Pompy ciepła
Jak to działa?
Pompa ciepła to urządzenie o zasadzie działania zbliżonej do zasady działania lodówki. Ciepło odbierane jest od tzw. dolnego źródła, którym może być grunt, woda lub powietrze i przekazywane pośrednio do odbiornika ciepła, jakim jest medium w instalacji grzewczej. Ciepło może być również przekazywane do wody użytkowej. Ze względu na rodzaj dolnego źródła, pompy ciepła dzielą się na następujące typy:
- solanka/woda – zobacz animację…
- woda/woda – zobacz animację…
- powietrze/woda – zobacz animację…
Poznaj najważniejsze zalety pomp ciepła lub Skontaktuj się!
Informacje ogólne
Mimo, iż mogło by się wydawać, że trudno jest ogrzać dom odbierając ciepło od zimnej ziemi, wody, czy powietrza, to nawet przy bardzo niskich temperaturach dolnego źródła, pompa ciepła pobiera ze środowiska naturalnego ilość ciepła wystarczającą do ogrzania domu, czy przygotowania ciepłej wody. Oczywiście im dolne źródło cieplejsze, tym sprawność pompy ciepła wyższa.
Wskaźnikiem opisującym sprawność pompy ciepła jest współczynnik COP (ang. coefficient of performance), który jest stosunkiem energii cieplnej uzyskanej z pompy ciepła QPC do dostarczonej do pompy mocy elektrycznej Pel:
Często producenci podają również inny wskaźnik obrazujący efektywność pompy ciepła podczas całego roku, co ma szczególne znaczenie w przypadku pomp ciepła powietrze/woda, gdzie temperatura dolnego źródła ulega w ciągu roku znacznym wahaniom. Średnioroczny współczynnik efektywności β jest równy stosunkowi rocznej uzyskanej przez pompę ciepła energii cieplnej WPC do energii elektrycznej zużytej przez pompę w ciągu roku Wel:
Pompy ciepła ze względu na swoje zalety zdobywają coraz więcej zwolenników i mimo swej dość wysokiej ceny stały się poważną alternatywą dla konwencjonalnych źródeł ciepła. Większość modernizacji kotłowni powinna zakładać wymianę źródła ciepła na pompę ciepła, grzechem jest budowanie nowego budynku bez rozważenia opcji zastosowania do ogrzewania pompy ciepła.
Zasada działania pompy ciepła solanka/woda
Aby lepiej zrozumieć zasadę działania pompy ciepła można ją porównać do lodówki (wnętrze lodówki – dolne źródło ciepła, wymiennik ciepła z tyłu lodówki – grzejniki).
Żeby dobrze zrozumieć zasadę działania pompy ciepła należy znać pewne prawa fizyczne:
- podczas parowania każda substancja pobiera ciepło z otoczenia,
- podczas skraplania każda substancja oddaje ciepło do otoczenia,
- podwyższenie ciśnienia substancji powoduje podwyższenie jej temperatury parowania/skraplania,
- obniżenie ciśnienia substancji powoduje obniżenie jej temperatury parowania/skraplania.
Zasada działania pompy ciepła jest podobna dla każdego typu pompy ciepła. Jedyne różnice polegają na sposobie doprowadzenia ciepła do parownika (2) pompy ciepła.
W przypadku pompy ciepła solanka/woda odpowiedzialna jest za to pompa (1), która wymusza przepływ solanki w gruntowych kolektorach poziomych lub pionowych (10), co pozwala na pobranie ciepła z gleby.
Czynnik roboczy, będący pod niskim ciśnieniem (dzięki czemu paruje on w niskiej temperaturze), podgrzewany jest w parowniku (2) przez czynnik krążący w obiegu dolnego źródła ciepła. Następnie zwiększane jest jego ciśnienie w sprężarce (4). Dzięki temu temperatura czynnika jak i jego temperatura skraplania ulega zwiększeniu. Pozwala to na oddanie ciepła do obiegu grzewczego w skraplaczu (3). Czynnik roboczy po skropleniu przepływa przez zawór dławiący (5) co powoduje zmniejszenie jego ciśnienia. Pompa obiegowa (6) wymusza przepływ wody w obiegu grzewczym, a automatyka rozdziela ogrzaną wodę na obieg z grzejnikami (7), ogrzewaniem podłogowym (8) oraz podgrzewaczem ciepłej wody użytkowej (9).
Zasada działania pompy ciepła woda/woda
W przypadku pompy ciepła woda/woda pompa (1) wymusza w przewodach przepływ wody pobranej ze studni czerpalnej (10). Schłodzona woda odprowadzana jest do studni zrzutowej (11).
