W jaki sposób działa pompa ciepła? Czym różnią się poszczególne rodzaje tego urządzenia i który z nich jest najbardziej efektywny?
Jak działa pompa ciepła?
Pompa ciepła jest urządzeniem podobnym z wyglądu do lodówki i o porównywalnych rozmiarach. Służy ona do ogrzewania wody i domu. Wykorzystuje przemiany termodynamiczne, takie jak parowanie, skraplanie, sprężanie i rozprężanie, aby przepompowywać ciepło ze źródła o niższej temperaturze do cieplejszego ośrodka. Źródłem dolnym, czyli tym zimniejszym, może być woda, grunt lub powietrze, a źródło górne, czyli to, do którego dostarczane jest ciepło, to woda krążąca w instalacji grzewczej. Pompa jest urządzeniem, które zasadniczo nie wytwarza ciepła, ale je przekazuje. Zasilana jest energią elektryczną, ale nie zużywa jej dużo.
Elementy pompy tworzą zamknięty układ. Wewnątrz niego krąży czynnik roboczy, który podlega ciągłym przemianom z postaci ciekłej w gazową i odwrotnie. W wymienniku ciepła, czyli parowniku, czynnik roboczy – mieszanina cieczy i gazu – ulega procesowi odparowania, dzięki czemu odbiera energię cieplną z dolnego źródła. Gorący i sprężony czynnik następnie oddaje energię cieplną do źródła górnego, co powoduje skroplenie. W drodze do parownika napotyka zawór rozprężny, którego zadaniem jest racjonowanie ilości czynnika trafiającego do parownika.
Pompa powietrzna
Pompa, w której dolnym źródłem jest powietrze, jest najłatwiejsza do zainstalowania. Problem jednak w tym, że im niższa temperatura powietrza, tym więcej energii elektrycznej musi zużyć urządzenie, by wytworzyć tę samą ilość ciepła. W praktyce wygląda to tak, że kiedy na dworze robi się chłodno, maleje efektywność takiej pompy. A gdy nastaną duże mrozy, urządzenie w ogóle nie może pracować – w takiej sytuacji uruchamia się wbudowana w nie elektryczna grzałka. Przez większość okresu grzewczego powietrzna pompa pracuje jednak ekonomicznie.
Pompa wodna
Pompy typu woda/woda lub woda/powietrze wykorzystują ciepło zgromadzone w wodzie gruntowej. Dobrze się ona sprawdza jako dolne źródło, ponieważ przez całą zimę utrzymuje stosunkowo wysoką temperaturę 8-10°C. Aby urządzenie mogło działać, potrzebne są dwie studnie głębinowe. Ze studni czerpnej pobierana jest woda, z której pompa odbiera ciepło, a do studni zrzutowej woda, która oddała już ciepło, jest odprowadzana. Nie trzeba wiercić studni, jeśli można uzyskać dostęp do jakiegoś zbiornika wodnego (na przykład stawu).
Pompy wodne odznaczają się wysoką efektywnością, ale ich eksploatacja jest dość droga, ponieważ woda wymaga filtrowania i okresowej wymiany szybko korodujących elementów. Dlatego też urządzenia takie z reguły stosuje się tylko w obiektach o bardzo dużym zapotrzebowaniu na ciepło.
Pompa gruntowa
Źródłem ciepła może być też grunt – na głębokości około 1,5 m jego temperatura wynosi 0-8°C. Dzięki temu ilość ciepła, jakie pozyska pompa, może trzy lub czterokrotnie przewyższyć ilość energii elektrycznej zużywanej przez urządzenie.
Najlepsze efekty osiąga się przy zastosowaniu wymiennika gruntowego z umieszczonymi pionowo w odwiertach rurami, tworzącymi sondy. W ten sposób zapewnione zostają korzystne parametry pracy pompy i ich stabilność w ciągu całego sezonu grzewczego. Jednak koszt wykonania wymiennika pionowego jest o połowę większy niż poziomego. Dlatego to poziomy wymiennik jest częściej wybierany, chociaż po dłuższym czasie działania pompy jego temperatura się obniża, przez co efektywność pracy urządzenia ulega zmniejszeniu.
nowe komentarze