Pompy ciepła

Coraz popularniejsze stają się systemy ogrzewania domów w oparciu o energię geotermalną: Wśród dostępnych na rynku urządzeń, które pozwoliłyby na zmniejszenie kosztów ogrzewania domów są pompy ciepła – urządzenia proekologiczne,nowoczesne i coraz bardziej przystępne inwestycyjnie.

Pompy ciepła są to urządzenia umożliwiające
wykorzystanie ciepła niskotemperaturowego oraz odpadowego do
ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Zasada
ich działania jest prosta i analogiczna do zasady działania lodówki.
Pompa ciepła pobiera energię (ciepło) z powietrza lub ziemi z zewnątrz
budynku, kumuluje je do odpowiedniej wysokości i przekazuje do
wymiennika ciepła. Pozyskana energia może być przeznaczona na ogrzanie
wody użytkowej lub budynku.

Podstawową zaletą wyróżniającą pompy ciepła
od innych systemów grzewczych jest to, że 75% energii potrzebnej do
celów grzewczych czerpanych jest bezpłatnie z otoczenia, a pozostałe
25% stanowi prąd elektryczny.  Powoduje to, że pompy ciepła, w obecnej
chwili są najtańszymi w eksploatacji urządzeniami w porównaniu z innymi
urządzenia i grzewczymi.

Pompy ciepła – zasada działania

Pochodząca od słońca energia cieplna zmagazynowana w ziemi w wodzie
lub w powietrzu ma zbyt niską temperaturę aby mogła być bezpośrednio
używana do ogrzewania. Dlatego do korzystania z nieprzebranych zasobów
energii odnawialnej potrzebne jest odpowiednie nowoczesne wyposażenie
techniczne.

Takie urządzenia, które są w stanie energię odnawialną
pobrać i przekazać do budynku jednocześnie podnosząc jej temperaturę,
nazywamy pompami ciepła. Pompy ciepła w przeciwieństwie do innych
urządzeń grzewczych takich jak piec olejowy, elektryczny, czy gazowy
nic nie wytwarzają.

One pobierają energię z otoczenia, czyli jedynie oddają to co
pobrały. Nie bez powodu nazwane są one pompami, a nie generatorami
ciepła. System taki nie wymaga konserwacji, nie grozi wybuchem jak piec
gazowy i nie wydziela zapachu jak piec olejowy. Pracuje cicho i może
być instalowany także w pomieszczeniach użytkowych.

Zadaniem pompy ciepła jest pobranie z otoczenia niskotemperaturowej
energii i podwyższeniu jej temperatury do poziomu umożliwiającego
ogrzewanie budynków. Korzystają one przy tym z energii elektrycznej,
lecz stanowi ona tylko pewien procent w ogólnym bilansie energii.

Zasada pracy wygląda następująco: w wewnętrznym obwodzie pompy
ciepła znajduje się czynnik chłodniczy, którym jest specjalna ciecz
wrząca w temperaturach poniżej -10°C.

W wymienniku do którego
dostarczana jest energia cieplna niskotemperaturowa na przykład woda o
temperaturze +10°C odbywa się parowanie czynnika chłodniczego. Jak
zawsze parowanie jest pobieraniem ciepła z otoczenia. W tym przypadku
ciecz parująca ma  na przykład -10°C  i w związku z tym pobiera ciepło
od wody i tak „ogrzana” para cieczy mając już temperaturę +3°C jest
zasysana przez elektrycznie napędzana sprężarkę. W sprężarce tej odbywa
się wzrost ciśnienia.

Po opuszczeniu sprężarki para ta ma ciśnienie
około 20 bar co jest równoznaczne z podniesieniem jej temperatury do
około +70°C. Para o tej temperaturze oddaje ciepło w drugim wymienniku
do wody obiegu grzewczego. Oddanie ciepła oznacza jednocześnie zamianę
pary w ciecz, czyli jej skroplenie.

Dlatego pierwszy z omawianych
wymienników jest parownikiem a drugi skraplaczem. Po skropleniu ciecz
przechodzi przez zawór rozprężny gdzie następuje gwałtowny spadek
ciśnienia i rozpylenie czynnika, który znów zaczyna parować i cykl
w ten sposób się zamyka. Pompa ciepła transportuje energię z otoczenia.
Jednocześnie zużywana jest energia elektryczna służąca do napędu
sprężarki i pomp obiegowych. Ta energia elektryczna jest też zamieniona
na ciepło.

Współczynnik efektywności energetycznej jest stosunkiem otrzymanej
energii grzewczej do włożonej energii elektrycznej. Im większy jest ten
współczynnik tym pompa ciepła pracuje oszczędniej. Wielkość tego
współczynnika zależy od konstrukcji pompy ciepła i od temperatury
źródła ciepła.

Wielkość tego współczynnika mówi wprost o spodziewanych
kosztach ogrzewania. Jeżeli znane jest roczne zapotrzebowanie na ciepło
w budynku to po podzieleniu go przez współczynnik efektywności
energetycznej otrzymamy w wyniku ilość energii za którą trzeba chcąc
nie chcąc, zapłacić.

Przypuśćmy, ze mamy budynek prawidłowo izolowany o
powierzchni użytkowej 200 m2, dla którego wyliczono roczne zużycie
energii na poziomie 18.000 kWh. Jeśli współczynnik efektywności wynosi
na przykład 4,5 to w tym przypadku należałoby zapłacić tylko za 4.000
kWh.  Najważniejszym zadaniem jest właściwy wybór sposobu pozyskiwania
ciepła.

To źródło ciepła decyduje kosztach eksploatacyjnych. Nawet
najlepsza pompa ciepła nie zniweluje jego niedoskonałości. Najłatwiej
jest korzystać z ciepła wody jeziora lub stawu. Gdy takich możliwości
brak, projektowany jest odpowiedni kolektor gruntowy lub stosuje się
urządzenia pobierające ciepło z powietrza.

Do oddawania ciepła w pomieszczeniu najlepsze jest ogrzewanie podłogowe, które pozwala na
ekonomiczną pracę pompy ciepła i daje najwyższy możliwy komfort.
Ogrzewanie podłogowe jest obok kolektora ziemnego najważniejszym składnikiem instalacji grzewczej.

Materiał pochodzi:  mojaenergia