Czynnik roboczy, będący pod niskim ciśnieniem (dzięki czemu paruje on w niskiej temperaturze), podgrzewany jest w parowniku (2) przez czynnik krążący w obiegu dolnego źródła ciepła. Następnie zwiększane jest jego ciśnienie w sprężarce (4). Dzięki temu temperatura czynnika jak i jego temperatura skraplania ulega zwiększeniu. Pozwala to na oddanie ciepła do obiegu grzewczego w skraplaczu (3). Czynnik roboczy po skropleniu przepływa przez zawór dławiący (5) co powoduje zmniejszenie jego ciśnienia. Pompa obiegowa (6) wymusza przepływ wody w obiegu grzewczym, a automatyka rozdziela ogrzaną wodę na obieg z grzejnikami (7), ogrzewaniem podłogowym (8) oraz podgrzewaczem ciepłej wody użytkowej (9).
Zasada działania pompy ciepła powietrze/woda
W przypadku pompy ciepła powietrze/woda wentylator (1) nadmuchuje powietrze na parownik (2).
Czynnik roboczy, będący pod niskim ciśnieniem (dzięki czemu paruje on w niskiej temperaturze), podgrzewany jest w parowniku (2) przez czynnik krążący w obiegu dolnego źródła ciepła. Następnie zwiększane jest jego ciśnienie w sprężarce (4). Dzięki temu temperatura czynnika jak i jego temperatura skraplania ulega zwiększeniu. Pozwala to na oddanie ciepła do obiegu grzewczego w skraplaczu (3). Czynnik roboczy po skropleniu przepływa przez zawór dławiący (5) co powoduje zmniejszenie jego ciśnienia. Pompa obiegowa (6) wymusza przepływ wody w obiegu grzewczym, a automatyka rozdziela ogrzaną wodę na obieg z grzejnikami (7), ogrzewaniem podłogowym (8) oraz podgrzewaczem ciepłej wody użytkowej (9).
Najważniejsze zalety pomp ciepła:
Pompy ciepła są opłacalne ekonomicznie:
- wykorzystują bezpłatną energię ze środowiska naturalnego,
- cechują się bardzo niskim kosztem eksploatacji, który z reguły nie przekracza połowy kosztów oleju napędowego lub gazu,
- niższe (porównywalne z COP) uzależnienie od wzrostu cen paliw i energii,
- brak konieczności budowy komina spalinowego, systemu nawiewu powietrza do kotłowni,
- brak konieczności posiadania zbiornika na paliwo lub przyłącza gazowego,
- praktycznie bez serwisowa eksploatacja.
Pompy ciepła posiadają wysokie walory użytkowe:
- są ciche i bezpieczne w eksploatacji, co umożliwia ich ustawienie w pomieszczeniach gospodarczych,
- są niezawodne i zapewniają długoletnią bezawaryjną pracę,
- są proste w obsłudze, w zautomatyzowany sposób zapewniają komfort użytkowania przy maksymalnej oszczędności energii,
- posiadają możliwość chłodzenia w okresie letnim,
- nie wydzielają nieprzyjemnych zapachów, zanieczyszczeń,
- nie istnieje zagrożenie wybuchem,
- są zintegrowane z innymi źródłami ciepła w prosty sposób.
Pompy ciepła są przyjazne dla środowiska:
- efektywnie wykorzystują energię naturalną pochodzącą od słońca,
- nie emitują spalin, sadzy ani innych produktów spalania,
- zapewniają ograniczoną emisję CO2 do atmosfery,
- posiadają możliwość ekologicznego chłodzenia, przyspieszającego retencję dolnego źródła (pompy typu solanka/woda).
Czy to jest dla mnie?
Wystarczy odpowiedzieć na poniższe pytania, aby sprawdzić, czy zastosowanie pompy ciepła jest uzasadnione:
- Czy niemożliwe jest podłączenie do sieci gazu ziemnego lub wykonanie przyłącza jest bardzo kosztowne?
- Czy obecne koszty ogrzewania są wysokie (olej napędowy, prąd, gaz płynny)?
- Czy jestem zainteresowany obniżeniem kosztów ogrzewania w długiej perspektywie czasowej?
Jeżeli odpowiedź na powyższe pytania to 3 x TAK, to pompa ciepła jest właściwym wyborem.
