Co to jest i jak działa pompa ciepła?

W ostatnich latach, coraz większe grono osób planujących budowę własnego domu, napotyka na informacje o pompach ciepła – nowoczesnym, ekologicznym i oszczędnym źródle grzewczym.

Czym zatem jest pompa ciepła, jak działa i dlaczego jest tak oszczędna?

Pompa ciepła pozwala odebrać ciepło z miejsca o niższej temperaturze i przekazać je do miejsca o wyższej, czyli odwrotnie do naturalnego kierunku wykorzystując cykl naprzemiennego parowania, sprężania, skraplania i rozprężania czynnika chłodniczego w zamkniętym obiegu. Dobranie odpowiednich ciśnień po obu stronach układu powoduje, że po stronie niskociśnieniowej czynnik wrze, mimo niskiej temperatury otoczenia (możliwe jest to nawet przy temperaturach ujemnych). Dzięki przemianie stanu skupienia odbiera bardzo dużo ciepła w krótkim czasie. Następnie w postaci pary trafia do sprężarki, gdzie gwałtownie podnosi się jego ciśnienie i temperatura – podobnie zachowuje się powietrze w pompce rowerowej zatkanej palcem. W warunkach wysokiego ciśnienia gazowy czynnik zaczyna się skraplać oddając dużą ilość ciepła, którą odbiera instalacja grzewcza, a skroplony czynnik przez zawór rozprężny wraca na po kolejną porcję energii.

Pompa nie wytwarza ciepła

Z powyższego wynika, że pompa nie wytwarza energii a tylko odbiera rozproszone ciepło z otoczenia i przetwarza do poziomu, na jakim możemy to „skupione” ciepło wykorzystać. Do tego właśnie potrzebujemy prądu, który zasila silnik sprężarki. Pracujący silnik także wydziela ciepło, które jest odbierane przez czynnik i w efekcie pompa daje więcej ciepła, niż pobiera z dolnego źródła. Niemniej jest to tylko wykorzystanie ciepła odpadowego a nie celowo wytworzonego.

Dlaczego warto?

Dlaczego więc pompa ciepła jest tak oszczędna, skoro korzysta z najdroższego medium, jakim można ogrzewać dom? Odpowiedź tkwi w skuteczności z jaką pompa potrafi wykorzystać pobraną energię na dostarczanie nam ciepła z otoczenia. Tę sprawność określa współczynnik COP, który mówi o tym ile ciepła potrafi pobrać i przekazać pompa ciepła w określonych warunkach, zużywając 1 kW energii elektrycznej. „Określone warunki”, to różnica temperatury pomiędzy dolnym źródłem, skąd odbieramy ciepło, a górnym źródłem, gdzie te ciepło oddajemy. Im większa będzie różnica temperatur po stronach obiegu, tym więcej prądu pobiera pompa ciepła, by ją pokonać. Dlatego też pompa ciepła najlepiej pracuje z niskotemperaturowymi instalacjami (np. z ogrzewaniem podłogowym), gdzie wystarczy podniesienie temperatury o 30-40ºK. W takich warunkach COP osiąga wartości przekraczające 4, czyli każdy kW energii zużytej do zasilania pompy pozwala na skupienie i dostarczenie z otoczenia czterokrotnie więcej energii cieplnej.

75% oszczędności

Możemy zatem powiedzieć, że w tym wypadku pompa daje 75% oszczędności w porównaniu z bezpośrednim ogrzewaniem prądem. W porównaniu z innymi, tańszymi od prądu paliwami ta oszczędność będzie nieco mniejsza, ale nadal na tyle duża, że warto zastanowić się nad inwestycją w pompę ciepła.