Pompy cieplne

Co to jest pompa cieplna

Jak podkreślają eksperci, najtańszą energię można uzyskać, inwestując w tzw. pompę cieplną. Pompy cieplne to urządzenia które samodzielnie ogrzewają dom i wodę. Nie potrzebują wsparcia kolektorów, kotłów czy innych instalacji, system grzewczy w pełni zautomatyzowany, bezpieczny i niewymagający ani dozoru ani konserwacji. Pompa cieplna, ciepło wydobywa z ziemi, wody gruntowej, powietrza. Ta energia wystarcza do ogrzania domu.

Ogrzanie domu o powierzchni 120 mkw. pompą kosztuje mało, rocznie około 500 zł. Za ogrzewanie domu prądem czy propanem trzeba by zapłacić około 4 tys. zł, a olejem opałowym ok. 3 tys. Za kilka lat będzie o kilkaset zł drożej, dlatego tradycyjne kotły gazowe czy olejowe już niedługo zaczną odchodzić do lamusa, gdyż będą zużywać najdroższy rodzaj energii.

Opis działania pompy cieplnej

Pompa cieplna to urządzenie umożliwiające podniesienie, przy pomocy energii mechanicznej, ciepła niskotemperaturowego na poziom wyższych temperatur, użytecznych dla celów grzewczych. Obieg w pompie cieplnej jest identyczny jak w chłodziarce, tylko odbywa się on w zakresie temperatur wyższych od temperatury otoczenia.
Pompa ta jest urządzeniem grzewczym, którego zasada działania opiera się na zjawiskach i przemianach fizycznych.

W obiegu termodynamicznym pompy ciepła zachodzą w sposób ciągły następujące procesy:

• w parowniku czynnik roboczy ulega procesowi odparowania ( proces odbioru ciepła z otoczenia),
• w sprężarce sprężanie par czynnika, 
• w skraplaczu za sprężarką czynnik o wysokiej temperaturze i ciśnieniu ulega procesowi skroplenia (oddawanie ciepła do systemu),
• w zaworze rozprężnym jest realizowany proces rozprężania i dozowania odpowiedniej ilości czynnika do parownika gdzie następuje ponownie proces odparowania. 

Energia dostarczona do domu przez pompę w 75% pochodzi z darmowego źródła, a jedynie 25% tej energii pobierane jest z sieci energetycznej jako zasilenie sprężarki.

Wśród źródeł naturalnych które można wykorzystać do pozyskania energii możemy wymienić:

Wody podziemne.

Wody podziemne stanowią źródło o dobrej koherentności i łatwej dostępności. Tutaj wykorzystuje się wody gruntowe jako dostawcę ciepła do instalacji grzejnej. Charakteryzują się małymi zmianami temperatur w ciągu roku i dla warunków klimatycznych Polski wynoszą przeważnie 5 - 12 st.C. Najbardziej efektywnym źródłem energii dla pompy ciepła jest układ dwóch studni. Już na głębokości ok. 10-15m pod powierzchnią ziemi przez cały rok temperatura wody waha się w przedziale od 8 do 10 °C .

Z jednej studni pobierana jest woda gruntowa, która przepływa do pompy cieplnej, przekazując dalej energię i po schłodzeniu powraca do gruntu w drugiej studni . Zapewnia to nam stabilność efektywnego źródła i wykorzystania układu do celów grzewczych przez cały rok.

Grunt.

Przyjmuje się, że na pewnych głębokościach temperatura przez okres całego roku, jest niezmienna. Wyróżniamy tutaj: poziomy wymiennik (poziomy system rur) oraz pionowy gruntownik (postać pionowych sond); W rurach krąży płyn o niskiej temperaturze zamarzania, będący mieszaniną wody i glikolu. Energia odebrana ziemi krąży w zamkniętym obiegu pompy ciepła, aż wreszcie przekazywana jest wodzie, która z kolei zasila instalację grzewczą domu.

poziomy wymiennik

Pobieranie ciepła z ziemi odbywa się za pomocą systemu kolektorów gruntowych, wykonywanych z rur polietylenowych o średnicy ok 30mm. Wewnątrz rur krąży niezamarzająca ciecz (glikol propylenowy lub etylenowy) transportujący ciepło o niskim parametrze z gruntu do pompy ciepła.

Rury układamy na głębokości od 1,2 m do 1,8 m poniżej powierzchni gruntu. Odstęp pomiędzy rurami nie powinien być mniejszy niż 70 cm, a odległość optymalna wynosi 100 cm.

pionowy gruntownik

W pionowych odwiertach o głębokości od ok 30 do ok 50 m, osadza się wodociągowe rury z końcówkami w kształcie U. Najczęściej z jednego metra bieżącego kolektora jesteśmy wstanie uzyskać około 50W wydajności cieplnej. Głębokość otworów uwarunkowana jest warunkami geologicznymi i możliwościami technicznymi wykonania takich odwiertów. Długość jednego obwodu kolektora nie powinna przekraczać 100m. W przypadku zastosowania kolektora pionowego zapotrzebowania na powierzchnie działki jest mniejsze.

Powietrze atmosferyczne.

Pompy cieplne powietrze wykorzystują energię słoneczną nagromadzoną w powietrzu. A powietrze jest wszędzie. Taka pompa ciepła jest w stanie pobierać energię z powietrza nawet wtedy gdy ono ma temperaturę -20°C. Jednak ilość uzyskanej energii zależy bardzo od temperatury powietrza. Ta sama pompa ciepła będzie oddawać 22 kW przy temperaturze powietrza +35°C i 6 kW, gdy temperatura zewnętrzna spadnie do -20°C. Taka charakterystyka mocy stoi w sprzeczności z potrzebami budynku, gdyż w miarę spadku temperatury zewnętrznej rosną potrzeby grzewcze, a spada moc pompy ciepła. Dlatego taki rodzaj pompy jako samodzielne ogrzewanie budynku rzadko się spotka.

Koszt pompy cieplnej: 40-70 tys. zł.