Cała prawda o pompach ciepła

(Pierwsza wersja niniejszego artykułu została opublikowana 17.02.2007 r.).
Artykuł ten ma za zadanie wyjaśnić, czym tak naprawdę jest pompa ciepła, gdzie warto ją zastosować, oraz czy (w jakich sytuacjach) opłaca się jej montaż i używanie… Te urządzenia grzewcze zyskują ostatnio na popularności przede wszystkim dzięki obniżeniu ich cen, ale także przez wzrost cen ciepła i paliw do ogrzewania.

Co to takiego „pompa ciepła”?

Pompa ciepła jest urządzenie, które przepompowuje ciepło z obszaru o niskich temperaturach (tzw. dolne źródło pompy ciepła) do domowej instalacji grzewczej, w której temperatura czynnika jest wyższa. Nazwa jest analogiczna do zwykłej pompy wodnej, która pobiera wodę z miejsca na niskiej wysokości i przetłacza ją wyżej, lub podnosi jej ciśnienie. Pompa ciepła niejako podnosi temperaturę ciepła, ułatwiając jego wykorzystanie do ogrzewania. Dzięki temu możemy czerpać ciepło z gruntu, powietrza czy wody, a następnie używać je do ogrzewania naszego domu.

Jest to oczywiście bardzo nieładny skrót myślowy, bo przecież nie ma czegoś takiego, jak temperatura ciepła. Ciepło, to po prostu forma przekazywania energii. Ale z punktu widzenia naszych potrzeb (ogrzewania, chłodzenia, przygotowywania ciepłej wody użytkowej), chcemy dostarczać ciepło w taki sposób, by móc ogrzać wodę do temperatury co najmniej 30°C (ogrzewanie) lub 45-55°C (ciepła woda użytkowa).

Pompa ciepła jest urządzeniem działającym na tej samej zasadzie, jak lodówka czy klimatyzator. Jej celem nie jest jednak odebranie ciepła od owoców czy jogurtów schowanych w lodówce ale dostarczenie ciepła, czyli to, co lodówka robi na wymienniku umieszczonym z tyłu obudowy.

pompa-ciepla-sankey-500

Pompa ciepła zużywa mniej energii elektrycznej, niż dostarcza ciepła do budynku (instalacji ogrzewczej). W tym przykładzie, pompa zużywa 4 kW energii elektrycznej, 12,5 kW czerpie z gruntu, a do instalacji oddaje 16 kW.

W dużym skrócie, pompa ciepła pobierając 1 kWh energii elektrycznej pobiera z otoczenia 1-4 kWh ciepła i następnie w łącznej ilości 2-5 kWh przekazuje to ciepło do otoczenia. Pompa ciepła dostarcza więcej ciepła, niż zużywa prądu i dlatego jest tania w eksploatacji (mówimy, że ma współczynnik wydajności rzędu 2-5). Dlatego uważa się, że taka pompa jest odnawialnym źródłem energii — znaczącą część ciepła dostarczanego do budynku czerpie z otoczenia.

Z tego samego powodu, pompa ciepła jest najtańszym elektrycznym sposobem na ogrzewanie domu, atrakcyjnym do zastosowania wszędzie tam, gdzie nie ma możliwości skorzystania z innych źródeł ciepła (bo nie ma na działce gazu ziemnego, a użytkownik nie ma ochoty szuflować węgla do kotła, niczym w parowozie 😉 ).

Rodzajów dolnych źródeł, z których korzystają pompy ciepła, jest sporo. Najpopularniejsze są m.in.:

  • pobieranie ciepła z powietrza atmosferycznego, nadmuchiwanego na wymiennik ciepła za pomocą wentylatora,
  • rurowy poziomy wymiennik ciepła zakopany na głębokości 1,5 m pod trawnikiem, w którym krąży ciecz niezamarzająca (mieszanka glikolu i wody),
  • rurowy wymiennik ciepła wpuszczony w pionowy odwiert wykonany na głębokość 50-100 metrów (a dokładniej, kilka takich odwiertów),
  • rurowy wymiennik umieszczony na dnie stawu, lub na dnie rzeki,
  • pobieranie wody z podziemnego ujęcia, po czym spuszczanie wody (po odebraniu od niej ciepła) do studni zrzutowej,
  • pobieranie wody ze zbiornika lub rzeki, spuszczanie w innym miejscu.
Schemat działania pompy ciepła powietrze-woda

Schemat działania pompy ciepła powietrze-woda. Powietrze przepływając przez zewnętrzną jednostkę schładza się i oddaje ciepło, które za pośrednictwem sprężarki jest dostarczane do wody krążącej w obiegu centralnego ogrzewania. Taka pompa może też ogrzewać ciepłą wodę użytkową.

