Pompy ciepła stają się coraz popularniejszym sposobem na ogrzewanie domów i mieszkań. Ich zasada działania oparta jest o wykorzystanie energii cieplnej zgromadzonej w środowisku naturalnym - w powietrzu, gruncie lub wodzie. Dzięki temu pozwalają one na efektywne i ekologiczne uzyskiwanie ciepła. Jak dokładnie działają pompy ciepła i jakie są ich główne zalety oraz wady? W poniższym artykule postaramy się przybliżyć ich działanie.
Na jakiej zasadzie działa pompa ciepła?
Pompy ciepła działają w oparciu o obieg termodynamiczny zwany obiegiem Carnota. Wykorzystują w nim czynnik roboczy (najczęściej jest to czynnik R410A), który krąży w zamkniętym obiegu i zmienia swoje agregaty stany (ciecz-gaz). Sercem pompy ciepła jest sprężarka, która spręża parujący czynnik roboczy, powodując wzrost jego temperatury. Następnie ogrzany gaz oddaje ciepło do instalacji centralnego ogrzewania lub zasobnika ciepłej wody użytkowej. W wyniku oddawania ciepła, czynnik roboczy skrapla się i jego temperatura spada. Schłodzony czynnik ponownie odparowuje, pobierając energię cieplną ze środowiska zewnętrznego - z powietrza, gruntu lub wody. Tak zamyka się obieg i proces może być powtarzany.
Jak pompa ciepła ogrzewa dom i produkuje ciepłą wodę?
Aby pompa ciepła mogła pobierać energię cieplną ze środowiska, konieczne jest zastosowanie dodatkowych elementów zwanych dolnym źródłem. W przypadku pompy powietrznej będzie to parownik z wentylatorem umieszczony na zewnątrz budynku. Pompa gruntowa wymaga wykonania pionowych odwiertów lub poziomych wymienników w gruncie. Z kolei pompa wodna pobiera ciepło z wody gruntowej lub powierzchniowej. Pobrana energia cieplna jest następnie przekazywana do czynnika roboczego znajdującego się wewnątrz pompy ciepła.
Po sprężeniu w parowniku, gorący gaz trafia do skraplacza, gdzie oddaje ciepło do instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Schłodzony czynnik roboczy wraca do parownika i cykl się powtarza. Dzięki temu pompa ciepła potrafi produkować ciepło nawet przy niskich temperaturach powietrza, gruntu lub wody.
Pompa ciepła - rodzaje i działanie poszczególnych typów
Wyróżniamy trzy główne typy pomp ciepła, które różnią się dolnym źródłem pobierania ciepła:
- Powietrzna - pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego. Jest najłatwiejsza w montażu, nie wymaga budowy odwiertów czy wymienników. Jest wrażliwa na niskie temperatury powietrza.
- Gruntowa - pobiera ciepło z gruntu za pomocą wymienników poziomych lub odwiertów pionowych. Charakteryzuje się wysoką efektywnością i stabilną pracą.
- Wodna - pobiera ciepło z wód gruntowych lub powierzchniowych. Wymaga dostępu do ujęcia wody. Ma wysoką sprawność.
Poza dolnym źródłem, pompy ciepła różnią się miejscem poboru powietrza przez skraplacz: mogą pobierać powietrze zewnętrzne lub wewnętrzne z pomieszczenia. Te drugie nazywane są pompami ciepła typu monoblok.
Jaką pompę ciepła wybrać do domu jednorodzinnego?
Wybór odpowiedniego typu pompy ciepła zależy od kilku czynników:
- Rodzaju budynku i temperatury projektowej instalacji c.o.
- Możliwości wykonania dolnego źródła (odwiertów, wymienników)
- Powierzchni działki i jej usytuowania
- Zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową
- Warunków klimatycznych danego obszaru
W domach jednorodzinnych często montuje się pompy powietrzne split lub pompy gruntowe z wymiennikami poziomymi. Pompy wodne stosuje się rzadziej ze względu na konieczność dostępu do zbiornika wodnego. Ważny jest też dobór odpowiedniej mocy urządzenia.
