Niepozorna, wszechobecna Pompa Ciepła
Ponad 60% kosztów eksploatacji budynku zawiązane jest z jego ogrzewaniem. Wybierając tanie w eksploatacji źródło ciepła, takie jak pompa ciepła możemy zapewnić sobie niskie koszty eksploatacyjne przez najbliższe kilkadziesiąt lat. Pompy ciepła mimo krzywdzącej opinii na temat użytkowania w naszym klimacie, są niezawodnym, oszczędnym oraz przyjaznym środowisku źródłem ciepła sprawdzającym się zarówno w mroźnej Skandynawii, jak i ciepłej Florydzie. Udział pomp ciepła na naszym rynku z każdym rokiem systematycznie wzrasta a eksperci prognozują iż w 2020 roku pompę ciepła znajdziemy już w co trzecim nowo budowanym budynku. Rynek w Polsce jest jedynym rynkiem w Europie, w którym zanotowano siedem lat z rzędu wzrosty sprzedaży pomp ciepła.
Magia Pomp Ciepła
Każdy kto rozpoczyna przygodę z pompami ciepła powinien wiedzieć, że pompa ciepła nie jest urządzeniem, które wytwarza energię cieplną. Pompa ciepła jest to urządzenie, które wymusza przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i jest realizowany dzięki doprowadzeniu zewnętrznej energii mechanicznej lub cieplnej.
Skąd to ciepło jak jest zimno?
Wielu spotykających się z pompą ciepła po raz pierwszy, zadaje sobie pytanie skąd bierze się ciepło skoro jest zimno.
Głównymi elementami pompy ciepła są parownik, sprężarka, skraplacz, oraz zawór rozprężny. Obieg ciepła odbywa się przy pomocy czynnika roboczego, (w tym przypadku jest to gaz fluorescencyjny) który pod wpływem przemian termodynamicznych odparowuje w niskiej temperaturze i pobiera ciepło z otoczenia (dolne źródło ciepła). Para czynnika roboczego zostaje zassana przez sprężarkę i sprężona do ciśnienia skraplania w wyniku czego podnosi się jej temperatura. Rozgrzany czynnik za pośrednictwem skraplacza przekazuje ciepło do instalacji centralnego ogrzewania (górne źródło ciepła). Po skropleniu czynnik ochładza się, przepływa przez zawór rozprężny, a cykl rozpoczyna się ponownie.
Zasada działania pompy ciepła jest nam dobrze znana i od dawna wykorzystywana w lodówkach. W chłodziarkach i zamrażarkach ciepło jest przepompowywane z przechowywanych produktów a oddawane do pomieszczenia, w którym stoi lodówka lub zamrażarka. Pompa ciepła natomiast wypompowuje ciepło z otoczenia (powietrza lub gruntu) i po podniesieniu temperatury czynnika roboczego oddaje ciepło do ogrzewanego pomieszczenia.
Tak więc, pozostawienie otwartej chłodziarki w otwartym oknie zamieni daną chłodziarkę w powietrzną pompę ciepła. Pompy ciepła wykorzystują jako dolne źródło energię cieplną niskotemperaturową, trudną do innego praktycznego zastosowania.
Rodzaje pomp ciepła
W obiegu pomp ciepła można spotkać się z pojęciem dolnego oraz górnego źródła ciepła. Pierwsze z nich dotyczy źródła, z jakiego energia cieplna jest pobierana przez pompę ciepła, natomiast drugie, do jakiego jest przekazywana. W zależności od tego, skąd pobierane jest ciepło, możemy podzielić pompy ciepła na trzy rodzaje, czyli powietrzne, gruntowe oraz wodne.
Związek idealny
Pompa ciepła jest urządzeniem niskotemperaturowym, z tego względu najchętniej stosujemy ją w układach, w których temperatura czynnika krążącego w instalacji oscyluje w granicach 35° C. Takie temperatury są typowe dla instalacji opartej na ogrzewaniu płaszczyznowym – podłogowym lub ściennym. Spotyka się także systemy, w których pompa ciepła zasila instalację grzejnikową. W tym przypadku, aby ogrzewanie oparte na grzejnikach było równie ekonomiczne, musimy dobrać większe grzejniki. Zapewnią one odpowiednią powierzchnię oddawania ciepła.
