| muratordom.pl » Instalacje » Ogrzewanie domu » Działanie pompy ciepła

Działanie pompy ciepła

Opinie o pompach ciepła są sceptyczne albo bardzo entuzjastyczne. Czego tak naprawdę możemy się po nich spodziewać? Jakie są zasady działania pompy ciepła? Czy montaż pompy się opłaca? Przedstawiamy najpopularniejsze rozwiązania, przybliżamy wskaźniki energetyczne.

Jaka jest zasada działania pompy ciepła?

Pompa ciepła to urządzenie, które do ogrzewania pomieszczeń wykorzystuje ciepło z otoczenia – pobiera je najczęściej z gruntu, wody lub powietrza i transportuje do instalacji grzewczej. W ten sposób umożliwia korzystanie z energii, za którą nie trzeba płacić. Poza tym pompa ciepła nie zużywa żadnego paliwa, nie emituje spalin, a efektem jej działania jest jedynie obniżenie o kilka stopni temperatury ośrodka, z którego odbiera ciepło. Brzmi to zachęcająco, prawda? Tak, ale oczywiście musi być w tym jakiś haczyk – nie ma nic za darmo.

A więc po pierwsze, pompa ciepła jest stosunkowo droga. Jednak na szczęście nie aż tak, żeby nie mogła być powszechnie stosowana – nawet w Polsce pracują ich już tysiące.

Drugi problem – żeby transportować ciepło, pompa musi być zasilana energią. W powszechnie stosowanych urządzeniach jest to energia elektryczna. Jest ona najdroższym spośród popularnych nośników energii. Wprawdzie mówi się, że pompa nie potrzebuje jej dużo i że jej eksploatacja jest bardzo tania. Ale czy rzeczywiście tak jest? Od tego przecież zależy opłacalność jej zastosowania.

Autor: Andrzej T. Papliński

Najpopularniejsze są pompy pobierające ciepło z gruntu – najlepiej, gdy jest mokry, gliniasty. Suchy piasek dostarcza kilkakrotnie mniej ciepła

Jak przekazywane jest ciepło?

Jak to możliwe, że ciepło z chłodniejszego otoczenia jest przekazywane do znacznie cieplejszych pomieszczeń?

W obiegu pompy ciepła krąży płyn (tak zwany czynnik roboczy), który jest poddawany procesom termodynamicznym: w niskiej temperaturze odparowuje, tym samym pobierając ciepło z otoczenia. Już jako gaz jest sprężany w sprężarce napędzanej energią elektryczną, dzięki czemu rośnie jego temperatura. Staje się ona tak wysoka, że wystarczy do ogrzania wody w instalacji centralnego ogrzewania lub powietrza nadmuchiwanego do pomieszczeń. Oddając ciepło, czynnik roboczy skrapla się i staje się cieczą. Przepływa przez element dławiący, w którym – w wyniku rozprężenia – jego temperatura znacznie się obniża. W tym stanie wraca do wymiennika, w którym odbiera ciepło z otoczenia, i cały cykl się powtarza.

W przypadku pomp ciepła wykorzystujących ciepło z gruntu, do doprowadzenia ciepła do parownika pompy jest potrzebna specjalna instalacja nazywana wymiennikiem gruntowym. Robi się ją z elastycznych rur, układając je w gruncie w jednej lub dwóch płaszczyznach albo w formie spirali. Aby uzyskać jak najwięcej ciepła, wymiennik należy umieścić na głębokości, na której temperatura gruntu jest najwyższa. Ze względu na koszty i opłacalność inwestycji układa się go tylko trochę poniżej strefy przemarzania gruntu (w zależności od regionu Polski znajduje się ona od 0,8 do 1,4 m poniżej poziomu terenu).

Ilość ciepła, którą da się pobrać z gruntu, zależy przede wszystkim od właściwości fizycznych gleby, a zwłaszcza jej wilgotności, w pewnym stopniu także od nasłonecznienia terenu. Gęstość strumienia ciepła w gruncie gliniastym osiąga ponad 30 W/m2, podczas gdy w suchym, piaszczystym może wynosić zaledwie 10 W/m2, czyli trzykrotnie mniej. Zatem powierzchnia wymiennika niezbędna do osiągnięcia mocy grzewczej 10 kW może się wahać od 330 do nawet 1000 m2. Na wymienniki układane poziomo w gruncie potrzeba sporo miejsca na działce.

Mniej wymagające pod tym względem są wymienniki w postaci pionowych sond. Rury takiego wymiennika umieszcza się w odwiertach o głębokość od kilkudziesięciu do kilkuset metrów. Jest to trudniejsze niż ułożenie rur poziomo, wymaga użycia specjalistycznego sprzętu, więc więcej kosztuje. Może się jednak okazać opłacalne na działkach o bardzo niskim poziomie wód gruntowych, gdzie wymiennik poziomy musiałby mieć bardzo dużą powierzchnię. Orientacyjnie można przyjąć, że do uzyskania 1 kW mocy grzewczej jest potrzebny odwiert o głębokości 20 m (czyli aż 200 m, gdy zapotrzebowanie wynosi 10 kW). Na ogół zamiast jednego bardzo głębokiego robi się kilka płytszych odwiertów, które powinny być oddalone od siebie co najmniej o 5 m.

Energia z wód gruntowych

Jeśli zapotrzebowanie na ciepło jest duże, bardziej opłacalne może być  pozyskiwanie energii z wód gruntowych lub powierzchniowych – ich temperatura zimą waha się między 0 a 10°C. Wskaźniki energetyczne takiego rozwiązania są jeszcze korzystniejsze niż w przypadku pomp gruntowych, ale trzeba brać pod uwagę dodatkowe koszty i problemy wynikające z zanieczyszczenia wody. Konieczne jest jej filtrowanie oraz częste czyszczenie, a nawet wymiana korodujących elementów instalacji. Do osiągnięcia mocy 10 kW jest potrzebny przepływ ponad 2 m3/h wody o temperaturze 5°C, więc jej przepompowywanie pochłania znaczną ilość energii, co niekorzystnie wpływa na efektywność systemu.

Jak ogrzać dom energooszczędny? Poradnik

Zdecydowałeś się na dom energooszczędny? Świetnie! Koszty ogrzewania takiego domu powinny być...

zobacz więcej
zamknij
Przeczytaj dodatkowo:
Energooszczędny dom – w jakie technologie opłaca...

Domy energooszczędne stają się coraz bardziej popularne, jest to spowodowane m.in bardziej restrykcyjnymi...

Nie przyczyniaj się do powstawania smogu! Wybierz...

Kocioł na paliwo stałe również może być eko. Powinien jednak spełniać odpowiednie wymagania w zakresie...

System ogrzewania FEELCO - komfort użytkowania...

Jeśli szukasz systemu ogrzewania nowej generacji, FEELCO jest odpowiedzią na twoje potrzeby! Zintegrowany...

Pompa ciepła powietrze-powietrze – sposób na...

Konieczność rozwiązania problemu bardzo złej jakości powietrza zanieczyszczonego na skutek niskiej emisji...

Cicha wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła....

Wentylacja mechaniczna z rekuperatorem to bardzo praktyczne rozwiązanie, coraz częściej instalowane w domach...

Kocioł elektryczny - nowoczesny, bezpieczny i...

W świadomości inwestorów utarło się przekonanie, że ogrzewanie elektryczne jest drogie i nieopłacalne....