Na tej stronie internetowej wykorzystywane są pliki cookies zbierane do celów statystycznych i wykorzystywane do poprawnego działania serwisu www. Warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies można zmienić w ustawieniach przeglądarki - niedokonanie zmian ustawień przeglądarki jest jednoznaczne z wyrażeniem zgody na ich zapisywanie.
Menu O nasAktualnościZmiany klimatyczneOdnawialne źródła energiiZielone budownictwoPrawo w OZEŹródła finansowania Katalog firm Szukaj firm na mapie
Odnośniki do naszych stron w-modr.pl w-modr.pl w-modr.pl

Pompy ciepła

POMPY CIEPŁA – CO KRYJE SIĘ POD TYM HASŁEM?

Wciąż rosnące koszty różnego rodzaju opału, do zasilania w energię cieplną naszego gospodarstwa domowego wywołują coraz większe zainteresowanie tematem nowych technologii.

Modne ostatnio pompy ciepła, wcale nie są nowym wynalazkiem pierwsze prace nad możliwością wykorzystania pomp ciepła prowadzone były już w połowie XIX wieku przez niejakiego Wiliama Thomsona – brytyjskiego fizyka. Pierwsza instalacja do ogrzewania domu powstała w roku 1928 i była oparta na amoniakalnym urządzeniu sprężarkowym, zaś w latach 30 ubiegłego wieku zupełnie sprawne pompy ciepła były stosowane w Stanach Zjednoczonych i Europie.

 

Na czym polega zasada działania pompy ciepła?

Podstawowymi elementami sprężarkowej pompy ciepła są: 1) sprężarka, 2) skraplacz, 3) parownik, 4) zawór rozprężny oraz 5) dolne i 6) górne źródło.

 

Wszystkie elementy połączone ze sobą rurkami miedzianymi lutowanymi srebrem tworzą wewnętrzny obieg pompy ciepła. Obieg ten wypełniony jest czynnikiem roboczym, posiadającym właściwości wrzenia w niskiej temperaturze (np.00C). Czynnik ten pobiera ciepło z dolnego źródła, a następnie przepływając przez parownik zaczyna wrzeć i staje się parą o niskim ciśnieniu i temperaturze. W tej formie zasysany przez sprężarkę ulega sprężeniu, co wiąże się z gwałtownym wzrostem jego temperatury. Gorący czynnik roboczy trafia do skraplacza i oddaje w nim ciepło do górnego źródła. Podczas tego procesu skrapla się i w postaci cieczy trafia do zaworu rozprężonego, w którym zostaje zdławiony od ciśnienia skraplania do ciśnienia jakie jest w parowniku. Wówczas proces rozpoczyna się ponownie.

Pracę pompy ciepła często porównuje się do analogicznej pracy chłodziarki. W chłodziarce ciepło z produktów spożywczych odbierane jest i oddawane do otoczenia, zaś pompa ciepła zastosowana do ogrzewania pomieszczeń pobiera ciepło z otoczenia o niskiej temperaturze tj. grunt, woda lub powietrze na zewnątrz budynku, następnie po podniesieniu temperatury czynnika roboczego oddaje ciepło do ogrzewania pomieszczeń.

Ze względu na sposób poboru ciepła tj. ułożenie wymiennika wyróżniamy następujące rodzaje pomp ciepła:

a) pompy z poziomym wymiennikiem ciepła, które wykorzystują energię słoneczna skumulowana w gruncie, za pomocą wężownicy ułożonej na poziomie 1,5-2 metra pod poziomem gruntu.

b) pompa z pionowym wymiennikiem wykorzystuje energię słoneczną skumulowaną w głębszych warstwach gleby, ewentualnie skały. W tym rozwiązaniu rury wymiennika znajdują się w jednym lub kilku otworach w gruncie do głębokości nawet 100m.

c) pompa powietrze-woda, rozwiązanie to nie wymaga wykonywania odwiertów ani wykopów, ponieważ ciepło pobierane jest bezpośrednio z otaczającego powietrza. System ten jest jednak najbardziej wydajny, przy wysokich temperaturach powietrza.

d) pompa woda-woda, wymiennik w tym rozwiązaniu umieszczony jest na poziomie wód powierzchniowych czerpiąc ciepło energii słonecznej skumulowane w wodzie.

e) Pompa ciepła wykorzystuje energię wód gruntowych, poprzez odwierty lub studnie. Pobierana woda gruntowa przetłaczana jest przez pompę ciepła i z powrotem odprowadzana jest pod ziemię. W odpowiednim wymienniku pompy następuje odzysk ciepła z przetłaczanej wody.

