Gazowe absorpcyjne pompy ciepła

Do niedawna pompy ciepła funkcjonowały na rynku niemal wyłącznie jako urządzenia sprężarkowe, napędzane energią elektryczną. Od niedawna można kupić pompy ciepła na gaz, również sprężarkowe, w których sprężarka nie jest już napędzana silnikiem elektrycznym. Zamiast niego, zastosowano silnik spalinowy na gaz ziemny.

Ale tak jak od dawna funkcjonują absorpcyjne układy chłodnicze (np. w bezsprężarkowych lodówkach kempingowych i hotelowych), tak można stworzyć również taką pompę ciepła. Tak prawdę mówiąc, to pierwsze elektryczne chłodziarki (czyli też pompy ciepła) to były właśnie chłodziarki absorpcyjne, a nie sprężarkowe. I właśnie o takiej pompie ciepła chciałem dziś napisać.

Sam mam w swoim samochodzie kempingowym mniej więcej 30-letnią lodówkę (chłodziarkę) absorpcyjną firmy Electrolux. Ciągle sprawną, choć nieco nie w pełni (nie działa termostat regulujący wydajność grzałki na 230 V). To dość dobrze świadczy o tej technologii, która ma jedną wielką zaletę – taka pompa ciepła może nie posiadać żadnych ruchomych elementów! W typowej pompie ciepła, motorem napędowym jej działania jest sprężarka, która podnosi ciśnienie gazu w obiegu chłodniczym. W pompie z układem absorpcyjnym, zamiast zmiany ciśnień, wykorzystuje się zmianę stężeń roztworu dwóch substancji. Nie ma tu sprężarki, ale za to jest warnik i absorber.

Zasada działania absorpcyjnych pomp ciepła opiera się na korzystaniu z roztworu czynnika chłodniczego (np. amoniak) w cieczy. Zamiast podnosić ciśnienie czynnika za pomocą sprężarki, robi się to zmieniając stężenie roztworu.

Do absorbera, jak do sprężarki, trafia czynnik w fazie gazowej, o niskim ciśnieniu i temperaturze. Chwilę wcześniej odparował w parowniku, odbierając ciepło od dolnego źródła. Do absorbera trafia też roztwór o niskim stężeniu, który absorbuje czynnik roboczy. Jako roztwór o wysokim stężeniu trafia do warnika, gdzie dostarczane jest ciepło, tam czynnik roboczy odparowuje i jako gaz pod wysokim ciśnieniem płynie dalej, do skraplacza.

Absorpcyjna, czy sprężarkowa pompa ciepła?

Sprężarkowe pompy ciepła, w zależności od tego, z jakiego dolnego źródła korzystają, osiągają współczynniki wydajności (COP) rzędu od 2,5 (dla pomp powietrze-woda) do 4 (dla pomp glikol-woda). Czyli z 1 kWh energii elektrycznej dają nam mniej więcej 2,5 – 4 kWh ciepła.

Absorpcyjne pompy ciepła mają znacznie gorsze współczynniki wydajności, bo jedynie rzędu 1,4-1,7. Oznacza to, że zużywając 1 kWh energii zawartej w gazie, dają nam 1,4-1,7 kWh ciepła. Znacząco przekracza to sprawność kotłów kondensacyjnych, które w analogicznym przypadku dałyby jedynie 1,05 kWh ciepła.

Wspominam o tym, bo absorpcyjną gazową pompę ciepła należałoby porównać właśnie z kotłem gazowym. W sumie można byłoby powiedzieć, że jest to w zasadzie nieco bardziej skomplikowany kocioł — podłącza się go analogicznie, bo też do rurki z gazem, instalacji centralnego ogrzewania, oraz przewodów doprowadzających powietrze i odprowadzających spaliny.

Porównywanie pomp absorpcyjnych do sprężarkowych zatem mija się z celem, bo te urządzenia nie mają się nawzajem zastępować. Pompy absorpcyjne znajdą zastosowanie jako źródło ciepła tam, gdzie jest gaz ziemny (nie wiem, czy mogą działać też na propan, choć nie sądzę, by był z tym problem). A zatem gazowe absorpcyjne pompy ciepła są urządzeniem, które może być rozważane jako alternatywa dla kotła gazowego.

Ciekawe, kiedy na rynku będzie można kupić solarne absorpcyjne pompy ciepła, które zamiast gazu, będą używać energię słoneczną, np. do klimatyzowania domów latem i jednocześnie do produkcji ciepłej wody użytkowej.

A poniżej rozmowa z Piotrem Langowskim z firmy Robur, która takie pompy ciepła sprzedaje.

Zobacz także