ekologiczne i oszczędne ogrzewanie

Coraz więcej osób planując ogrzewanie w swoim domu, bierze pod uwagę ochronę środowiska. Pompa ciepła to obecnie jedno z najbardziej ekologicznych źródeł ogrzewania. Tego typu urządzenie nie jest szkodliwe dla otoczenia, ponieważ nie produkuje żadnych zanieczyszczeń. O wyborze pompy ciepła decyduje nie tylko czynnik ekologiczny, ale też ekonomiczny. Koszty eksploatacji są dużo niższe niż w przypadku innych rodzajów ogrzewania.

Czym jest pompa ciepła i jak działa?

Pompa ciepła jest maszyną cieplną wymuszającą przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Specjalne urządzenie grzewcze oddaje energię pozyskaną ze środowiska zewnętrznego (gruntu, wody czy powietrza) do instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej.

Naturalnie  ciepło płynie zawsze od wyższej temperatury do niższej i wykorzystane zostanie do napędu silnika cieplnego. Podobnie działa przepływ wody, która płynie grawitacyjnie z góry na dół napędzając silnik hydrauliczny (turbinę wodną). Pompa ciepła zmusza ciepło do płynięcia w odwrotnym kierunku (od temperatury niższej do wyższej). Do tego procesu niezbędne jest dostarczenie z zewnątrz energii do napędu. Taki sam mechanizm występuje przy pompowaniu wody z dolnego zbiornika do górnego. W wielu nowoczesnych konstrukcjach pompa ciepła i silnik cieplny stanowią całość, są jednym urządzeniem.

W sprężarkowych pompach występuje termodynamiczny obieg Lindego, który stanowi odwrotność obiegu silnika cieplnego. Parujący ciekły czynnik roboczy znajdujący się w parowniku pod niskim ciśnieniem pobiera ciepło, a następnie trafia do sprężarki. Pod wpływem sprężania  jego ciśnienie, temperatura rosną. Gorąca para pod wysokim ciśnieniem skrapla się w wymienniku ciepła – skraplaczu. Powstaje ciecz, która trafia z powrotem do parownika wykorzystując do tego zawór dławiący, rurkę kapilarną lub turbinę rozprężną, w których następuje spadek ciśnienia.

Rodzaje pomp ciepła

Kryterium podziału pomp ciepła jest przepływ energii pomiędzy dolnym a górnym źródłem. Dolne źródło jest miejscem  pobierania energii przez urządzenie cieplne. Może nim być powietrze, grunt lub wody podziemne. Górne źródło punkty, do których oddawane jest zgromadzone ciepło (emitery) np. nawiewy, kaloryfery, czy ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe).

- Powietrzne (ASHP)

Powietrze do źródła ciepła jest pobierane z zewnątrz. Takie rozwiązanie nie wymaga dużych nakładów finansowych, dlatego jest bardzo popularne i często stosowane. Zaletą tego typu pompy jest również prosty montaż. Pompy powietrzne występują w dwóch podtypach:

- pompa powietrze-powietrze – pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego i transportuje je do powietrza wewnętrznego (np. domu). Działają podobnie do klimatyzatorów, tylko w odwrotnym kierunku. Pompy dostarczają ciepło do budynku natomiast klimatyzatory wyprowadzają ciepło na zewnątrz.
- pompa powietrze-woda – wykorzystuje jako dolne źródło energię powietrza transportując ciepło do obiegu grzewczego i do zbiornika z gorącą wodą

- Powietrzne wylotowe (EAHP)

Pompy ciepła na wylotowe powietrze działają poprzez pobieranie ciepła z powietrza wylotowego z budynku. Zazwyczaj wymagają mechanicznej wentylacji.

