Jak działa pompa ciepła?

Jedną z decyzji, jaką musimy podjąć już na etapie projektowania własnego domu jest wybór systemu ogrzewania. Coraz częściej alternatywą dla tradycyjnych rozwiązań grzewczych stają się pompy ciepła. Dlaczego warto zdecydować się na taką inwestycję?

Aby zrozumieć zasadę działania pompy ciepła, najlepiej porównać ją z systemami, które dobrze znamy – ogrzewaniem węglowym, gazowym, elektrycznym czy chociażby olejowym. Tego typu instalacje, aby utrzymać w domu temperaturę w granicach 20°C, muszą najpierw spalić określone paliwo i wytworzyć temperaturę sięgającą nawet 1500°C. Ogromna ilość energii jest więc zwyczajnie marnowana.

Pompa ciepła nie „produkuje” energii, dlatego nie musi spalać żadnego paliwa. Jest to urządzenie korzystające z naturalnej energii, która w ogromnych ilościach utrzymuje się w naturalnych pokładach – wodzie, gruncie lub powietrzu.

Nośniki te mają temperaturę nieznacznie odbiegającą od tej panującej na zewnątrz naszego domu i znacznie niższą niż ta, którą chcielibyśmy uzyskać wewnątrz. Pompa ciepła, dzięki wykorzystaniu odpowiednich procesów termodynamicznych, jest jednak w stanie przetworzyć taką energię i dostarczyć do naszej instalacji grzewczej wodę o temperaturze nawet 55°C – mówi Piotr Słaby z firmy Nateo.

Kosz eksploatacji urządzenia ogranicza się jedynie do zakupu niewielkiej ilości energii elektrycznej. Warto przy tym wyraźnie zaznaczyć, że jest ona potrzebna tylko i wyłącznie do podtrzymania pracy systemu, a nie do ogrzewania wody. Z każdego 1 kW energii elektrycznej, który zużyje pompa, można uzyskać nawet do 5 – zupełnie darmowych – kW energii z „ziemi”. W całości wykorzystamy je na potrzeby ogrzewania budynku.

Grunt, woda, czy powietrze – rodzaje pomp ciepła

Choć istnieje kilka rodzajów pomp ciepła, to w Polsce najbardziej popularnym rozwiązaniem jest pompa gruntowa. W naszych warunkach klimatycznych jest ona w stanie zaspokoić w 100% zapotrzebowanie energetyczne każdego domu, a przy tym nie tylko go ogrzewać, ale także podgrzewać ciepłą wodę użytkową. Co ciekawe, latem dzięki takiemu systemowi możemy też chłodzić budynek.

W skład systemu opartego o pompę wchodzą:

• Źródło dolne – jest to część, która znajduje się „przed” pompą. Może to być kolektor gruntowy poziomy lub pionowy.
• Źródło górne – to nic innego, jak nasz system grzewczy – podłogówka, kaloryfery itp.

Kolektor poziomy układa się na głębokości od około 1,2 do 1,5 metra pod powierzchnią ziemi. Nie powinno trwać to dłużej niż kilka dni. W przypadku kolektora pionowego, należy wykonać odwierty (sięgające do 130 metrów). Realizują je specjalistyczne firmy, a wszystkie prace trwają około 2-3 dni. Co warte podkreślenia, z uwagi na spadające ceny odwiertów, kolektor pionowy jest obecnie droższy od poziomego tylko o kilka, kilkanaście procent. W zamian oszczędzamy powierzchnię działki i zyskujemy stabilniejsze źródło ciepła.

Pompa ciepła może równie dobrze zasysać energię z powietrza. W polskim klimacie, przy niskich temperaturach panujących zimą, jest to jednak rozwiązanie niezbyt efektywne. Dlatego taki typ urządzeń wykorzystuje się jedynie w systemach, które mają wspomagać ogrzewanie budynku.

Jak działa pompa gruntowa?

Pompy ciepła wykorzystują do działania tzw. lewobieżny obieg termodynamiczny. Wszystkie elementy systemu tworzą zamknięty układ, wewnątrz którego krąży ekologiczny czynnik roboczy – najczęściej jest to glikol. Jego obieg wymuszany jest przez pompę obiegową, zasilaną energią elektryczną. Czynnik roboczy w postaci mieszaniny cieczy i gazu trafia w pierwszej kolejności do parownika, w którym ulega procesowi odparowania. W ten sposób dochodzi do odebrania energii z dolnego źródła, czyli gruntu. Następnie zostaje on zassany w postaci pary do sprężarki, gdzie jego temperatura i ciśnienie wzrasta. W dalszej kolejności trafia on (ale już w postaci gazowej) do skraplacza i oddaje energię do źródła górnego (np. podłogówki). W tym momencie dochodzi do jego skroplenia.

Ostatnim elementem zamykającym obieg jest zawór rozprężny, który redukuje ciśnienie i temperaturę czynnika roboczego. Na koniec wraca on z powrotem do gruntu i odzyskuje utraconą energię.