Co to są pompy ciepła?

Pompa ciepła jest to  wielofunkcyjne urządzenie, którego głównym zadaniem jest dostarczanie energii cieplnej do danego budynku, stanowiąc  jego kompletne lub dodatkowe źródło ogrzewania. Za pomocą pompy ciepła, przez cały rok możemy również przygotowywać ciepłą wodę użytkową . Pełni więc takie same funkcje, co kocioł na paliwo stałe, z tą różnicą, że nie emituje przy tym żadnych spalin i nie szkodzi środowisku. Jest także świetną alternatywą kolektorów solarnych.
Dodatkowo latem dzięki wykorzystaniu 4-drogowego zaworu, pompa ciepła może być wykorzystywana jako urządzenie chłodzące. Zaletą takiego chłodzenia jest zmniejszenie kosztów inwestycyjnych, ponieważ nie musimy instalować dodatkowego źródła np. klimatyzatorów.
Urządzenia te zapewniają korzyści przez wszystkie pory roku.

Rysunek 1. Przykładowa instalacja z pompą ciepła.

Jak działają pompy ciepła ?

Źródłem ciepła tzw. źródło dolne wykorzystywanym przez pompę może być grunt, woda lub powietrze, w których kumuluje się głównie energia promieniowania słonecznego. Następnie jest ono pompowane i przetwarzane w energię cieplną . Do pracy pompa potrzebuje zasilania energią elektryczną - tę może dostarczać elektrownia  albo domowa instalacja fotowoltaiczna. 1 kW energii pobranej z sieci pozwala pozyskać z otoczenia od 2 do 4 kW energii cieplnej.
Ciepło może być dostarczane do pomieszczeń za pomocą wybranych sposobów (ogrzewanie podłogowe, grzejniki, klimakonwektory), także w kombinacjach, np. grzejniki i ogrzewanie podłogowe, dając przy tym możliwość ustawienia dwóch różnych temperatur na wymiennikach.
Tradycyjne instalacje grzewcze z kaloryferami projektowano zakładając, że kocioł dostarczy do nich wodę o temperaturze ok. 70°C. W systemach z grzejnikami i gazowymi kotłami kondensacyjnymi temperaturę nośnika ciepła obniżono do 55°C. Płaszczyznowe ogrzewanie podłogowe da się zaplanować tak, żeby woda o temperaturze zaledwie 30-40°C skutecznie ogrzewała budynek.

          Rysunek 2. Schemat działania pompy.

Rodzaje pomp ciepła

Pompy gruntowe pobierają ciepło z gruntu, wód gruntowych i powierzchniowych lub ze zbiornika wodnego za pomocą kolektorów poziomych lub pionowych. Cechują się wysoką efektywnością.
Kolektor poziomy to nic innego niż rozległy układ rur, umieszczonych poniżej strefy przemarzania. Płyn najczęściej, glikol, który krąży w rurach, odbiera ciepło od gruntu i przekazuje je do parownika.  Niestety do tego typu  instalacji wymagana jest działka o dość dużej powierzchni.
W kolektorze pionowym rury umieszcza się w odwiertach o głębokości od 30 do 200 m. To rozwiązanie droższe, lecz nie wymagające tak dużej parceli i lepsze pod względem eksploatacyjnym, ponieważ na większych głębokościach temperatura gruntu jest wyższa i bardziej stabilna. Wydajność kolektora poziomego zależy od rodzaju gleby, występującej w miejscu instalacji oraz nasycenia podłoża wodą. Najlepsza jest ziemia gliniasta i mokra, gdzie 1 m2 ma wydajność cieplną na poziomie 30-40 W. W przypadku gleby suchej, niespoistej (piasków), wydajność spada do 8-10 W/m2.

                                                      
                                                       Rysunek 3. Instalacja pozioma.                                         Rysunek 4. Instalacja pionowa.

Pompy powietrzne typu powietrze/woda czyli takie, które czerpią ciepło z powietrza zewnętrznego i oddają je wodzie krążącej w obiegu grzewczym. Są one mniej efektywne niż pompy gruntowe, jednak może sobie na nie pozwolić, każdy ceniący ekologie, bez względu na wielkość działki.
Pompa powietrzna typu split, składa się z jednostki wewnętrznej, która odznacza się bardzo cichą pracą, więc można ją zamontować w każdym pomieszczeniu, oraz z jednostki zewnętrznej, montowanej na zewnątrz budynku, przypominającej kształtem jednostkę zewnętrzną klimatyzatora.
Pompa powietrzna typu monoblok ma jedną jednostkę, którą stawia się zazwyczaj na zewnątrz budynku, ze względu na hałas działającego urządzenia.

Rysunek 5. Pompa typu split.

Rysunek 6. Pompa typu monoblok.

Legenda:

1. Jednostka zewnętrzna.
2. Jednostka wewnętrzna.
3. Sprężarka.
4. Parownik.
5. Elektroniczny zawór rozprężny.
6. Zawór 4-drogowy.
7. Skraplacz.
8. Pompa obiegowa.
9. Elektryczny podgrzewacz przepływowy.
10. Zawór 3-drogowy rozdzielający.

Sterowanie pompą ciepła

Bardzo ważnym elementem, który ma znaczenie przy wyborze systemu ogrzewania jest nasza wygoda. Sterowanie pompą ciepła należy do najwygodniejszych i za razem bardzo prostych w obsłudze.  Większość wyposażonych jest w dotykowy panel sterowania, który pozwala w szybki i łatwy sposób programować jej pracę. Nie wymaga stałego nadzoru, nie generuje odpadów, które trzeba usuwać oraz nie emituje żadnych spalin.  Dodatkowo nowoczesna technologia daję nam możliwość komunikowania się z urządzeniem poprzez sieć Wi-Fi bądź zdalne sterowanie za pomocą smartfonu bądź tabletu. Użytkownik może  korzystać z tej opcji z dowolnego miejsca na Ziemi, na przykład wracając z wakacji przełączyć z trybu wakacyjnego na tryb ogrzewania lub chłodzenia.