- Wylotowe powietrzno-powietrzne pompy ciepła przeprowadzają ciepło do powietrza wlotowego
- Wylotowe powietrzno-wodne pompy ciepła transportują ciepło do obiegu grzewczego i zasobnika ciepłej wody użytkowej

- Gruntowe (GSHP)

Źródło ciepła stanowi grunt. Energia cieplna pobierana jest przy pomocy wymiennika gruntowego zagłębionego pod powierzchnią ziemi. Takie pompy nazywane są także „geotermalnymi pompami ciepła”. Są bardziej efektywne od pomp powietrznych, ponieważ mogą działać przy niższych temperaturach otoczenia. Pompa gruntowa jest też bardziej uniwersalna (dostarcza ciepło do obiegu grzewczego, jak i do zbiornika wodnego)  i wydajna (może działać jako jedyne samowystarczalne źródło ogrzewania w całej nieruchomości).

Pompy gruntowe mogą współpracować z kolektorem (wymiennikiem):

- poziomym – składającym się z systemu rur z wykonanych z tworzywa sztucznego umiejscowionymi od 1,5 do 2 metrów głębokości pod ziemią
- pionowym – posiadającym rury polietylenowe, często sięgające nawet 100 metrów (lub głębiej) pod powierzchnię terenu

Gruntowe pompy ciepła mogą mieć też bardziej hybrydową postać czyli łączą w sobie inne rodzaje o podobnych cechach:

- Gruntowo-powietrzne pompy ciepła przenoszą energię cieplną do wewnątrz. Taka hybrydowa pompa ciepła potrzebuje dwóch wymienników ciepła: gruntowego i powietrznego. Muszą one być ze sobą umiejętnie połączone. Efektywność energetyczna tej hybrydy jest większa zarówno od gruntowej i powietrznej pompy ciepła.
- Glebowo-powietrzne pompy ciepła  wykorzystują glebę jako źródło ciepła.
- Skalno-powietrzne pompy ciepła czerpią ciepło ze skał
- Wodno-powietrzne pompy ciepła używają akwenu wodnego jako źródła ciepła, np. wody podziemne, jeziora, rzeki
- Gruntowo-wodne pompy ciepła transportują ciepło z gruntu do domowego zbiornika wody
- Glebowo-wodne pompy ciepła pobierają wodę z gleby do wytworzenia ciepła
- Skalno-wodne pompy ciepła pobierają wodę ze skały jako źródło ciepła

- Wodne (WSHP)

Podstawę stanowi w tym przypadku woda płynąca. Odbywa się to dzięki wybudowanym studniom czerpnym lub zrzutowym, które pobierają ciepło z wód gruntowych. Najczęściej wywiercenie studni i montaż pompy wodnej wymaga uzyskania pozwoleń wodnoprawnych. Wodna pompa ciepła może pełnić rolę jedynego źródła ogrzewania w domu. Dobór źródła zasilania znacząco wpływa na ostateczną ekonomiczność i efektywność ogrzewania.

W zależności od zewnętrznego źródła zasilania można wyodrębnić typy tkj.:

- elektryczne - transportują ciepło do klasycznych wodnych instalacji ogrzewczych; najlepiej sprawdzają się przy ogrzewaniu podłogowym, rzadziej z grzejnikami. Dolne źródło najczęściej stanowi długa rura zakopana pod trawnikiem lub zamontowana w wywierconym szybie. Odbiera ciepło z gruntu w wyniku przepływu czynnika niezamarzającego np. roztworu wody i glikolu).
- olejowe - łączy w sobie pompę i  kocioł grzewczy; w zależności od wybranego wariantu urządzenia w systemie ogrzewania hybrydowego wodno-olejowego mogą działać w trybie biwalentnym równoległym lub w trybie alternatywnym; w hybrydowym systemie ogrzewania występuje połączenie pompy ciepła typu powietrze-woda  z kotłem olejowym
- gazowe - składają się z instalacji wyposażonej w zbiornik na gaz LPG. Jest to bardziej ekologiczne rozwiązanie od oleju opałowego. Gazowa pompa ciepła oparta jest na innowacyjnej technologii układu absorpcyjnego. Energia napędowa zostaje pozyskana ze spalania gazu. Ciepłem napędowym jest tutaj  gaz ziemny a jego spalanie nie generuje pyłów i innych zanieczyszczeń, nie ma więc problemu smogu.