Jak działa pompa ciepła?

Zimą cała polska pali w piecach czym się da. W piecach gazowych, kominkach, piecach na olej opałowy. Zimą w polskich miasteczkach po prostu nie ma czym oddychać. Tym i spaliny snują się wszędzie, powodując schorzenia i choroby. W Polsce co roku buduje się około 100 tys. domów jednorodzinnych. Każdy z nich musi być ogrzany i potrzebuje ciepłej wody. W Unii Europejskiej w 2007 roku sprzedano około 350 tys. pomp ciepła, w Polsce zaledwie około 3200 sztuk.

Pocieszający jest fakt, że w Polsce sprzedaż pomp ciepła rośnie w zawrotnym tempie o 50% rocznie. Niestety koszt zakupu i wykonania instalacji to koszt rzędu 30 tys. zł. W Europie wykonanie instalacji jest rekompensowane ulgami podatkowymi i zachętami ekonomicznymi, a w  Polsce wciąż brak takich rozwiązań.

Aby zaprezentować działanie pompy ciepła, przytoczmy przykład.

Niech nim będzie dom jednorodzinny o powierzchni 140 m² stojący na działce budowlanej o powierzchni ponad 1500 m². Dom ma zostać ogrzewany przez pompę ciepła o mocy ok 8 kW.

Zatem przejdźmy do działania pompy ciepła.

Niech będzie to pierwsza pompa ciepła na tym terenie. Kolektor poziomy zakopany zostanie na głębokości 1.8m, temperatura gruntu jest tam stała i wynosi około 4^oC. Powierzchnia kolektora zakopanego w gruncie powinna być 3-4 krotnie większa od powierzchni ogrzewanego domu. W tych rurach znajduje się 30% roztwór glikolu (zamarza dopiero w temp. poniżej -40^oC). Pojemność tej konkretnej instalacji wynosi około 700 l. Do instalacji zastosowano rury polietylenowe o średnicy 40 mm. Przez te rury odbierane zostanie ciepło z gruntu. Żywotność takiej rury to ponad 100 lat. Rozdzielacz kolektora służy do włączenia rur, które są rozłożone na przestrzeni kolektora, do jednej która biegnie do pompy ciepła.

Energia potrzebna do ogrzania tego domu będzie pochodzić w 3/4 z energii słonecznej zakumulowanej w ziemi, pozostałą 1/4 energii dostarczy elektrownia. Koszt wykonania takiej instalacji oraz koszt zakupu pompy ciepła dla domu o powierzchni 140m² to około 35 tys. złotych. W porównaniu do instalacji zasilanej gazem ziemnym, koszt użytkowania jest o połowę tańszy. Czyli przyjmując średni rachunek za gaz na poziomie 3 tys. złotych, nasz rachunek za prąd który pobierze pompa ciepła wyniesie 1500zł   (okres 1 roku).

Przed podjęciem decyzji o instalacji kolektora poziomego, powinno się zbadać grunt i określić jego typ. Jeżeli jest to grunt piaszczysty i suchy to tutaj może on już zostać odrzucony, ponieważ jego zasoby energetyczne są niskie. Najlepszym gruntem jest grunt gliniasty podmokły bądź piaszczysty podmokły.

Jak działa pompa ciepła?

Cała zasada działania pompy ciepła oparta jest na 3 obiegach. Glikol dostaje się  jedną z rur do pompy ciepła, do pompy obiegowej. Następnie przechodzi do wymiennika, w którym następuje podgrzewanie przez ten glikol który ma około 4st.C czynnika chłodniczego. Następnie ogrzany czynnik chłodniczy w postaci gazowej dostaję się kolejnymi rurami do sprężarki. Jako gaz zostaje on sprężony, i wychodząc dalej ze sprężarki osiąga on temperaturę około 55st.C . Kolejnym etapem jest dotarcie do kolejnego wymiennika, gdzie następuje wymiana ciepłego sprężonego czynnika chłodniczego w wyższej temperaturze z wodą. Woda zostaje podgrzana i przekazana do grzejników lub podgrzewa ciepłą wodę.

Kluczowe elementy jeśli chodzi o pompę ciepła to są wymienniki ciepła, kompresor, pompki obiegowe, filtr zapewniający, że czynnik chłodniczy jest odpowiedniej jakości oraz zawór rozprężny. Odpowiedzialny jest on za regulację pracy pompy ciepła.

Następnym ważnym procesem zapewniającym odpowiednią jakość pompy ciepła są testy szczelności. Po pomyślnym przejściu testów, należy opróżnić obieg zimny a następnie szczelnie uzupełnić o czynnik chłodniczy. Standardowy zbiornik stosowany w pompach ciepła to 180 l wody użytkowej. Zbiorniki do pomp wykonane są ze stali nierdzewnej. Jeśli chodzi o żywotność pompy ciepła to jest to mniej więcej 20 lat. Test funkcjonalny jest głównym elementem jeśli chodzi o badanie pompy ciepła i tak naprawdę w ciągu tego testu regulujemy wszystkie parametry pompy ciepła i sprawdzamy czy wszystkie komponenty i podzespoły spełniają warunki oszczędności energii. Pompa pomimo że wytwarza ciepło, to gro jej procesów odbywa się na temperaturze około 0st. C lub poniżej, więc jednym z czynników który należy wyeliminować jest ryzyko skraplania się pary wodnej z powietrza na rurach. Jeżeli chodzi o panel elektryczny to jest on elementem sterującym. Na nim również znajdują się elementy związane z łagodnym startem, tzw. soft-starty, które zabezpieczają kompresor przed przepaleniem.

Pompy ciepła to obecnie najtańszy sposób ogrzewania domu. Jest tańszy od ogrzewania węglem, 2x tańszy niż ogrzewanie gazem, 4x tańszy niż ogrzewanie olejem opałowym. Jest to także najbardziej ekologiczny sposób ogrzewania