Zasada Działania Pompy Ciepła: Gruntowa, Powietrze-woda

Zależy nam, aby mogli Państwo świadomie podjąć decyzję o inwestycji w pompy ciepła, dlatego w tym dziale została przystępnie opisana ich zasada działania. Krok po kroku tłumaczymy jak za pomocą tego rozwiązania przebiega proces pozyskiwania z powietrza lub z gruntu energii wykorzystywanej w celach grzewczych. Przygotowaliśmy również uproszczony schemat w postaci graficznej, który ilustruje oraz ułatwia zrozumienie przebiegu całego cyklu.

Pompa ciepła jest niezbędna w każdym domu energooszczędnym, który kładzie nacisk przede wszystkim na rozwiązania ekologiczne – wykorzystujące odnawialne źródła energii. Zapoznanie się z zamieszczonymi poniżej informacjami pomoże Państwu zrozumieć nie tylko samą zasadę działania tego urządzenia, ale i umożliwi wyciągnięcie wniosków dotyczących jego korzyści.

W razie dodatkowych pytań, zachęcamy do kontaktu.

Co to jest pompa ciepła?

Pompa ciepła jest urządzeniem, które w efektywny sposób pobiera ciepło z otaczających nas odnawialnych źródeł energii. Dzięki temu jest to rozwiązanie nie tylko korzystne ekonomicznie, ale również ekologicznie – działanie urządzenia nie wpływa negatywnie na środowisko naturalne. Obecnie wyróżnia się ich cztery podstawowe rodzaje, w zależności od typu źródła, z którego „pompują” energię:

typu powietrze-woda/powietrze-powietrze – zgodnie ze swoją nazwą pompa pobiera energię z powietrza, która zostaje następnie przetworzona na potrzeby eksploatacyjne. Efektywność urządzenia zmniejsza się wraz z bardzo niską temperaturą zewnętrzną – nie jest to wielkim zmartwieniem ponieważ każda powietrzna pompa ciepła uzbrojona jest w grzałkę elektryczną wspomagającą działanie instalacji,

typu woda-woda – źródłem energii w przypadku tego rodzaju pomp jest woda gruntowa, która niezależnie od poru roku utrzymuje się na poziomie 8-10 stopni Celsjusza. W tego rodzaju systemach niezbędne jest wykorzystanie studni głębinowych oraz filtracja wody ze względu na możliwe zanieczyszczenia. Można również wykorzystać naturalne akweny wodne, takie jak jeziora, stawy

gruntowa – obecnie chętnie wykorzystuje się energię pozyskaną z gruntu, dzięki bardzo dużej efektywności energetycznej przez cały rok, niezależnie od temperatury. Jest to możliwe dzięki stałym warunkom termicznym w powierzchni Ziemi, sięgającym od 0 do 8 stopni. Niezbędne jest tutaj zastosowanie wymiennika ciepła poziomego lub pionowego dla wydajnego działania, o czym wspominamy poniżej.

Dolne a górne źródło ciepła

Czytając o pompach i zasadzie ich działania często można spotkać się z terminami dolnego i górnego źródła ciepła. Nie chodzi tutaj o rozróżnienie powietrze: górne źródło, a grunt i woda gruntowa: dolne źródło. Dotyczy to bezpośrednio samej konstrukcji instalacji.

Dolnym źródłem ciepła jest energia słoneczna ukryta w powietrzu atmosferycznym, gruncie i wodzie, z którego pompa ciepła czerpie bezpośrednio energię.

Górnym źródłem jest ten obwód, do którego jest oddawana energia, czyli wybrany system grzewczy, podłączony do instalacji. Może to być między innymi system podgrzewanej podłogi, wężownica podgrzewacza wody użytkowej, a także dowolna inna instalacja grzewcza w budynku.

Lewobieżny obieg termodynamiczny

Pompy ciepła wykorzystują lewobieżny obieg termodynamiczny podczas swojego działania, a wytwarzanie energii podzielić można na kilka etapów:

Wentylator (powietrzne PC) zasysa powietrze, którego ciepło odbierane jest w parowniku za pomocą ciekłego czynnika chłodniczego. Jest on nadal często określany freonem, jednakże obecnie wykorzystuje się inne gazy, które nie są szkodliwe dla środowiska oraz zdrowia osób
Po odebraniu ciepła, zawór czterodrogowy kieruje podgrzany czynnik chłodniczy w postaci ciekłej do kolejnej części instalacji, jaką jest sprężarka.
Sprężarka zwiększa ciśnienie czynnika chłodniczego w efekcie czego znacząco podnosi się jego temperatura.
Czynnik chłodniczy przechodzi w stan gazowy, który w tej postaci jest gotowy do przejścia do kolejnej części instalacji.
Czynnik chłodniczy o podwyższonej temperaturze i ciśnieniu przedostaje się do skraplacza.
Woda grzewcza przepływająca z drugiej strony skraplacza odbiera ciepło, doprowadzając do procesu skraplania.
Pompa obiegowa kieruje wodę grzewczą poprzez zawór 3-drogowy rozdzielający do instalacji grzewczej budynku (CO) – między innymi do instalacji podłogowej oraz na wężownicę podgrzewacza wody użytkowej (CWU).
Po przekazaniu ciepła czynnik chłodniczy kieruje się do zaworu rozprężnego i zmniejsza ciśnienie.
Czynnik chłodniczy powraca do parownika i cały proces powtarza się od samego początku.

Gruntowy wymiennik ciepła

Warto dokładniej opisać wymiennik ciepła spotykany w pompach typu gruntowego, ze względu na popularność tego typu urządzenia.

Wyróżnia się dwa rodzaje wymienników:

poziome – częściej stosowane we współczesnych instalacjach ze względu na niższy koszt eksploatacji oraz samego montażu. Niestety efektywność energetyczna urządzenia zmniejsza się wraz z jego regularnym działaniem.
pionowe (odwierty pionowe) – pomimo znacznie wyższych kosztów inwestycyjnych oraz eksploatacji, jest to nadal doskonała propozycja dla osób, którym zależy na najwyższej możliwej efektywności energetycznej przez cały sezon grzewczy.

W przypadku gruntowych instalacji pomp ciepła w szczególności istotny jest ich prawidłowy montaż na odpowiedniej głębokości, czyli takiej, która wyróżnia się najwyższą temperaturą. Dzięki temu zostanie osiągnięte najbardziej wydajne działanie urządzenia przede wszystkim w sezonie grzewczym.

Uproszczony schemat działania pompy ciepła

Zrozumienie zasady działania pomp może okazać się skomplikowanym zadaniem, nawet po naszym szczegółowym przedstawieniu każdego etapu.

Dlatego specjalnie dla Państwa przygotowaliśmy uproszczony schemat działania pompy, szczegółowo opisujący wielkość ciśnienia, temperaturę, a także poszczególne elementy instalacji. Dzięki temu mogą Państwo na bieżąco porównywać opisane etapy działania wraz z poniższą ilustracją.

Nasze realizacje