Efektywność pompy ciepła
Na efektywność pompy ciepła wpływa różnica temperatur pomiędzy dolnym a górnym źródłem ciepła. Im mniejsza różnica temperatur, tym mniejszą pracę musi wykonać pompa ciepła. Jest to jeden z głównych powodów, dla którego pompa ciepła powinna pracować z instalacjami niskotemperaturowymi.
Sprawność pompy ciepła to stosunek efektu do nakładu. W pompie ciepła za efekt uważa się ilość ciepła dostarczonego do górnego źródła. Nakładem jest ilość energii dostarczonej przez sprężarkę. Parametrami określającymi efektywność poszczególnych urządzeń są współczynniki SCOP oraz COP.
SCOP – jest to stosunek energii cieplnej potrzebnej do ogrzania budynku w całym sezonie grzewczym do nakładu energii elektrycznej pobranej przez pompę w całym sezonie.
COP – jest to stosunek uzyskanej energii cieplnej do nakładu ilości energii elektrycznej w jednym konkretnym punkcie okresu grzewczego.
Przykładowo:
Pompa ciepła zużywając 1kWh energii elektrycznej dostarczy do pomieszczeń 2-4 kWh energii cieplnej, a więc dostarczamy efektywnie 3-5 kWh energii. Możemy więc przyjąć, że 75 % energii, jest pochodzenia naturalnego. To ciepło skumulowane w wodzie, powietrzu lub gruncie. A pozostałe 25 % energii pochodzi z elektrowni. Pompa ciepła zużywając 1kWh energii elektrycznej dostarczy do pomieszczeń 2-4 kWh energii cieplnej, a więc dostarczamy efektywnie 3-5 kWh energii.
Czy pompa ciepła ma wady?
Wysokie koszty inwestycyjne – w zależności co z czym porównujemy, jednak wydatek na powietrzną pompę ciepła zaczyna się na 20 000 zł i może sięgnąć 50 000 zł
Uzależnienie od energii elektrycznej – w przypadku zaniku napięcia elektrycznego praca pompy nie jest możliwa. Warto zainwestować w alternatywne źródło zasiania. Natomiast przy obecnym rozwoju technologii trudno znaleźć system grzewczy nie posiadający urządzeń lub czujników, które nie potrzebują energii.
Ogrzewanie płaszczyznowe – ogrzewanie podłogowe czy też ścienne jest najlepszym wyborem do niskotemperaturowego źródła ciepła. Jednak z powodzeniem możemy też stosować grzejniki, czy klimakonwektory.
Co sprawia, że pompy ciepła są wybierane jako źródło ciepła przez coraz większą rzeszę użytkowników?
Bezobsługowość – jedyne co nas interesuje to opłacenie na czas rachunków za energię elektryczną
Wielofunkcyjność – zimą grzeje a latem chłodzi, dodatkowo pokrywa zapotrzebowanie na c.w.u.
Niskie koszty eksploatacji – koszt ogrzania domu o powierzchni 150 m2, wybudowanego przy wykorzystaniu obecnych technologii oraz zapewnienie jego użytkownikom ciepłej wody nie powinien przekroczyć 2 500 zł za cały sezon.
Łatwy montaż – urządzenie nie potrzebuje komina a kompaktowa budowa pozwana na szybki montaż w prawie każdym pomieszczeniu co pozwoli oszczędzić kilka m2, które spożytkowałaby nasza „kotłownia”.
Bezpieczeństwo – przy użyciu pompy ciepła nie istnieje ryzyko wybuchu jak w przypadku instalacji gazowej. Czy też zaczadzenia jak w przypadku instalacji olejowej lub na paliwo stałe.
