Jak działa pompa ciepła?

Przy okazji budowy domu na pewno nie raz słyszeliśmy określenie „pompa ciepła”. Mogłoby się wydawać, że jest to dość skomplikowane urządzenie, jednak prawda jest zupełnie inna. W tym artykule postaramy się wyjaśnić, czym jest pompa ciepła i na jakich zasadach działa.

Co to jest pompa ciepła?

Pompa ciepła jest niskotemperaturowym urządzeniem grzewczym , które wykorzystuje energię cieplną. która z kolei jest zawarta w ziemi, wodzie i powietrzu. Pompy ciepła to takie duże skrzynki, która zazwyczaj nie zajmują więcej miejsca niż 2 m ². W układzie zamkniętym pompy znajdują, w którym znajdują się elementy pompy. W środku tego układu znajdziemy krążący czynnik roboczy, który podlega ciągłym przemianom. Przemiany te następuję ze stanu ciekłego na gazowy i na odwrót, co sprawia, że możliwy jest przepływ energii cieplnej z tzw. „źródla dolnego” w stronę górnego.

Pompa ciepla jest wykorzystywana do podgrzewania wody użytkowej. Pompy ciepła oddają również ciepło do ogrzania domów i budynków, w których są zamontowane. Każda pompa dzieli się na źródło górne i dolne.Źródło górne to inaczej instalacja grzewcza. Dolne źródło może być różne, lecz najczęściej jest to grunt. w głąb którego umieszczane są kolektory płaskie, spiralne czy też sondy. Takim źródłem jest także powietrze, woda (w tym ścieki).

W układzie zamkniętym pompy zachodzą przemiany fizyczne. W celu uruchomienia pompy należy dostarczyć do sprężarki niewielką ilość energii elektrycznej.

Pompy ciepła zasada działania

Pompa ciepła pracuje w obiegu zamkniętym. Każdy obieg posiada elementy, które są konieczne do omówienia, aby zrozumieć jak działa taka pompa.

Wymiennik ciepła czyli parownik – czynnik roboczy pod postacią mieszanki gazu i cieczy podlega procesowi odparowania. W ten oto sposób zostaje odebrana energia ze źródła dolnego. W późniejszym etapie zostaje zassana para z niskim ciśnieniem, która trafia do sprężarki. Czynnik zassany podnosi swoją temperaturę oraz ciśnienie. Czynnik w postaci gazowej krąży w obiegu do momentu trafienia kolejnego elementu.

Wymiennik ciepła czyli skraplacz jest następnym elementem obiegu. Już gorący i sprężony czynnik dociera do wymiennika i oddaje całą swoją energię do górnego źródła, tym samym powodując skraplanie.

Ostatnim elementem obiegu jest jest zawór rozprężny. To tutaj jest racjonowany czynnik, który trafia do parownika. Podczas tego procesu temperatura i ciśnienie czynnika znacznie się obniżają. Dzięki temu czynnik krąży nieprzerwanie po obiegu, gwarantując ciągłość pracy pompy.

Pompa ciepła co – rodzaje

Wpisując w wyszukiwarkę „pompa ciepła jak działa” wyskoczy nam wiele opcji oraz rodzajów pomp. My natomiast opisze trzy, które są najbardziej wykorzystywane.

Najczęściej stosowane pompy ciepła to typu solanka-woda. Stosowane są także rozwiązania powietrze-woda oraz woda-woda. Bardzo rzadko stosuje się pompy z tzw. bezpośrednim odparowaniem.

Wszystkie te rodzaje są takie same pod względem górnego obiegu, którym jest, najprościej mówiąc instalacja centralnego ogrzewania. Różnice znajdziemy jedynie u dolnego źródła. We wszystkich trzech rodzajach stosowana jest woda jako medium grzewcze, stąd wszędzie jednym członem nazwy jest słowo „woda”.

