Jak działa pompa ciepła?
Zastanawiasz się, jak działa pompa ciepła? To zaawansowane technologicznie urządzenie, które może znacząco zmniejszyć Twoje rachunki za ogrzewanie, jest coraz częściej wybierane przez Polaków. Pompa ciepła, wykorzystując energię z otoczenia, jest nie tylko efektywnym, ale i ekologicznym rozwiązaniem do ogrzewania domu i przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Zapraszamy do zapoznania się z naszym artykułem, w którym wyjaśniamy zasadę działania pompy ciepła, jej typy oraz korzyści płynące z jej instalacji. Dowiedz się, jak możesz skorzystać na wyborze pompy ciepła i dlaczego to rozwiązanie jest przyszłością ekologicznego ogrzewania.
Jak działa pompa ciepła?
Pompa ciepła jest urządzeniem, które wielkością i wyglądem przypomina niewielkich rozmiarów lodówkę lub stojący kocioł grzewczy na gaz (podobnie zresztą jak on służy do ogrzewania domu i przygotowywania ciepłej wody). Zasada działania pompy ciepła, pomimo tego, że jest urządzeniem grzewczym, jest zasadniczo identyczne z działaniem lodówki. Jednak, gdy ta ostatnia usuwa ciepło z wnętrza i przekazuje je na zewnątrz, to pompa ciepła usuwa ciepło z przestrzeni zewnętrznej i przekazuje energię do budynku w postaci ciepła.
Pompa ciepła wykorzystuje do ogrzewania ciepło, które dzięki przemianom termodynamicznym (takim samym, jak w lodówkach i klimatyzatorach) “przepompowuje” ze źródła o niższej temperaturze do cieplejszego ośrodka. Przy czym, tym zimniejszym źródłem (tzw. dolnym), z którego jest odbierane ciepło, może być jak już wiemy woda, powietrze i grunt. Natomiast źródłem górnym, do którego ciepło jest dostarczane, najczęściej jest ogrzewana przez pompę woda (rzadziej powietrze) krążąca w instalacji grzewczej (idealnie do pracy z pompą ciepła nadają się niskotemperaturowe systemy grzewcze, takie jak m.in. ogrzewanie podłogowe lub klimakonwektory).
Tak więc, pompa nie wytwarza ciepła (poza pewną ilością, która jest jedynie efektem ubocznym działania jej sprężarki), a tylko przekazuje je ze źródła dolnego do górnego.
Z definicji II zasady termodynamiki wynika, że ciepło może samorzutnie przepływać tylko od wyższego do niższego poziomu temperatury. Jednak zarówno w przypadku lodówki, jak i pompy ciepła, jest odwrotnie. Ponieważ to, co było wcześniej zimne, staje się jeszcze chłodniejsze, a to co było ciepłe robi się jeszcze cieplejsze.
Aby więc “zmusić” ciepło do płynięcia w odwrotnym kierunku (od temperatury niższej do wyższej), pompa musi być zasilana energią elektryczną. Nie potrzebuje jej jednak dużo, bowiem dzisiejsze systemy wymagają dostarczania jedynie od 25 do 30% energii z zewnątrz, którą wykorzystuje się do napędu sprężarki (tani prąd może być pozyskiwany z fotowoltaiki). Tym samym, nawet 75% energii cieplnej dostarczonej do wnętrza domu pochodzi z otoczenia. Ogrzewanie pompą ciepła kosztuje zatem o wiele mniej niż kotłem na olej, czy gaz. Ponadto przy wytwarzaniu przez nią energii nie zachodzi proces spalania, dzięki czemu do środowiska nie trafiają szkodliwe substancje.
Czynnik chłodniczy w pompach ciepła – jak działa?
Aby pompa ciepła mogła działać prawidłowo, wyposaża się ją w czynnik chłodniczy (zwany inaczej chłodziwem lub ziębnikiem), biorący udział w zachodzącej w urządzeniu wymianie ciepła. Dzięki niemu właśnie, pompa ciepła może pobierać energię cieplną z otoczenia (czyli dolnego źródła). Czynnik chłodniczy o termodynamicznych właściwościach, wrząc pod niskim ciśnieniem i w niskiej temperaturze, pobiera ciepło, które później oddane jest do górnego źródła, w procesie skraplania.