W celu wybrania optymalnego rozwiązania z pompą ciepła należy przeprowadzić poniższą analizę uwarunkowań:
| Czy badania geologiczne potwierdzają możliwość budowy wodnych studni gruntowych, w których znajduje się woda o parametrach dopuszczalnych przez producenta pompy ciepła woda/woda? | Tak | Nie |
| Czy działka, gdzie można wykonać odwierty ma powierzchnie co najmniej 3 razy większą od ogrzewanej powierzchni domu? | Tak | Nie |
| Czy dostępna jest działka o powierzchni 50% ogrzewanej powierzchni domu, na której można wykonać odwierty o długości 100 m ? | Tak | Nie |
| Czy możliwe jest zamontowanie w środku budynku pompy ciepła typu powietrze/woda (konieczność wykonania otworach w ścianach w celu poprawienia kanałów wentylacyjnych)? | Tak | Nie |
| Czy jest możliwość zamontowania zewnętrznej pompy ciepła typu powietrze/woda ? | Tak | Nie |
Ile trwa realizacja?
Czas montażu systemu grzewczego z pompą ciepła wynosi od 4 do 5 dni i może się wahać w zależności od wyboru rodzaju dolnego źródła ciepła. Może się on przedłużyć w przypadku wystąpienia nieprzewidzianych komplikacji (np. niekorzystnych warunków atmosferycznych lub też konieczności przeprowadzenia dodatkowych napraw w istniejącej instalacji ciepłowniczej). Do czasu tego doliczyć należy czas potrzebny na wykonanie projektu oraz dostarczenie pompy ciepła od producenta gdzie pompa montowana jest pod konkretnego klienta.
Wiecej…
Złożoność prac oraz wpływ na otoczenie są zróżnicowane w zależności od rodzaju montowanej pompy ciepła.
Najprostsze do zainstalowania są pompy typu powietrze/woda. W szczególności tyczy się to pomp wewnętrznych, instalowanych w pomieszczeniach, gdzie można wykorzystać otwory okienne do prowadzenia kanałów powietrznych. Dodatkowym ułatwieniem jest niezbyt duża odległość od pozostałych urządzeń instalacji grzewczej. W przypadkach, gdy konieczne jest wykonanie otworów w ścianach, może okazać się, że zakres prac budowlanych znacznie podniesie koszty instalacji (otwory w ścianach zewnętrznych powinny posiadać przekrój o wymiarach 60×60 cm lub większy). W niektórych przypadkach niezbędne jest wykonanie odpowiednich nadproży nad otworami, co wydłuża czas wdrożenia o kilka tygodni. Przekonujemy wtedy inwestora do zainstalowania zewnętrznej pompy ciepła powietrze-woda. Pompy takie, instalowane blisko domu, z reguły nie stwarzają wyzwań dla instalatorów i zakres zniszczeń w ogrodzie jest ograniczony. Problemem w takich przypadkach może okazać się np. wysoki poziom wód gruntowych lub przemarznięta ziemia. Zjawiska te mogą utrudnić wykonanie wykopów i ułożenie ciepłociągu z pompy ciepła do budynku.
Decydując się natomiast na pompę typu solanka/woda w ramach montażu pompy musimy być gotowi na przeprowadzenie dodatkowych prac w gruncie. Ciepło z dolnego źródła może być w tym przypadku odbierane przez kolektory poziome lub pionowe. Kolektory poziome instalowane są poniżej granicy zamarzania. Do zainstalowania kolektorów pionowych konieczne jest natomiast wykonanie odwiertów o głębokości ok. 100 m. Wykonywanie kolektorów pionowych do pomp ciepła solanka/woda jest dozwolone tylko przez wykwalifikowanych specjalistów i musi zostać poprzedzone zgłoszeniem do Urzędu Gminy wraz z projektem geologicznym. Po zakończeniu wierceń należy obowiązkowo sporządzić i złożyć w Urzędzie Gminy raport oraz powykonawczy projekt geologiczny.
Montaż pompy ciepła typu woda/woda wiąże się natomiast z wykonaniem studni czerpnej oraz zrzutowej. Studnie te powinny być oddalone od siebie o około 15 m oraz połączone z pompą ciepła przewodami umieszczonymi poniżej granicy zamarzania. Instalacja studni może być wykonywana tylko przez specjalistów posiadających odpowiednie uprawnienia. Dodatkowo należy pamiętać o konieczności uzyskania zezwolenia z odpowiedniego urzędu na wykorzystanie wody gruntowej.
Jak zamówić?
W celu złożenia zamówienia wystarczy odwiedzić nasz ekosalon lub skontaktować się z reprezentantem firmy 2 SUN. Nasz wykwalifikowany personel sprawnie poprowadzi proces doboru optymalnego rozwiązania.
