Wstęp - Pompa ciepła.doc

1. Wstęp

1.1.  Pompa ciepła

Pompy ciepła są obecnie, obok kolektorów słonecznych, najbardziej popularnymi systemami grzewczymi budynków mieszkalnych. Są tym samym, najnowocześniejszymi urządzeniami gromadzącymi energię bez konieczności użycia pieca i paliw – potrzebny jest jedynie prąd elektryczny. Ilości doprowadzanej energii elektrycznej, są niemal kilka razy niższe od otrzymanej energii cieplnej. Zainteresowanie nimi, z roku na rok, staje się coraz większe, a co za tym idzie, powoli stają się stałym elementem rynku urządzeń grzewczych. Powodem ich coraz większej popularności, jest niezaprzeczalnie posiadana przez nie wszechstronność grzewcza, a także niski koszt eksploatacji urządzeń wchodzących w skład całej instalacji. Pompy ciepła, charakteryzują się zatem funkcją ogrzewania budynku, możliwością jego chłodzenia a także możliwością podgrzewania ciepłej wody użytkowej.

Zasada ich działania, nie należy do bardzo skomplikowanych, i prosty jej schemat pokazuje rys.1.1. Pompy ciepła pozwalają na wykorzystanie zakumulowanej w gruncie, wodzie a także w powietrzu energii słonecznej. Pobierając ciepło z otoczenia, podnoszą tym samym jego temperaturę oraz oddają je systemowi grzewczemu. A zatem można stwierdzić, iż działają na tej samej zasadzie co typowa lodówka czy też klimatyzator. Jednakże, do ich celów nie należy odbieranie ciepła, od produktów znajdujących się wewnątrz lodówki, lecz  dostarczenie ciepła, czyli to, co lodówka wykonuje na wymienniku umieszczonym z tyłu obudowy.    

Rys.1.1. Schemat zasady działania pompy ciepła

Ogrzewanie pompą ciepła składa się z czterech podstawowych elementów: naturalnego źródła ciepła, właściwej pompy ciepła, systemu rozdzielającego oraz akumulacyjnego. W zamkniętym obiegu pompy ciepła medium robocze przejmuje zadanie przekazywania i transportowania ciepła. Właściwy odzysk ciepła ze środowiska zachodzi w parowniku pompy ciepła. Wykorzystuje się do tego właściwość płynnego środka chłodzącego, który wrze i paruje również przy ujemnych temperaturach, gromadząc przy tym pobraną energię. Objętość środka chłodniczego, który przyjmuje postać parową, zostaje następnie zmniejszona w sprężarce. Wzrasta przy tym znacznie ciśnienie, a przez to również temperatura środka chłodniczego. Gorący środek chłodniczy płynie dalej do skraplacza, wymiennika ciepła, w którym ciepło odzyskane ze środowiska zostaje przekazane systemowi grzewczemu. Środek chłodniczy, który przez ochłodzenie jest znowu płynny, może po obniżeniu ciśnienia i temperatury w zaworze rozprężnym znowu pobierać ciepło z otoczenia. Genialny obieg zaczyna się od nowa.

Pompy ciepła o mocy od kilku do kilkunastu kilowatów, służą gównie do ogrzewania typowych domów jednorodzinnych o średniej powierzchni mieszkalnej wynoszącej 175m2. Znaczna większość z nich pobiera ciepło z powietrza atmosferycznego, oraz współpracuje z innymi systemami grzewczymi np. z elektrycznym bądź centralnym. Latem działają jak typowy klimatyzator. Jeżeli chodzi natomiast o pompy ciepła małej mocy (rzędu kilowatów), świetnie nadają się do podgrzewania stosunkowo małych ilości wody użytkowej.

Jednakże, stosowanie ich nie ogranicza się jedynie do samego ogrzewania budynków mieszkalnych, ale także do np. ogrzewania magazynów oraz hal przemysłowych czy też wody w basenie kąpielowym. Tutaj moc urządzenia wynosi nie mniej, niż kilkanaście kilowatów. Duże pompy ciepła, których moc wynosi nawet do kilku megawatów, coraz częściej znajdują zastosowanie w przemyśle, do ogrzewania osiedli a także przy tym wody użytkowej.

Pompy ciepła posiadają sprawność taką samą nawet po kilkudziesięciu latach jej eksploatacji, w przeciwieństwie do kotłów które spalają paliwo, których sprawność z czasem zostaje trwale obniża. Technika spalania różnych paliwa w temperaturze do ok. 2000°C dla potrzeby uzyskania stosunkowo niskiej temperatury pomieszczeń i wody użytkowej staje się techniką przestarzałą a także mało efektywną. Także pomimo najnowszych technologii, wysoka temperatura pieca wciąż powoduje postawanie straty ciepła wydalanego przez komin.

Zasoby paliw kopalnianych stale się kurczą, a tym samym ich cena coraz bardziej idzie do góry. W związku z tym uzyskiwanie energii ze spalanego paliwa będzie z biegiem lat coraz bardziej drożeć. Średni roczny koszt ogrzewania domów jednorodzinnych został przedstawiony na rys. 1.2. Jak widać nawet stosowanie tak popularnej dziś biomasy nie należy do najtańszych.

Rys.1.2. Schemat zasady działania pompy ciepła

Cena prądu, który jest w minimalnym stopniu używany w pompie ciepła, jedynie do napędów urządzeń elektrycznych, według prognoz będzie rosnąć najwolniej. W obiekcie wyposażonym w pompę nie potrzeba budować pomieszczenia na opał, doprowadzać paliwa, budować komina. Nie ma pieca, spalania w wysokiej temperaturze, kurzu, sadzy i spalin wydalanych do atmosfery.

Pompa ciepła jest bezpiecznym urządzeniem bezobsługowym, nie zawierającym szkodliwych, łatwopalnych czy wybuchowych substancji, nie wymagającym paliwa.

Wyposażona w odpowiednią instalację pozwala zapewnić także odpowiedni klimat dzięki wentylacji z odzyskiem ciepła oraz klimatyzacji czyli chłodzeniu w lecie. Elektroniczny sterownik zapewnia użytkownikowi dzienne i tygodniowe programowanie parametrów systemu.

Pompę ciepła można zainstalować zarówno w nowym budynku jak i w starych obiektach podłączając równolegle do istniejących pieców lub je zastępując. Pompa ciepła może, w zależności od wersji, współpracować z piecem na paliwo stałe, ciekłe lub gazowe, z kominkiem lub baterią słoneczną, a także z ogrzewaniem elektrycznym.

Mieszkając na osiedlu domów lub pracując w firmach wyposażonych w pompy ciepła posiadasz zdrowsze, czystsze powietrze w swoim otoczeniu zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz. Przyczyniasz się do ochrony środowiska, zmniejszenia emisji spalin.