Jak działa pompa ciepła?

Pompa ciepła to bez wątpienia bardzo opłacalne rozwiązanie, które zyskuje w Polsce coraz więcej zwolenników. Pompa ciepła jest świetną alternatywą dla tradycyjnych sposobów pozyskiwania ciepła do ogrzewania domu. Dlaczego? Wynika to przede wszystkim z tego, że jest energooszczędna, a jej montaż pozwala w znacznym stopniu obniżyć rachunki za energię.

Przed wyborem odpowiedniej pompy jednak warto zrozumieć sposób jej działania. Jak wiadomo, pompa nie wykorzystuje procesu spalania, w przeciwieństwie do standardowych kotłów – zatem w jaki sposób generuje ciepło?

CZYM JEST POMPA CIEPŁA?

Na przestrzeni ostatnich dwóch lat zainteresowanie pompami ciepła do ogrzewania domów zalicza swój największy wzrost. W 2022 roku zamontowano prawie 200 tysięcy nowych sztuk. W większości tych przypadków wiązało się to ze zmianą urządzeń grzewczych, głównie kotłów.

Różnica w postępowaniu z kotłami i pompami ciepła jest ogromna, dlatego wymaga od ich właścicieli przestawienia się i zmiany dotychczasowych przyzwyczajeń związanych z ogrzewaniem domów. 

Zaczynając jednak od podstaw – pompa ciepła to sprawdzona technologia, która jest wykorzystywana do efektywnego zapewniania ogrzewania, grzania ciepłej wody użytkowej, a w niektórych przypadkach także chłodzenia. 

Krótko mówiąc, pompa ciepła tak jak piec lub kocioł ogrzewa dom w zimne dni, natomiast latem, podobnie jak klimatyzator – ochładza go. 

Współcześnie, instalacja pompy ciepła uważana jest  za jeden z najlepszych sposobów oszczędzania na rachunkach. To dlatego, że odpowiednio dopasowana pompa do potrzeb domowników jest nawet 2-3 razy bardziej wydajna niż standardowy piec. O jej wysokiej skuteczności i wydajności najlepiej świadczy fakt, że tego typu systemy grzewcze są bardzo popularne w krajach skandynawskich. 

JAKIE SĄ TYPY POMP CIEPŁA?

Na rynku,  pod względem budowy systemu, wyróżnić można dwa główne typy pomp ciepła: monoblok oraz split. 

Natomiast w zależności od wykorzystywanego źródła ciepła, do najpopularniejszych należą powietrzne oraz gruntowe pompy ciepła.

POMPA CIEPŁA TYPU MONOBLOK

Pompa ciepła typu monoblok posiada cały układ chłodniczy zamontowany wewnątrz jednostki zewnętrznej.  Z tego względu większość instalacji monoblokowych nie posiada dodatkowo jednostki wewnętrznej, a  to właśnie z  pompy stojącej na zewnątrz wychodzi woda bezpośrednio z instalacji centralnego ogrzewania. 

Ogromnymi zaletami pomp ciepła typu monoblok jest ich kompaktowość, łatwy montaż, a także oszczędność miejsca, na przykład w kotłowni. Poza tym, przeważnie bywają również cichsze od splitów. 

Do głównych wad tego rozwiązania natomiast zaliczyć należy konieczność zabezpieczenia instalacji wodnej na zewnątrz przed ewentualnym zamarzaniem, a także nieco wyższa cena od konkurencyjnych typów pomp ciepła. 

POMPA CIEPŁA TYPU SPLIT 

Pompa ciepła typu split, w przeciwieństwie do monoblokowej, zawsze składa się z dwóch jednostek: zewnętrznej i wewnętrznej. Pomiędzy nimi krąży ścieżka chłodnicza. Dzięki takiemu rozwiązaniu  pompy ciepła typu split nie wymagają specjalnego zabezpieczenia instalacji przed warunkami atmosferycznymi, a dodatkowo są tańszą opcją  od monobloków. 

Do wad pomp typu split zaliczyć można nieco bardziej skomplikowany montaż urządzeń, dlatego też konieczne jest by były instalowane przez ekipę z certyfikatem F-GAZ. Dla niektórych minusem splitowych pomp ciepła jest również konieczność przeznaczenia specjalnego miejsca na jednostkę wewnętrzną oraz głośniejsza praca.

POWIETRZNA POMPA CIEPŁA 

Pod względem wykorzystywanego źródła ciepła, zdecydowanie najczęstszym wyborem wśród konsumentów są pompy ciepła typu powietrze-woda. Pobierają one ciepło z powietrza zewnętrznego i przekazują do pomieszczeń poprzez instalację centralnego ogrzewania. Wśród urządzeń tego rodzaju występują zarówno pompy typu monoblok, jak i split.

Dzięki odpowiedniemu zainstalowaniu, powietrzna pompa ciepła  może dostarczyć nawet 3 razy więcej energii cieplnej do domu niż energii, którą zużywa do swojej pracy. Jest to osiągalne, ponieważ  powietrzna pompa ciepła przekazuje ciepło, a nie przekształca go z paliwa, jak ma to miejsce w przypadku spalinowych systemów grzewczych.

GRUNTOWA POMPA CIEPŁA

Gruntowa pompa ciepła, nazywana także geotermalną, działa na takiej samej zasadzie, co powietrzna pompa, z tą różnicą, że pobiera energię cieplną z gruntu. Również w tym przypadku występują zarówno pompy typu monoblok, jak i split. 

