Na czym polega fenomen pompy ciepła? Jak działa oraz do czego może być wykorzystywana pompa ciepła

Pompy ciepła to niezwykle ekologiczny, a przy okazji również i tani sposób na ogrzanie domu i wody użytkowej. Przeczytaj artykuł i dowiedz się, co to jest oraz jak działają pompy ciepła!

Co to jest pompa ciepła?

Pompa ciepła to urządzenie, które pobiera energię cieplną z gruntu, powietrza lub wody, a następnie wykorzystuje ją do ogrzania budynku oraz wody użytkowej. Co więcej, pompa ciepła może być używana również do chłodzenia pomieszczeń. Warto również wspomnieć, że ze względu na to, iż urządzenie to korzysta z odnawialnych źródeł energii – jest to jeden z najbardziej ekologicznych sposobów na ogrzewanie budynku.

Budowa pompy ciepła

Pompa ciepła jest zbudowana z:

  • Pompy – która pobiera ciepło z otoczenia, a następnie zamienia ją w energię cieplną;
  • Źródła dolnego – czyli źródła ciepła, skąd pobiera się energię potrzebną do ogrzania budynku. Dolne źródło ciepła może wiec stanowić grunt, woda oraz powietrze;
  • Źródła górnego – czyli instalacji grzewczej, która rozprowadza energię zgromadzoną po całym budynku. Z reguły jest to ogrzewanie płaszczyznowe, np. podłogowe, ścienne lub sufitowe. Znacznie rzadziej w roli górnego źródła stosuje się w tym celu tradycyjne grzejniki.

Krótka historia pomp ciepła

Mimo, że pompy ciepła stosuje do ogrzewania obiektów mieszkaniowych dopiero od kilkunastu lat, w rzeczywistości są to znacznie starze urządzenia. Pierwszą pompę ciepła wynaleziono bowiem aż 200 lat. Dokonał tego w 1824 r. Francuz Nicolas Sadi Carnot, który działanie pompy ciepła oparł na teorii znanej obecnie jako II zasada termodynamiki. Następnie przez dziesiątki lat doskonalono to urządzenie, a w pracach nad tym udział wziął m.in. Leo Szilard oraz Albert Einstein.

Rodzaje pomp ciepła

Od czasów, kiedy po raz pierwszy opisano działanie pompy ciepła, bardzo wiele się zmieniło. Na rynku pojawiło się wiele wariantów tego urządzenia, które wykorzystują różne, odnawialne źródła energii i to właśnie na tym polega najbardziej widoczna różnica pomiędzy nimi.

Gruntowe pompy ciepła

Gruntowa pompa ciepła to urządzenie, którego źródłem ciepła jest grunt lub inne położone w skorupie Ziemi źródło, wokół którego skumulowała się energia geotermalna. Następnie z pomocą pompy ciepła zostaje ona przetransportowana do górnego źródła jako energia cieplna. Tego typu urządzenia cieszą się bardzo wysoką efektywnością – do tego stopnia, iż urządzenie to z powodzeniem może zastąpić kocioł gazowy lub każde inne źródło ogrzewania budynku, czy przygotowania ciepłej wody użytkowej. Z tego również względu jest to jeden z najczęściej wybieranych rodzajów pomp.

Pompa ciepła powietrze

W tego typu pompach ciepła źródłem ciepła jest pobierane z zewnątrz budynku powietrze. Dużą zaletą tego urządzenia jest prosta instalacja oraz niska cena. Niestety jednak nie jest to urządzenie idealne. Jak sama bowiem nazwa mówi, pompa ciepła powietrze korzysta z powietrza zewnętrznego. Wykorzystanie takiego źródła ciepła niesie ze sobą pewne ograniczenia. W naszym klimacie z pewnością będzie również wymagane zastosowanie dodatkowego źródło ogrzewania, które będzie pomagało dogrzać dom przy zbyt niskiej temperaturze na zewnątrz.

Warto również wspomnieć o tym, że dostępne na rynku urządzenie to jest dostępne w kilku wariantach, np.:

  • Pompa ciepła powietrze-powietrze – tego typu urządzenia pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego, a następnie po ogrzaniu transportują je do pomieszczeń.
  • Pompa ciepła powietrze-woda – pompy ciepła powietrze–woda to urządzenia stosowane w celu dostarczenia ciepła prosto do obiegu grzewczego. Z tego również względu dzięki nim ogrzewanie podłogowe jest bardziej wydajne, Podobnie jak i ogrzewanie wody.

Pompy ciepła wodne

Tego typu urządzenia podobnie jak gruntowa pompa ciepła wykorzystują źródło ciepła, które jest ulokowane pod ziemią – choć mogą one również korzystać ze źródeł ulokowanych na powierzchni ziemi tak jak np. na Islandii w przypadku gorących źródeł. W odróżnieniu jednak od nich pompy ciepła korzystają z wód gruntowych. W Polsce jednak tego typu instalacje grzewcze są rzadziej wykorzystywane do ogrzewania domu. Mimo iż są równie wydajne.

