Pompa ciepła to nowoczesne i ekologiczne rozwiązanie, które zdobywa coraz większą popularność wśród inwestorów. Wykorzystuje naturalne zasoby ciepła z otoczenia, aby ogrzewać budynek oraz wodę użytkową. W tym artykule dowiesz się, jak działa pompa ciepła oraz jakie są jej początki. Wiedza jest skierowana dla osób które nie miały styczności z pompami ciepła.
Lodówka to też pompa ciepła
Lodówka, z którą wszyscy jesteśmy zaznajomieni. W rzeczywistości to odwrócona pompa ciepła. Działa na tej samej zasadzie co pompa ciepła. Lecz w przeciwnym kierunku. Podczas gdy pompa ciepła przekształca ciepło niskotemperaturowe z otoczenia na ciepło wysokotemperaturowe do ogrzewania. Lodówka pobiera ciepło z wnętrza urządzenia i przenosi je na zewnątrz. Żeby utrzymać niską temperaturę wewnątrz.
Pompa ciepła jest znana od wielu lat.
Początki technologii pomp ciepła sięgają XIX wieku. Pierwsza pompa ciepła, która wykorzystywała parowanie i skraplanie, została skonstruowana przez brytyjskiego wynalazcę Petera von Rittingera w 1857 roku. Jednak pomysł na zastosowanie tego rodzaju technologii do ogrzewania budynków pojawił się dopiero na początku XX wieku. W 1912 roku szwedzki wynalazca Baltzar von Platen opracował pierwszą praktyczną pompę ciepła opartą na cyklu absorpcyjnym, która była w stanie wykorzystać ciepło z otoczenia do ogrzewania pomieszczeń.
Pompy ciepła - potencjalne problemy i kwestie, o które należy zadbać
Dlatego nie ma potrzeby martwić się. Czy pompa ciepła będzie w stanie ogrzać dom lub czy wytrzyma długo.
Jednak kluczowe jest odpowiednie zastosowanie.
Gdyż głównym celem pompy ciepła jest utrzymanie stałej temperatury w budynku. Jeśli dom jest źle ocieplony lub pompa ciepła zostanie nieprawidłowo zamontowana. Nie osiągnie oczekiwanych parametrów lub koszty ogrzania będą kosmiczne. Warto zatem zwrócić uwagę na wybór odpowiedniej firmy. Która nie wprowadzi inwestora w niepotrzebne koszty, ponieważ instalacja pompy ciepła w słabo ocieplonym domu jest nieopłacalna z powodu wysokich kosztów montażu i zużycia energii elektrycznej. Kolejnym istotnym aspektem jest wymiennik ciepła w domu (grzejniki lub ogrzewanie podłogowe) - im większy, tym możliwe jest ogrzewanie przy niższych temperaturach, co pozwala na większe oszczędności.
Jak działa pompa ciepła ?
Zasada działania
Pompa ciepła to urządzenie, które przekształca ciepło niskotemperaturowe pochodzące z otoczenia (powietrze, woda, grunt) na ciepło wysokotemperaturowe, które może być wykorzystane do ogrzewania budynku lub wody użytkowej. Pompa ciepła działa na zasadzie odwróconego cyklu chłodniczego, gdzie energia cieplna jest przenoszona z niskiej temperatury do wyższej.
Rodzaje pomp ciepła
Istnieją różne rodzaje pomp ciepła, które można podzielić ze względu na źródło ciepła, technologię oraz sposób przekazywania ciepła do budynku. Najczęściej spotykane to pompy ciepła powietrzne, gruntowe oraz wodne.
Główne komponenty pompy ciepła
Wymiennik ciepła
Wymiennik ciepła to element pompy ciepła, który umożliwia przenoszenie ciepła z jednego medium do drugiego. W zależności od rodzaju pompy ciepła, wymiennik ciepła może przekazywać ciepło z powietrza, gruntu lub wody do czynnika chłodniczego.
