Jak działa pompa ciepła i dla kogo jest najlepszym rozwiązaniem?

pompa ciepła Nuos Plus firmy Ariston zamontowana w garażu

Z tego artykułu dowiesz co to jest pompa ciepła (dalej PC). Jaka jest zasada jej działania. Poznasz zalety korzystania z odnawialnych źródeł energii. Dowiesz się jakie są najczęstsze zarzuty przeciwko używania tego systemu i będziesz mógł sam wyrobić sobie opinię na ten temat.

Jak działa pompa ciepła i jak jest zbudowana?

Krótka notka historyczna.

Sukces przeważnie ma wielu ojców, tak też było w przypadku wynalezienia pompy ciepła. Początki sięgają roku 1824,
w którym Francuz Nicolas Sadi Carnot przyczynił się do powstania II zasady termodynamiki. Potem, w 1834 roku
Jacob Perkins jako pierwszy zbudował chłodziarkę sprężarkową, powszechnie znaną lodówkę. W 1852 roku Lord Kelvin udowodnił, że zasada chłodziarki odwrotnie wykorzystana, może wytwarzać ciepło. W 1855 roku, w Austrii powstaje pierwsza ekonomiczna pompa ciepła według projektu Rittera von Rittingera. Pierwszy wniosek patentowy geotermalnej PC złożył w 1912 roku Szwajcar Heinrich Zoelly, jednak wynalazek nie został przeniesiony na praktykę. W 1930 roku Albert Einstein i Leo Szilard otrzymali patent na urządzenie chłodnicze. Na tym patencie wzorują się współcześni konstruktorzy pomp ciepła. Od lat 50-tych zeszłego wieku powstało wiele urządzeń oszczędzających energię. W niektórych państwach jak np. Szwecja, Austria PC używane są jako standard grzewczy. W Polsce pierwsze takie urządzenie zostało zainstalowane w 1995 roku.

Historia pompy ciepła ma 193 lata.

Co to jest pompa ciepła?

Pompa ciepła jest alternatywnym urządzeniem pozyskiwania energii cieplnej. Ma za zadanie wymuszanie przepływu ciepła z jednego miejsca (powietrza, lub gruntu) w inne miejsce (ogrzanie pomieszczenia, lub wody), przy użyciu odnawialnych źródeł energii. W przypadku pompy ciepła typu powietrze-woda jako dolne źródło ciepła wykorzystuje powietrze,
które jest na zewnątrz pomieszczeń, do przeniesienia go w celu ogrzania budynku, lub podgrzania wody użytkowej.

Zasada działania pompy ciepła.

Schemat działania pompy ciepła.

Powietrze jest zasysane przez wentylator. Czynnik R134A absorbuje ciepło z powietrza wewnątrz parownika i zmienia swój stan z ciekłego na gazowy. Czynnik dostaje się do sprężarki, która zwiększa jego ciśnienie, skutkiem czego wzrasta jego temperatura. Czynnik o wysokiej temperaturze dostaje się do skraplacza, w którym oddaje ciepło wodzie zgromadzonej w zbiorniku i ochłodzony zmienia swój stan skupienia z powrotem na ciekły. Dostaje się do zaworu rozprężnego, w którym traci ciśnienie i wraca do początkowych parametrów. I powtarzając cały cykl termodynamiczny, znowu zaczyna odbierać ciepło z powietrza.

Jakie są zalety pompy ciepła?

Przede wszystkim oszczędności. Ze względu na pozyskiwanie odnawialnych źródeł energii, w tym przypadku powietrza (które przecież nic nie kosztuje) i przetworzenia go na ciepło. Oszczędności jakie generuje PC są uwarunkowane efektywnością pompy (COP), na którą wpływ maja takie czynniki jak temperatura powietrza, czy jej wilgotność.

przeczytaj osobny artykuł na temat cop.

