Skąd czerpać ciepło, czyli rodzaje pomp ciepła

Pompy ciepła pobierają rozproszone ciepło i przetwarzają je do stanu, który umożliwia wykorzystanie tego ciepła do celów grzewczych. Dzięki obiegowi czynnika chłodniczego i wykorzystaniu nieprzerwanego cyklu parowania, sprężania, skraplania i rozprężania, pompa przekazuje pobiera ciepło z ośrodków o niższej temperaturze i przekazuje do ośrodka o wyższej.

Nazwa „pompa ciepła” doskonale wyjaśnia rolę tego urządzenia – tak jak pompa wodna może tłoczyć wodę „pod górę”, pokonując naturalny kierunek jej przepływu, pompa ciepła pokonuje naturalny kierunek przepływu ciepła.

Skąd zatem możemy odebrać „rozproszone ciepło”? Najprostsza odpowiedź brzmi: „z otoczenia” – ziemi, powietrza i wody, które zawsze niosą w sobie energię cieplną. Nawet jeśli ich temperatura jest w naszym odczuciu bardzo niska, to wciąż możliwe jest jej obniżenie, czyli odebranie jakiejś porcji ciepła.

Najczęściej, w indywidualnym budownictwie, korzystamy z energii nagromadzonej w powietrzu lub w gruncie. Rzadziej z ciepła zawartego w wodzie, przede wszystkim ze względu na koszty i przepisy.

Najbardziej rozpowszechnione są pompy gruntowe. Stabilna temperatura dolnego źródła zapewnia wysokie współczynniki efektywności i niski koszt pozyskania ciepła. Obok popularnej na rynku technologii glikolowej, gdzie ciepło do parownika pompy jest dostarczane przez obieg pośredni, można spotkać pompy wykorzystujące tzw. bezpośrednie odparowanie w gruncie, np. model Sofath Caliane.

W tym systemie ciepło odbierane jest bezpośrednio przez czynnik roboczy – kolektor gruntowy jest jednocześnie parownikiem pompy ciepła. Takie rozwiązanie zmniejsza ilość stopni wymiany ciepła i eliminuje związane z tym straty. Oznacza też brak pompy obiegowej glikolu i konieczności jej zasilania.

Wykorzystanie znacznie bardziej wydajnego procesu parowania, zamiast ogrzewania płynącego płynu, pozwala na zwiększenie efektywności pompy ciepła i jednostkowej wydajności kolektora. Dlatego pompy Caliane korzystają przeważnie z kompaktowych kolektorów poziomych – duża wydajność pozwala na zmniejszenie ich rozmiarów do porównywalnych z powierzchnią domu. Mimo niewielkich rozmiarów i poziomego ułożenia to rozwiązanie (bez grzałek wspomagających!) gwarantuje 100% pokrycia zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania domu i ciepłej wody, zapewniając maksymalny komfort przy bardzo niskich kosztach działania.

Obecnie dużą popularnością cieszą się pompy powietrze/woda. Mimo że nie dorównują pompom gruntowym sprawnością i trwałością, to ich niewątpliwą zaletą są przystępne ceny i coraz lepsze możliwości.

Ponieważ pojemność cieplna powietrza jest stosunkowo niewielka, pompy powietrzne wyposażone są w charakterystyczne wentylatory zapewniające odpowiednio duży przepływ mas powietrza przez lamele parownika. Duży zakres temperatur dolnego źródła, czyli powietrza z którego odbieramy ciepło powoduje, że wydajność pompy zmienia się w znacznym zakresie wraz z temperaturą zewnętrzną. W efekcie pompa ciepła dostarcza mniej ciepła w okresach, kiedy dom potrzebuje go najwięcej. Żeby zapewnić skuteczne ogrzewanie w każdych warunkach, pompy wyposaża się zatem w grzałki uruchamiające się przy dużych mrozach, gdy pompa nie jest w stanie pozyskać odpowiednio dużo ciepła z powietrza.

Współczesne urządzenia są wyposażone w zaawansowane rozwiązania, które zwiększają zakres temperatur w jakich pompy mogą skutecznie pracować, dzięki temu dobrze dobrana pompa może korzystać z grzałek jedynie przez kilka lub kilkanaście godzin w ciągu roku.