Pompy ciepła hybrydowe

Ostatnim rodzajem pompy ciepła, które można obecnie znaleźć na rynku, są urządzenia hybrydowe. Charakteryzują się one w tym, że z taką pompą ciepła można wykorzystać różne źródła energii. Znakomitym przykładem tego urządzenia są pompy ciepła solanka, które energię cieplną mogą czerpać zarówno z wody, jak i gruntu.

Jak działa pompa ciepła?

Zasada działania pompy ciepła jest uzależniona przede wszystkim od tego, jaki rodzaj źródła energii urządzenie to wykorzystuje. Najprościej jednak mówiąc, pomieszczenia są dogrzewane za pomocą pompy dzięki pracy dolnego źródła. Pozyskane z wody, gruntu lub powietrza ciepło jest „przepompowywane” ze źródła dolnego do górnego, skąd wydostaje się z obiegu pompy ciepła do pomieszczeń. Ponadto usuwa ona również z wnętrza budynku ciepłe, lecz zanieczyszczone np. dwutlenkiem węgla powietrze. W trakcie tego procesu jest ona jednak w stanie odzyskać ciepło z powietrza wywiewanego, a następnie ponownie przekazać energię w postaci ciepła.

Pompy ciepła – jak działają dodatkowo?

Co więcej, urządzenie to może nie tylko ogrzać pomieszczenie, ale również pomóc w jego schłodzeniu. Podobnie jak klimatyzacja lub lodówka odbiera ciepło, a następnie wykorzystuje je do obniżenia temperatury powietrza. Aby jednak do tego doszło, pompa musi być zasilana energią elektryczną.

Na szczęście jednak pompa wcale nie potrzebuje jej wiele. W przypadku pomp gruntowych mówi się bowiem o tym, że do jej działania urządzenie potrzebuje ok. 25-30% energii elektrycznej. Posłuży ona do uruchomienia napędu sprężarki. Natomiast pozostałe 70-75% energii zostanie wykorzystane do ogrzania wnętrza domu.

Pompa ciepła a uzyskanie ciepłej wody użytkowej

Warto również wspomnieć o tym, że pompa ciepła może być stosowana również do ogrzewania wody w domu. Dzięki energii cieplnej skutecznie można ona pokryć całkowite zapotrzebowanie domu jednorodzinnego na ciepłą wodę użytkową. Po dostarczeniu powietrza do urządzenia powietrze jest następnie oprowadzane do parownika, gdzie następnie energia ta jest przekazywana do płynu chłodniczy. Jego ciśnienie i temperatura są kontrolowane przez sprężarkę, która przeprowadza gorący płyn chłodniczy przez wężownicę. W ten sposób woda zostaje ogrzana.

Jaką pompę ciepła do domu wybrać?

Wybór pompy ciepła to decyzja, która powinna zostać starannie przemyślana. Od wyboru urządzenia zależeć będzie bowiem to, czy spełni ono oczekiwania swoich użytkowników. Nie sposób również ukryć, że montaż pompy ciepła to poważna inwestycja. Aby więc maksymalnie wykorzystać jej potencjał, w tym zminimalizować rachunki, a przy okazji nacieszyć się jak najdłuższą żywotnością urządzenia – warto zwrócić uwagę na kilka aspektów.

montaż pompy ciepła

Wybierając pompę ciepła, pamiętaj również o tym, aby przy jej instalacji skorzystać z pomocy profesjonalistów. Każdy mały błąd popełniony na etapie instalacji pompy może bowiem obniżyć efektywność jej działania.

Wykorzystanie pompy ciepła

Przed dokonaniem zakupu warto się zastanowić nad tym, do jakich celów pompa będzie wykorzystywana. Czy może ma ona jedynie ogrzewać dom zimą, a może dodatkowo chłodzić go latem i przygotowywać ciepłą wodę użytkową? Istotne jest również to, czy pompa będzie pracować samodzielnie, czy z kotłem?

Każde z tych rozwiązań charakteryzuje się nie tylko innymi możliwości, ale i pewnymi ograniczeniami. Warto się więc z nimi zapoznać przed wyborem konkretnego urządzenia. Co więcej, warto również pomyśleć o wcześniejszym zmodernizowaniu starych budynków. W przeciwnym razie pompa może okazać się nieskuteczna.

Dolne źródło pompy ciepła

Jest to bardzo istotne, zwłaszcza jeżeli pompa ma być stosowana nie tylko do podgrzewania wody, ale i całego budynku. Od wyboru dolnego źródła zależy bowiem, z którego źródła będzie ona pobierać energię. Najczęściej stosowanym w Polsce źródłem ciepła jest grunt. Pierwsze z nich charakteryzuje się wysoką efektywnością. Z kolei pompy powietrzne są tańsze i z powodzeniem sprawdzą się w niedużych gospodarstwach domowych. Śmiało można je stosować również, gdy pompa ma jedynie wspomagać pracę kotła. W dużych obiektach poleca się jednak stosować gruntowe pompy ciepła.

