Pompa ciepła w domu

Czym jest pompa ciepła?

Ze względu na zewnętrzne źródło energii pompy ciepła dzielimy na sprężarkowe i absorpcyjne. Pompa ciepła sprężarkowa, jest urządzeniem, które przy użyciu dostarczanej z zewnątrz energii mechanicznej wymusza odwrócony obieg ciepła. Oznacza to, że zamiast naturalnego przepływu ciepła, z obszaru o wyższej temperaturze, do obszaru o niższej temperaturze, ciepło przemieszczane jest mechanicznie w drugą stronę, z obszaru o niższej temperaturze, do obszaru o wyższej temperaturze.

Tam czynnik będący nośnikiem ciepła ulega ogrzaniu i wraca do miejsca początkowego, gdzie oddaje ciepło. Taki cykl powtarzany jest aż do czasu uzyskania pożądanej temperatury. Drugim ze względu na swoje działanie rodzajem pompy ciepła jest pompa ciepła absorpcyjna.

Ta z kolei do swojego działania wykorzystuje dostarczoną z zewnątrz energię cieplną zamiast mechanicznej. Zatem pompa ciepła działa dokładnie na tej samej zasadzie, co chłodziarki czy zamrażarki, jedynie kierunek transportu ciepła zostaje odwrócony.

Jakie są rodzaje pomp ciepła i czym się od siebie różnią?

Pompy ciepła dzielą się na cztery grupy, z których każda dzieli się na kolejne podgrupy. Główny podział, to podział ze względu na dolne źródło ciepła, czyli to, z którego ciepło jest pobierane, następnie sprężane i dzięki sprężeniu w zwielokrotnionej wartości oddawane do górnego źródła ciepła, czyli powietrza wewnątrz budynku, naszych grzejników, ogrzewania podłogowego, czy też zbiornika CWU, ponieważ pompy ciepła mogą służyć zarówno do ogrzewania CO, jak i CWU.

Powietrzna pompa ciepła (ASHP),

To pompa, w której dolnym źródłem ciepła jest powietrze na zewnątrz budynku.

Pompa powietrze-powietrze, to w gruncie rzeczy klimatyzator, o odwróconym obiegu, którego zadaniem jest ogrzewanie, zamiast chłodzenia powietrza dostarczanego z zewnątrz do pomieszczenia. Jest to zdecydowanie najtańsze rozwiązanie na rynku pomp ciepła, jednak jest najmniej wydajne, co za tym idzie przynosi najmniej korzyści.

Drugim rodzajem powietrznej pompy ciepła jest pompa powietrze-woda. W przypadku pompy powietrze woda, mamy do czynienia z ogrzewaniem wody w buforze ciepła, czyli zbiorniku umieszczonym wewnątrz budynku. W zależności tego do czego chcemy użyć pompy ciepła, a także od rodzaju bufora, zgromadzoną w nim wodę wykorzystuje się dalej do ogrzania pomieszczeń bądź, jako źródła ciepłej wody użytkowej.

Pompę ciepła można wykorzystać jednocześnie do ogrzewania zarówno CO, jak i CWU, wówczas używa się dwóch osobnych buforów wewnątrz budynku, albo jednego specjalistycznego bufora, w którym ogrzewana jest jedna i druga woda.

W przypadku powietrznych pomp ciepła szczególną uwagę należy zwrócić na czynnik wykorzystany w urządzeniu. Część producentów w powietrznych pompach ciepła stosuje czynnik przeznaczony do klimatyzatorów, który ze względu na swoją specyfikację ma małą wydajność w przypadku odwrócenia obiegu. Należy więc przy doborze pompy ciepła zwrócić uwagę, by czynnik wykorzystany przez producenta do wymiany ciepła był przeznaczony do pomp ciepła, czyli do ogrzewania, a nie chłodzenia pomieszczeń.

Dzięki temu zyskamy dużo większą wydajność oraz zaoszczędzimy znaczną ilość energii dla uzyskania tego samego efektu. Jednak najważniejszym elementem, który będzie decydował o niezawodności i funkcjonalności wybranej pompy ciepła jest sprężarka. Dobór sprężarki zaś nie jest oczywisty, nie wystarczy wybrać mocnej sprężarki, bo nie chodzi o to, aby powietrze czy woda jak najszybciej zostały nagrzane do skrajnie wysokich temperatur.

Ważne jest to, żeby pompa ciepła pracowała możliwie równomiernie, a nie interwałowo w przypadku zbyt dużej mocy (szybkie nagrzanie, okres przestoju, do czasu kolejnej potrzeby pogrzania bufora), ani też na wyżyłowanych wysokich obrotach (w przypadku zbyt słabej pompy ciepła).

