Pompy ciepła

Pompy ciepła należą do grupy urządzeń wykorzystujących energię odnawialną. Energia pobierana jest z powietrza, wody bądź gruntu, czyli tak zwanych „dolnych źródeł ciepła”. Obecnie obserwuje się dynamiczny wzrost inwestycji, w których wykorzystywane są pompy ciepła, jako źródła energii cieplnej. Urządzenia te spełniają oczekiwania dotyczące ochrony otaczającego nas środowiska, braku emisji pyłów i innych substancji niebezpiecznych. Częstym argumentem zniechęcającym inwestorów do tych urządzeń jest aspekt finansowy – jednak popularne przekonania w tym temacie bywają mylące. Korzyści z montażu pompy ciepła jest wiele, i z perspektywy lat eksploatacji decyzja o zakupie takiego urządzenia jest z pewnością właściwa.

Zasada działania pomp ciepła

Jako specjaliści od serwisu i montażu pomp ciepła w łódzkim, w artykule podzielimy się wiedzą i postaramy się Państwu zobrazować działanie urządzenia. Przez analogię budowę i zasadę działania porównuje się często do urządzeń, które znajdują się w każdym gospodarstwie domowym – jak chociażby lodówka czy zamrażarka. Zasada pracy lodówki domowej i pompy ciepła jest identyczna.

W każdym układzie chłodniczym rozróżniamy kilka charakterystycznych elementów składowych, do których należą:

• sprężarka
• parownik
• skraplacz
• zawór rozprężny

W domowej chłodziarce w przestrzeni wewnętrznej, do której wkładamy żywność, znajduje się parownik. Wędliny, sery i inne artykuły spożywcze przyniesione ze sklepu mają temperaturę kilku, kilkunastu, czasem kilkudziesięciu stopni. Wewnątrz układu chłodniczego znajduje się gaz chłodniczy, mający specyficzne właściwości fizyczne (jedną z nich jest wrzenie w ujemnych temperaturach). W parowniku następuje odparowanie czynnika chłodniczego (który energię pobrał z pożywienia). Należy przypomnieć, że z procesami parowania i skraplania związane jest dostarczania i pobieranie energii. Po odparowaniu czynnika chłodniczego z parownika sprężarka zasysa pary czynnika i w przestrzeni skraplacza doprowadza do odpowiednio wysokiego ciśnienia. Zawór rozprężny znajdujący się między parownikiem i skraplaczem rozdziela przestrzenie wysokiego i niskiego ciśnienia przepuszczając powolnie skroplony czynnik chłodniczy do parownika. Należy jeszcze powrócić do elementu skraplacza, w którym to sprężony czynnik chłodniczy ulega skropleniu, oddając energię do otoczenia (w przypadku domowej lodówki energia oddawana jest przez kratkę na tylnej ścianie, w nowoczesnych lodówkach urządzenia oddają energię bokami obudowy), tak jak pompa ciepła.

Energia pobierana z żywności przekazywana jest w domowej chłodziarce na zewnątrz urządzenia. Do tego potrzebny jest wcześniej omówiony układ chłodniczy. Sprężarka zapewnia pracę całego układu, nakłady finansowe związane są właśnie z zasilaniem silnika elektrycznego napędzającego sprężarkę. Pompy ciepła działają na tej samej zasadzie. Pompa pobiera energię z gruntu, wody czy powietrza (jak lodówka z żywności). Dla pompy ciepła najczęściej pożądanym efektem pracy jest dodawanie energii do wewnątrz, czyli ogrzewanie domu (w lodówce ogrzewanie na zewnątrz jest efektem ubocznym pracy). Poza tymi analogiami oczywiste jest, że układy chłodnicze w lodówkach, klimatyzatorach i pompach ciepła różnią się szczegółami konstrukcyjnymi.

Tak więc pompy ciepła jako urządzenia pobierają energię z jednego miejsca i przekazują w inne. Kosztem działania jest energia elektryczna, jaka jest potrzebna do zasilania silnika sprężarki.

Nazwa techniczna finalnego produktu pompy ciepła związana jest z tym, z jakiego środowiska pobierana jest energia. W przypadku gruntowych pomp ciepła energia (tzw. dolnego źródła) pobierana jest z gruntu w postaci odwiertów z zatopionymi rurociągami (tzw. pionowe dolne źródło), lub zakopanego rurociągu pod powierzchnią gruntu (tzw. poziome dolne źródło). Oczywiście bywają inne sposoby instalowania dolnego źródła, chociażby rurociągi w jeziorach i innych akwenach wodnych.

Drugą grupę stanowią powietrzne pompy ciepła, które energię pobierają z powietrza zewnętrznego. Te właśnie urządzenia odnotowują w ostatnim czasie niespotykany wzrost sprzedaży. Jak można zauważyć, przy tym typie montaż pompy ciepła jest znacznie łatwiejszy i mniej wymagający.

Czy wszystkie pompy ciepła są takie same?

