Są to urządzenia o dużej skuteczności energetycznej, występujące w różnych wariantach. Działają na zasadzie lodówki. Pompa ciepła odbiera ciepło z otoczenia (tzw. dolnego źródła) i przekazuje je do instalacji grzewczej w domu.
W lodówce ważne jest ochłodzenie produktów, natomiast odebrane ciepło stanowi odpad. W pompie ciepła odwrotnie, nieistotne (i na szczęście niedostrzegalnie małe dla środowiska) jest ochłodzenie otoczenia, zaś cenny efekt stanowi uzyskane ciepło. Ponieważ ciepło pozyskiwane jest z ośrodka chłodniejszego niż ten, do którego jest dostarczane (pozornie wbrew prawom natury), potrzebna jest energia wspomagająca ten proces. W pompie ciepła, podobnie jak w lodówce, jest to energia elektryczna bądź mechaniczna służąca do napędu sprężarki, czyli pompy.
Sam proces możliwy jest dzięki zastosowaniu substancji, która paruje i skrapla się w stosunkowo niskiej temperaturze. Najczęściej stosowane są związki z grupy freonów, ale są także nowsze, mniej groźne dla środowiska ciecze „niskowrzące”. Parowaniu towarzyszy odbieranie ciepła, a skraplaniu jego oddawanie. Przy dodatkowej zmianie temperatury czynnika roboczego poprzez jego sprężanie i rozprężanie dochodzi do „przepompowania” ciepła z ośrodka chłodniejszego do cieplejszego.
Pompy wykorzystywane w domowych instalacjach grzewczych dzieli się na gruntowe, wodne i powietrzne ze względu na ośrodek, z którego czerpią ciepło (tzw. dolne źródło). Drugi człon nazwy określa czynnik, któremu przekazywane jest ciepło, np. woda/woda, powietrze/woda.
Pompy gruntowe wymagają zainstalowania na zewnątrz rur, ułożonych poziomo lub pionowo w gruncie, poniżej strefy przemarzania. Płynąca w nich ciecz będzie odbierała ciepło z gruntu i przekazywała je do obiegu wewnętrznego pompy ciepła.
Pompy wodne korzystają z ciepła wód gruntowych, zatem wymagają stosownych odwiertów i umieszczenia w nich rur zasilających i powrotnych. Najmniej skomplikowana, ale też najmniej sprawna jest pompa powietrzna, w której moduł zewnętrzny stanowi czerpnia powietrza.
Najlepsze efekty uzyskujemy, stosując pompy ciepła dla zasilania ogrzewania podłogowego, które wymaga niższych temperatur niż w przypadku ogrzewania grzejnikowego. Sprawność pomp ciepła charakteryzuje czynnik COP, określający stosunek pomiędzy ciepłem użytkowym dostarczonym przez pompę a niezbędnym do jego uzyskania zużyciem energii (analogicznie jak w przypadku zużycia paliwa w samochodzie). Np. COP równe 4 oznacza, że z jednej kWh energii elektrycznej uzyskamy 4 kWh ciepła. COP jest podawany dla warunków określonych normą dla poszczególnych typów pomp.
Rys. Zasada działania pompy ciepła:
1 – skraplacz
2 – zawór
3 – sprężarka
4 – parownik
Q – ciepło
L – ciepło parowania
Koszt związany z instalacją pompy ciepła, poza samym urządzeniem, którego cena zależy od typu, sprawności i producenta, obejmuje także nakłady na instalację dolnego i górnego źródła. W przypadku pompy wodnej w cenę instalacji należy wliczyć wykonanie studni, której koszt związany jest z głębokością, a ta może wynosić od kilku do kilkunastu metrów, w zależności od poziomu, na którym występuje woda gruntowa, gwarantująca wymaganą wydajność i jakość. Dodatkową inwestycją może być instalacja filtrów, jeśli okaże się, że woda ma nieodpowiedni skład chemiczny. Pompa gruntowa wymaga instalacji kolektora gruntowego. Montaż kolektora poziomego wiąże się z koniecznością rozkopania działki. Należy się też liczyć z ograniczeniami w jej zagospodarowaniu po ułożeniu kolektora. Kolektor pionowy wymaga wykonania odwiertów. Cena instalacji pompy powietrznej jest najniższa, jednak jej eksploatacja w okresie zimowym przy ujemnych temperaturach powinna być wspomagana grzałką elektryczną.
Rys. Gruntowa pompa ciepła z kolektorem poziomym, rozwiązanie najkorzystniejsze w Polsce.
Źródło: www.pompaciepla.eu
Pompy ciepła w warunkach polskich są najlepszym rozwiązaniem, pozwalającym trzy – pięciokrotnie obniżyć koszty ogrzewania pomieszczeń i wody.
Należy jednak zachować pewną ostrożność przy zakupie instalacji. Przedstawiciele zagranicznych producentów oferują nie zawsze przydatne importowane urządzenia. Dobry polski fachowiec jest w stanie wykonać całą instalację za ¼ ceny oferowanej przez importerów.
Dr Witold Lenart, mgrka inżka Grażyna Kasprzak
