Dom

Na czym polega działanie pompy ciepła? Wszystko o zasadzie działania tego urządzenia

Autor Janusz Kamiński
Janusz Kamiński19.09.20236 min.
Na czym polega działanie pompy ciepła? Wszystko o zasadzie działania tego urządzenia
banner

Pompy ciepła stają się coraz popularniejszym sposobem na ogrzewanie domu oraz przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Ich zaletą jest wysoka efektywność oraz ekologiczne pozyskiwanie energii. Jak działają te urządzenia i na czym polega ich zasada działania?

Jak działa pompa ciepła? Zasada działania urządzenia

Pompa ciepła pobiera ciepło z otoczenia - z ziemi, powietrza lub wody gruntowej - i przenosi je do instalacji centralnego ogrzewania oraz do zasobnika ciepłej wody użytkowej. Proces ten odbywa się w zamkniętym obiegu termodynamicznym. Sercem pompy ciepła jest parownik, skraplacz, zawór rozprężny oraz sprężarka.

W uproszczeniu działanie polega na tym, że czynnik roboczy (najczęściej jest to czynnik R410A) znajdujący się w parowniku, odbiera ciepło z otoczenia i zamienia się w parę. Następnie trafia do sprężarki, która go spręża, zwiększając temperaturę. W skraplaczu para się skrapla, oddając ciepło do instalacji grzewczej. Na końcu w zaworze rozprężnym czynnik rozpręża się i wraca do parownika, aby rozpocząć obieg od nowa. Cały proces działa dzięki sprężarce zasilanej energią elektryczną.

Składowe części pompy ciepła

  • Parownik - pobiera ciepło z zewnętrznego źródła (dolnego źródła) i przekazuje je czynnikowi roboczemu.
  • Sprężarka - spręża parę czynnika roboczego, podnosząc jego temperaturę.
  • Skraplacz - schładza i skrapla czynnik, oddając ciepło do instalacji grzewczej (górnego źródła).
  • Zawór rozprężny - rozpręża skroplony czynnik, obniżając jego ciśnienie, aby mógł on ponownie odebrać ciepło w parowniku.

Dlaczego warto zainstalować pompę ciepła? Korzyści z zastosowania

Decydując się na pompę ciepła można liczyć na szereg zalet:

  • Wysoka efektywność - pompy ciepła pozwalają uzyskać nawet 300-400% energii cieplnej w stosunku do zużytej energii elektrycznej.
  • Niższe koszty ogrzewania - pozwalają zaoszczędzić nawet do 60% w porównaniu z tradycyjnymi źródłami ciepła.
  • Przyjazność dla środowiska - pozyskują ciepło z odnawialnych źródeł, nie emitują spalin.
  • Komfort - zapewniają stałą temperaturę przez cały rok, bez konieczności magazynowania opału.
  • Nowoczesność - sterowanie przez Wi-Fi, praca bezobsługowa.
  • Dofinansowanie - możliwość skorzystania z dotacji np. program „Czyste Powietrze”.

Jakie są rodzaje pomp ciepła? Typy i zastosowania

Na czym polega działanie pompy ciepła? Wszystko o zasadzie działania tego urządzenia

Wyróżnia się 3 podstawowe rodzaje pomp ciepła ze względu na dolne źródło pozyskiwania ciepła:

  • Powietrzna - pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego, najtańsza w montażu.
  • Gruntowa - wykorzystuje ciepło z gruntu, wydajniejsza od powietrznej.
  • Wodna - pobiera ciepło z wód gruntowych lub powierzchniowych, najwydajniejsza.

Pompy ciepła dzieli się też ze względu na rodzaj instalacji grzewczej:

  • Powietrzne - do ogrzewania powietrznego.
  • Woda-woda - do centralnego ogrzewania wodnego.
  • Solanka-woda - do c.o. wodnego, z wymiennikiem solanka-czynnik.

Zastosowanie pomp ciepła

Pompy ciepła z powodzeniem zastępują konwencjonalne kotły i służą do:

  • Ogrzewania domu i przygotowania c.w.u.
  • Ogrzewania basenów.
  • Wspomagania instalacji solarnych.
  • Ogrzewania i chłodzenia w obiektach komercyjnych.