Gdzie zamontować pompę ciepła w domu?
Miejsce montażu pompy ciepła w dużej mierze zależy od jej typu:
- Pompy powietrzne mają jednostkę zewnętrzną montowaną na ścianie lub na specjalnych stojakach.
- Pompy gruntowe mają jednostkę wewnętrzną w domu, a wymienniki gruntowe na działce.
- Pompy wodne wymagają dostępu do studni lub zbiornika wodnego.
Jednostka wewnętrzna może być montowana w pomieszczeniach technicznych, piwnicy, garażu lub specjalnej maszynowni. Ważne, aby zapewnić odpowiednią przestrzeń serwisową wokół urządzenia.
Jaki powinien być układ pompy ciepła w domu?
Podstawowy układ pompy ciepła obejmuje:
- Jednostkę zewnętrzną pompy ciepła (powietrzna) lub wymienniki gruntowe (gruntowa)
- Jednostkę wewnętrzną z kompresorem i parownikiem
- Zasobnik c.w.u. z wężownicą
- Układ rur z czynnikiem roboczym łączący elementy
- Instalację centralnego ogrzewania rozprowadzającą ciepło
Dodatkowo montuje się układ automatyki i pompy cyrkulacyjne. Całość musi być zamontowana zgodnie z projektem i sztuką instalatorską.
Ile kosztuje montaż i uruchomienie pompy ciepła?
Koszt montażu pompy ciepła w domu jednorodzinnym zaczyna się od 25 000 zł w przypadku powietrznej i może przekroczyć 50 000 zł przy pompie gruntowej. Na kwotę tę składa się:
- Zakup samej pompy ciepła - od 15 000 do 40 000 zł
- Wykonanie dolnego źródła - odwiertów lub wymiennika gruntowego
- Materiały instalacyjne - rury, okablowanie itp.
- Robocizna ekipy instalatorskiej
- Uruchomienie i napełnienie układu czynnikiem
Dodatkowo w przypadku wymiany źródła ciepła mogą wystąpić koszty demontażu starej instalacji. Całkowity koszt montażu pompy ciepła należy oszacować indywidualnie dla każdego projektu.
Jakie są wady i zalety stosowania pomp ciepła?
Główne zalety pomp ciepła:
- Wysoka efektywność - mogą osiągać COP nawet ponad 4
- Niskie koszty eksploatacji
- Przyjazne dla środowiska
- Komfort cieplny i dostęp do c.w.u.
- Praca bezobsługowa
Ewentualne wady:
- Wysoki koszt inwestycyjny
- W niektórych typach wrażliwość na niskie temperatury
- Konieczność odpowiedniej przestrzeni na montaż
Podsumowując, pompy ciepła mogą być doskonałym sposobem na ogrzewanie domu jednorodzinnego i produkcję ciepłej wody użytkowej. Decydując się na ich montaż, należy dobrać odpowiedni typ i moc urządzenia do własnych potrzeb i możliwości instalacyjnych.
Podsumowanie
Pompy ciepła stanowią nowoczesną i ekologiczną technologię grzewczą wykorzystującą odnawialne źródła energii. Ich zasada działania oparta jest o obieg termodynamiczny czynnika roboczego, który pozwala na efektywne pozyskiwanie ciepła z powietrza, gruntu lub wody. W domach jednorodzinnych najczęściej montuje się pompy powietrzne lub gruntowe. Kluczowe przy wyborze odpowiedniego typu i mocy urządzenia są zapotrzebowanie na ciepło budynku i możliwości wykonania dolnego źródła. Mimo wysokich kosztów inwestycyjnych, pompy ciepła gwarantują niskie koszty eksploatacji i wysoki komfort cieplny przy zminimalizowanym wpływie na środowisko.
Tagi
Udostępnij
