Redakcja Ekohub
Pompy ciepła to drugie po fotowoltaice najczęściej instalowane narzędzia narzędzia OZE. Polacy coraz częściej przekonują się do pomp, które zapewniają ciepłą wodę użytkową i ogrzewają dom. Niewiele osób jednak zna dokładne zasady ich działania. Zależą one w dużej mierze od tego, jakiego rodzaju jest pompa ciepła. Jak działa i kiedy naprawdę może się opłacać? Podpowiadamy.
Czym są pompy ciepła i jaki jest sekret ich popularności?
Na początku warto odpowiedzieć sobie na pytanie, czym dokładnie są pompy ciepła. Najważniejszym zadaniem tych urządzeń jest pobieranie energii ze środowiska naturalnego a potem pod wpływem prądu zamienianiem jej w ogrzewanie.
Pompę ciepła można zainstalować w domu, garażu, czy budynku gospodarczym. W zależności od mocy będzie ona w stanie ogrzać cały budynek lub tylko jeden jego fragment. Co ciekawe pompą można również chłodzić dom w czasie upałów.
Badania nad pozyskiwaniem energii ze środowiska rozpoczęły się już już w XIX wieku. Popularność systemów grzewczych opartych na OZE to jednak kwestia ostatnich kilka lat. Pojawiają się one przede wszystkim w nowym budownictwie, a konkretnie w tak zwanych domach pasywnych, których celem jest jak najbardziej ekologiczna eksploatacja.
Pompa ciepła – jak działa? Ogólne założenia
Ogólne działanie pompy ciepła opiera się na fizycznej zasadzie Joulea-Thomsona. Urządzenie pobiera ciepło z zewnątrz i transportuje je do wnętrza domu. Energia potrzebna do działania pompy pochodzi ze środowiska. W zależności od tego, z jakim rodzajem pompy ciepła mamy do czynienia, źródło to jest inne.
W przypadku powietrznej pompy ciepło transportowane jest bezpośrednio z zewnętrznego powietrza do wnętrza pomieszczenia. Jeżeli jednak mamy do czynienia z odmianą gruntową lub wodną energia transportowana jest za pomocą specjalnego przewodnika w postaci płynnego glikolu.
Każda pompa ciepła dysponuje własnym obiegiem. Energie przekazywana jest ze środowiska do systemu chłodniczego. Podgrzany czynnik paruje a para przez sprężarkę trafia do czynnika chłodniczego, który podgrzewa się i skrapla pod ciśnieniem. W ten sposób do instalacji grzewczej dostaje się ciepło.
Woda grzewcza lub użytkowa zostaje podgrzana co daje wymierny efekt dla całego budynku lub jego części. W nowoczesnym budownictwie pompy ciepła najczęściej wybierane są do ogrzewania płaszczyznowego – podłogowego lub ściennego.
Rodzaje pomp ciepła
Dostępne obecnie na rynku pompy ciepła maa nieco inne zasady działania w zależności od tego skąd pobierają energię. Wprawdzie zawsze jest to energia odnawialna, jednak może pochodzić z trzech źródeł: wody, powietrza albo gruntu.
Gruntowa pompa ciepła – jak działa?
Praca pompy, która nazywana jest gruntową polega na wykorzystywaniu energii geotermalnej. Do jej instalacji trzeba wykonać specjalne odwierty. Skumulowane w ziemi ciepło przekazywane jest do obiegu solankowego. Solanka zaś oddaje ciepło do czynnika roboczego. W sprężarce powstaje dodatkowe ciśnienie, które jeszcze mocniej go ogrzewa. Taka pompa jest uznawana za jedną z bardziej wydajnych. Dobrze sprawdza się w przypadku ogrzewania podłogowego i nie tylko.
Powietrzna pompa ciepła – jak działa?
Podstawą działania pompy powietrze/woda jest aerotermia, czyli wykorzystywanie powietrza atmosferycznego jako dolnego źródła ciepła. Powietrze zasysa się zewnątrz do pompy za pomocą wiatraka. Dzięki parownikowi energia cieplna oddawana jest do płynnego czynnika chłodniczego, który podgrzewa się i paruje. Rośnie ciśnienie i temperatura a gorący gaz ze skraplacza, czyli wymiennika ciepła, podgrzewa zmagazynowaną wodę.
Wodna pompa ciepła – jak działa?
