• Autor: KRW Serwis

Wychodzisz z żoną i dziećmi na wieczorny spacer. Przed wami przyjemne chwile, tak bynajmniej sobie to wyobrażacie. Żona wychodzi z domu pierwsza. Nagle słyszysz: 'Czym oni palą, kto tak kopci, nie idzie oddychać’. Niestety, póki co to wciąż problem naszego społeczeństwa. To efekt użytkowania starych palenisk, starych kotłów, potocznie nazywanych „kopciuchami”. Świat nauki i technologii wychodzi nam naprzeciw. Stworzył świetne rozwiązania dla naszych ekologicznych problemów, które rozprawiają się z trującym smogiem. Jednym z takich rozwiązań jest zastosowanie nowoczesnych pomp ciepła. Postaramy się obiektywnie przedstawić zarówno zalety, jak i wady różnych rodzajów pomp ciepła.

Na początek, czym są pompy ciepła?

Wyobraź sobie urządzenie, które odbiera ciepło i wykorzystuje je do ogrzewania wody lub powietrza. Tak właśnie działają pompy ciepła.

Wyróżniamy kilka rodzajów pomp ciepła:

• powietrzna pompa ciepła — źródłem ciepła jest powietrze pobrane z zewnątrz,
• gruntowe pompy ciepła – ciepło pochodzi z gruntu lub podobnego źródła,
• pompy ciepła na wylotowe powietrze — pobierają ciepło z powietrza wylotowego z budynku,
• wodne pompy ciepła – te z kolei używają jako źródło ciepła wodę płynącą,
• oraz hybrydowe pompy ciepła – ich działanie polega na połączeniu różnych rodzajów pomp ciepła w jedno urządzenie.

Jak działa pompa ciepła? Spróbujmy to wyjaśnić.

W budowie tych urządzeń wykorzystano tak zwany obieg Lindego. Postaramy się wytłumaczyć to w sposób syntetyczny, czyli podając tylko najważniejsze, niezbędne informacje. Najprostszym przykładem urządzenia, na podstawie którego łatwo wytłumaczyć, czym jest obieg Lindego, jest domowa lodówka, czy mówiąc fachowo chłodziarka. Główną ideą chłodziarki jest to, że czynnik chłodniczy parując, odbiera ciepło z otoczenia. Spójrz na swoją lodówkę. Trzymasz w niej żywność, by jak najdłużej zachowała świeżość. I to z tego pożywienia odbierane jest ciepło. Chodzi więc o to, by stworzyć układ, który pozwoli nam na ciągłe parowanie czynnika chłodzącego. W parowniku czynnik chłodniczy w wyniku niskiego ciśnienia zaczyna parować w niskiej temperaturze, tym samym pobierając ciepło z naszego jedzenia. Dalej czynnik zasysany jest do sprężarki, co skutkuje gwałtownym wzrostem ciśnienia i temperatury. Następnie dochodzimy do skraplacza, gdzie gorący gaz, pod wysokim ciśnieniem, zaczyna oddawać ciepło do otoczenia, obniżając swoją temperaturę i zaczyna się skraplać. Na końcu element dławiący obniża ciśnienie i temperaturę cieczy, aby znów stać się parą. I tak proces się powtarza. Zatem pompy ciepła tak jak chłodziarki realizują tak zwany obieg Lindego. Zastosowaniem pomp ciepła jest jednak coś odwrotnego, mianowicie ogrzewanie powietrza w pomieszczeniach oraz podgrzewanie wody użytkowej. Prawdą jest, że niektóre pompy ciepła wyposażone są również w funkcję chłodzenia. Mamy nadzieję, że udało się ten skomplikowany proces prosto wyjaśnić.

Przyjrzyjmy się, kilku rodzajom pomp ciepła i zwróćmy uwagę na ich wady i zalety.

Pierwszy z przykładów to pompa powietrzna, której źródłem ciepła jest powietrze pobrane z zewnątrz.

Przyjrzyjmy się powietrznej pompie ciepła (ASHP). Ten rodzaj pompy jest najtańszą i najbardziej powszechną w użyciu pompą ciepła. Powietrzna pompa ciepła działa na zasadzie poboru powietrza z otoczenia i wyciąga z niego ciepło. Zebrana temperatura ogrzewa wodę.

