Powietrzne pompy ciepła są wszechstronnym rozwiązaniem do wielu rodzajów instalacji grzewczych. Jak działają pompy ciepła? Czy można je zastosować w użytkowanych domach? Czy urządzenia te wymagają podłączenia do energii elektrycznej? Na te wszystkie pytania znajdziesz odpowiedź w naszym artykule.
Popularność pomp ciepła w Polsce stale rośnie. Urządzenia te oferują tanią energię cieplną. Ich zaletą jest fakt, że mogą ogrzewać domy i inne budynki prawie bezkosztowo, jeśli korzystają z energii elektrycznej, jaką wytwarza instalacja fotowoltaiczna. Jak działa pompa ciepła?
Na czym polega działanie pompy ciepła powietrze-powietrze?
Zasada działania pompy ciepła opiera się na poborze energii cieplnej z odnawialnych źródeł energii (w przypadku pomp ciepła powietrze-powietrze dolnym źródłem ciepła jest powietrze zewnętrzne) i przekazanie jej do instalacji grzewczej. Generalnie powietrzna pompa ciepła powietrze-powietrze może działać podobnie, jak inne źródła ciepła typu kocioł węglowy, gazowy czy elektryczny. Co ważne, taki system grzewczy oparty o powietrzną pompę ciepła można stosować zarówno do ogrzewania pomieszczeń, jak i do przygotowania ciepłej wody użytkowej.
Jak działa powietrzna pompa ciepła? Pompy ciepła to urządzenia zasilane energią elektryczną. Podłączenie do prądu jest konieczne dla działania pompy ciepła. Koszty eksploatacyjne wynikające ze zużycia energii elektrycznej można zminimalizować podłączając system do paneli fotowoltaicznych.
Zatem jak działa pompa ciepła? W pierwszym kroku cyklu pompa ciepła powietrze-powietrze lub pompa ciepła powietrze-woda pobiera powietrze z zewnątrz urządzenia (z pomieszczenia lub z zewnątrz budynku), które oddaje skumulowaną w sobie energię do czynnika chłodniczego. Proces ten przebiega w wymienniku ciepła (parowniku) powietrznej pompy ciepła i w jego wyniku czynnik chłodniczy zostaje podgrzany i zmienia stan skupienia z ciekłego na gazowy. W takim stanie trafia do sprężarki, gdzie zwiększa się jego ciśnienie i temperatura. Gorący czynnik chłodniczy przekazywany jest następnie do kolejnego wymiennika ciepła (skraplacza), w którym czynnik oddaje ciepło użytkowe do powietrza lub wody (górne źródło ciepła). Ogrzana w ten sposób woda jest przekazywana do instalacji grzewczej. W przypadku pomp ciepła typu powietrze-powietrze energia cieplna wykorzystywana jest do ogrzania powietrza nadmuchiwanego przez klimatyzator. Ostatnim etapem cyklu jest przejście schłodzonego czynnika, który w wyniku oddania energii przeszedł w stan ciepły, do zaworu rozprężnego, gdzie następuje obniżenie jego ciśnienia, po czym ciekły czynnik przekazywany jest do wymiennika ciepła (parownika), a cykl przekazywania energii w powietrznej pompie ciepła rozpoczyna się od nowa.
Jak działa pompa ciepła powietrzna w zimie? Powietrzne pompy ciepła doskonale radzą sobie podczas zimnych okresów w roku w niskich temperaturach. Warto podkreślić, że powietrze zewnętrzne o temperaturze ujemnej także posiada zmagazynowaną dużą ilość energii cieplnej. Pompa ciepła powietrze-powietrze i pompa ciepła powietrze-woda doskonale radzą sobie w temperaturach -15 st.C, a niektóre urządzenia dedykowane ogrzewaniu także w temperaturach niższych — nawet do – 25 st.C. Dlatego też pompa ciepła jest idealnym rozwiązaniem dla ogrzewania domu w sposób ekologiczny i bezemisyjny.
Warto także dodać, że pompy ciepła sprawdzają się nie tylko zimą do ogrzewania obiektów, ale również latem do schładzania pomieszczeń. Pompy ciepła powietrze-powietrze to nic innego, jak powszechnie wykorzystywana w budynkach prywatnych i publicznych klimatyzacja. Pompy ciepła powietrze-woda także sprawdzają się do chłodzenia pomieszczeń — w tym celu wykorzystywane są klimakonwektory. Tym samym pompa ciepła powietrzna usuwa ciepło z pomieszczenia.
W jakich instalacjach sprawdza się powietrzna pompa ciepła?