Sprężarka
Sprężarka jest kluczowym elementem pompy ciepła, który podnosi temperaturę czynnika chłodniczego. Gdy czynnik chłodniczy zostaje sprężony, jego temperatura wzrasta, a energia cieplna jest przekazywana do systemu ogrzewania budynku.
Skraplacz
Skraplacz to kolejny ważny element pompy ciepła, gdzie sprężony czynnik chłodniczy oddaje ciepło do systemu ogrzewania. W wyniku tego procesu czynnik chłodniczy zmienia stan skupienia z gazowego na ciekły.
Parownik
Parownik to miejsce, gdzie czynnik chłodniczy pochłania ciepło z otoczenia, zmieniając swoje skupienie z ciekłego na gazowe. Następnie czynnik chłodniczy kierowany jest do sprężarki, gdzie zaczyna się kolejny cykl pracy pompy ciepła.
Zawór czterodrogowy
Kontroluje przepływ czynnika chłodniczego w pompie ciepła. W zależności od trybu pracy (grzewczego lub chłodzącego), zmienia pozycję, odwracając cykl. Zapewnia to efektywne ogrzewanie lub chłodzenie budynku.
O to przykład budowy pompy ciepła na przykładzie pompy ciepła Viessman Vitocal 22A Monoblok z modułem hydraulicznym.
Jakie gazy w pompach ciepła występują ?
W pompach ciepła wykorzystywane są różne gazy jako czynniki chłodnicze, które umożliwiają przenoszenie energii cieplnej. Wybór odpowiedniego czynnika chłodniczego zależy od wielu czynników, takich jak wymagana temperatura pracy, sprawność energetyczna, wpływ na środowisko czy bezpieczeństwo użytkowania. Poniżej przedstawiamy dwa popularne rodzaje stosowane w pompach ciepła:
Fluorowane gazy (HFC, HCFC)
Fluorowane gazy, takie jak HFC (hydrofluorowęglowodory) czy HCFC (chlorofluorowęglowodory), były powszechnie stosowane jako czynniki chłodnicze w przeszłości. HFC, takie jak R-410A. R-32 jest obecnie popularny ze względu na ich wysoką sprawność energetyczną i niską toksyczność. Jednakże, ze względu na ich potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP), Unia Europejska wprowadziła regulacje mające na celu stopniowe wycofywanie stosowania fluorowanych gazów w przyszłości.
Propan (R-290)
To naturalny czynnik chłodniczy, który zyskuje na popularności jako alternatywa dla fluorowanych gazów. Propan charakteryzuje się niskim potencjałem tworzenia efektu cieplarnianego (GWP) oraz wysoką sprawnością energetyczną. Pompy ciepła na propan dobrze modulują moc oraz utrzymują swoją moc grzewczą do niskich temperatur. Wadą jest to że ze względu na bezpieczeństwo jest tylko wersji w monoblok.
Dwutlenek węgla (R-744) - Promowany przez Eu
To kolejny naturalny czynnik chłodniczy, który staje się coraz bardziej popularny w pompach ciepła. CO2 ma zerowy potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP) oraz niską toksyczność. Wysokie ciśnienia robocze są jednym z głównych wyzwań związanych z zastosowaniem R-744 jako czynnika chłodniczego, ale nowoczesne technologie pozwalają na coraz szersze wykorzystanie tego gazu w pompach ciepła.
Proces pracy pompy ciepła
Wydobycie ciepła
Pierwszym etapem pracy pompy ciepła jest zabranie ciepła z otoczenia. W zależności od rodzaju pompy ciepła, ciepło może być pozyskiwane z powietrza, gruntu lub wody. W parowniku, czynnik chłodniczy pochłania ciepło, zmieniając swoje skupienie z ciekłego na gazowe.
Przekształcenie ciepła
Następnie sprężony czynnik chłodniczy jest kierowany do sprężarki, gdzie pod wpływem ciśnienia jego temperatura wzrasta. W wyniku tego procesu, energia cieplna jest przekształcana na energię o wyższej temperaturze.