Jest również kilka rodzajów górnych źródeł dla pompy ciepła:

  • ogrzewanie podłogowe — najpopularniejsze i najbardziej korzystne,
  • grzejniki,
  • wymiennik ciepła podgrzewający bezpośrednio powietrze.

W zależności od tego, skąd pobierane jest ciepło i jak jest oddawane, wyróżniamy m.in. pompy ciepła:

  • powietrze-powietrze (ogrzewają powietrze w pokoju, odbierając ciepła od powietrza atmosferycznego za ścianą),
  • powietrze-woda (chłodzą powietrze, ogrzewają wodę w instalacji ogrzewczej lub ciepłą wodę użytkową),
  • glikol-woda (ciepło jest odbierane przez ciecz niezamarzającą, zaś oddawane jest do wody krążącej w instalacji ogrzewczej), określane też czasem mianem gruntowych pomp ciepła,
  • woda-woda (jak powyżej, przy czym ciepło odbierane jest nie od glikolu krążącego w wymienniku ciepła, tylko bezpośrednio z wody czerpanej ze studni, rzeki lub stawu).

Kolejne strony artykułu: [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

Opublikował 07.04.2015 mgr inż. Krzysztof Lis i oznaczył hasłami ,

61 komentarzy do artykułu “Cała prawda o pompach ciepła”

  1. Czy wywiew pompy ciepła powietrze/woda można użyć do schładzania domu w lecie?

  2. @Kris: łatwe to nie będzie, ale technicznie — na pewno da się to zrobić.

  3. Dziękuję. Myślę nad systemem Kocioł na HoltzGaz (Atmos który rownież może spalać pellet) oraz pompa ciepła. Co pan sądzi o taki. Rozwiązaniu? Wymieniam tym systemem kocioł na ekogroszek przy okazji przeniesienia kotłowni w inne miejsce.

  4. @Kris: chce Pan połączyć dwa takie źródła ciepła w jednej instalacji? Moim zdaniem mija się to z celem.

  5. Chodzi zmniejszenie zużycia drewna w sezonie ciepłym – pompa by była używana do CWU. Czy to zły pomysł?

  6. @Kris: montowanie pompy ciepła po to, by zmniejszyć zużycie drewna, raczej nie ma szans się zwrócić.

  7. Witam Krzysztof.
    Mam prośbę czy mógłbyś wedle Twojego doświadczenia wskazać Twoim zdaniem najlepszą opcję konfiguracji CO i CWU dla wskazanego poniżej projektu?
    Nie ukrywam, że moje zajnteresowanie ukierunkowane jest w stronę peletu i fotowoltaiki do 10KW.
    Oczywiście wentylacja i rekuperator znajda sie na wyposażeniu.
    Z góry dziękuję.
    Proszę też inne osoby o wypowiedzenie się na ten temat.
    Pozdrawiam
    Inwestor

    http://archon.pl/projekty-domow/projekt-rezydencja-w-nerterach-ver-2-m68b20427af09e

  8. @TaTaj: sam projekt to za mało, żeby podjąć rozsądną decyzję. Do analizy trzeba wziąć pod uwagę na przykład potencjalny dostęp do gazu, upodobania użytkowników, no i porządnie przeliczyć zapotrzebowanie na ciepło.

    Kotły na pellet nie są złe, to niezły kompromis między tanim paliwem a bezobsługowością.

  9. Witam.Mam na działce wywierconą studnie głebinową (27metrów) .Czy można ja wykorzystać do instalacji pompy ciepła czy trzeba wiercić nowe studnie?

  10. @Anna: raczej się nie nada do montażu pompy ciepła (w odwiert trzeba wpuścić rurę i raczej już studnia nie będzie mogła być wykorzystywana), ale to kwestia do ustalenia z instalatorem.

  11. Panie Krzysztofie dziękuję za odpowiedź.

Pozostaw komentarz

Subscribe without commenting