Czy zastanawialiście się kiedyś, jak wykorzystać naturalne zasoby do ogrzewania lub chłodzenia waszego domu? Pompy ciepła stają się coraz bardziej popularnym rozwiązaniem w domach prywatnych i firmach, dzięki swojej efektywności energetycznej i wszechstronności. W tym artykule omówimy, jak działają pompy ciepła, zwracając szczególną uwagę na pompy ciepła powietrzne, i wskażemy, dla jakich typów budynków najlepiej się sprawdzają.
Ogólne zasady pracy pompy ciepła
Pompy ciepła to efektywne urządzenia grzewcze, które czerpią energię z zasobów naturalnych, takich jak powietrze, woda gruntowa czy ziemia. Ekstrahowane ciepło jest następnie odpowiednio przekształcane i transportowane przez czynnik chłodniczy do różnych systemów grzewczych wewnątrz budynku, takich jak ogrzewanie podłogowe, sufitowe, ścienne lub centralne.
Choć różne typy pomp korzystają z różnych źródeł ciepła, wszystkie one działają według podobnej zasady – energia cieplna jest przetwarzana przez pompy dzięki procesom termodynamicznym i przekazywana do systemów grzewczych budynku lub zasobników ciepłej wody. Co więcej, ogrzewanie nie jest jedyną funkcją tych urządzeń – są one również zdolne do obniżania temperatury w pomieszczeniach.
W przypadku pomp ciepła powietrznych, choć większość energii jest pozyskiwana z naturalnych zasobów, niewielkie ilości energii elektrycznej są jednak wymagane do ich właściwego funkcjonowania. Dlatego, aby zwiększyć oszczędności, warto rozważyć połączenie pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną, która zapewni darmowy prąd.
Działanie pompy powietrznej krok po kroku
Proces działania pompy ciepła można podzielić na 3 obiegi:
- Podczas pierwszego obiegu, powietrze jest zasysane przez wentylator do parownika, gdzie układ chłodniczy odbiera od niego ciepło dzięki różnicy temperatur pomiędzy powietrzem i chłodniczym płynem. Następnie ogrzewany płyn jest kierowany do drugiego obiegu.
- W drugim obiegu, ciepły płyn przekazuje swoją energię czynnikowi chłodniczemu, który, nawet w bardzo niskich temperaturach, paruje pod wpływem ciepła. Następnie, w stanie gazowym, jest sprężany, co zwiększa jego temperaturę do poziomu umożliwiającego wykorzystanie go do ogrzewania wody.
- Trzeci obieg to przekazanie ciepła z gazu do instalacji grzewczej budynku.
Po tym, jak gaz oddaje ciepło i schładza się, powraca do stanu ciekłego, ale ze zbyt wysokim ciśnieniem i temperaturą, by mógł powrócić do pierwszego obiegu. Dlatego jest on przepuszczany przez zawór rozprężny, co obniża jego ciśnienie i temperaturę, przywracając go do stanu, w którym jest w stanie ponownie odbierać ciepło. W ten sposób proces zaczyna się od początku.
Jak działa pompa ciepła powietrze-woda i powietrze-powietrze?
Pompa ciepła powietrze-woda oraz powietrze-powietrze działają na podstawie tych samych zasad, różniąc się jedynie medium, w którym końcowy efekt ciepła jest wykorzystany. W obu przypadkach pompa ciepła pobiera energię cieplną z powietrza zewnętrznego. Następnie, w wyniku procesu kondensacji, ta energia jest przekształcana w ciepło uwalniane do użytku końcowego – w przypadku pompy powietrze-woda do wody obiegowej, a w przypadku systemu powietrze-powietrze do powietrza w pomieszczeniach.
Zasada działania powietrznej pompy ciepła typu split i typu monoblok
Pompa ciepła typu split to system podzielony na dwie jednostki: jedna z nich jest zlokalizowana na zewnątrz budynku i służy do pobierania ciepła z atmosfery, druga – wewnątrz budynku, przekształca energię cieplną w ciepło użytkowe. W przypadku drugiego typu pompy, monobloku, wszystkie elementy sprzętu znajdują się w jednym urządzeniu zlokalizowanym na zewnątrz budynku.
Oba typy pomp ciepła wykorzystują więc to samo źródło energii, czyli powietrze zewnętrzne, jednak różnią się sposobem przekazu tego ciepła. W pompy typu split energia cieplna przemieszcza się od jednostki zewnętrznej do wewnętrznej za pomocą czynnika chłodzącego. W przypadku pompy monoblok wszystkie funkcje i procesy odbywają się w jednym miejscu, a ciepło przenoszone jest za pomocą wody.
W jakich budynkach warto wykonać montaż pompy ciepła powietrznej?
Pompy ciepła powietrzne są idealnym rozwiązaniem dla budynków o wysokim standardzie energetycznym, takich jak domy pasywne czy energooszczędne. Optymalizacja izolacji i systemu ogrzewania domu, pozwala na znaczne zmniejszenie kosztów eksploatacji. W budynkach starszych, z niewystarczającą izolacją, pompy ciepła powietrzne mogą również okazać się korzystne – szczególnie jeśli chcemy poprawić komfort cieplny lub zredukować zużycie energii. Pompy ciepła powietrzne są również doskonałym wyborem dla budynków nowo budowanych, oferując nowoczesne i efektywne rozwiązanie grzewcze.
Warto jednak pamiętać, że zalety tego rodzaju ogrzewania uzyskamy w pełni tylko wtedy, gdy pompa ciepła jest prawidłowo dobrana do zapotrzebowania na ciepło, co jest bezpośrednio związane z standardem termoizolacji budynku. Konieczne jest zatem przeprowadzenie audytu energetycznego, który pozwoli na wybór odpowiedniej dla naszego budynku pompy ciepła.
Wraz z rosnącą popularnością pomysłów na ekologiczne ogrzewanie domu, technologia pomp ciepła powietrznych zyskuje coraz więcej zwolenników. Dzięki swojej efektywności oraz względnej prostocie instalacji i obsługi, pompy ciepła powietrzne mogą być doskonałym wyborem dla wielu użytkowników – zarówno właścicieli domów jednorodzinnych, jak również użytkowników budynków wielorodzinnych, biur czy obiektów użyteczności publicznej.