Najprościej można opisać to na przykładzie: Podgrzewacz wody z pompą ciepła NUOS PLUS 250-250 SYS-250 TWIN SYS firmy Ariston, według producenta ma współczynnik efektywności COP 3,35 przy temperaturze 7 º C zgodnie z normą europejską PN EN 16147. Oznacza to, że przy wykorzystaniu 1 kW energii elektrycznej pompa ciepła wytworzy 3,35 kW energii cieplnej. Jej efektywność wyniesie ponad 70%. Czyli ciepła woda, którą pozyskamy w ten sposób będzie nas kosztowała mniej niż 30% wartości w przypadku, gdybyśmy podgrzewali ją tylko za pomocą grzałki elektrycznej. Zasada jest prosta, a oszczędności obiecujące. Producent obiecuje zwrot inwestycji po niecałych 4 latach. W stosunku do elektrycznych podgrzewaczy wody.

Pompa ciepła pozyskuje przeciętnie 70% darmowej energii
w stosunku do zużytej energii elektrycznej.

Trzeba tylko poświęcić trochę czasu na dobór odpowiedniej do naszych warunków typu pompy, znaleźć sprawdzoną ekipę z doświadczeniem w montażu pomp ciepła i dowiedzieć się o sposobach optymalnej obsługi urządzenia. Pompy ciepła są już na tyle popularnym źródłem pozyskiwania ciepła, że na rynku jest wiele firm oferujących kompleksową obsługę, solidną
instalację, konkurencyjne ceny i szkolenie z optymalizacji eksploatacyjnej. Do nas należy tylko wybór odpowiedniego zespołu, inwestycja w urządzenie i będziemy mogli cieszyć się ciepłem pozyskanym w najtańszy znany sposób.
Pomijając żmudną robotę przy obsłudze zwykłego pieca. Bez rąbania drewna i wszędobylskiego kurzu i popiołu.

Kolejną zaletą pomp ciepła jest to, że nie produkują spalin, ani tlenku węgla. Są znacznie bezpieczniejsze niż zwykłe sposoby ogrzewania takie jak kotły węglowe, czy ogrzewanie gazowe. Nie istnieje ryzyko wybuchu i nie ma strachu
przed zaczadzeniem, o którym często słyszymy w okresie cieplarnianym.

Wady, które nie są wadami.

Sceptycyzm, który pojawia się w obrębie dyskusji o pompach ciepła najczęściej rodzi się ze zwykłej ludzkiej niewiedzy. Ponieważ nie wchodzimy na ogół w tematy, których nie znamy i w których nie czujemy się bezpiecznie. Stąd powstało wiele mitów na temat owego sposobu pozyskiwania ciepła. Wiele opinii przeciwko PC wynika również ze złego korzystania
z urządzeń, lub z błędów instalatorów. To, co niektórzy potraktują jako wadę czasami można w logiczny sposób kontrargumentować sięgając uprzednio po trochę wiedzy. Sami osądźcie.

Pompa ciepła jest droga i droga jest jej instalacja.

Do wad można zaliczyć wyższy koszt inwestycji, niż na przykład w zwykły piec CO. A także większe koszty instalacyjne. Natomiast producenci wskazują zwrot z inwestycji już po kilku latach, jeśli odpowiednio użytkujemy nasze urządzenie. Ponadto poparcie ze strony polityki środowiskowej daje możliwość uzyskania odpowiedniego dofinansowania do źródeł pozyskiwania energii odnawialnych. W niektórych przypadkach nawet do 40% kwoty, co czyni ten rodzaj inwestycji szczególnie atrakcyjnym.

Pompa ciepła działa tylko z ogrzewaniem podłogowym.

Kwestia wyboru odbiornika ciepła przy wykorzystaniu PC należy do klienta. Jednak powinien się zastanowić jaki rodzaj grzejnika będzie najlepszy dla jego domu. Optymalne jest użycie niskotemperaturowych odbiorników jakim jest zastosowanie podłogówki. Nie oznacza to jednak, że nie będzie możliwe użycie grzejników ściennych. Są produkowane specjalne grzejniki z myślą o łączeniu z instalacją pomp ciepła, w standardowych rozmiarach. Nie trzeba też rezygnować
z parkietów, czy dywanów, ponieważ istnieją specjalne rodzaje podłóg do tego typu instalacji.

