Pompa ciepła jest urządzeniem, które pobiera energię cieplną z wody, powietrza lub ziemi. W ten sposób ogrzewanie jest ekologiczne i nie generuje kosztów poprzez spalanie paliwa. Dla inwestorów problemem jest jednak stosunkowo wysoka cena jej zakupu oraz wykonanie odpowiedniej instalacji. Na jakiej zasadzie działa pompa ciepła i jakie odwierty trzeba wykonać dla takiej instalacji?
Co to jest pompa ciepła?
Pompa ciepła jest urządzeniem grzewczym, które pobiera energię na zasadzie przemian fizycznych (parowanie, sprężanie, skraplanie, rozprężanie), które zachodzą w urządzeniu. Układ pompy ciepła zawiera ekologiczny czynnik. Zmienia on swoją postać z gazowej na ciekłą i odwrotnie, co umożliwia przepływ energii cieplnej z dołu do góry. Źródłem dolnym może być grunt, woda lub powietrze. Źródłem górnym jest oczywiście instalacja grzewcza. Tradycyjne systemy cieplne wymagają spalania paliwa. Uzyskanie pożądanego ciepła w pomieszczeniu wymaga osiągnięcia w kotle temperatury sięgającej nawet ponad 1000°C. Pompa ciepła sama nie wytwarza energii, a jedynie pobiera ją ze środowiska naturalnego.
Jak dostarczane jest ciepło przez pompę?
Czynnik roboczy znajdujący się w wymienniku ciepła ulega odparowaniu, co pozwala pobrać energię z dolnego źródła. Następnie jest on zasysany pod postacią pary do sprężarki, przez co rośnie jego ciśnienie i temperatura. Dalej czynnik w formie gazu dostaje się do skraplacza. Energia cieplna jest oddawana, a czynnik poddaje się skropleniu. Przed parownikiem znajduje się zawór rozprężny, który zamyka obieg termodynamiczny. Decyduje on o ilości czynnika trafiającego do parownika. Cały proces odbywa się cyklicznie. Wyróżnia się kilka rodzajów pomp ciepła: solanka-woda, powietrze-woda i woda-woda. Każdy z nich wykorzystuje wodę jako medium grzewcze w górnym źródle. Różnicą jest źródło pozyskiwanej energii. Niektóre instalacje wymagają wykonania odwiertów pod pompę ciepła. Choć generuje to dodatkowe koszty, pozyskiwanie takiej energii jest najbardziej opłacalne.
Jak działają poszczególne rodzaje pomp ciepła?
Pompy typu woda-woda korzystają z podziemnych źródeł, a następnie przenoszą wodę do oddalonego co najmniej o 15 m cieku wodnego. Pompy w systemie powietrze-woda korzystają z powietrza, o ile temperatura nie spada poniżej -5°C. Pompy typu solanka-woda są najbardziej efektowne. Stosuje się w nich wymienniki, czyli kolektory pionowe i poziome. Wymiennikami pionowymi są odwierty sięgające do 150 m. W domach jednorodzinnych przeważnie wykonuje się dwa lub trzy takie odwierty. Wymiennikami poziomymi są pętle z rury, które umieszcza się 1,5 m pod ziemią. Ilość i głębokość odwiertów zależna jest od przestrzeni, jaką zajmuje obiekt budowlany oraz od zdolności przekazywania ciepła przez grunt. Kolektor zajmuje bardzo mało miejsca, dlatego jest szczególnie polecany na małych działkach. W przeciwieństwie do poziomych wymienników charakteryzuje się stabilnością temperaturową. Jego wydajność nie zmienia się nawet podczas okresu zimowego.