Stabilna praca pompy, to nie tylko niższe zużycie energii, ale też dłuższa żywotność sprężarki, a to najdroższy element całego systemu powietrznej pompy ciepła. Co się tyczy samej sprężarki, najmniej awaryjnymi sprężarkami są sprężarki ślimakowe. Nie warto jednak na własną rękę wybierać sprężarki, czy dobierać mocy pompy ciepła. Do właściwego doboru warto zasięgnąć porady specjalisty, który będzie wiedział, jakie czynniki wziąć pod uwagę, a także jakie parametry naszego domu będą miały znaczący wpływ na funkcjonalność powietrznej pompy ciepła.

Dodatkowym atutem powietrznej pompy ciepła jest oczywiście możliwość wykorzystania jej do chłodzenia pomieszczeń pod warunkiem, że używamy pompy powietrze-powietrze, albo powietrze-woda, z buforem do CWU. W przypadku specjalistycznego bufora łączącego w sobie grzanie CWU i CO należy pamiętać, że po odwróceniu obiegu, chłodzona będzie również ciepła woda użytkowa.

Gruntowa pompa ciepła (GSHP),

To pompa, której dolne źródło ciepła znajduje się w gruncie.

W przypadku gruntowej pompy ciepła mamy więcej możliwości wyboru źródła ciepła, ponieważ „gruntowa” oznacza jedynie umiejscowienie źródła w gruncie i tak samo jak w przypadku powietrznej pompy ciepła, możemy wykorzystać ją do ogrzania powietrza lub wody. Występują zatem zależnie od podłoża w pobliżu budynku:

• Glebowo-powietrzne, skalno-powietrzne, wodno-powietrzne pompy ciepła.


• Oraz analogicznie:


• Glebowo-wodne, skalno-wodne i wodno-wodne pompy ciepła.

Gruntowe pompy ciepła wymagają znacznie większego przygotowania i nakładu prac, a także kosztów niż powietrzne pompy ciepła. Uważa się je za bardziej stabilne i wydajne, ponieważ źródło ciepła zlokalizowane jest pod ziemią, gdzie temperatura w ciągu roku jest znacznie bardziej stała niż temperatura powietrza. Przede wszystkim przed przystąpieniem do jakichkolwiek prac, szczególnie na terenach objętych przemysłem górniczym, wymagane są odpowiednie badania terenu.

Wynika to z kilku przyczyn. Przede wszystkim, nie w każdych warunkach wolno nam wykonać odwierty na głębokość konieczną do utworzenia dwóch odpowiednio oddalonych od siebie studni, w przypadku pompy woda-powietrze, woda-woda. To samo tyczy się dwóch lub więcej kolektorów pionowych. Obydwa powyższe rozwiązania są w ogóle odradzane na obszarach górniczych, gdzie nawet jeżeli wykonanie odwiertu było możliwe, to tąpnięcie terenu może spowodować pęknięcie odwiertu i wydostanie się wody ze studni, lub czynnika z kolektora.

W obu przypadkach nie ma innej możliwości naprawy sytuacji, jak wykonanie kolejnego odwiertu, co niestety jest bardzo kosztownym zabiegiem.

Alternatywą dla odwiertów są kolektory płaskie i kolektory spiralne. W przypadku zarówno kolektora płaskiego, jak i spiralnego potrzebna jest jednak znacznie większa powierzchnia terenu niż w przypadku kolektorów pionowych, czy studni.

Dodatkowo zastosowanie kolektora płaskiego czy spiralnego wiąże się z odsłonięciem dużej połaci terenu na odpowiednią głębokość, następnie właściwego przygotowania podłoża, zainstalowania kolektora, a później wymaga bardzo dobrze jakościowo wykonanego zakrycia kolektora, żeby było możliwe na przykład ułożenie kostki brukowej na placu budynku.

Jakość wykonania ma tutaj kluczowe znaczenie, ze względu na możliwość uszkodzenia kolektora i jego pęknięcie poprzez ruchy na powierzchni gruntu, tak samo jak w przypadku tąpnięć przy kolektorach pionowych i studniach.

Wybór gruntowej pompy ciepła, wiąże się też o czym niewielu wykonawców wspomina z niemal koniecznością chłodzenia wnętrza w czasie lata, ponieważ stałe oddawanie zimna do gleby, a pobieranie z niej ciepła z czasem spowoduje powstanie wokół kolektorów zmarzliny, której ogrzanie gruntu przez promienie słoneczne nie będzie w stanie zniwelować.