Jak przebiega ten proces? Powietrze wpada do jednostki zewnętrznej, czyli urządzenia zamontowanego na zewnątrz budynku. Następnie to powietrze podlega schłodzeniu, czyli odbierana jest mu energia. Dzieje się to za pomocą parownika. Wentylator wciąga powietrze, natrafia ono na parownik, który jest chłodniejszy o około 10 stopni Celsjusza niż powietrze. Ciepłe powietrze, które przejdzie przez parownik, ogrzewa go. Dzięki temu odzyskujemy ciepło z powietrza. Zebrana temperatura powoduje, że czynnik chłodniczy, który jest w parowniku, rozpręża się pod wpływem temperatury i trafia do sprężarki. Sprężarka ściska znajdujący się w niej gaz, przez co podnosi jego temperaturę. Tym sposobem uzyskujemy temperaturę potrzebną do podgrzania wody użytkowej (najczęściej magazynowanej w wymienniku) lub wody, którą służy do ogrzania pomieszczenia.

Jakie są zalety tego rodzaju pompy? W erze, w której liczy się dla nas czas, niezwykłą zaletą jest bezobsługowość. Wynika to z tego, że ta forma grzania nie potrzebuje, by dostarczać jej paliwo. To czyni ją bezpieczną, ponieważ nie ma zagrożenia wybuchu, czy zapalenia się magazynowanego paliwa. Skoro nie trzeba dostarczać paliwa, to jest to darmowe źródło ciepła. To kolejna zaleta. Jak można osiągnąć taki efekt? W połączeniu z instalacją fotowoltaiczną, która zapewni energię, użytkowanie pompy ciepła staje się bezkosztową metodą ogrzewania. W dobie wspomnianego smogu pompa ciepła zasilana przez odnawialne źródło energii to majstersztyk. I wreszcie sposób montażu jest banalnie prosty. Montuje się dwie jednostki. Jedną na zewnątrz, a drugą wewnątrz.

Jakie są wady tego rodzaju pompy. Największą wadą jest to, że kiedy brak zasilania, energią elektryczną, pompa przestaje działać. Problemem jest też w tym wypadku fotowoltaika, która przestaje zasilać pompę w pochmurne dni, co przekłada się na wzrost kosztów utrzymania pompy. Inną wadą jest dużo wyższa cena zakupu i instalacji, niż w przypadku innych sposobów ogrzewania.

Drugi przykład to gruntowe pompy ciepła, których źródłem ciepła jest grunt lub podobne źródło.

Jak to działa? Rozpoczyna się od transportu zimnej wody (albo mieszanki wody ze środkiem przeciw zamarzaniu) do gruntu. Woda ta jest stale podgrzewana przez stałą temperaturę panującą w gruncie. Następnie, woda kierowana jest do wymiennika ciepła. Energia przejęta z ziemi jest przenoszona do substancji chłodzącej, która podgrzewana jest w niskiej temperaturze i w efekcie zamienia się w gaz. Kolejnym etapem jest transport gazu do sprężarki, gdzie zachodzi proces kompresji powodujący wzrost temperatury gazu. Na koniec gaz jest przenoszony do kondensatora, skąd dostarcza ciepło do ogrzewania gospodarstwa domowego.

Jakie są zalety tego rodzaju pompy? To świetne rozwiązanie dla mieszkańców naszej części Europy, ponieważ zimą gdy przychodzą mrozy, temperatura, jaka panuje pod ziemią, jest wyższa, niż powietrza. Ma to ogromny wpływ na oszczędność tych urządzeń, ponieważ w takiej sytuacji nie potrzebuje wiele energii elektrycznej. Tak jak w poprzednim rodzaju pompy zaletą jest bezobsługowość, bezpieczeństwo i ochrona środowiska.

Jakie są wady tego rodzaju pompy? Największą wadą tego rodzaju pomp jest bardzo wysoki koszt zakupu i instalacji. Wpływ na to ma wysoka cena odwiertów, które są niezbędne w celu montażu. Budowa urządzenia sama w sobie jest dość skomplikowana. Uciążliwy dla niektórych może też być poziom hałasu.

Trzeci przykład to pompy ciepła na wylotowe powietrze, które pobierają ciepło z powietrza wylotowego, z budynku i wymagają mechanicznej wentylacji.

Wyciągowe pompy ciepła (EAHP) pobierają ciepło z powietrza wylotowego z budynku i przekazują ciepło do ogrzania ciepłej wody użytkowej lub hydraulicznego systemu ogrzewania (ogrzewanie podłogowe, grzejniki). Wymaga to przynajmniej mechanicznego wywiewu, ale mechaniczne zasilanie jest opcjonalne. Ten typ pompy ciepła wymaga określonego współczynnika wymiany powietrza, aby utrzymać swoją moc wyjściową. Ponieważ powietrze wewnątrz ma przez cały rok około 20-22 stopni Celsjusza, maksymalna moc wyjściowa pompy ciepła nie zmienia się w zależności od pory roku i temperatury zewnętrznej.

