Pompa ciepła - jak działa i co trzeba o niej wiedzieć?

Głównym zadaniem pompy ciepła jest „zbieranie” ciepła w jednym miejscu i przekazywanie go w wyższej temperaturze w innym. Oznacza to, że pompy nie są wykorzystywane do tworzenia energii, a „jedynie” do przepompowywania jej do ogrzewania domu. Wciąż zbyt skomplikowane? Dobrze, posłużmy się więc przykładem z urządzeń, które z pewnością są bliższe każdemu z nas. Spójrzmy na działanie klimatyzatorów i lodówek, ponieważ działają na takich samych zasadach. Lodówka „zabiera” ciepło z produktów, które znajdują się w środku, a następnie oddaje to ciepło na wymienniku ciepła znajdującym się z tyłu urządzenia. Główną różnicą pomiędzy lodówką i klimatyzatorem a pompą cieplną jest to, że pierwsze urządzenia wykorzystuje się do ochładzania (a powstałe ciepło to efekt uboczny), natomiast w przypadku pompy działanie jest odwrotne. Pompy cieplne mają dostarczać ciepło do wnętrza budynku, natomiast ochłodzenie powstaje przy okazji.

Pompę ciepła montuje się w domu pod postacią urządzenia rozmiarów małej lodówki lub kotła. Do niego doprowadzane są rury — obwód wymiennika umieszczonego w gruncie, a także obwód grzewczy. Część pomp cieplnych posiada również opcję podgrzewania wody użytkowej. W takich sytuacjach pompę wyposaża się w dodatkową parę złącz. Obwód, z którego czerpie się ciepło, nazywa się dolnym źródłem pompy, natomiast obwód, do którego przekazuje się ciepło, to źródło górne.

Dolne źródło ciepłą to duży wymiennik ciepła, szczególnie w przypadku pomp gruntowych, czyli czerpiących energię z gruntu. Zazwyczaj zbudowany jest z kilkuset metrów rur. Instalacja może być wymiennikiem spiralnym (o takim mowa, kiedy kolejne zwoje rurki układane są płasko na dnie wykopu), poziomy (rurki zainstalowane poziomo) oraz pionowy (materiały znajdują się w pionowych odwiertach). Rurki wypełnione są niezamarzającym płynem, najczęściej tworzonym z wody i glikolu. Początkowo jest on schładzany w pompie ciepła do niskiej temperatury, a następnie przepompowywany. Kiedy przepływa przez kolejne rury, jego temperatura się zwiększa. Później ciepło dochodzi do „serca” pompy ciepła, czyli obwodu przypominający ten w lodówce.

Pompy powietrzne (powietrze-wody) to inny rodzaj pomp cieplnych, w którym dolne źródło to wymiennik ciepła odbierający ciepło z powietrza atmosferycznego. Rolę czynnika chłodnego w ich przypadku pełni gaz nazywany freonem. Przepływa on do parownika w postaci cieczy i przejmuje ciepło z ogrzanego glikolu. W kolejnym kroku gaz przechodzi do sprężarki, w której podnosi się jego ciśnienie, co w konsekwencji prowadzi do podniesienia temperatury. Po opuszczeniu sprężarki, gaz jest ciepły i sprężony. Potem gaz trafia do skraplacza, w którym następuje przekazanie temperatury do płynu będącego częścią obiegu grzewczego. Płynem zazwyczaj jest woda. Skroplona ciecz jest przekazywana do zaworu dławiącego, w którym znów zmienia się ciśnienie (tym razem na niższe). Oznacza to, że po przejściu przez zawór dławiący ponownie otrzymujemy chłodną ciecz pod niskim ciśnieniem.

Co ciekawe, pompy ciepła wytwarzają kilka razy więcej ciepła, niż wynosi ilość wykorzystanej do tego energii elektrycznej. Właśnie dla tego sposób funkcjonowania urządzenia jest taki niesamowity. Fenomen polega na tym, że przecież pompa nie produkuje ciepła, a jedynie ją przenosi. W ten sposób można odrzucić każde oskarżenie o rzekome oszustwa w obliczeniach. Sama pompa ciepła bez problemu może współpracować z fotowoltaiką, generując jeszcze większe oszczędności (jak wiadomo, prąd z instalacji fotowoltaicznej jest tańsze od tego z sieci). Ciepło może w całości zasilać ogrzewanie podłogowe lub grzejniki. Co więcej, dzięki temu, że energia elektryczna również jest transformowana w ciepło, otrzymujemy jeszcze większe zasoby ciepła używkowego. Podsumowując, niezależnie od rodzaju wybranej pompy, ciepło będzie tańsze o ok. 3-5 razy.