Dystrybucja ciepła
Pod koniec cyklu, wysokotemperaturowy czynnik chłodniczy przekazuje swoje ciepło do systemu ogrzewania budynku za pośrednictwem skraplacza. Ciepło to może być wykorzystane do ogrzewania pomieszczeń oraz wody użytkowej.
Rozprężanie
Czynnik chłodniczy, który pozbył się ciepła, przechodzi przez zawór rozprężny, co powoduje obniżenie jego ciśnienia i temperatury. Cykl zaczyna się od początku.
Zastosowanie pomp ciepła
Ogrzewanie domów jednorodzinnych
Pompy ciepła są coraz częściej wykorzystywane jako główne źródło ogrzewania w domach jednorodzinnych. Po 2035 jedyne źródło do ogrzewania. Dzięki wysokiej sprawności oraz ekologicznemu charakterowi, pozwalają na obniżenie kosztów ogrzewania oraz zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych.
Ogrzewanie budynków użyteczności publicznej
Pompy ciepła są także stosowane w budynkach użyteczności publicznej, takich jak szkoły, przedszkola czy biurowce. Właściwie dobrana i zainstalowana pompa ciepła może zapewnić komfortowe warunki wewnątrz budynku oraz znacząco obniżyć koszty eksploatacji.
Ogrzewanie wody użytkowej
Pompy ciepła mogą być także wykorzystywane do podgrzewania wody użytkowej, zarówno w domach jednorodzinnych, jak i w budynkach użyteczności publicznej. W zależności od potrzeb, można wybrać pompę ciepła dedykowaną wyłącznie do podgrzewania wody, lub rozwiązanie, które łączy funkcje ogrzewania pomieszczeń i wody.
Chłodzenie
Pompy ciepła oferują również funkcję chłodzenia, co pozwala na utrzymanie komfortowej temperatury wewnątrz budynku również w okresie letnim. W przypadku pompy ciepła powietrze/powietrze czyli tak zwanej klimatyzacji chłodzenie oraz grzanie jest w standardzie. Jednak najtańsze jednostki są mało wydajne i pobierają więcej prądu. Warto zwrócić uwagę na to przy wyborze odpowiedniego modelu. Jeden z Polskich producentów pomp ciepła igloo zaczynał swoją karierę właśnie lad chłodniczych czy szaf.
Ogrzewanie basenu
Pompy ciepła są wykorzystywane do efektywnego podgrzewania wody w basenie, utrzymując optymalną temperaturę dla użytkowników przez cały rok, niezależnie od warunków atmosferycznych. Jeśli używamy basenu przez okres letni korzystniej wybrać solary.
Podsumowanie
Pompa ciepła może być świetnym rozwiązaniem dla wielu domów, jednak przed jej zastosowaniem warto wziąć pod uwagę warunki techniczne oraz klimat i lokalizację. Dobrze ocieplony budynek z odpowiednio dobranym systemem grzewczym oraz korzystnymi warunkami klimatycznymi i lokalizacyjnymi pozwoli na osiągnięcie pełnego potencjału pompy ciepła i znaczących oszczędności energetycznych. Przed podjęciem decyzji o montażu pompy ciepła warto skonsultować się z ekspertami i dokonać analizy technicznej oraz ekonomicznej, aby wybrać rozwiązanie najlepiej dopasowane do indywidualnych potrzeb
Czy jesteś zainteresowany zastosowaniem pompy ciepła w swoim domu?
Chcesz dowiedzieć się więcej o jej działaniu i możliwościach oszczędności? Skontaktuj się z nami już dziś! Nasi specjaliści odpowiedzą na wszystkie Twoje pytania i pomogą w doborze najlepszego rozwiązania dostosowanego do Twoich potrzeb. Nie czekaj, zacznij oszczędzać na ogrzewaniu i zyskaj komfort dzięki nowoczesnej technologii pomp ciepła.