Jak pompa ciepła ogrzewa dom? Proces pozyskiwania ciepła

Aby pompa ciepła mogła pracować potrzebne jest dolne źródło, z którego będzie czerpała ciepło.

Powietrzne pompy ciepła

W powietrznych pompach ciepła dolnym źródłem jest powietrze atmosferyczne. Urządzenie pobiera je przez parownik i przekazuje zawarte w nim ciepło czynnikowi roboczemu. Jednostka zewnętrzna wyposażona jest w wentylator, który zasysa powietrze. Tego typu rozwiązanie jest najprostsze i najtańsze, jednak powietrze zawiera stosunkowo mało energii cieplnej.

Gruntowe pompy ciepła

W gruntowych pompach ciepła źródłem jest energia geotermalna gruntu. W tym celu wkopuje się pionowy wymiennik ciepła - sondę gruntową - sięgającą nawet 100 m w głąb ziemi. Tam panuje stała temperatura ok. 10-15°C. Dodatkowo wykonuje się odpowiednie dolne źródło w postaci kolektora poziomego lub płyt fundamentowych. Z gruntowych pomp ciepła można uzyskać więcej energii niż z powietrznych.

Wodne pompy ciepła

W wodnych pompach ciepła dolnym źródłem jest woda - gruntowa lub powierzchniowa. W pierwszym przypadku wykorzystuje się odwierty studni głębinowych, z których czerpie się wodę o temperaturze 8-12°C. Źródłem mogą być też cieki wodne - stawy, rzeki, z których pobiera się wodę przez wymiennik. Tego typu rozwiązania wymagają pozwoleń, ale dają najwięcej energii.

Ile kosztuje pompa ciepła? Cena urządzenia i montażu

Koszt zakupu i montażu pompy ciepła zależy od kilku czynników:

  • Rodzaju pompy ciepła - powietrzna, gruntowa czy wodna. Im bardziej zaawansowane rozwiązanie, tym wyższa cena.
  • Mocy grzewczej dobranej do zapotrzebowania budynku.
  • Dodatkowego wyposażenia - zbiornika cwu, wkładu hydro, automatyki itp.
  • Kosztów dolnego źródła - np. wykonania odwiertów, kolektora gruntowego.

Średnio, koszt samej pompy ciepła powietrznej to 15-30 tys. zł. Dla pomp gruntowych i wodnych koszt urządzenia to 25-50 tys. zł. Całkowity koszt inwestycji z montażem i dolnym źródłem to od 40 tys. zł dla powietrznych do nawet 150 tys. zł dla pomp wodnych.

Jak działa pompa ciepła powietrze-woda? Zasada pracy

W powietrznej pompie ciepła powietrze-woda, dolnym źródłem jest powietrze atmosferyczne. Ciepło z niego pobierane jest przez parownik umieszczony w jednostce zewnętrznej. Powietrze zasysane jest przez wentylator i przepływa przez wymiennik ciepła oddając energię czynnikowi roboczemu.

Następnie ogrzany gazowy czynnik trafia do sprężarki znajdującej się w jednostce wewnętrznej. Jest tam sprężany, w wyniku czego rośnie jego temperatura do ok. 55°C. Dalej czynnik przepływa przez skraplacz, gdzie oddaje ciepło do c.o. i c.w.u., skraplając się.

Na końcu następuje rozprężenie w zaworze rozprężnym, obniżające temperaturę i ciśnienie czynnika. W takim stanie trafia on z powrotem do parownika, aby kontynuować obieg termodynamiczny. Cały proces jest zamknięty i w pełni automatyczny.

Pompa ciepła solanka-woda - na czym polega? Działanie i koszty

Na czym polega działanie pompy ciepła? Wszystko o zasadzie działania tego urządzenia

W pompie ciepła solanka-woda dolnym źródłem jest wymiennik solanka-czynnik, który pobiera ciepło z gruntu. W tej technologii wykorzystuje się zamknięty obieg solanki (roztwór glikolu z wodą) w systemie rur umieszczonych pionowo lub poziomo pod ziemią. Solanka zbiera energię geotermalną i przekazuje ją czynnikowi roboczemu w wymienniku ciepła.

Następnie ogrzany czynnik roboczy sprężany jest w sprężarce, podnosząc swoją temperaturę. W skraplaczu oddaje ciepło do instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody. Na końcu następuje rozprężenie i powrót do wymiennika solanka-czynnik, by rozpocząć obieg od nowa.