Moc grzewcza pompy ciepła

Parametr ten powinien zostać dobrany w taki sposób, by urządzenie spełniało zapotrzebowanie energetyczne budynku – chyba że jest ono jedynie uzupełnieniem tradycyjnej instalacji grzewczej. Ta z kolei jest wyliczana zgodnie z polską normą PN-EN 12831 i odnosi się do strefy klimatycznej, w jakiej ma pracować pompa ciepła. W przypadku gdy nie będzie ona spełniała zapotrzebowania budynku, konieczne może się okazać zastosowanie dodatkowego źródła ciepła.

Współczynnik COP

Kolejnym wartym poświecenia uwagi aspektem jest współczynniki COP (ang. Coefficient Of Performance), który niekiedy określa się także jako współczynnik wydajności pracy pompy ciepła. Jak rozpoznać dobre urządzenie? Im wyższy jest współczynnik COP, z tym lepszą pompą ciepła ma się do czynienia.

Współczynnik SCOP

To kolejny z ważnych wskaźników efektywności, na który warto zwrócić uwagę. SCOP (ang. Seasonal Coefficient Of Performance), to tzw. współczynnik sezonowy, który określa stosunek energii cieplnej potrzebnej do ogrzania domu – do ilości zużytej przez pompę ciepła energii elektrycznej. Na podstawie tego parametru można więc dokładnie wyliczyć, ile energii pompa będzie zużywać w trakcie sezonu grzewczego.

Współczynnik SPF

Na końcu warto również wspomnieć o tym, czym jest współczynnik SPF (ang. Seasonal Performance Factor). Parametr ten można obliczyć na podstawie wskaźnika SCOP i informuje, jaka jest rzeczywista efektywność pracy instalacji.

panele fotowoltaiczne na dachu budynku

Pompy ciepła posiadają wiele zalet. Jedną z nich jest m.in. możliwość korzystania z nich w połączeniu z panelami fotowoltaicznymi.

Gdzie można wykorzystać pompę ciepła?

Pompy ciepła to urządzenia o bardzo szerokim zastosowaniu. Wykorzystuje się je nie tylko do ogrzewania obiektów mieszkalnych, czy do podgrzewania wody użytkowej. Z powodzeniem można korzystać z nich również w budownictwie wielorodzinnym oraz do ogrzewania obiektów komunalnych oraz przemysłowych. Można więc z powodzeniem wykorzystać je do:

  • Ogrzewania domu – pompa ciepła może działać jako samodzielna instalacja grzewcza, jak i w połączenie z dodatkowym urządzeniem do ogrzewania budynku. Ponadto może ona działać również z panelami fotowoltaicznymi.
  • Podgrzewania c.w.u. – a prościej mówiąc, do podgrzewania wody użytkowej.
  • Chłodzenia pomieszczeń – dostępne na rynku pompy ciepła pod względem trybu chłodzenia można podzielić na dwa rodzaje: aktywne oraz pasywne. Przy pomocy ciepłego powietrza z zewnątrz urządzenia te skutecznie schłodzą zarówno obiekty mieszkalne, jak i przemysłowe.
  • Klimatyzacji pomieszczeń – pompy ciepła nie tylko ogrzewają pomieszczenia, ale i usuwają z nich powietrze już zużyte.
  • Ogrzewania wody w basenie – takie nowoczesne pompy ciepła w szczególności sprawdzą się wiosną oraz jesienią, kiedy temperatura na zewnątrz spada.

Ponadto coraz popularniejsze staje się również ich wykorzystanie w rolnictwie. Pompy ciepła mogą być tam wykorzystane m.in. do ogrzewania pomieszczeń ze zwierzętami lub do chłodzenia chłodni.

Pompy ciepła – czy warto w nie inwestować?

Zainstalowanie pompy ciepła w domu niesie ze sobą wiele korzyści. Mowa tu nie tylko o tym, że urządzenia te korzystają z ekologicznych i odnawialnych źródeł ciepła, ale i sprzyjają oszczędności. Na chwilę obecną pompa ciepła jest najtańszą z metod ogrzewania budynku. W obiekcie o powierzchni 200 m² opłaty za ogrzewanie i c.w.u. wyniosą ok. 2000 zł za cały rok. To znacznie mniej niż w przypadku ogrzewania elektrycznego, pelletu, ekogroszku i innych metod. Jeżeli więc rozważasz podłączenie pompy ciepła w swoim domu – skontaktuj się z hydraulik Darek Małek. Firma od lat zajmuje się pracami przy instalacji grzewczej – w tym również instalacją oraz serwisowaniem pomp ciepła.