Przy niskich temperaturach PC nie działa.

Najnowsze PC pracują same nawet przy temperaturach -15 º C. Jeśli mróz będzie większy pompy są wyposażone w grzałki, które mają za zadanie zredukowanie spadków efektywności pompy. Co akurat wiąże się z większym zużyciem energii elektrycznej. Trzeba wiedzieć, że nawet temperatury poniżej 0 º C posiadają pokład ciepła. Żeby nie można było pozyskać energii cieplnej potrzebne byłoby zero bezwzględne, czyli -273,15 º C. Wtedy PC nie miałaby fizycznego prawa działać.
W roku 2016 zarejestrowano zaledwie 18 dni mroźnych (czyli o temperaturze poniżej zera). Więc nie można uznać naszego klimatu jako niesprzyjającego do używania PC.

Pompa ciepła jest głośna.

Niektórzy sceptycznie nastawieni do PC uważają, że pracuje ona głośno. Nie jest to prawdą, chyba że ktoś ma absolutnie wrażliwy słuch. Producent pompy NUOS PLUS 250-250 SYS-250 TWIN SYS pisze, że poziom hałasu urządzenia w odległości 1 metra wynosi 55 dB[A], czyli na poziomie zwykłej rozmowy. W nocy hałas może wydawać się spotęgowany, dlatego instalatorzy nie zalecają umiejscowienia wentylatora pompy pod oknami sypialni. Co wydaje się logiczne.

Pompa ciepła nie działa bez prądu.

Tak, ale powiedzmy sobie szczerze, żadne współczesne urządzenie grzewcze nie będzie dzisiaj działało bez podłączenia do instalacji elektrycznej. Kotły CO opalane węglem i większość tych urządzeń jest wyposażonych w elektryczne pompy wymuszające obieg. Chyba tylko kominek mógłby konkurować, jeśli brać pod uwagę działanie bez prądu. Lub palenie ogniska na środku salonu. Poza tym Wskaźnik średniego czasu trwania przerwy w systemie przesyłowym elektroenergetycznym dla systemu przesyłowego elektroenergetycznego ogółem wynosi średnio 90 minut w ciągu
całego roku. Więc jeśli nie grozi nam jakaś większa katastrofa energetyczna nie ma się czego bać.

Co warto wiedzieć, kiedy myślisz o zakupie pompy ciepła?

Jest wiele czynników, które mają wpływ na poprawne działanie instalacji pompy ciepła. Jeżeli wszystkie są spełnione właściciele mają dobre doświadczenie z użytkowania PC i są w pełni zadowoleni tak z oszczędności jak samego działania urządzenia grzewczego, które powinno być całkowicie bezobsługowe. Jeśli jest inaczej trzeba znaleźć źródło problemu, być
może została dobrana pompa o zbyt małych parametrach w stosunku do wielkości pomieszczeń, lub wina leży po stronie źle wykonanej instalacji. Lub też budowa ma straty ciepła spowodowane np. nieocieplonym stropem. Fakty, z którymi ciężko dyskutować pokazują, że pompa ciepła rzeczywiście spełnia swoją rolę, tylko musi być spełnionych kilka warunków.

  •  trzeba wiedzieć jakie jest zapotrzebowanie budynku na energię cieplną, żeby dobrać pompę odpowiedniej mocy.
  •  im lepiej zaizolowany budynek, tym mniejsze straty ciepła. Więc pompa ciepła będzie pracowała efektywniej.
  •  PC łączymy z przekaźnikami ciepła niskotemperaturowymi.
  •  najlepiej poszukać zaufanej firmy, która rzetelnie i uczciwie pomoże dobrać odpowiednią pompę i dobrze wykona instalację. Istnieją firmy, które robią to kompleksowo.