Jakie zastosowanie ma pompa ciepła?

 

ü      Ogrzewanie budynku

W układach ogrzewania, na potrzeby gospodarstwa domowego, gdzie zastosowano pompę ciepła górne źródło ciepła ma stałą temperaturę w granicach 40-600C. Im niższa jest temperatura górnego źródła, tym wyższy współczynnik wydajności pompy ciepła.

Zaleca się przede wszystkim zastosowanie do ogrzewania podłogowego, gdyż jest to tzw. ogrzewanie niskotemperaturowe do 450C – temperatura podłogi ze względów higienicznych nie może być wyższa niż 250C.

Istnieje możliwość również zainstalowania systemu grzejnikowego, lecz tu temperatura zasilania waha się pomiędzy 45-550C. Lecz jeśli liczymy na obniżenie kosztów ogrzewania w stosunku do metod tradycyjnych – efekt ten uzyskamy przede wszystkim przy zastosowaniu ogrzewania podłogowego.  

 

ü      Ciepła woda użytkowa

Pompa ciepła poza ogrzaniem pomieszczeń, podgrzewa również wodę do celów użytkowych. Około 20% energii wytwarzanej przez pompę zużywane jest na potrzeby c.w.u. Przy wyborze pompy należy zwrócić uwagę na parametry podgrzewanej wody, które oferuje producent tzn. szybkość podgrzewania wody przy dużym jej poborze oraz ilość zużytej na ten cel energii.

 

ü      Klimatyzacja pomieszczeń

Kolejnym plusem pompy ciepła – poza pompą powietrzną - jest możliwość klimatyzowania pomieszczeń w gorących okresach.
Chłodzenie pasywne polega na wprowadzaniu czynnika roboczego w obieg, bez włączania sprężarki – metoda ta jest bardzo energooszczędna, natomiast gdy zechcemy zwiększyć efekt chłodzenia, możemy włączyć sprężarkę – ta metoda jest już troszkę droższa i nazywa się chłodzeniem aktywnym.

 

ü      Basen

Tutaj też istnieje możliwość wykorzystania pompy ciepła, nawet w rozwiązaniach przemysłowych.

 

Pompy ciepła z pewnością są rozwiązaniem przyjaznym środowisku, nie są jednak tanią inwestycją. Przy wyborze pompy ciepła jako źródła ogrzewania dla naszego domu warto wziąć pod uwagę kilka rzeczy m.in.:

  • najbardziej opłacalne jest zainwestowanie w pompę ciepła przy projektowaniu nowego budynku, gdyż zmiana instalacji w istniejącym budynku może być ekonomicznie nie uzasadniona;
  • głębokie odwierty w celu zainstalowania wymiennika pionowego zwanego również sondą pionową wymagają uzyskania odpowiednich pozwoleń;
  • pompa ciepła ma swoją określoną żywotność, którą producenci oceniają na 15-20 lat;
  • nieprawidłowo zamontowana pompa może generować dodatkowe koszty, dlatego lepiej instalacje zlecić fachowcowi – jesteśmy wtedy zabezpieczeni gwarancją.

 

Energia cieplna pozyskana poprzez pracę pompy ciepła może obniżyć nam dotychczasowe koszty ogrzania naszego domu, jednakże przed instalacją takiego urządzenia należy dokładnie skalkulować czas zwrotu inwestycji.

Pompy ciepła doskonale uzupełniają się z układem kolektorów słonecznych, ale o kolektorach to już w następnym numerze…

 

źródła
1) dr inż. Zdzisław Kusto Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki wykład  pt. "Pompy ciepła"
2) schematy wymienników ciepła wg Danfoss Sp. z o.o.

                                                                                                                                                                                                        

      Justyna Całka-Orłowska
         W-MODR Olsztyn

Reklama
reklama
reklama
reklama
reklama