Koszt pompy ciepła solanka-woda to ok. 30-60 tys. zł. Całkowity koszt instalacji zwykle nie przekracza 100 tys. zł. Większość stanowią wydatki na wykonanie dolnego źródła - odwiertów lub kolektora poziomego.

Pompa ciepła glikol-woda - charakterystyka i zastosowanie

Pompa ciepła glikol-woda działa na podobnej zasadzie jak solanka-woda. Różnica polega na tym, że w obiegu dolnego źródła zamiast solanki stosuje się roztwór glikolu.

Glikol wraz z wodą krąży w systemie rur gruntowych, pobierając ciepło z gruntu. Następnie w wymienniku przekazuje je czynnikowi roboczemu pompy ciepła. Obieg czynnika i proces ogrzewania przebiega tak samo, jak w innych typach pomp.

Zaletą pomp glikolowych jest to, że glikol nie zamarza w niskich temperaturach. Dlatego nadają się do instalacji w rejonach o surowym klimacie, gdzie temperatury spadają poniżej zera. Wadą jest nieco niższa wydajność w porównaniu do solanki.

Koszt pompy ciepła glikol-woda wynosi ok. 25-50 tys.

Podsumowanie

Pompy ciepła to nowoczesny i ekologiczny sposób na ogrzewanie, wykorzystujący odnawialne źródła energii. Ich zaletą jest wysoka efektywność oraz niskie koszty eksploatacji. Montaż pompy ciepła to duża inwestycja, ale z czasem się zwraca. Pompy ciepła powietrze-woda nadają się do domów nowych i istniejących. Aby uzyskać większą wydajność, warto rozważyć pompy gruntowe lub wodne.

banner

Najczęstsze pytania

Pompy ciepła są przystosowane do pracy przez cały rok. Zimą również pobierają ciepło z dolnego źródła - grunt, woda czy powietrze mają stałą temperaturę. Jednostki zewnętrzne są odporne na niskie temperatury.

Tak, pompy powietrze-woda można zastosować w starych, nieocieplonych budynkach. Trzeba jednak dobrać odpowiednią moc urządzenia do zapotrzebowania na ciepło.

Nowoczesne pompy ciepła pracują bardzo cicho. Poziom hałasu jednostki zewnętrznej to ok. 30-40 dB i nie przeszkadza sąsiadom.

Przy awarii prądu pompa ciepła zatrzymuje pracę. Instalacja ochłodzi się po ok. 1-2 dniach. Dlatego warto mieć awaryjne ogrzewanie elektryczne.

Zalecane jest wykonywanie corocznych przeglądów pompy ciepła przez autoryzowany serwis. Zapewnia to bezawaryjną pracę i nie zwalnia z gwarancji.

Oceń artykuł

rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
Ocena: 0.00 Liczba głosów: 0

5 Podobnych Artykułów:

  1. Podłączenie pieca gazowego - montaż i podłączenie kotła gazowego
  2. Pompa ciepła odwierty - najlepsze rozwiązanie do budowy ogrzewania
  3. Atakujące ceny fotowoltaiki w 2024! Panele od 19zł/Wp? Sprawdź!
  4. Rewolucyjne wykorzystanie niedopałków na Litwie - czy Polacy podążą za tendencją?
  5. Jak poprawnie chłodzić za pomocą pompy ciepła? Odkryj najlepsze rozwiązania!
Autor Janusz Kamiński
Janusz Kamiński

Jako doświadczony budowniczy i doradca w zakresie efektywności energetycznej domów, koncentruję się na łączeniu nowoczesnych technologii, takich jak pompy ciepła, oraz fotowoltaika, z tradycyjnymi metodami budowy. Ukończyłem Budownictwo na Politechnice Krakowskiej i rozszerzyłem swoją wiedzę o zarządzanie projektami budowlanymi. Jako członek Polskiego Stowarzyszenia Budownictwa Ekologicznego, regularnie publikuję artykuły w branżowych czasopismach. Moje praktyczne podejście do budowy przyniosło mi zaufanie klientów, którzy cenią moje skuteczne i ekonomiczne rozwiązania.

Udostępnij post

Napisz komentarz

Polecane artykuły