Pompy ciepła solanka – woda

Jest to prawdopodobnie najbardziej efektywne rozwiązanie. To rozwiązanie charakteryzuje się pozyskiwaniem energii słonecznej, która jest skumulowana w ziemi. W tym systemie stosowane są dwa rodzaje wymienników – poziome i pionowe. Kolektory, czyli wymienniki poziome to rury wykonane z tworzywa sztucznego o długości około 130 metrów, które są układane na głębokości 1,5 m. W zależności od zapotrzebowania na wodę w budynku ich ilość waha się od 4 do 10. Wymienniki pionowe to nic innego jak odwierty, które wykonuje się na głębokości do 1,5 m. Umieszczane są w nich sondy w kształcie litery „U”. Jeżeli jest to montaż w domu jednorodzinnym, to zazwyczaj stosouje się 2 lub 3 odwierty. W systemie pompy ciepła solanka – woda wykorzystuje się fakt, że temperatura ziemi na głębokości poniżej metra jest w miarę stała i wynosi w przybliżeniu 7,5 stopnia Celsjusza. Fakt ten umożliwia uzyskanie czynnika, posiadającego temperaturę w granicach 4 stopni Celsjusza, co jest dość efektownym rozwiązaniem. Współczynnik COP wynosi 4,0, jeśli pompa przy pomocy sprężarki podniesie temperaturę do 35 stopni Celsjusza. Na ten moment to najbardziej efektowny i stabilny model montażu pomp ciepła.

Pompy ciepła powietrze – woda

W tym modelu powietrze jest wykorzystywane jako zewnętrzne źródło energii. Jest to doskonałe rozwiązanie w momencie, kiedy temperatura na zewnątrz wynosi maksymalnie – 5 stopni Celsjusza. Osiągnięcie temperatury 35 stopni Celsjusza w obiegu jest jak najbardziej możliwe i w dodatku efektywne. Ta efektywność gwałtownie spada, jeśli temperatura zacznie spadać poniżej wspomnianych pięciu stopni na minusie. W takiej sytuacji spada współczynnik COP, który mierzy ilość energii uzyskanej z dolnego źródła do energii elektrycznej, która jest potrzebna do jej uzyskania. W efekcie końcowym pompa zaczyna grzać głównie prądem, więc koszty eksploatacyjne rosną wprost proporcjonalnie.

Pompy ciepła woda – woda

Woda jest zdecydowanie najważniejszym aspektem w tym obiegu. Jako dolne źródło wykorzystywane są podziemne cieki wodne. Woda z jednej studni zostaje pobrana i zrzucana do następnej, która powinna być oddalona minimalnie o 15 m w stronę cieku wodnego. Aby zastosować ten system, potrzebna nam jest odpowiednia wydajność podziemnych źródeł wody. Należy pamiętać, że przeciętna pompa o mocy 8 kW jest w stanie przepompować około 2 m³ wody w ciągu godziny. Żywotność pompy to około 30 lat, więc trzeba wziąć to pod uwagę i zastanowić się, czy na przestrzeni tego czasu wydajność źródeł podziemnych może ulec zmianie. Dodatkowo, woda, która przepływa przez pompę jest nasycona minerałami, czyli jest zmineralizowana. Taka woda powoduje szybsze korodowanie elementów obiegu pompy, z którymi ma styczność. Z powyższych powodów taki rodzaj pompy jest niezbyt polecany.

Instalacja centralnego ogrzewania – górne źródło

Pompy ciepła to urządzenia, których system najlepiej pracuje podczas, gdy czynnik w obiegu ma niską temperaturę. To zjawisko nazywamy pracą na niskim parametrze. Niski parametr jest przyjmowany do temperatury 35 stopni Celsjusza. Oczywiście, pompy ciepła mogą podgrzewać czynnik do wyższych temperatur, ale nie ma to większego sensu, ponieważ wskaźnik COP będzie wtedy spadał. Z tego też powodu najlepszymi kompanami do współpracy dla pomp ciepła jest ogrzewanie podłogowe, sufitowe i ścienne oraz tylko niektóre wybrane rodzaje ogrzewania grzejnikowe. Najczęstszym wyborem grzejników są takie, których temperatura wychodząca wynosi 70 stopni Celsjusza, a temperatura powrotna 50 stopni Celsjusza.

