Pompa ciepła – jak działa i jakie są rodzaje?
Pompa ciepła idealnie wpisuje się w ideę energooszczędności. Nie wydziela spalin, a do jej działania niezbędna jest tylko energia elektryczna. Ale aby pompa ciepła właściwie spełniała swe zadanie muszą zostać spełnione odpowiednie warunki.
Pompa ciepła jest urządzeniem, które pobiera energię ze źródła zwanego dolnym (może to być np. ziemia), gdzie temperatura jest niższa, ogrzewa je i oddaje już ogrzane do górnego źródła, czyli np. w pomieszczeniu, które chcemy ogrzać. Mechanizm ten jest możliwy dzięki odpowiedniej budowie urządzenia.
Niezamarzający czynnik roboczy, może to być mieszania wody i alkoholu albo glikol, płynie w wężownicy i pobiera energię cieplną z gruntu, wody lub powietrza. Podgrzany, oddaje następnie ciepło czynnikowi chłodniczemu, który podgrzany odparowuje staje się gazem, a sprężony przez sprężarkę wytwarza ciepło.
Wytworzona w ten sposób energia przekazywana jest do systemu instalacji centralnego ogrzewania budynku lub wykorzystana do podgrzania ciepłej wody użytkowej. Następnie skroplony gaz przechodzi przez zawór rozprężny, gdzie zostaje obniżone jego ściśnienie oraz temperatura i przepływa do parownika, gdzie ponownie odbiera ciepło od czynnika obiegu dolnego źródła. Taki sposób działania pompy ciepła można przyrównać do pracy lodówki, która pobiera ciepło z zawartych w niej produktów i oddaje to ciepło na zewnątrz.
Co wpływa na efektywność pompy ciepła?
Niewłaściwie dobrana pompa ciepła działa nie tylko nieefektywnie, ale powoduje także straty materialne. Urządzenie do prawidłowej pracy wymaga odpowiednich warunków atmosferycznych, poziomu wód gruntowych lub działki o odpowiedniej wielkości. Najlepiej dobór pompy należy powierzyć specjaliście. Na efektywność pracy całego systemu wpływa w głównej mierze właściwy wybór dolnego źródła. Na przykład zastosowane pompy ciepła, która wykorzystuje wodę gruntową o dużej zawartości żelaza spowoduje gorszą pracę wymienników ciepła i pogarszanie poboru ciepła. Z kolei efektywność pompy ciepła, która wykorzystuje jako dolne źródło powietrze zewnętrzne zależy od jego wilgotności, czyli im powietrze zimniejsze, tym mniej wilgoci i tym mniej sprawna pompa. Dlatego urządzenie to nie sprawdzi się rejonach, gdzie panują ostre zimy. Na efektywności pompy wpływają również takie czynniki jak ciśnienia robocze czynników.
Rodzaje pomp ciepła – energia z ziemi
W zależności od dolnego źródła pobierania energii, systemy z pompą ciepła dzielimy na te oparte o ziemię, wodę i powietrze. Gruntowa pompa ciepła pobiera energię zawartą w ziemi. Do pobierania energii z gruntu, służy układ rur zwany kolektorem. Rury wypełnione są mieszankę wody z glikolem zwaną solanką, stąd czasami pompa gruntowa zwana jest również pompą typu solanka-woda. W zależności czy są to warstwy płytkie, czy głębokie wykorzystuje się kolektory poziome, spiralne oraz pionowe. W przypadku kolektorów poziomych powierzchnia działki powinna być przynajmniej dwa razy większa niż powierzchnia domu. Z kolei w przypadku niewielkiej powierzchni działki stosuje się kolektor pionowy, a odwierty potrzebne do jego umieszczenia wykonuje się na głębokości od 20 do 100 – 200 m. Wydajność pomp gruntowych zależy do wilgotności ziemi - im jest ona większa, tym wydajniejsza pompa.
Pompa ciepła typu powietrze
Niewątpliwymi zaletami pompy ciepła typu powietrze jest niski koszt zakupu oraz fakt, iż może być zamontowana w gotowym już domu. Wada? Przy drastycznym spadku temperatury do -15, 20 stopni pompa potrzebuje wsparcia w postaci dodatkowego urządzenia grzewczego. W przypadku bardzo niskich temperatur pompa automatycznie się wyłącza, a funkcje grzewcze przejmuje np. kocioł.
Pompa ciepła typu woda
Energia potrzebna do ogrzewania może być także czerpana przez pompę z wód gruntowych. Ale pod pewnymi warunkami. Wody nie mogą znajdować się na głębokości niższej niż 20 m, nie mogą być stojące i powinny charakteryzować się odpowiednim i stałym składem chemicznym, czyli takim który dobrze przewodzi ciepło i będzie gwarantował prawidłową i efektywną pracę pompy. Do prawidłowego działania urządzenia konieczne są dwie studnie. Z jednej woda jest czerpana, a do drugiej, ochłodzona już, zrzucana.