To pytanie często nurtuje osoby radzących się naszego serwisu pomp ciepła przed inwestycją. Jest wielu producentów oferujących swoje produkty, różniące się budową, wyposażeniem, parametrami, jakością wykonania i ceną. Namawiamy klientów, by byli dociekliwi i przy wyborze pompy ciepła, jak i konfiguracji elementów dodatkowych, kierowali się różnymi aspektami technicznymi oraz ekonomicznymi, a nie tylko ceną związaną z zakupem i montażem pompy ciepła.

Ponmiżej zestawione zostały najczęstsze różnice i szczegóły związane z podłączeniem dznego rodzaju pompy ciepła:

GRUNTOWA POMPA CIEPŁA 

najczęściej tego typu pompy ciepła posiadają sprężarkę o stałej wydajności (tzw. on/off), która dla prawidłowej pracy potrzebuje bufora o odpowiedniej pojemności

• jeśli sprężarka typu on/off,dla prawidłowej pracy konieczny bufor o odpowiedzniej pojemności
• jeśli sprężarka o zmiennej wydajności (inwerterowa) bufor najczęściej jest zbędny
• konieczne jest wykonanie dolnego źródła w postacji wodwiertów lub zakopanych rurociągów (co znacznie podwyższa koszty inwestycji)

POWIETRZNA POMPA CIEPŁA

• wszystkie oferowane przez producentów powietrzne pompy ciepła posiadają płynie regulowaną moc sprężarki w zakresie mocy minimalnej i maksymalnej (typu inwerter) 
• zbędny jest montaż zbiorników buforowych (konieczny jedynie w szczególnych przypadkach)

Część producentów jako powietrzne pompy ciepła proponuje najzwyczajniej w świecie klimatyzatory zaadoptowane do pracy grzewczej. Są one doposażone w tzw. jednostki wewnętrzne (czyli te, które montujemy wewnątrz budynku). Takie urządzenia nadają się znakomicie do ogrzewania z wykorzystaniem systemów podłogowych, gdzie temperatura zasilanie nie przekracza najczęściej 40 stopni. Montując taką pompę ciepła, gdy potrzebna jest temperatura zasilania przekraczająca 50 stopni, użytkownik może być zawiedziony wysokimi kosztami ogrzewania. Spowodowane to będzie koniecznością załączenia się grzałek elektrycznych w mniej sprzyjających warunkach pracy. Tego typu oszczędne rozwiązania często wymagają serwisu pomp ciepła.

Proponowane są też urządzenia zaprojektowane od samego początku jak pompy ciepła, posiadające wiele zalet technicznych i funkcjonalnych. Znakomicie pracują z ogrzewaniem podłogowym, jak i grzejnikami zasilanymi czynnikiem o temperaturze powyżej 50 stopni Celsjusza. To świetny wybór do ogrzewania budynków. Mają jednak jedną wadę – nie należą do grupy najtańszych pomp ciepła. Warto jednak wziąć pod uwagę, że wysoka jakość może skutkować mniejszymi kosztami ewentualnego serwisu pomp ciepła. Prawdopodobne jest również większe oszczędzanie na rachunkach za ogrzewanie. Przed podjęciem decyzji o zakupie pompy ciepła, nasz łódzki serwis poleca dokładne przeanalizowanie możliwych przyszłych kosztów.

Najważniejsze różnice techniczne pomp ciepła niskiej i wysokiej jakości.

Gdzie zamontować pompę ciepła?

Oczekiwania przestrzenne związane z montażem pompy ciepła nie są wygórowane. Zasadniczo urządzenia możemy instalować w różnych miejscach. Najczęściej są to pomieszczenia techniczne o powierzchni od kilku do kilkunastu m2. Jednostkę wewnętrzną pompy ciepła montuje się na ścianie bądź też ustawia na podłodze (w zależności od rozwiązań konstrukcyjnych danego modelu). W pomieszczeniu technicznym potrzebna jest przestrzeń na ustawienie zasobnika na c.w.u., poprowadzenie rurociągów wraz z niezbędną infrastrukturą techniczną. W zależności od potrzeb klienta oraz wybranych rozwiązań technicznych stosuje się też magazynowanie czynnika grzewczego w pojemnikach nazywanych buforami ciepła. Są to zbiorniki stojące o znacznej pojemności wodnej, najczęściej kilkaset litrów. Przedstawiony opis dotyczy rozmieszczenia urządzeń w obiekcie. Te kwestie, zwłaszcza miejsce w pomieszczeniu technicznym, należy wziąć pod uwagę, kiedy planuje się montaż pompy ciepła.

Jeśli wybrana została pompa ciepła gruntowa, wcześniej wykonywane jest dolne źródło ciepła w postaci odwiertów bądź kolektora poziomego. Rurociągi dolnego źródła ciepła wprowadzane są do pomieszczenia technicznego na wcześniejszym etapie prac instalacyjnych.

Dla powietrznych pomp ciepła montaż jednostki zewnętrznej realizowany jest najczęściej jednocześnie z instalacją urządzeń w pomieszczeniu technicznym.