Jakie są zalety tego rodzaju pompy? Pompa ciepła na powietrze wywiewane zapewnia wentylację, a także ogrzewanie przestrzeni i wody jako kompleksowe rozwiązanie energooszczędne. Systemy pomp ciepła na powietrze wywiewane wyciągają ciepłe powietrze z budynku za pośrednictwem systemu wentylacji, a następnie ponownie wykorzystują ciepło z powietrza do ogrzewania budynku lub ciepłej wody. Korzystanie z systemu EAHP niesie ze sobą wiele korzyści, w szczególności zmniejszenie wpływu budynków na środowisko poprzez zmniejszenie emisji CO2. Pomagają w ciągłej wentylacji budynku, co może przyczynić się do poprawy jakości powietrza w pomieszczeniach.

Jakie są wady tego rodzaju pompy? Podobnie jak w poprzednich rodzajach pomp wadą jest bardzo wysoki koszt, zakupu i instalacji. Uciążliwy może być poziom hałasu, działającej dmuchawy.

Czwarty przykład to wodne pompy ciepła, które używają jako źródło ciepła wodę płynącą.

Jakie są zalety tego rodzaju pompy? Tego rodzaju pompy idealnie sprawdzą się w wypadku dużych biur, hoteli, centrów handlowych, w których zapotrzebowanie na ciepło/zimno zmienia się w ciągu dnia. Tak zwana pętla wodna, to rozwiązania dedykowane wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z koniecznością pracy w układach woda-powietrze z wykorzystaniem wody jako dolnego źródła ciepła. Wodne pompy ciepła mają wiele zalet, na przykład generują mniej CO2 niż konwencjonalne systemy grzewcze. Posiadają też najwyższy wskaźnik efektywności pracy spośród pompy ciepła. Każda jednostka energii elektrycznej zużywanej przez pompę do zasilania, odpowiada od dwóch do czterech jednostek ciepła, co świadczy o niezwykłej skuteczności tego systemu.

Jakie są wady tego rodzaju pompy? Nie jest to dobre rozwiązanie dla małych obiektów.

Piąty przykład to hybrydowe pompy ciepła. Te z kolei polegają na połączeniu różnych rodzajów pomp ciepła w jedno urządzenie.

Dla zwiększenia całorocznej efektywności energetycznej zaczęto wprowadzać kolejne rozwiązania techniczne takie jak hybrydowe pompy ciepła. Tego rodzaju pompa jest połączeniem różnych typów pomp ciepła w jednym urządzeniu. Takie hybrydowe połączenie pozwala wykorzystać zalety różnych typów pomp ciepła, a jednocześnie eliminować wady.

Jakie są zalety tego rodzaju pompy? Pełna automatyka, elektroniczne sterowanie, co sprawia, że jest to bardzo efektywna energetycznie pompa. Zasilanie Hybrydowej Pompy Ciepła odnawialną o wiele tańszą energią jeszcze bardziej efektywną energetyczne.

Jakie są wady tego rodzaju pompy? Wysokie koszty zakupu i instalacji. Dosyć skomplikowane zestawienie urządzeń.

Dlaczego pompy ciepła to dobre rozwiązanie? Jakakolwiek by była.

Jak wspomnieliśmy na początku to świetne rozwiązanie dla ekologii. Możemy zadbać o to, by nasze otoczenie było przejrzyste, czyste i świeże, wolne od smogu. Pompa ciepła znacząco wpływa na obniżenie emisji szkodliwych związków do atmosfery.

Ponad to, jeśli chodzi o koszty użytkowania, pompa ciepła, w stosunku rocznym wypada najlepiej na tle innych rozwiązań. To prawda, że zakup pompy ciepła to wciąż większy wydatek, ale zwraca się już po 4 – 6 latach. Inne rozwiązania są tańsze, ale tylko w kosztach inwestycji. Natomiast jeśli przeanalizujemy trwałość urządzeń pomp ciepła, jest zdecydowanie dłuższa, co powoduje, że na tle innych rozwiązań staje się o wiele tańsza. Wynika to z długiego użytkowania urządzeń i niewielkich rocznych kosztów użytkowania pompy ciepła.

To rozwiązanie daje wygodę. Dlaczego? Działanie pomp ciepła jest praktycznie bezobsługowe. Inne metody ogrzewania generują potrzebę składowania paliwa, co wiąże się z wyodrębnieniem miejsca na to paliwo i obsługę podajników. W tym wypadku nie tracisz czasu na zakup paliwa oraz miejsca na jego składowanie.