Pompa ciepła to zyskujący coraz większe uznanie i coraz popularniejszy sposób na ogrzewanie domu oraz wody. Jest to spowodowane tym, że metoda ta jest bardzo tania oraz nie wymagająca czasu i obsługi. Dodatkową istotną zaletą pompy ciepła jest to, że jest to jedno z najbardziej ekologicznych rozwiązań dostępnych na rynku. Jak działa pompa ciepła?

⠀

⠀

Źródła ciepła

⠀

Pompa ciepła to urządzenie posiadające dwa źródła ciepła: dolne i górne. Działa na zasadzie przekazywania energii z jednego do drugiego źródła. Działanie pompy ciepła jest możliwe dzięki przemianom termodynamicznym.

Dolne źródło ciepła to urządzenie, które pobiera ciepło z otoczenia. W zależności od rodzaju pompy, będzie wchłaniało je albo z powietrza, albo z gruntu. Pompa ciepła powietrzno-wodna pobiera ciepłe powietrze z zewnątrz i przekierowuje je dalej do górnego źródła ciepła, a na zewnątrz wyrzuca zimne powietrze. Odwracając ten proces możemy użyć pompy ciepła do chłodzenia budynku. W takim ustawieniu zimne powietrze będzie trafiało do wewnątrz, a ciepło będzie wyrzucane na zewnątrz.

Górne źródło ciepła to instalacja grzewcza w budynku. Może to być zwykły system kaloryferów, ogrzewanie podłogowe, płaszczyznowe lub ścienne. Jest ostatnim elementem układu grzewczego pompy ciepła.

⠀

Jak działa pompa ciepła – elementy urządzenia

⠀

Już wiesz, jakie są źródła ciepła w pompie, jednak w jaki sposób ona działa? Podobnie do lodówki, która zabiera ciepło z wnętrza i przekierowuje je na zewnątrz. Pompę cechuje odwrotny sposób działania – zabiera z zewnątrz i przekazuje do środka. Robi to za pomocą wielu elementów, dzięki którym zachodzą przemiany termodynamiczne. Oto główne elementy potrzebne do działania pompy ciepła:

• czynnik roboczy – inaczej zwany czynnikiem termodynamicznym. Pobiera ciepło z dolnego źródła i doprowadza do wrzenia pod niskim ciśnieniem i w niskiej temperaturze w instalacji chłodniczej. Czynnik chłodniczy pobiera powstałe w ten sposób ciepło, a następnie oddaje je w trakcie procesu skraplania. Innymi słowy: krążąc w obiegu pompy ciepła pośredniczy w transportowaniu ciepła;
• sprężarka – jest głównym elementem układu pompy ciepła. To ona przenosi energię o niższej temperaturze z otoczenia do miejsca z wyższą temperaturą. Dzięki procesom termodynamicznym jest w stanie odebrać energię i przekazać dalej w wymiennikach ciepła;
• parownik – stanowi wymiennik ciepła z jego dolnym źródłem, gdzie odbywa się proces wchłaniania ciepła z najbliższego otoczenia. Gdy przez parownik jest przepuszczany czynnik roboczy, który krąży w obiegu dolnego źródła ciepła, to parownik odbiera ciepło znajdujące się w tym obiegu;
• skraplacz – jest to wymiennik ciepła z jego górnym źródłem, gdzie odbywa się proces skraplania czynnika roboczego, który cyrkuluje w obiegu pompy ciepła. W trakcie przebiegu zmiany stanu skupienia pary wodnej w ciecz wzrasta objętość, czego skutkiem jest wzrost ciśnienia oraz temperatury, którą przekazuje się do instalacji grzewczej w budynku;
• zawór rozprężny – jego zadaniem jest rozprężanie czynnika krążącego w układzie. Ma to na celu obniżenie jego ciśnienia.

⠀

Ponadto warto pamiętać, że w układ pompy ciepła wchodzą trzy obiegi zamknięte:

• obieg dolnego źródła – w nim krąży pierwszy czynnik roboczy. Najczęściej jest to glikol propylenowy lub glikol etylenowy (ten znajduje się tylko w pompach wodnych i gruntowych); 
• obieg pompy ciepła – w nim krąży kolejny czynnik roboczy, jakim jest R32. W zamkniętym układzie pompy ciepła nieustannie zachodzą przemiany fizyczne – parowanie i skraplanie.
• obieg górnego źródła – to instalacja centralnego ogrzewania, w której czynnikiem roboczym jest woda.

⠀

Jak funkcjonuje pompa ciepła w praktyce?

⠀

Jak już było wspomniane wyżej, pierwszym etapem działania pompy ciepła jest pobranie energii (ciepła) z otoczenia, czyli z powietrza, gruntu lub wody. W przypadku pomp wodnych i gruntowych jest ona przekazywana obiegiem zamkniętym dolnego źródła, poprzez krążący w nim czynnik roboczy, do pompy obiegowej tego źródła. W pompach powietrznych powietrze jest zasysane z zewnątrz przez wentylator, który dostarcza ciepło z otoczenia bezpośrednio do pompy.

Gdy energia znajdzie się już w pompie ciepła, to trafia do parownika, który jest wymiennikiem ciepła. Tam zachodzi proces absorpcji. Wówczas płynny czynnik roboczy, który przemieszcza się przez parownik i nagrzewając się pochłania energię, która wcześniej została pobrana z otoczenia. Wskutek tego czynnik termodynamiczny zostaje odparowany.

Para powstała przez zwiększenie się temperatury czynnika roboczego jest pochłaniana przez sprężarkę. Dzięki sprężarce zwiększa się ciśnienie oraz temperatura czynnika termodynamicznego. Poprzez te transformacje termodynamiczne pompa ciepła jest w stanie przemieścić energię dalej, do skraplacza. 

W skraplaczu gorący czynnik roboczy, który występuje teraz w postaci gazu pod wysokim ciśnieniem, zostaje skondensowany, czyli skroplony. Dzięki temu może przekazać ciepło dalej. W tym miejscu ciepło jest pochłaniane przez wodę, która krąży w instalacji centralnego ogrzewania budynku.

Taki skroplony czynnik termodynamiczny trafia do zaworu rozprężnego. Tutaj jego ciśnienie wtórnie ulega zmniejszeniu, a stan skupienia przeistacza się z powrotem w ciekły. W ten sposób układ pompy się zamyka. 

Skoro już wiesz, jak działa pompa ciepła, powinieneś rozważyć jej zakup!

⠀

Podsumowanie

⠀

Jak mogłeś wywnioskować z opisu działania pompy, nie wymaga ona żadnych dodatkowych czynności z Twojej strony takich jak: kupowanie i podkładanie materiałów opałowych, rozpalanie czy sprzątanie. 

Działanie pompy ciepła jest całkowicie bezpieczne i dla Twojego zdrowia, i dla środowiska. Nie emituje ona żadnych szkodliwych substancji oraz nie stwarza możliwości wybuchu instalacji. Sposób działania pompy ciepła sprawia, że jest ona ekologicznym rozwiązaniem.