Do najpopularniejszych czynników chłodzących zalicza się fluorowane gazy cieplarniane, w tym R410A i R32, które w mniejszym lub większym stopniu szkodzą środowisku naturalnemu. W ostatnich latach jednak Unia Europejska zmierza w kierunku bardziej ekologicznych rozwiązań, dzięki którym następować będzie systematyczne zmniejszanie dostępności f-gazów na rzecz bardziej przyjaznych środowisku czynników chłodniczych, takich, jak chociażby R290 (naturalny propan) oraz R744 (dwutlenek węgla).
Czynniki chłodnicze w różnych rodzajach pomp ciepła umieszczone są w innych miejscach (ich ogólna zasada działania jest taka sama). Również urządzenia te inaczej go wykorzystują. Dla przykładu:
- w powietrznych pompach ciepła, wentylator odpowiada za doprowadzenie powietrza do układu z czynnikiem chłodniczym, który odparowuje i oddaje ciepło;
- w pompach ciepła gruntowych, ciepło pozyskiwane jest z mieszanki wody z glikolem, przekazywanej do czynnika chłodniczego, który zostaje sprężony i odparowany.
Jak działa pompa ciepła w zależności od rodzaju dolnego źródła?
Rodzaj pompy ciepła, w zależności od źródła ciepła, z jakiego korzysta (z naturalnych zasobów powietrza, wody lub ziemi) nie pozostaje bez wpływu na jej działanie.
Jak działa pompa ciepła powietrzna?
Do najczęściej wybieranych wariantów tego urządzenia w Polsce należą pompy ciepła powietrzne typu powietrze-woda (do ogrzewania oraz przygotowania wody użytkowej). Cechują się one niską ceną oraz łatwym i szybkim montażem. W ich przypadku, wentylator
wywołuje przepływ powietrza przez wymiennik, za pośrednictwem którego, ciepło jest odbierane przez parujący czynnik chłodniczy. Następnie, zaś w zależności od tego czy mamy do czynienia z pompą ciepła monoblok, czy split, proces ten przebiega w określony sposób.
W przypadku pompy ciepła typu monoblok, czynnik skrapla się w jednostce zewnętrznej i przekazuje ciepło do wody grzewczej lub glikolu, tłoczonego do modułu hydraulicznego znajdującego się w budynku (tam z kolei rozprowadzany jest w instalacji). W pompie ciepła tego typu, wszystkie elementy układu chłodniczego, zamknięte są w jednostce umieszczonej na zewnątrz domu. Jest ona hermetyczna, w całości produkowana i montowana w fabryce, w związku z tym, jej montaż obarczony jest niewielkim ryzykiem komplikacji (zwalnia również właściciela z obowiązku rejestracji urządzenia w Centralnym Rejestrze Operatorów).
Jednak w polskich warunkach, wymagane jest zabezpieczenie przewodów wodnych przenoszących ciepło do domu przed zamarznięciem (co może mieć miejsce np. podczas przerwy w dopływie energii elektryczne). Można to zrobić, napełniając całą instalację glikolem i montując między nią, a instalacją c.o. dodatkowy wymiennik (spada jednak wówczas współczynnik COP).
Natomiast w przypadku pomp ciepła typu split, których cały system składa się z dwóch modułów połączonych ze sobą rurami chłodniczymi, ich montaż powierzyć trzeba specjalistom posiadającym uprawnienia F-gazowe. Jednak dzięki temu, że jednostka zewnętrzna jest połączona z wewnętrznym modułem hydraulicznym przewodami zawierającymi czynnik chłodniczy, w sytuacji braku dostaw prądu, układ nie ulegnie uszkodzeniu na skutek zamarznięcia przewodów.
Jak działa pompa ciepła gruntowa?