Pompa woda/woda może działać w oparciu o zbiorniki wodne, które znajdują sie w okolicy domu. Jeżeli takich nie ma, konieczne jest wykopanie dwóch studni: czerpnej i zrzutowej. Z pierwszej woda jest pobierana, pompa odzyskuje z niej ciepło pod wpływem energii elektrycznej a następnie schłodzoną odprowadza do drugiej. Jest to bardzo dobre rozwiązanie dla osób, które mieszkają w pobliżu zbiorników wodnych – na przykład jezior.
Ile prądu zużywają pompy ciepła?
Wiesz już jakie warianty ma pompa ciepła, jak działa i kiedy się sprawdza. Teraz trzeba odpowiedzieć sobie na ważne pytanie: ile prądu zużywa takie urządzenie? Chociaż znakomita większość generowanej przez nie energii pochodzi ze źródeł odnawialnych, to jednak do pełnej sprawności konieczny jest prąd.
Wiele zależy oczywiście od tego jaką moc ma dana pompa. Bardzo istotne są jednak także konkretne współczynniki:
- COP
- SCOP
- SPF
Współczynnik COP, czyli Coefficient Of Performance określa zależność między energią, która przekazywana jest do instalacji grzewczej, a ilością energii pobranej z sieci. Im wyższy jest COP, z tym bardziej wydajną pompą ciepła mamy do czynienia.
SCOP, Seasonal Coefficient Of Performance, to analogiczny parametr, który jednak odnosi się do szacowanej efektywności urządzenia w sezonie grzewczym. Na podobnej zasadzie działa współczynnik SPF (Seasonal Performance Factor), który jednak odnosi się nie do szacunków, ale do rzeczywistych twardych danych
Pompa ciepła – jak działa z fotowoltaiką?
Bardzo często można zauważyć, że w nowoczesnym budownictwie tak zwanych domów pasywnych pompa ciepła występuje w ścisłej symbiozie z instalacją fotowoltaiczną. Dlaczego tak się dzieje? Chodzi przede wszystkim o dwa czynniki: oszczędności i ekologię.
Jak już wiesz pompa ciepła to urządzenie, które, żeby poprawnie działać, potrzebuje energii elektrycznej. Sumarycznie rachunki przez nią generowane są niższe od kosztów utrzymania standardowych źródeł grzewczych, na przykład kotłów na paliwa kopalne. Mimo wszystko są to wymierne koszta, od których nie da się uciec… chyba że ma się panele solarne.
Niektóre pompy ciepła można połączyć bezpośrednio z elektrownią fotowoltaiczną. Wówczas energia elektryczna wytwarzana przez panele będzie napędzała pompę. Całość instalacji będzie więc oparta wyłącznie odnawialne źródła energii, a ty utrzymasz rachunki za prąd na stałym, niskim poziomie.
W tym kontekście nie bez znaczenia jest także dbałość o środowisko oraz… samowystarczalność. Posiadając pompę jako główne źródło ciepła oraz panele fotowoltaiczne jako źródło energii prestajesz być zależny od dostawców.
Czy pompa ciepła się opłaca?
Dobrze dobrana do potrzeb gospodarstwa domowego pompa ciepła jest opłacalną inwestycją. Przede wszystkim realnie zmniejsza koszta ogrzewania domu. Źródłem energii są dla niej elementy naturalnego środowiska, dlatego nie potrzebuje żadnego paliwa w postaci węgla, gazu, czy ekogroszku.
Pompy pobierają prąd, dlatego są najbardziej opłacalne dla osób które posiadają już instalację fotowoltaiczną albo planują w przyszłości jej założenie. Nawet w domach z tradycyjnym źródłem prądu mogą jednak zmniejszyć rachunki, na które co miesiąc wydaje się niemałe pieniądze.
Dla niektórych problemem może okazać się dosyć wysoka cena, którą na samym początku trzeba zainwestować w pompę. Warto jednak wiedzieć, że technologie wykorzystujące OZE (odnawialne źródła energii) są chętnie dofinansowywane przez instytucje rządowe i unijne. Dobrym przykładem jest tu program Czyste Powietrze, z którego można pozyskać nawet 20 tysięcy złotych.
Podsumowanie
Znasz już zasadę działania pompy ciepła. Jest ona nieco różna w zależności od tego z jakim typem urządzenia mamy do czynienia. Wszystkie pompy jednak z grubsza opierają swoje działanie na tym samym schemacie. Pobierają ze środowiska energię, którą potem za pomocą prądu przekształcają na ciepło, którym ogrzewają dom oraz wodę użytkową.