Następstwem takiej sytuacji jest więc znaczne obniżenie wydajności gruntowej pompy ciepła. Zatem wbrew obiegowej opinii wyrobionej w pierwszych latach rozwoju pomp ciepła, kiedy powietrzne pompy ciepła, były wyłącznie klimatyzatorami o odwróconym obiegu, gruntowa pompa wcale nie musi się okazać ani bardziej wydajna, ani bardziej stabilna niż powietrzna pompa ciepła.

Co więcej dobrej jakości powietrzna pompa ciepła, może okazać się znacznie tańsza i mniej uciążliwa, niż gruntowa pompa ciepła. Oczywiście nie musi się tak stać. Ilu użytkowników tyle opinii i zawsze znajdziemy wśród nich zwolenników jednego i drugiego rozwiązania.

Powietrze wylotowe (EAHP),

To kolejne źródło ciepła wyróżniające następny typ pomp ciepła. Pompy stosujące powietrze wylotowe są znacznie mniej popularne niż powietrzne czy gruntowe pompy ciepła.

Dlaczego pompa na powietrze wylotowe nie znalazła się wśród powietrznych pomp ciepła? Ponieważ w przypadku powietrznej pompy ciepła dolnym źródłem jest powietrze na zewnątrz budynku. W przypadku pompy na powietrze wylotowe, konieczne jest zastosowanie mechanicznej wentylacji w budynku. Pompa na powietrze wylotowe, będzie zatem kierowała ciepło z powietrza wylatującego z budynku, do powietrza doń wlatującego (pompa wylotowa powietrze-powietrze) lub do wody w CO lub CWU, albo CO i CWU (pompa wylotowa powietrze-woda)

Wodne pompy ciepła (WSHP),

Jako dolne źródło ciepła wykorzystują wodę płynącą, to właśnie różni je od gruntowych pomp ciepła woda-woda, które jako wymiennik ciepła mają studnie umieszczone w ziemnych odwiertach. Wodne pompy ciepła można rozróżnić również ze względu na ich zewnętrzne źródło zasilania na: elektryczne, olejowe i gazowe. Wybór źródła zasilania będzie w przypadku tej pompy kluczowy dlatego, że podejmując go, nie tylko wybierzemy ostateczną wydajność pompy ciepła, ale też możemy wywrzeć realny wpływ na środowisko wokół naszego domu. Gazowa pompa ciepła na przykład wytworzy znacznie mniej zanieczyszczeń niż olejowa.

To rozwiązanie jednak nie ma zbyt wielu zwolenników, ponieważ zwykle skłaniając się w stronę pompy ciepła, chcemy pozbyć się emisji spalin w obrębie gospodarstwa domowego, skłaniając się do ogrzewania zarówno CO, jak i CWU. Niemniej i takie rozwiązanie jest możliwe.

Hybrydowa pompa ciepła

Technologia pędzi naprzód. Jeszcze do niedawna zdawało się niemożliwe, by powietrzna pompa ciepła dorównywała swoją wydajnością i stabilnością pompie gruntowej, dziś jest to jak najbardziej możliwe. Dzięki nieustającemu postępowi technologii w ostatnim czasie pojawiły się również hybrydowe pompy ciepła, łączące w sobie funkcjonalność różnych typów pomp ciepła.

Sterowana mikroprocesorem hybrydowa pompa ciepła wykorzysta zatem w sprzyjających warunkach funkcjonalność tego źródła, które będzie najbardziej efektywne, co wpływa na zwiększenie całorocznej efektywności pompy ciepła i eliminuje wzajemnie wady poszczególnych rozwiązań. Aby zacząć korzystać z hybrydowej pompy ciepła potrzebujemy jednak wymienników z dwóch różnych źródeł, a zatem i kolektora, czyli gruntowego wymiennika ciepła i powietrznego wymiennika ciepła.

Zatem aby korzystać z optymalnej równowagi pomiędzy powietrzną i gruntową pompą ciepła musimy nastawić się na znacznie większy wydatek, niż w przypadku wyboru jednej wymienionych pomp. Hybrydowa pompa ciepła przewyższa jednak swoją wydajnością i powietrzne, i gruntowe pompy ciepła.

W ostatnich latach coraz bardziej popularnym trendem staje się wybór elektryczności pochodzącej z paneli fotowoltaicznych jako zewnętrznego źródła energii dla pomp ciepła.

Tak przedstawiają się możliwości, ostateczny wybór zawsze jednak należy do klienta. Niezależnie w którą stronę się skłaniamy, warto zasięgnąć porady specjalistów w dziedzinie pomp ciepła.

Łukasz

Chętnie doradzam, pisząc na wszelakie tematy – sport, hobby, wnętrza, praca, rozwój i turystyka. Staram się znaleźć porady na wszystkie problemy.