowa, oscyluje wokół wartości na poziomie 3–4. Co to oznacza w praktyce? Pompa pobiera 1 kWh energii elektrycznej, ale w zamian oddaje do instalacji grzewczej ok. 4 kWh energii cieplnej. Jednak współczynnik cop to nie wszystko – liczy się także odpowiedni dobór ciepła z dolnego oraz górnego źródła.

Jeśli decydujemy się na gruntową pompę ciepła, mamy do wyboru system pompy ciepła solanka lub pompa ciepła woda–woda, do których konieczna jest budowa własnej studni głębinowej. W przypadku gruntowych pomp ciepła musimy mieć jednak na względzie dodatkowe obciążenie finansowe – budowa kolektorów pionowych i poziomych, odwierty, uzdatnianie wody czy dodatkowe osprzętowanie mogą być finansowym wyzwaniem dla inwestora.

Nieco prostsza i mniej skomplikowana jest procedura montażu powietrznej pompy ciepła, która zgodnie z nazewnictwem czerpie energię termiczną z powietrza zewnętrznego i wykorzystuje ją na efektywne ogrzewanie budynku oraz do podgrzewania wody użytkowej. Koszty użytkowania pompy ciepła są także zależne od termoizolacyjności budynku (im mniej mostków termicznych i lepsza izolacja, tym mniejsze straty ciepła). Przyjmuje się, że dla dobrze zaizolowanych budynków o powierzchni 130–180 m² roczne koszty ogrzewania pomieszczeń pompą ciepła będą wynosiły około 1 500–2 000 zł, czyli o ponad 1 000 złotych mniej w stosunku do ogrzewania gazowego oraz aż o 4 000 mniej, niż gdyby inwestor zdecydował się na system grzewczy zasilany energią elektryczną.

Jak działa pompa ciepła we współpracy z instalacją fotowoltaiczną?

Instalacje hybrydowe to najlepsze rozwiązanie dla wszystkich inwestorów, którzy chcą uwolnić się od rosnących cen energii. Działanie pompy ciepła połączone z  fotowoltaiką daje możliwość pokrycia zapotrzebowania pompy na energię elektryczną (zwłaszcza w okresie zimowym), bez ponoszenia dodatkowych kosztów. Plusem wykorzystania w domu instalacji związanych z odnawialnymi źródłami energii są także liczne dofinansowania przygotowane przez wojewódzkie i narodowe fundusze ochrony środowiska i gospodarki wodnej – mowa tu o programach „Moje Ciepło” oraz „Mój Prąd”. Przyszli prosumenci mogą także liczyć na dopłaty gminne oraz ulgi podatkowe.

Jak wybrać efektywną pompę ciepła?

Dobór pompy ciepła powinien odbywać się pod okiem projektanta systemów instalacji grzewczych. Należy bowiem pamiętać, że rynek obfituje w różne modele pomp o różnej mocy, ale i wysoko zróżnicowanej automatyce. Doświadczony projektant w oparciu o dane techniczne i konstrukcyjne budynku, możliwości terenu, ukształtowanie działki, ale i oczekiwania klienta dobierze właściwą pompę ciepła, która pokryje zapotrzebowanie budynku na ciepło, wyróżniając się swoimi parametrami technicznymi. Warto postawić na sprawdzone firmy, specjalizujące się w zakresie instalacji związanych z odnawialnymi źródłami energii, które zagwarantują inwestorowi transparentne warunki współpracy, opiekę techniczną, stałe przeglądy oraz gwarancję na zakup urządzeń. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na ten temat, zachęcamy do zapoznania się z naszym artykułem: Jaką pompę ciepła wybrać?

Szybka wycena

Chcesz dowiedzieć się więcej na temat pomp ciepła?
Skontaktuj się z nami i otrzymaj bezpłatną wycenę!

Witryna korzysta z plików cookies. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na ich wykorzystanie, więcej na ten temat dowiesz się w Polityce prywatności.