Pompy ciepła

Typy pompy ciepła 

Pompy ciepła przedstawiają innowacyjny sposób oszczędnego i efektywnego ogrzewania oraz chłodzenia budynków mieszkalnych i komercyjnych. Pompy ciepła mogą być uznawane za odnawialne źródła energii, ponieważ wykorzystują niewyczerpalne zasoby, takie jak powietrze, woda i gleba. To nowoczesne i ekologiczne rozwiązanie, które spełnia potrzeby ludzi, jednocześnie chroniąc środowisko.

Pompy ciepła to jeden z najwydajniejszych i najmniej rozpowszechnionych sposobów ogrzewania i chłodzenia. Są to zamknięte systemy, które wykorzystują energię odnawialną z otoczenia i niemalże nie wymagają kosztów utrzymania oraz eksploatacji. Zużycie energii elektrycznej jest minimalne, ponieważ wykorzystuje się ją jedynie do transferu ciepła z jednego miejsca na drugie. Choć początkowa inwestycja jest wyższa, pompy ciepła zużywają znacznie mniej energii w dłuższym okresie w porównaniu z innymi systemami. Wydajność energetyczna pomp ciepła mieści się w najwyższej klasie.

Kolejną zaletą jest to, że pompy ciepła są w pełni zautomatyzowane, kompaktowe, niezawodne, bezpieczne i łatwe w użyciu. Zapewniają całoroczne ogrzewanie, chłodzenie i przygotowanie ciepłej wody użytkowej.

Do oceny wydajności i wyboru spośród różnych typów pomp ciepła stosuje się dwa współczynniki:

• COP – współczynnik wydajności, który pokazuje stosunek między mocą grzewczą a zużyciem energii elektrycznej. Wyższa wartość COP oznacza bardziej wydajną pompę ciepła.

• EER – współczynnik efektywności energetycznej, który pokazuje ten sam stosunek, ale w trybie chłodzenia.

Zgodnie z rozporządzeniem UE nr 206/2012, te stare współczynniki zostały zastąpione nowymi, a producenci są zobowiązani do ich podawania na etykietach produktów.

• SEER – sezonowy współczynnik efektywności energetycznej, który pokazuje wydajność w trybie chłodzenia.
• SCOP – sezonowy współczynnik efektywności, który pokazuje stosunek między wyprodukowaną mocą grzewczą w sezonie grzewczym a zużyciem energii elektrycznej w tym samym sezonie.

Klasyfikacja pomp ciepła opiera się na sposobie wykorzystania zasobów naturalnych – źródeł energii cieplnej. Najczęściej stosowane typy pozyskują ciepło z powietrza, wody lub gleby.

Rodzaje pomp ciepła według źródła energii

• Aerotermalne pompy ciepła

Pozyskują energię z powietrza atmosferycznego. Ich zaletą jest stosunkowo niska cena oraz wysoki współczynnik COP, który jednak jest silnie uzależniony od warunków atmosferycznych i zmienia się w zależności od temperatury zewnętrznej. Aerotermalne pompy ciepła nie ogrzewają równomiernie pomieszczeń z powodu cyrkulacji powietrza i mogą być głośne.

Pompy ciepła powietrze-powietrze: składają się z dwóch oddzielnych jednostek wentylatorowych (zewnętrznej i wewnętrznej). Działają podobnie do klimatyzatorów i mogą być w wersji monoblokowej lub dzielonej. Ten typ pomp ciepła ma SCOP niższy o 10 do 30% w porównaniu z innymi typami. W warunkach zimowych, z powodu niższych temperatur, na powierzchni parownika może tworzyć się lód.
Pompy ciepła powietrze-woda: znane są również jako urządzenia chłodnicze. Składają się z zewnętrznego wymiennika ciepła (parownika), który jest umieszczony na zewnątrz, oraz wewnętrznego wymiennika ciepła (skraplacza). Działają podobnie jak lodówki, przekształcając energię z zimnego powietrza zewnętrznego na energię cieplną do ogrzewania i użytkowania w domu.

W zależności od maksymalnej temperatury wody krążącej w systemie, pompy ciepła powietrze-woda mogą być:

• Niskotemperaturowe pompy ciepła (temperatura wody do 60°C)

• Wysokotemperaturowe pompy ciepła (temperatura do 80°C).

W zależności od sposobu instalacji, te pompy ciepła mogą być:

• Niskotemperaturowe pompy ciepła typu Split. Te pompy ciepła mają jednostkę zewnętrzną (z kompresorem) i jednostkę wewnętrzną (hydrobox). Połączenie między tymi jednostkami odbywa się za pomocą rur, przez które przepływa freon.
• Niskotemperaturowe pompy ciepła typu Monoblok. Ten typ nie posiada jednostki wewnętrznej, co jest jego główną zaletą. Pompy ciepła podgrzewają wodę w jednostce zewnętrznej, która jest bezpośrednio podłączona do centralnego ogrzewania budynku. Ten typ pomp ciepła charakteryzuje się niższą początkową inwestycją, wysoką wydajnością, bezpieczeństwem i trwałością.

