Pompa ciepła to nowoczesne urządzenie grzewcze, które zamiast spalać paliwo, wykorzystuje energię już obecną w środowisku – w powietrzu, gruncie lub wodzie. Jak działa pompa ciepła? Przede wszystkim nie wytwarza ciepła, lecz transportuje je z jednego miejsca do drugiego. Jej zadanie jest proste: przenieść ciepło z „dolnego źródła” do miejsca do „górnego źródła”. Urządzenie pobiera ciepło z otoczenia i oddaje to ciepło do instalacji grzewczej w domu. Do „przepompowania” używa sprężarki zasilanej energią elektryczną. Wszystko odbywa się w zamkniętym obiegu czynnika chłodniczego, który zmienia stan skupienia – paruje, jest sprężany, skrapla się i rozpręża.
Najprościej rzecz ujmując pompa ciepła to taka lodówka, tylko na odwrót.
Dolne źródło to miejsce, z którego pompa pobiera ciepło. Z tego „magazynu” przyrody pompa jak ekologiczny wampir „wysysa” energię do ogrzewania domu. Może to być:
- powietrze na zewnątrz,
- grunt,
- woda (w pompach ciepła woda-woda)
Górne źródło to miejsce, do którego pompa oddaje ciepło. Najczęściej jest to:
- instalacja ogrzewania (podłogówka, grzejniki),
- zasobnik ciepłej wody użytkowej.
Dzięki temu jedna instalacja może ogrzewać dom, przygotowywać ciepłą wodę, a nawet chłodzić pomieszczenia latem (w tzn. trybie odwróconym).
Kluczową cechą pompy ciepła jest to, że:
- nawet przy niskich temperaturach zewnętrznych (np. −15°C),
- możliwe jest pozyskanie energii cieplnej,
- przy relatywnie niewielkim zużyciu energii elektrycznej.
Budowa pompy ciepła – najważniejsze elementy
W każdej pompie ciepła (powietrze–woda, gruntowej itp.) znajdziesz te same kluczowe podzespoły:
- Parownik – czynnik roboczy w parowniku odparowuje i pobiera ciepło z otoczenia (powietrza, gruntu lub wody). W tym momencie nawet chłodne powietrze zewnętrzne może oddać energię do układu.
- Sprężarka – „serce” pompy ciepła. Sprężarka zwiększa ciśnienie i temperaturę par czynnika roboczego. To wymaga energii elektrycznej, ale efekt to gorący gaz, który może oddać ciepło instalacji grzewczej.
- Skraplacz – tu gorący gaz oddaje ciepło do instalacji centralnego ogrzewania lub do podgrzewania wody użytkowej. Podczas oddawania ciepła czynnik się skrapla, wracając do postaci cieczy.
- Zawór rozprężny – po skropleniu, czynnik roboczy trafia do zaworu rozprężnego, gdzie obniżane jest jego ciśnienie, a temperatura spada. Dzięki temu w parowniku może znów łatwo odparować i cykl się powtarza.
Całość tworzy zamknięty obieg, który nie „zużywa” czynnika roboczego – on jedynie krąży i zmienia stan skupienia, przenosząc ciepło z punktu A do punktu B.
Jak pracuje pompa ciepła?
1. Pobranie energii z otoczenia – dolne źródło. Źródłem może być. powietrze zewnętrzne (pompy powietrze–woda), grunt (pompy gruntowe), woda (pompy woda–woda).
2. Odparowanie czynnika roboczego. W parowniku czynnik roboczy, mający bardzo niską temperaturę wrzenia, odparowuje, pobierając ciepło z dolnego źródła. Ciepło niejako przeskakuje ze środowiska do czynnika roboczego.
3. Sprężanie i podniesienie temperatury. Gazowy czynnik trafia do sprężarki. Sprężarka zwiększa ciśnienie gazu, a wraz z nim rośnie jego temperatura – nawet do kilkudziesięciu stopni.
