Pompa ciepła to urządzenie, które przenosi energię cieplną z powietrza, gruntu lub wody do budynku. Nie wytwarza ciepła przez spalanie paliwa, lecz wykorzystuje zamknięty obieg czynnika chłodniczego napędzany energią elektryczną.
Co to jest pompa ciepła?
Pompa ciepła działa podobnie jak lodówka, ale w odwrotnym kierunku. Lodówka odbiera ciepło z wnętrza i oddaje je do pomieszczenia. Pompa ciepła pobiera energię z otoczenia, a następnie przekazuje ją do instalacji ogrzewania budynku lub zasobnika ciepłej wody użytkowej.
Nawet zimne powietrze, grunt i woda zawierają energię cieplną. Urządzenie odbiera ją za pomocą wymiennika i podnosi jej temperaturę do poziomu potrzebnego do ogrzewania domu. Źródło, z którego pobierana jest energia, nazywa się dolnym źródłem. Może nim być powietrze zewnętrzne, grunt albo woda.
Jak działa pompa ciepła?
W obiegu pompy krąży czynnik chłodniczy, którego właściwości pozwalają na zmianę stanu skupienia przy niskiej temperaturze. Cały proces odbywa się w zamkniętym obiegu i składa się z czterech etapów:
- Parowanie – czynnik chłodniczy pobiera ciepło z dolnego źródła w parowniku. Pod wpływem tej energii przechodzi ze stanu ciekłego w gazowy.
- Sprężanie – gaz trafia do sprężarki. Jej napęd elektryczny zwiększa ciśnienie czynnika, a wraz z nim rośnie jego temperatura. Sprężarka jest elementem, który zużywa zasadniczą część energii elektrycznej potrzebnej do pracy urządzenia.
- Skraplanie – gorący czynnik przepływa przez skraplacz i oddaje ciepło do instalacji grzewczej, na przykład ogrzewania podłogowego lub grzejników. W czasie tego procesu skrapla się i wraca do stanu ciekłego.
- Rozprężanie – zawór rozprężny obniża ciśnienie i temperaturę czynnika. Schłodzony czynnik wraca do parownika, a cykl rozpoczyna się od nowa.
W układzie znajdują się więc między innymi parownik, sprężarka, skraplacz i zawór rozprężny. Czynnik chłodniczy przenosi energię między dolnym a górnym źródłem, którym jest instalacja grzewcza budynku.
Efektywność pompy opisuje współczynnik COP. Pokazuje on, ile energii cieplnej urządzenie dostarcza przy zużyciu 1 kWh energii elektrycznej. Przykładowo COP równy 4 oznacza dostarczenie 4 kWh ciepła przy poborze 1 kWh prądu. Rzeczywista wartość zależy między innymi od temperatury dolnego źródła i temperatury zasilania instalacji.
Jakie są rodzaje pomp ciepła?
Podział wynika przede wszystkim z rodzaju dolnego źródła. Poszczególne rozwiązania różnią się wymaganiami montażowymi, stabilnością pracy i kosztami wykonania instalacji.
| Typ pompy | Źródło ciepła | Montaż | Efektywność |
|---|---|---|---|
| Powietrzna | Powietrze zewnętrzne | Najprostszy, bez odwiertów i kolektorów gruntowych | Zależna od temperatury zewnętrznej, zwykle spada podczas silnych mrozów |
| Gruntowa | Energia zgromadzona w gruncie | Kolektor poziomy lub sondy pionowe, wymaga prac ziemnych | Stabilna, ponieważ temperatura gruntu zmienia się wolniej niż temperatura powietrza |
| Wodna | Woda gruntowa lub powierzchniowa | Wymaga dostępu do odpowiedniego zbiornika albo wykonania studni | Wysoka, ale zależna od warunków wodnych i jakości wody |
Najczęściej w domach jednorodzinnych stosuje się pompy powietrze–woda. Przekazują one ciepło do wodnej instalacji centralnego ogrzewania i mogą przygotowywać ciepłą wodę użytkową. Pompy powietrze–powietrze oddają ciepło bezpośrednio do pomieszczeń przez nawiew, bez wodnego obiegu grzewczego.
Dlaczego stosuje się pompy ciepła?
Powody wyboru tej technologii wynikają z jej sposobu pracy i zakresu funkcji. Najczęściej wskazywane korzyści to:
- ogrzewanie bez spalania paliw w budynku i bez lokalnej emisji spalin,
- brak konieczności przechowywania węgla, drewna lub oleju opałowego,
- automatyczna praca oraz możliwość przygotowania ciepłej wody użytkowej,
- możliwość chłodzenia pomieszczeń w modelach i instalacjach przystosowanych do pracy odwracalnej.
Pompa może współpracować także z instalacją fotowoltaiczną, choć opłacalność takiego połączenia zależy od zużycia energii, profilu pracy budynku i warunków rozliczania energii.
O czym pamiętać przed instalacją?
Pompa ciepła najlepiej pracuje w budynku o ograniczonych stratach ciepła. Dobra izolacja ścian, dachu, podłogi oraz sprawne okna zmniejszają zapotrzebowanie na moc grzewczą. Znaczenie ma także temperatura zasilania. Ogrzewanie podłogowe, ścienne lub inne niskotemperaturowe zwykle pozwala pracować urządzeniu w korzystniejszych warunkach niż instalacja wymagająca bardzo gorącej wody.
Montaż w starszym domu jest możliwy, ale przed doborem urządzenia należy ocenić izolację, stan instalacji i zapotrzebowanie budynku na ciepło. Czasem potrzebna jest termomodernizacja albo modernizacja grzejników. Sam wybór mocy pompy bez analizy budynku może prowadzić do wyższych kosztów pracy i gorszego komfortu.