Instalacja co w domu

Jeżeli zdecydowaliśmy się na ogrzewanie podłogowe jak wybór źródła ciepła w domu, to powinniśmy poświęcić temu szczególną uwagę już na samym początku. O ile w przypadków ogrzewania grzejnikowego jesteśmy w stanie wiele zmienić na każdym etapie, ponieważ grzejnik można wymienić na większy lub mniejszy, tak w przypadku ogrzewania podłogowego nie ma możliwości wprowadzenia zmian w późniejszych etapach instalacji. W razie czego w grę wchodzi jedynie skucie i położenie podłogówki od nowa, dlatego też tak ważne jest dopilnowanie projektu oraz etapów wykonawczych.

Jaka pompa ciepła najlepsza?

Najlepszą pompą ciepłą będzie taka, która będzie spełniała parametry techniczne oraz dostosowana do innych zastosowanych instalacji. Szczególnie musimy uważać w przypadku wentylacji mechanicznej, czyli rekuperacji oraz w przypadku posiadania źródła ciepła z kominka, tzw. DGP.

Aby odpowiednio dobrać pompę i zrozumieć jaka jest zasada działania tego, musimy dokonać dokładnych wyliczeń zapotrzebowania na ciepło w każdym pomieszczeniu. Projekt powinien zawierać sposób ułożenia instalacji oraz jej długość, aby dobrać jak najlepszy sprzęt pod wyniki. Nie jest zalecane montowanie instalacji bez wcześniejszego projektu, ponieważ może to przynieść więcej szkody niż pożytku. Co więcej, może się okazać, że oszacowane obliczenia dość sporo odbiegają od rzeczywistych, co będzie prawdopodobnie miało bezpośrednie przełożenie na funkcjonowanie całego obiegu instalacyjnego.

Podczas komplementacji elementów instalacji CO ważny jest także dobór materiałów. Nie jest to dobry moment, w którym powinniśmy szukać oszczędności. Decydując się na pompę ciepła poleconą przez fachowca mamy gwarancję jakości oraz żywotności. Dotyczy to nie tylko materiałów, ale samego projektu. Nie powinniśmy się interesować inną pompą ciepła niż ta, która została zalecona na podstawie projektu inżynierskiego. Należy pamiętać, że w materiałach wysokiej jakości nie chodzi o to, aby klienta naciągnąć, ale o jakość materiałów. Gwarancję mam zapewnioną na około 10 lat, więc warto wybrać taki materiał, który będzie odpowiednio służył przez wiele lat. W przeciwnym wypadku może być konieczne skucie posadzki i wprowadzenie poprawek, co może sporo kosztować.

Bardzo często polecane są odwierty pionowe ze względu na stabilną wydajność. Należy pamiętać, że źle dobrane pompy ciepła, a w zasadzie ich dolne źródło, może skończyć się zamrożeniem i urządzenie nie będzie wydajnie pracować.

Każda szanująca się firma instalacyjna powinna poinformować klienta o możliwym ryzyku, jeśli klient działa bez projektu. Projekt inżynierski jest podstawą, ale drugą bardzo ważnym aspektem jest wykonawstwo. Dobór fachowców jest niezwykle istotny, ponieważ od nich zależy dokładne wykonanie założeń projektowych. Ludzie na właściwym miejscu powinni wiedzieć, jak zająć się wykonawstwem, aby instalacja i pompy spełniały swoje założenie i dawały wieloletnią gwarancję. Na rynku istnieje wiele firm, wykwalifikowanych inżynierów i instalatorów, którzy wiedzą jak należycie wykonywać swoją pracę i czytać projekty.

Firma PAMAR posiada ponad dwudziestoletnie doświadczenie w branży, a nasze materiały oraz urządzenia dobieramy z największą starannością. Zanim trafią do naszych klientów, są poddawane wielokrotnym testom jakościowym i wytrzymałościowym. Co więcej, jako hurtownia posiadamy kilka marek, które są produkowane na naszą wyłączność. Są to najwyższej jakości urządzenia, które podążają za zmieniającymi się na rynku trendami. Oferujemy szeroką gamę produktów, które są dostosowane do najróżniejszych warunków technicznych. Udzielamy gwarancji, jaką daje producent i staramy się, aby nasi fachowcy jak najrzetelniej wykonywali powierzane im obowiązki, począwszy od czytania projektów po dobór solidnych urządzeń i materiałów.