4. Oddanie ciepła do systemu grzewczego – górne źródło. Gorący gaz trafia do skraplacza. Oddaje ciepło wodzie w instalacji (ogrzewanie podłogowe, grzejniki niskotemperaturowe, zasobnik ciepłej wody).
5. Skroplenie i obniżenie ciśnienia. Po oddaniu ciepła gaz się skrapla, wracając do formy cieczy. Zawór rozprężny obniża jego ciśnienie i temperaturę. Schłodzony czynnik wraca do parownika – cykl startuje od nowa.
Ten ciągły proces sprawia, że pompa ciepła może cały czas dostarczać ciepło, a jedynym „paliwem”, które faktycznie kupujesz, jest energia elektryczna dla sprężarki.
Rodzaje pomp ciepła a sposób działania
Powietrzna pompa ciepła
- pobiera energię z powietrza zewnętrznego,
- najprostsza i najtańsza w montażu,
- nieco niższa sprawność zimą,
- idealna do nowego budownictwa.
Gruntowa pompa ciepła
- wykorzystuje stabilną temperaturę gruntu,
- bardzo wysoka i przewidywalna efektywność,
- wymaga wykonania kolektora poziomego lub sond pionowych,
- wyższe koszty inwestycyjne.
Pompa ciepła woda–woda
- korzysta z wód gruntowych,
- najwyższa sprawność,
- wymaga odpowiednich warunków hydrogeologicznych i pozwoleń.
Przykładowe funkcje pompy ciepła
1. Ogrzewanie budynku. W sezonie grzewczym pompa ciepła pobiera energię z otoczenia i przekazuje ją do instalacji c.o. Utrzymuje stałą, komfortową temperaturę wewnątrz. Najlepiej współpracuje z niskotemperaturowymi systemami ogrzewaniem podłogowym, ściennym, odpowiednio dobranymi grzejnikami niskotemperaturowymi.
2. Przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Pompa ciepła może zasilać zasobnik c.w.u. zapewniając komfortowe korzystanie z ciepłej wody w domu (na przykład prysznica czy wanny.
3. Chłodzenie latem. W wielu systemach możliwy jest również tryb chłodzenia aktywnego lub pasywnego pompa odwraca kierunek przepływu ciepła, odbiera energię z wnętrza budynku, oddaje ją na zewnątrz. Dzięki temu jedno urządzenie może pełnić rolę ogrzewania i klimatyzacji.
Jakie zalety posiada pompa ciepła?
Niższe rachunki za ogrzewanie. Przy dobrze dobranym systemie, koszty ogrzewania mogą być znacząco niższe niż przy gazie, oleju czy węglu – szczególnie w połączeniu z instalacją fotowoltaiczną.
Inwestycja długoterminowa. Wyższy koszt startowy jest kompensowany latami niższych rachunków oraz rosnącą wartością budynku z nowoczesnym, „zielonym” źródłem ciepła.
Niska emisja CO₂. Pompa ciepła nie spala paliw na miejscu – wykorzystuje odnawialną energię z otoczenia oraz energię elektryczną. Przy zasileniu z OZE ślad węglowy jest jeszcze niższy.
Wsparcie transformacji energetycznej. To technologia wspierana w wielu programach dotacyjnych i projektach modernizacji energetycznej.
Komfort i wygoda. Stała, przyjemna temperatura. Brak dużych wahań temperatury, charakterystycznych np. dla konwencjonalnych kotłów węglowych.
Automatyka i zdalne sterowanie. Nowoczesne pompy ciepła oferują: sterowniki pokojowe, zdalny dostęp przez aplikację, harmonogramy pracy i tryby eco/komfort.
Cicha praca. Nowe jednostki zewnętrzne i wewnętrzne projektowane są tak, aby minimalizować hałas – co jest szczególnie ważne w zabudowie jednorodzinnej.