Na pewno dużą zaletą gruntowych pomp jest fakt, że źródłem ciepła jest stała temperatura gruntu, która, szczególnie w okresie zimowym, jest wyższa niż temperatura powietrza zewnętrznego. 

Z kolei wadą tego rozwiązania są stosunkowo wysokie koszty początkowe inwestycji, związane przede wszystkim z budową wymiennika gruntowego. Wymaga to wykonania skomplikowanych prac geologicznych, takich jak wywiercenie otworów w ziemi czy położenie rur z płynem chłodzącym na znacznej głębokości. 

Z CZEGO SKŁADA SIĘ POMPA CIEPŁA?

Odnosząc się do najważniejszych elementów układu występującego w pompie ciepła, wyróżnić można 4 główne elementy tego urządzenia: 

Wymiennik ciepła – inaczej nazywany parownikiem. To element pompy ciepła, który odpowiada za przekazywanie ciepła ze źródła ciepła (powietrza czy gruntu) do nośnika, którym z reguły jest czynnik chłodniczy.  W powietrznych pompach ciepła parownik umieszczony jest w agregacie zewnętrznym, natomiast w gruntowych w gruncie.

Sprężarka – w pompie ciepła jest jednym z kluczowych elementów. Sprężając czynnik chłodniczy powoduje wzrost jego temperatury, dzięki czemu pompa jest w stanie zapewnić komfort cieplny w domu. 

Skraplacz – to wymiennik ciepła, który oddaje wytworzone ciepło do instalacji centralnego ogrzewania.

Zawór rozprężny – ta część pompy odpowiada za obniżenie ciśnienia wytworzonego przez sprężarkę.

To właśnie te elementy tworzą zamknięty układ ciśnieniowy. Jednak bez czynnika roboczego, który krąży w otrzymanym układzie, pompa ciepła nie jest w stanie spełniać swojej funkcji.  

Czynnik roboczy – w pompie ciepła to substancja, która jest wykorzystywana do przenoszenia ciepła między różnymi jej elementami. Pełni kluczową rolę w cyklu termodynamicznym całej instalacji, ponieważ, najprościej mówiąc, umożliwia przetwarzanie ciepła z jednego źródła na ciepło wykorzystywane w innym miejscu. To właśnie za sprawą czynnika roboczego urządzenia są w stanie zapewnić komfort cieplny nawet w najbardziej mroźne dni. 

JAK DZIAŁA POMPA CIEPŁA?  

Na co dzień każdy z nas ma do czynienia z technologią wykorzystywaną w pompach ciepła – lodówki i klimatyzatory działają w oparciu o te same zasady i technologię. W trybie chłodzenia, pompa ciepła przenosi ciepło z wnętrza domu na zewnątrz, pozostawiając dom chłodniejszym. W zimniejsze dni natomiast, wręcz przeciwnie, pompa ciepła może przenosić energię cieplną do środka i w rezultacie ogrzewać dom.

W najprostszym ujęciu, pompa ciepła to swego rodzaju zamknięty układ, w którym krąży czynnik roboczy. Czynnik ten w sposób cykliczny zmienia swój stan skupienia. Podlega on:

• sprężaniu,
• skraplaniu,
• rozprężaniu,
• parowaniu.

Ogólna zasada działania pompy ciepła wydaje się prosta, jednak pytanie, które wiele osób sobie zadaje brzmi: jak z zimnego powietrza pompa ciepła pobiera energię cieplną i przekazuje ją do wody w instalacji centralnego ogrzewania? 

To wszystko za sprawą wspomnianego już czynnika roboczego, który jest substancją niskowrzącą. Czynnik roboczy przepływając przez parownik, przy odpowiednim ciśnieniu, zaczyna wrzeć i ze stanu ciekłego przechodzi w gazowy, pobierając ciepło z dolnego źródła ciepła. 

Kolejnym procesem w obiegu jest sprężanie, dzięki któremu zwiększają się ciśnienie i temperatura. W rezultacie gorące i sprężone pary czynnika dostają się do skraplacza, w którym oddają ciepło do wody krążącej w instalacji centralnego ogrzewania. 

Ostatnim, ale równie ważnym procesem zachodzącym w pracy pompy ciepła jest obniżenie ciśnienia czynnika za pomocą zaworu rozprężnego oraz powrót do parownika. W ten sposób obieg się zamyka.

Za sprawą odpowiednich właściwości chemicznych i ciśnienia w instalacji, czynnik roboczy jest w stanie pobierać ciepło z zimnego dla człowieka powietrza atmosferycznego np. przy temperaturach ujemnych.

CZY POMPA CIEPŁA TO KORZYSTNA INWESTYCJA?

Zakup pompy ciepła to zdecydowanie opłacalna inwestycja, tym bardziej, że przeświadczenie o tanim węglu przestało być aktualne. 

To, że pompa ciepła jest najbardziej opłacalną formą ogrzewania domu to ogromna zaleta, a fakt, że jest to również w pełni ekologiczne, bardzo łatwe i bezproblemowe w użytkowaniu rozwiązanie, przemawia za tą inwestycją jeszcze bardziej. 

Zastanawiasz się nad instalacją pompy ciepła w swoim domu? Chcesz dowiedzieć się więcej szczegółów? Zapraszamy do kontaktu ze specjalistami z SunSol, którzy na pompach ciepła znają się, jak nikt innych. Przygotują spersonalizowaną ofertę na miarę Twoich potrzeb.