Powietrzne pompy ciepła są wszechstronnym rozwiązaniem do ogrzewania różnych rodzajów budynków i mają zastosowanie w różnych instalacjach grzewczych. Sprawdzają się szczególnie dobrze w instalacjach grzewczych w domach jednorodzinnych i wielorodzinnych. Pompa ciepła powietrze-powietrze i pompa ciepła powietrze-woda może być także wykorzystywana do ogrzewania zakładów i obiektów użyteczności publicznej. Co ważne, pompy ciepła można z powodzeniem stosować zarówno w budynkach nowych, jak i już użytkowanych.
Warto podkreślić, że instalacja centralnego ogrzewania oparta o powietrzną pompę ciepła najlepiej sprawdza się w instalacjach wykorzystujących płaszczyznowe ogrzewanie pompą ciepła przeznaczoną do ogrzewania niskotemperaturowego. Powietrzna pompa ciepła doskonale sprawdza się w instalacjach takich jak ogrzewanie podłogowe, ponieważ może efektywnie dostarczać niskotemperaturowe ciepło, które jest idealne do tego rodzaju rozwiązań. To także najbardziej wydajny, energooszczędny i ekonomiczny sposób ogrzewania przy zastosowaniu pomp ciepła.
Pompy ciepła mogą również być wykorzystywane do ogrzewania wody, która jest następnie przekazywana do tradycyjnych grzejników w budynku. W takiej instalacji ważne jest, aby dobrać odpowiednio wydajną jednostkę powietrznej pompy ciepła, która będzie w stanie zapewnić odpowiednią wydajność ogrzewania w chłodniejszych miesiącach. W takich układach stosuje się wysokotemperaturowe pompy ciepła, które charakteryzują się wyższym zużyciem energii elektrycznej do dogrzania wody krążącej w instalacji grzewczej.
Do czego można wykorzystać powietrzną pompę ciepła poza ogrzewaniem budynków? Powietrzne pompy ciepła powszechnie stosowane są także do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Co więcej, istnieją urządzenia, które przeznaczone są wyłącznie do podgrzewania wody użytkowej. Taka pompa ciepła powietrzna zazwyczaj stosowana jest w obiektach, gdzie ogrzewanie budynku realizowane jest przez inne źródła ciepła — kotły na pellet, gaz czy węgiel. Odrębność od systemu grzewczego sprawia, że pompa ciepła powietrzna może podgrzewać wodę użytkową przez cały rok.
Inne rodzaje pomp ciepła
Warto podkreślić, że powietrzne pompy ciepła powietrze-powietrze czy pompy ciepła powietrze-woda to nie jedyne rodzaje urządzeń wykorzystujących odnawialne źródła energii do ogrzewania domu. Alternatywą dla takich rozwiązań są gruntowe pompy ciepła. Co ciekawe, gruntowa pompa ciepła zapewnia niższe koszty eksploatacji, niż ma to miejsce w przypadku powietrznych pomp ciepła. Gruntowe pompy ciepła pobierają energię cieplną z gruntu, który na pewnej głębokości o każdej porze roku ma taką samą temperaturę. Gruntowe pompy ciepła są jednak znacznie droższe, niż inne rodzaje pomp, ale jednocześnie zapewniają wyjątkowo stabilne i tanie źródło energii cieplnej.
Skąd bierze się wysoki koszt wykonania instalacji opartej o gruntową pompę ciepła? Tu kluczowe jest dolne źródło ciepła, którym może być poziomy kolektor zlokalizowany na głębokości ok. 1,5 m lub droższy kolektor pionowy, który wymaga wykonania odwiertów o głębokości nawet 50 m i więcej. Warto dodać, że obecnie największą popularnością cieszy się gruntowa pompa ciepła z kolektorem pionowym, ponieważ wymaga jedynie kilkudziesięciu metrów kwadratowych, w przeciwieństwie do kolektora poziomego, który potrzebuje powierzchni nawet kilkuset metrów kwadratowych.
Gruntowe pompy ciepła mogą być wykorzystywane zarówno do ogrzewania domu i innych obiektów oraz przygotowywania ciepłej wody użytkowej, jak i do chłodzenia pomieszczeń w okresie letnim.
Czy pompa ciepła działa jak nie ma prądu?
Powietrzna pompa ciepła działa na zasadzie przetwarzania energii cieplnej z jednego medium na drugie przy użyciu energii elektrycznej. Dlatego też, jeśli zabraknie prądu, pompa ciepła powietrzna nie będzie mogła pracować w sposób ciągły w swoim standardowym trybie. Trzeba podkreślić, że dotyczy to także układów z instalacją fotowoltaiczną podłączoną do sieci publicznej.
Rozwiązaniem takiego problemu jest posiadanie w obiekcie, oprócz powietrznej pompy ciepła, alternatywnego systemu grzewczego (np. kominka), który na czas braku zasilania będzie w stanie podtrzymać odpowiednią temperaturę w pomieszczeniach.
