Zasady działania pompy ciepła
Choć pompy ciepła posiadają mnóstwo zalet i sprawdzają się w wielu przypadkach, nie można powiedzieć, że dla każdego budynku i każdej działki będą optymalnym rozwiązaniem. W odpowiedzi na pytanie „czy warto, bym zainwestował w pompę ciepła” pomoże znajomość tego, jak działają te źródła ciepła.
Na początek przypomnijmy, że pompa ciepła jako taka nie wytwarza ciepła, tylko przenosi je z jednego punktu do innego, jednocześnie „podnosząc jego temperaturę”. Odbiera ciepło przy niskich temperaturach, oddaje w wyższych.
Sercem pompy ciepła jest sprężarka, która służy do podnoszenia ciśnienia gazu, tak zwanego czynnika roboczego. Urządzenie może działać dzięki temu, że w interesujących nas zakresach temperatur i ciśnień ten czynnik roboczy można skroplić.
Czerpanie ciepła przez pompę ciepła następuje w wymienniku, który nosi nazwę parownika. Tam ciekły czynnik roboczy wrze i paruje, odbierając ciepło przez ściankę wymiennika od powietrza, glikolu, albo wody. To zależy od tego, z jaką pompą mamy do czynienia – w przypadku pomp powietrznych (powietrze-woda i powietrze-powietrze), dolnym źródłem ciepła jest powietrze atmosferyczne. W przypadku pomp gruntowych, dolnym źródłem jest wężownica z cieczą niezamarzającą (najczęściej mieszanką glikolu i wody). Niekiedy jako dolne źródło wykorzystuje się wodę – pobieraną z podziemnych ujęć, albo z dna rzeki czy stawu. Bez względu na to, w parowniku czynnik roboczy nieco się ogrzewa, odbiera ciepło i paruje. Następuje jego zamiana z fazy ciekłej w fazę gazową.
Następnie odparowany czynnik trafia do sprężarki. Tu podnosi się jego ciśnienie. Wciąż pozostaje gazem, ale jego temperatura się podnosi, wraz ze wzrostem ciśnienia.
Gaz pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze trafia do tak zwanego skraplacza. Jest to kolejny wymiennik ciepła, tym razem chłodzony przez wodę lub powietrze krążące w dolnym źródle ciepła. W przypadku instalacji centralnego ogrzewania jako nośnik ciepła wykorzystuje się wodę (zazwyczaj), w przypadku pomp powietrze-powietrze, ciepło w skraplaczu odbierane jest przez powietrze. Następuje schłodzenie czynnika roboczego w pompie ciepła i jego skroplenie (stąd nazwa tego wymiennika). Ze skraplacza wypływa więc czynnik pod postacią cieczy o wysokim ciśnieniu.
Do parownika musi trafić ciecz o niskim ciśnieniu, dlatego do domknięcia obiegu potrzebujemy jeszcze zaworu dławiącego. Tu ciecz się rozpręża, spada jej ciśnienie. Dzięki temu może w znacznie niższej temperaturze odparować w parowniku.
Z zasady działania pompy ciepła wynika wprost, że:
- im większa różnica temperatur między dolnym źródłem a górnym źródłem ciepła (parownikiem a skraplaczem), tym większą pracę musi wykonać sprężarka,
- w ślad za większą pracą idzie większe zużycie prądu przez silnik napędzający sprężarkę,
- a zatem pompa ciepła najefektywniej (przy najmniejszm zużyciu prądu) działa wtedy, gdy różnica temperatur między dolnym a górnym źródłem ciepła jest najniższa,
- pompa ciepła dobrze spisuje się wtedy, gdy czerpie ciepło z dość ciepłego miejsca, a oddaje ciepło w miejscu dość chłodnym – a więc gdy na przykład bierze ciepło z wód podziemnych (o temperaturze +5°C) i oddaje do wodnego ogrzewania podłogowego (o temperaturze zasilania 30°C).
Warto wiedzieć, jak działają pompy ciepła, by nie wydawać pieniędzy na to źródło ciepła w miejscu, w którym się nie spisze. O tym, gdzie pompy ciepła nie warto używać, napiszę przy innej okazji.
