Pompa ciepła

opublikowano: 2019-12-11 08:47:22

Pompa ciepła - maszyna cieplna wymuszająca przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i zachodzi dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych).


Pompy ciepła najczęściej mają zastosowanie w:

  • gospodarstwach domowych (chłodziarki, zamrażarki),
  • przetwórstwie spożywczym (chłodnie, zamrażalnie, fabryki lodu),
  • klimatyzacji pomieszczeń (chłodzenie pomieszczeń),
  • chłodnictwie,
  • ogrzewaniu pomieszczeń ciepłem pobieranym z otoczenia (z gruntu, zbiorników wodnych lub powietrza).
  • podgrzewaniu wody użytkowej

W chłodziarkach i zamrażarkach ciepło jest "wypompowywane" z przechowywanych produktów (co obniża ich temperaturę) a oddawane do pomieszczenia, w którym stoi lodówka lub zamrażarka. Pompa ciepła zastosowana do ogrzewania pomieszczeń "wypompowuje" ciepło z otoczenia o niskiej temperaturze (z gruntu lub powietrza na zewnątrz budynku) i po podniesieniu temperatury czynnika roboczego oddaje ciepło do ogrzewanego pomieszczenia.


Rodzaje pomp ciepła
Powietrzne (ASHP)
Powietrzna pompa ciepła (źródłem ciepła jest powietrze pobrane z zewnątrz)

  • Pompa ciepła powietrze-powietrze (transportuje ciepło do wewnątrz)
  • Pompa ciepła powietrze-woda (transportuje ciepło do obiegu grzewczego i do zbiornika domowego z gorącą wodą)

Wyróżniamy dwa typy powietrznego źródła ciepła i oddzielne typy urządzeń. Obydwa urządzenia używają powietrza zewnętrznego jako źródło ciepła. Pompy powietrzno-powietrzne, które pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego i transportują to ciepło do powietrza wewnętrznego (np.domu) są najtańszymi i najbardziej powszechnymi. Nie różnią się one od klimatyzatorów niczym, oprócz tego, że ich celem działania jest ogrzewanie wewnętrznego powietrza zamiast jego chłodzenia. Pompy te dostarczają ciepło do budynku w odróżnieniu od klimatyzatorów, które wyprowadzają ciepło na zewnątrz chłodząc wnętrze.
Pompy ciepła powietrzno-wodne transportują pobrane ciepło z zewnątrz do obiegu grzewczego-ogrzewanie podłogowe jest najbardziej wydajne, ale pompy te mogą również transportować ciepło do domowych zbiorników wody gorącej, a woda ta używana jest do zasilania kranów, pryszniców w budynku. Niemniej jednak, gruntowo-wodne pompy ciepła są bardziej wydajne niż powietrzno-wodne i dlatego najczęściej są lepszym wyborem w dostarczaniu ciepła do ogrzewania podłogowego i domowych systemów ciepłej wody użytkowej.
Powietrzne pompy ciepła są względnie proste i niedrogie w instalacji oraz historycznie są najpowszechniej stosowanymi typami pomp ciepła. Jednak z uwagi na użycie powietrza zewnętrznego jako źródła ciepła posiadają ograniczenia.

Gruntowe (GSHP)

  • Gruntowe pompy ciepła (źródłem ciepła jest grunt lub podobne źródło)
  • Gruntowo-powietrzne pompy ciepła (transportują ciepło do wewnątrz)
  • Glebowo-powietrzne pompy ciepła (gleba jako źródło ciepła)
  • Skalno-powietrzne pompy ciepła (skała jako źródło ciepła)
  • Wodno-powietrzne pompy ciepła (zbiornik wodny jako źródło ciepła, np. wody podziemne, jezioro, rzeka)
  • Gruntowo-wodne pompy ciepła (transportują ciepło do obiegu grzewczego i domowego zbiornika wody gorącej)
  • Glebowo-wodne pompy ciepła (gleba jako źródło ciepła)
  • Skalno-wodne pompy ciepła (skała jako źródło ciepła)
  • Wodno-wodne pompy ciepła (zbiornik wodny jako źródło ciepła)

Gruntowe pompy ciepła, czasem nazywane "geotermalnymi pompami ciepła" mają większą efektywność (COP) niż powietrzne pompy ciepła specjalnie przy niższych temperaturach otoczenia.
Efektywność energetyczna (COP) powietrznych pomp ciepła jest równa 1 (ilość energii pobieranej jest równa ilości energii zużytej do pobrania) już przy temperaturze -18 stopni.
Wydajność (COP) gruntowych pomp ciepła jest uzależniona od możliwości transportu ciepła w gruncie - sytuacją optymalną jest umieszczenie dolnego źródła (odwierty pionowe lub obwód poziomy) w warstwie wody gruntowej.

Powietrze wylotowe (EAHP)

  • Pompy ciepła na wylotowe powietrze (pobierają ciepło z powietrza wylotowego z budynku, wymagają mechanicznej wentylacji)
  • Wylotowe powietrzno-powietrzne pompy ciepła (transportują ciepło do powietrza wlotowego)
  • Wylotowe powietrzno-wodne pompy ciepła (transportują ciepło do obiegu grzewczego i domowego zbiornika ciepłej wody użytkowej)

Wodne pompy ciepła (WSHP). Używają jako źródło ciepła wodę płynącą
W zależności od zewnętrznego źródła zasilania można je również podzielić na:

  • elektryczne,
  • olejowe,
  • gazowe (GHP - Gas Heating Pumps).

Dobór źródła zasilania ma nie tylko wpływ na ostateczną ekonomiczność i efektywność rozwiązania (zastosowanie silników gazowych pozwala na dalsze oszczędności dochodzące nawet do 50% w stosunku do tradycyjnych pomp ciepła), ale również na środowisko (LPG jest rozwiązaniem bardziej ekologicznym niż np. olej opałowy).