Pompy ciepła stają się coraz popularniejszym sposobem na ogrzewanie domu oraz podgrzewanie wody użytkowej. Ich zaletą jest wysoka efektywność energetyczna i niskie koszty eksploatacji. Jednak dla wielu osób pompa ciepła nadal pozostaje technologią tajemniczą. W niniejszym artykule wyjaśnimy, czym jest pompa ciepła, jak działa oraz jakie są jej podstawowe elementy i zasada działania.
Jak działa pompa ciepła? Wyjaśnienie w prosty sposób
Pompa ciepła pobiera ciepło z otoczenia (np. z powietrza, gruntu lub wody) i przekazuje je do instalacji grzewczej budynku. Robi to w oparciu o obieg termodynamiczny, który składa się z parownika, sprężarki, skraplacza i zaworu rozprężnego.
W parowniku następuje odparowanie czynnika roboczego, który zamienia się w gaz. Gaz ten zostaje sprężony w sprężarce, co powoduje znaczny wzrost jego temperatury. Następnie trafia do skraplacza, gdzie oddaje ciepło do instalacji grzewczej, a sam skrapla się z powrotem w ciecz. Na końcu w zaworze rozprężnym czynnik roboczy rozpręża się, obniżając swoją temperaturę i może ponownie odparować w parowniku.
Schemat ideowy pompy ciepła - jakie są jej podstawowe elementy?
Podstawowymi elementami pompy ciepła w uproszczonym schemacie ideowym są:
- Parownik - pobiera ciepło z dolnego źródła i powoduje odparowanie czynnika roboczego
- Sprężarka - spręża parę czynnika roboczego, zwiększając jego temperaturę
- Skraplacz - schładza i skrapla czynnik roboczy, oddając ciepło do górnego źródła
- Zawór rozprężny - obniża ciśnienie i temperaturę czynnika roboczego
- Obieg czynnika roboczego
Te elementy tworzą zamknięty obieg, który umożliwia transport ciepła z dolnego źródła (np. grunt, powietrze) do górnego źródła (instalacja grzewcza).
Czytaj więcej: Pompa ciepła powietrze-powietrze - sprawdź aktualne ceny i koszty montażu
Z czego zbudowana jest pompa ciepła?
Pompa ciepła składa się z wymienionych wcześniej podstawowych elementów, a ponadto zawiera:
- Obudowę chroniącą wnętrze pompy
- Automatykę i układy sterowania
- Elementy zabezpieczające i kontrolno-pomiarowe (czujniki, zawory bezpieczeństwa itp.)
- Osprzęt hydrauliczny i elektryczny
Nowoczesne pompy ciepła są urządzeniami wysokiej jakości, precyzyjnie wykonanymi i wyposażonymi w szereg układów optymalizujących ich pracę. Elementy składowe pompy umieszczone są w izolowanej akustycznie obudowie.
Jaka jest zasada działania pompy ciepła?
Zasada działania pompy ciepła opiera się na odwróconym obiegu chłodniczym. Polega on na transportowaniu ciepła z dolnego źródła o niższej temperaturze do górnego źródła o wyższej temperaturze. Możliwe jest to dzięki dostarczaniu energii do układu przez sprężarkę.
Kluczowe etapy tego procesu to:
- Parowanie czynnika roboczego w parowniku - pobiera ciepło z dolnego źródła
- Sprężanie pary przez sprężarkę - gwałtowny wzrost temperatury
- Oddawanie ciepła przez skraplacz do górnego źródła
- Rozprężenie i obniżenie temperatury czynnika w zaworze rozprężnym
Dzięki temu cyklowi pompa ciepła przenosi ciepło "pod górę", z niższej do wyższej temperatury.
Jak pompa ciepła ogrzewa dom lub wodę?
Pompa ciepła pobiera ciepło z zewnętrznego źródła, a następnie przekazuje je do instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Podstawowe sposoby wykorzystania pompy ciepła to:
- Ogrzewanie domu - pompa przekazuje ciepło do grzejników lub ogrzewania podłogowego
- Podgrzewanie wody - pompa podgrzewa zasobnik ciepłej wody użytkowej
Pompa ciepła może pokryć nawet 100% zapotrzebowania na energię cieplną w budynku dzięki pobieraniu ciepła z odnawialnego źródła, jakim jest otoczenie.
Gdzie znajduje się parownik i skraplacz w pompie ciepła?
Umiejscowienie parownika i skraplacza zależy od rodzaju pompy ciepła:
- W pompie powietrznej parownik znajduje się na zewnątrz, a skraplacz wewnątrz jednostki.
- W pompie gruntowej parownik umieszczony jest w ziemi, a skraplacz wewnątrz budynku.
- W pompie wodnej parownik zanurzony jest w ciekach wodnych, a skraplacz znajduje się wewnątrz.
Rozdzielenie parownika i skraplacza umożliwia transport ciepła z zewnątrz do wewnątrz budynku.
Jakie czynniki robocze stosuje się w pompach ciepła?
Jako czynniki robocze w pompach ciepła najczęściej wykorzystuje się ekologiczne gazy, takie jak:
- R410A
- R32
- R134a
- R407C
- R744 (dwutlenek węgla)
Są to związki chemiczne o niskim współczynniku szkodliwości dla środowiska. Ich zastosowanie gwarantuje bezpieczną i efektywną pracę układu pompy ciepła.
Pompa ciepła - koszty eksploatacji i oszczędności
Koszty eksploatacji pompy ciepła są znacznie niższe niż w przypadku tradycyjnych kotłów grzewczych. Dzięki temu inwestycja w pompę ciepła pozwala na uzyskanie wymiernej oszczędności, np:
- Nawet 60-80% oszczędności w stosunku do ogrzewania gazowego lub olejowego
- Niższe rachunki za ogrzewanie nawet o 2/3
- Szybki zwrot poniesionych kosztów (3-7 lat)
Dodatkowo pompa ciepła umożliwia rezygnację z drogich paliw kopalnych na rzecz darmowej energii z otoczenia. To sprawia, że inwestycja w pompę ciepła szybko się zwraca.
Podsumowanie - pompy ciepła to przyszłość ogrzewnictwa
Podsumowując, pompy ciepła działają w oparciu o obieg termodynamiczny, który umożliwia transport ciepła z zewnętrznego źródła do instalacji grzewczej budynku. Dzięki temu pozwalają one wykorzystać odnawialną i darmową energię z otoczenia. Coraz większa popularność pomp ciepła to znak, że stanowią one przyszłość w dziedzinie ogrzewania. Niskie koszty eksploatacji i wymierne oszczędności sprawiają, że inwestycja w pompę ciepła szybko się zwraca.