Gruntowe pompy ciepła do ogrzewania wykorzystują energię skumulowaną w gruncie. Pobierają ją za pomocą wymiennika gruntowego odpowiednio zagłębionego pod powierzchnią ziemi lub w przygotowanych odwiertach w gruncie. Następnie zaś, przekształcają w ciepło do ogrzewania pomieszczeń oraz przygotowywania ciepłej wody użytkowej. We wnętrzu kolektora znajduje się bowiem element chłodniczy (jest nim przeważnie płyn glikolu monopropylenowego), który chłodzi się w parownikach gruntowych pomp ciepła do temperatury mniejszej od temperatury terenu. Czynnik chłodniczy o niższej temperaturze podgrzewa się od terenu, odbierając w ten sposób moc termiczną i dostarczając ją do pompy ciepła.
Dzięki temu, że temperatura na pewnej głębokości, nawet zimą, w czasie dużych mrozów, jest stała i zawsze dodatnia, pompy ciepła gruntowe cechują się niezawodnością (nawet w warunkach najzimniejszego klimatu), najwyższym możliwym komfortem cieplnym i najniższym zużyciem prądu. Należy tu również podkreślić, że ten rodzaj pompy ciepła ogranicza się wyłącznie do jednostki wewnętrznej. To właśnie w niej zamknięty jest cały obieg chłodniczy (wymiennik pierwotny odbierający ciepło z zewnętrznego źródła oraz wtórny, który przekazuje je do znajdującej się w budynku instalacji grzewczej).
W przypadku gruntowej pompy ciepła, czynnik chłodniczy trafiając do parownika wrze w niskiej temperaturze, następnie powstający wówczas gaz jest sprężany i tym samym podgrzewany przez sprężarkę. Później w skraplaczu, czynnik chłodniczy oddaje ciepło do wody grzewczej lub na potrzeby podgrzewania c.w.u. (ulegając przy tym ponownemu skropleniu). Na końcu, znajdując się jeszcze pod ciśnieniem, jest on rozprężany w zaworze rozprężnym i cały proces zaczyna się od nowa.
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Sprawozdanie Prezesa URE 2025: Akcelerator, Cyfrowy Bliźniak, aukcja offshore i pierwszy rynek wodoru
Rok 2025 przyniósł istotne zmiany w polskiej energetyce: pierwszą aukcję wsparcia dla offshore, start Akceleratora Rozwoju Polskiej Energetyki oraz decyzje kluczowe dla rynku wodoru. Prezes URE Renata Mroczek podsumowuje przełomowe działania regulatora.
Przełomowy wyrok KIO: TAURON Dystrybucja wzmacnia local content w energetyce
Wyrok Krajowej Izby Odwoławczej potwierdził skuteczność strategii TAURON Dystrybucji w zakresie local content, dając impuls do wspierania polskich i europejskich wykonawców w sektorze energetycznym.
Rusza nabór na dofinansowanie OZE i magazynowania energii z Funduszy Europejskich
Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej rozpoczął nabór na projekty związane z efektywnymi biogazowniami, OZE oraz magazynowaniem energii. Budżet to 500 mln zł z Funduszy Europejskich i środków krajowych.
Pierwszy w Europie zautomatyzowany kompleks ścianowy uruchomiony w ZG Janina – nowa era w polskim górnictwie
W Zakładzie Górniczym Janina w Libiążu uruchomiono pierwszy w Europie, w pełni zautomatyzowany kompleks ścianowy. Inwestycja Południowego Koncernu Węglowego S.A. ma zwiększyć bezpieczeństwo pracy i efektywność wydobycia, a także wyznaczać nowe standardy w automatyzacji górnictwa.
Polska i USA podpisują porozumienie o współpracy w zakresie surowców krytycznych
Polska oraz Stany Zjednoczone zacieśniają współpracę w sektorze surowców krytycznych. Nowe porozumienie obejmuje wydobycie, przetwarzanie i recykling kluczowych minerałów, co ma znaczenie dla bezpieczeństwa energetycznego i technologicznego obu krajów.
ORLEN uruchamia wydobycie gazu z norweskiego złoża Eirin – gaz już płynie do Polski
ORLEN Upstream Norway i Equinor rozpoczęli eksploatację złoża Eirin na Morzu Północnym. Nowe źródło zapewni Polsce dodatkowe dostawy gazu, a wydobycie prowadzone jest z wykorzystaniem energii odnawialnej.
Komentarze