Co to jest pompa ciepła i jak działa?

system pompy ciepła i kotłów

Zasada działania pompy ciepła jest właściwie taka sama jak powszechnie znanej lodówki, którą znajdziemy w większości domowych kuchni. Lodówka odbiera ciepło ze swojego wnętrza i przekazuje je na zewnątrz, czyli do pomieszczenia, w którym jest ustawiona. Pompa ciepła na podobnej zasadzie potrafi pobrać ciepło z powietrza na zewnątrz domu, gruntu a nawet zbiornika wodnego i przekazać je do wnętrza naszego domu.

Na pierwszy „rzut oka” może się to wydać dziwne, że np. zimą pompa ciepła potrafi pobrać energię z zimnego powietrza i przekazać ją do już ciepłego domu dogrzewając go.

Czynnik Chłodniczy, jaką pełni funkcję w wymianie cieplnej?

Generalnie chodzi w tym wszystkim o dość powszechne zjawisko parowania. I tak na przykładzie z życia wziętym: żeby np. woda zaczęła parować, musimy ją podgrzać w czajniku lub garnku. Gdy woda zacznie wrzeć parowanie jest wtedy świetnie widoczne w postaci unoszących się obłoków. 

Ale co przy niskich temperaturach? Jak wiemy woda wrze i szybko paruje przy temperaturze ok 100 C. Zatem wystarczy znaleźć czynnik, który będzie się tak samo zachowywał ale w temperaturach nawet poniżej 0 C. W takiej sytuacji możemy pobierać ciepło np. z powietrza znajdującego się na zewnątrz domu w okresie jesiennym lub zimowym. Parujący wtedy czynnik skrapla się w wymienniku i podgrzewa wodę użytkową pompowaną do instalacji domowej.

Właśnie za sprawą użytego takiego czynnika w układach chłodniczych pompa ciepła jest w stanie pobierać energię z zimnego otoczenia i zamienić ją na ciepło, które jest przekazane do naszego domu. Kiedyś używało się do tych celów tzw. freonu, czyli związków zawierających chlor oraz fluor. Obecnie stosuje się czynniki bardziej przyjazne środowisku naturalnemu.

Jak działa powietrzna pompa ciepła

pompa ciepła typu monoblok

Pompa ciepła typu Monoblok

Jednostka w której zamknięto cały system chłodniczy i znajduje się na zewnątrz budynku. W tego typu pompie wbudowany wentylator wywołuje przepływ powietrza przez wymiennik, za pośrednictwem wymiennika ciepło jest odbierane przez parujący czynnik chłodniczy. Czynnik skrapla się w jednostce zewnętrznej i ogrzewa wodę użytkową, która jest pompowana do instalacji domowej. 

pompa ciepła typu split

Pompa ciepła typu Split

Ten system różni się od poprzedniego tylko tym, że jednostka zewnętrzna jest połączona z wewnętrznym modułem hydraulicznym przewodami zawierającymi czynnik chłodniczy, przez co nie jest narażona na zamarzanie jak w przypadku monobloku.

Jak działa gruntowa pompa ciepła?

W tym przypadku ciepło pobierane jest z pionowego odwiertu w ziemi lub wykopu ułożonego w gruncie poniżej granicy zamarzania. Źródło takie wykorzystuje ciepło skumulowane w wyniku ogrzewania ziemi przez Słońce, a  w przypadku odwiertu – geotermalne. Cała pompa ciepła ogranicza się tu tylko do jednostki wewnętrznej, gdzie zamknięty jest cały obieg chłodniczy: wymiennik pierwotny, który odbiera ciepło z zewnętrznego źródła, i wtórny, który przekazuje je do instalacji grzewczej.

Innym rodzajem źródła geotermalnego jest woda i mogą to być dowolne zbiorniki wodne jak jezioro, staw lub rzeka, a także woda gruntowa.

Istnieją nowe projekty, które wykorzystują jako źródło ciepła instalację kanalizacyjną budynku a nawet ścieki przemysłowe. Mimo iż gruntowe pompy ciepła mają większą stabilność warunków pracy, to najpopularniejszym obecnie rozwiązaniem są jednak powietrzne pompy ciepła – ze względu na dużo niższe koszty komponentów oraz instalacji. Ponadto powietrzne pompy ciepła najnowszej generacji wykazują się optymalną sprawnością nawet przy temperaturach poniżej zera.