Ciepło z natury: dom ogrzewany pompą ciepła

Aby zrozumieć zasadę działania pompy ciepła, najlepiej porównać ją z systemami, które dobrze znamy – ogrzewaniem węglowym, gazowym, elektrycznym czy chociażby olejowym. Tego typu instalacje, aby utrzymać w domu temperaturę w granicach 20°C, muszą najpierw spalić określone paliwo i wytworzyć temperaturę sięgającą nawet 1500°C. Ogromna ilość energii jest więc zwyczajnie marnowana.

Pompa ciepła nie „produkuje” energii, dlatego nie musi spalać żadnego paliwa. Jest to urządzenie korzystające z naturalnej energii, która w ogromnych ilościach utrzymuje się w naturalnych pokładach – wodzie, gruncie lub powietrzu.

– Nośniki te mają temperaturę nieznacznie odbiegającą od tej panującej na zewnątrz naszego domu i znacznie niższą niż ta, którą chcielibyśmy uzyskać wewnątrz. Pompa ciepła, dzięki wykorzystaniu odpowiednich procesów termodynamicznych, jest jednak w stanie przetworzyć taką energię i dostarczyć do naszej instalacji grzewczej wodę o temperaturze nawet 55°C – mówi Piotr Słaby z firmy Nateo.

Kosz eksploatacji urządzenia ogranicza się jedynie do zakupu niewielkiej ilości energii elektrycznej. Warto przy tym wyraźnie zaznaczyć, że jest ona potrzebna tylko i wyłącznie do podtrzymania pracy systemu, a nie do ogrzewania wody. Z każdego 1 kW energii elektrycznej, który zużyje pompa, można uzyskać nawet do 5 – zupełnie darmowych – kW energii z „ziemi”. W całości wykorzystamy je na potrzeby ogrzewania budynku.


Grunt, woda, czy powietrze – rodzaje pomp ciepła

Choć istnieje kilka rodzajów pomp ciepła, to w Polsce najbardziej popularnym rozwiązaniem jest pompa gruntowa. W naszych warunkach klimatycznych jest ona w stanie zaspokoić w 100% zapotrzebowanie energetyczne każdego domu, a przy tym nie tylko go ogrzewać, ale także podgrzewać ciepłą wodę użytkową. Co ciekawe, latem dzięki takiemu systemowi możemy też chłodzić budynek.

W skład systemu opartego o pompę wchodzą:

• źródło dolne – jest to część, która znajduje się „przed” pompą. Może to być kolektor gruntowy poziomy lub pionowy.
• źródło górne – to nic innego, jak nasz system grzewczy – podłogówka, kaloryfery itp.

Kolektor poziomy układa się na głębokości od około 1,2 do 1,5 metra pod powierzchnią ziemi. Nie powinno trwać to dłużej niż kilka dni. W przypadku kolektora pionowego, należy wykonać odwierty (sięgające do 130 metrów). Realizują je specjalistyczne firmy, a wszystkie prace trwają około 2-3 dni. Co warte podkreślenia, z uwagi na spadające ceny odwiertów, kolektor pionowy jest obecnie droższy od poziomego tylko o kilka, kilkanaście procent. W zamian oszczędzamy powierzchnię działki i zyskujemy stabilniejsze źródło ciepła.

– Jednymi z najbardziej efektywnych energetycznie są pompy ciepła typu woda-woda. W tym wypadku, aby pozyskać energię na działce wykonuje się dwie studnie. Z pierwszej (tzw. biorczej) pobiera się wodę; druga (tzw. zdawcza) odprowadza ją z powrotem do środowiska naturalnego – dodaje Piotr Słaby.

Pompa ciepła może równie dobrze zasysać energię z powietrza. W polskim klimacie, przy niskich temperaturach panujących zimą, jest to jednak rozwiązanie niezbyt efektywne. Dlatego taki typ urządzeń wykorzystuje się jedynie w systemach, które mają wspomagać ogrzewanie budynku.

Komentarz eksperta: Jak działa pompa gruntowa
Pompy ciepła wykorzystują do działania tzw. lewobieżny obieg termodynamiczny. Wszystkie elementy systemu tworzą zamknięty układ, wewnątrz którego krąży ekologiczny czynnik roboczy – najczęściej jest to glikol. Jego obieg wymuszany jest przez pompę obiegową, zasilaną energią elektryczną.
Czynnik roboczy w postaci mieszaniny cieczy i gazu trafia w pierwszej kolejności do parownika, w którym ulega procesowi odparowania. W ten sposób dochodzi do odebrania energii z dolnego źródła, czyli gruntu. Następnie zostaje on zassany w postaci pary do sprężarki, gdzie jego temperatura i ciśnienie wzrasta. W dalszej kolejności trafia on (ale już w postaci gazowej) do skraplacza i oddaje energię do źródła górnego (np. podłogówki). W tym momencie dochodzi do jego skroplenia.
Ostatnim elementem zamykającym obieg jest zawór rozprężny, który redukuje ciśnienie i temperaturę czynnika roboczego. Na koniec wraca on z powrotem do gruntu i odzyskuje utraconą energię.

Piotr Słaby z firmy Nateo