Podsumowanie.

Pompy ciepła stanowią dobre źródło alternatywnego pozyskiwania energii ze środowiska. Mogą znacznie wpłynąć na obniżenie rachunków za ogrzewanie, ale przede wszystkim mają pozytywny wpływ na środowisko naturalne. Ze względu na brak odpadów powstających ze spalania. Jest bezpiecznym urządzeniem wykorzystującym proste zasady fizyczne
na pozyskanie ciepła i przy dobrze zrobionej instalacji oraz prawidłowym użytkowaniu jest wygodnym, bo całkowicie bezobsługowym systemem ogrzewającym nasz dom i wodę użytkową.

Słowniczek.

COP – Efektywność pompy ciepła mierzona jest za pomocą współczynnika Coefficient of Performance (COP), który jest stosunkiem mocy grzewczej urządzenia do pobieranej mocy elektrycznej. Współczynnik COP zmienia się w zależności
od warunków pracy pompy ciepła (temperatura wody, temperatura powietrza, wilgotność powietrza).

R134A – preparat chemiczny znany jako czynnik chłodniczy R134A. Wzór chemiczny CF3-CH2F. Substancja nie jest klasyfikowana jako niebezpieczna. Produkt ten jest wykorzystywany w pompach ciepła jako czynnik chłodniczy potrzebny do procesów termodynamicznych. Ma swoje zastosowanie również w chłodziarkach domowych, czy w klimatyzacji samochodowej.

Parownik – wymiennik ciepła, który przez czynnik R134A odbiera ciepło ze środowiska (powietrza, wody, gruntu)
i zmienia stan czynnika z ciekłego na gazowy poprzez odparowanie.

Sprężarka – (kompresor) maszyna energetyczna, która podnosi ciśnienie gazu. Nie działa samoczynnie, musi być podłączona do osobnego źródła energii. W przypadku pomp ciepła to sprężarka pobiera energię elektryczną.

Skraplacz – urządzenie, które ma za zadanie zmianę gazów w ciecze. Przy ciśnieniu 4-15 kPa. I oddanie ciepła do górnego źródła (ogrzewanie podłogowe, grzejnik), a także zmniejszenie temperatury czynnika chłodzącego.

Zawór rozprężny – zawór mający za zadanie zmniejszenie ciśnienia czynnika R134A.

tańsze od pomp ciepła są kotły klasy 5 tutaj możesz zaczerpnąć więcej wiedzy.
Jeśli chcesz się dowiedzieć jak oszczędzać wodę, przeczytaj ten artykuł.

zdjęcie na początku artykułu z ariston

3 thoughts on “Jak działa pompa ciepła i dla kogo jest najlepszym rozwiązaniem?

  1. galanonim Reply

    ciekawy artykuł. myślę że jeśli rzeczywiście ktoś zna dobrych fachowców to korzystanie z pompy ciepła może być tańsze niż ze zwykłego pieca. dla mnie najważniejszy byłoby rozwiązanie problemu z syfem z piwnicy, bo tego nie cierpię!

    • aquatro.2017 Post authorReply

      Z roku na rok widać jak powiększa się grono użytkowników pomp ciepła. Skoro ludzie z tego korzystają, muszą widzieć wyraźne zalety. My je tylko pokrótce opisaliśmy. I rzeczywiście dobrzy fachowcy to podstawa, no i porządek w piwnicy nieoceniony 🙂

  2. Rugi Reply

    Powiększa się grono zwolenników, bo okazuje się, że dom można tanio ogrzać, a pompa nie musi kosztować 50tys zł. U mnie w domu jest pompa powietrze-woda A-Pic i po dwóch sezonach grzewczych stwierdzam, że opłacało się zainwestować. Jeszcze kolejne 2 lata i zwróci mi się zakup pompy.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.