Foto-N

Pompy ciepła są przyjazne dla klimatu, ponieważ pobierają około trzech czwartych energii do ogrzewania z otaczającego nas środowiska. Źródłami ciepła dla tych urządzeń są powietrze, grunt i wody gruntowe.

Żeby wykorzystać ciepło z otoczenia, pompy ciepła potrzebują niewielkiej mocy elektrycznej do napędu procesów i do działania pompy obiegowej. W zależności od tego, czy pozyskują energię z powietrza, gruntu, czy z wody, różnią się trochę pod względem technologii i cen. Inne mogą być również wymogi prawne związane z ich montażem.

Pompa ciepła - zasada odwróconego działania lodówki

Gdy na zewnątrz robi się naprawdę chłodno, jest kwestią czasu, zanim zrobi się też chłodno w budynku, ponieważ ciepło zawsze przemieszcza się zgodnie z kierunkiem zmian temperatury: od cieplejszego do chłodniejszego. To nieuniknione prawo naturalne wykorzystuje na swoją korzyść pompa ciepła. Możliwe jest przenoszenie ciepła w odwrotnym kierunku, tj. od chłodnej przestrzeni do cieplejszej. Jakim sposobem? Działanie pompy ciepła jest w zasadzie identyczne z działaniem lodówki. Jednak, gdy lodówka usuwa ciepło z wnętrza i przekazuje je na zewnątrz, pompa ciepła usuwa ciepło z przestrzeni zewnętrznej i przekazuje energię do domu w postaci ciepła. Pompa ciepła wykorzystuje tzw efekt Joule’a-Thomsona.

System ogrzewania pompy ciepła składa się z trzech części:

1. systemu źródła ciepła, który pobiera energię ze środowiska

2. pompy ciepła, która powoduje, że odzyskane ciepło z otoczenia jest użyteczne

3. systemu dystrybucji i przechowywania ciepła, który rozprowadza lub tymczasowo przechowuje ciepło w domu.

Proces techniczny także przebiega w trzech krokach:

1: Pobór ciepła

W systemie źródła ciepła krąży ciecz, zazwyczaj roztwór glikolu (dawniej była to tzw. solanka), czyli woda zmieszana ze środkiem przeciwzamarzającym. Ciecz absorbuje ciepło z otoczenia, np. z gruntu lub wód gruntowych i transportuje je do pompy ciepła.

Wyjątkiem są powietrzne pompy ciepła. Zasysają one powietrze zewnętrzne przez wentylator, który dostarcza ciepło z otoczenia bezpośrednio do pompy ciepła.

2: Wykorzystanie ciepła

Pompy ciepła mają również obieg, w którym krąży gazowy czynnik chłodniczy. W wymienniku ciepła, tzw. parowniku, następuje przekazanie energii środowiska z pierwszego obiegu do czynnika chłodniczego. Wynikiem tego jest odparowanie czynnika chłodniczego. W przypadku powietrznych pomp ciepła to powietrze zewnętrzne ogrzewa czynnik chłodniczy.

Para czynnika chłodzącego jest pobierana przez sprężarkę. Podnosi ona poziom temperatury czynnika chłodniczego, więc robi się on cieplejszy. W innym wymienniku ciepła, tzw. skraplaczu, gorący czynnik chłodniczy w postaci gazu pod wysokim ciśnieniem jest skraplany i oddaje ciepło. Następnie skroplony czynnik chłodniczy trafia do zaworu rozprężnego. Tam ponownie zmniejsza się jego ciśnienie, a czynnik zmienia stan skupienia na ciekły.

3: Ogrzewanie

W ogrzewanym budynku znajduje się instalacja grzewcza i zasobniki magazynujące ciepło. Zwykle woda jest czynnikiem grzewczym. Przejmuje ona ciepło, które czynnik chłodniczy oddał w skraplaczu w trakcie skraplania i kieruje go do systemu dystrybucji, takiego jak ogrzewanie płaszczyznowe lub grzejniki, do zbiornika wody grzewczej lub ciepłej wody użytkowej.

Historia

Historia pomp ciepła sięga XIX wieku: Francuz Nicolas Carnot opublikował w 1824 r. pierwsze zasady dotyczące działania pompy ciepła. 100 lat później w Zurychu uruchomiono pierwsze systemy pomp ciepła do ogrzewania ratusza, budynku kongresowego, urzędów i krytej pływalni. Pierwszą gruntową pompę ciepła uruchomiono w USA w 1945 roku. Pompa wyposażona była w sprężarkę o mocy 2 kW, za pomocą wentylatora zasilała system ogrzewania powietrzem. Od tego czasu pompy ciepła do ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania wody stały się niezawodnym i przyjaznym dla środowiska wariantem grzewczym.