Główną wadą pomp ciepła monoblok jest to, że woda krąży na zewnątrz budynku, więc przy bardzo niskich temperaturach (jeśli pompa ciepła nie ma wbudowanych elementów ochronnych), woda może zamarznąć. Aby tego uniknąć, zaleca się stosowanie specjalnych roztworów wody, ciągłą pracę lub użycie grzałki elektrycznej. W krajach i regionach, gdzie temperatura nie spada poniżej -20°C przez dłuższe okresy, jest to bardzo dobra opcja.

Wysokotemperaturowe pompy ciepła typu Split są używane głównie do podłączenia do istniejących instalacji, mogą pracować tylko w trybie grzewczym i mogą dostarczać ciepłą wodę przez cały rok.
Centralne systemy pomp ciepła są stosowane do ogrzewania i chłodzenia dużych budynków, a jedna jednostka zewnętrzna może obsługiwać wiele domów. Zaletą jest mniejsza liczba jednostek zewnętrznych i oddzielne moduły wewnętrzne (hydroboxy) dla każdego domu.

1. Wydajność: Niższa w porównaniu z pompami ciepła hydrotermalnymi i geotermalnymi, zwłaszcza w ekstremalnych warunkach klimatycznych.
2. Instalacja: Prostszą i tańszą w porównaniu do innych typów pomp ciepła.
3. Zalety: Niższe koszty początkowe, odpowiednie dla szerokiego zakresu warunków klimatycznych i łatwa instalacja.

• Hydrotermalne pompy ciepła

Pozyskują ciepło z podziemnych zasobów wodnych, które na głębokości 20 do 30 metrów mają stałą temperaturę od 7°C do 14°C. Ten typ pomp ciepła charakteryzuje się bardzo wysoką wydajnością energetyczną, ale ich instalacja wymaga głębokich badań geotermalnych oraz potencjalnie licencji na odwierty podziemnych wód. W niektórych chronionych obszarach używanie hydrotermalnych pomp ciepła jest zabronione.

Pompy ciepła woda-powietrze: składają się z wymiennika ciepła, przez który przepływa woda o temperaturze gruntu, oraz wewnętrznego systemu wentylacyjnego.
Pompy ciepła woda-woda: źródłem ciepła jest woda gruntowa lub gleba. Mają dwa oddzielne wymienniki ciepła w jednej jednostce. Jeden przepuszcza wodę gruntową, a drugi jest podłączony do centralnego systemu ogrzewania budynku.

1. Wydajność: Bardzo wysoka, ponieważ temperatura wody jest stosunkowo stabilna przez cały rok.
2. Instalacja: Wymaga instalacji systemów wodnych i pomp do pobierania i odprowadzania wody.
3. Zalety: Wysoka wydajność i stabilna praca przez cały rok.

• Geotermalne pompy ciepła

Pozyskują ciepło z gleby lub głęboko spod ziemi. Energia cieplna w glebie jest niewyczerpalna, nawet przy bardzo niskich temperaturach atmosferycznych. Gleba jest doskonałym akumulatorem ciepła, ponieważ jej temperatura jest prawie stała przez cały rok. Dlatego geotermalne pompy ciepła są bardzo niezawodnym sposobem ogrzewania w chłodne zimowe dni. Oprócz ogrzewania domu, można polegać na geotermalnym systemie do chłodzenia latem. Użycie pomp ciepła do chłodzenia w obszarze ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji w gospodarstwach domowych i przemyśle stanowi dobrą alternatywę dla tradycyjnych systemów kotłów i urządzeń chłodniczych. Oszczędności energii przy użyciu geotermalnych pomp ciepła mogą wynosić nawet do 75%. Praktycznie każda pompa ciepła wyposażona w zawór jest zdolna do odwrócenia funkcji parownika i skraplacza, co oznacza, że zimą dostarcza ciepło, a latem chłodzi. Ten rodzaj pomp ciepła jest bardzo wydajny i ma krótki okres zwrotu z inwestycji. Geotermalne pompy ciepła mogą przez cały rok dostarczać ciepłą wodę użytkową o temperaturze do 60°C, nawet latem.

1. Wydajność: Bardzo wysoka ze względu na stabilną temperaturę gleby.
2. Instalacja: Wymaga wiercenia i instalacji podziemnych rur, co może być skomplikowane i kosztowne.
3. Zalety: Niskie koszty operacyjne, długi okres eksploatacji i minimalny wpływ na środowisko.

Jak wybrać odpowiednią pompę ciepła?

Wybór pompy ciepła zależy od kilku czynników:

• Rodzaj źródła energii (powietrze, woda, ziemia);
• Warunki klimatyczne;
• Wielkość ogrzewanej przestrzeni;
• Budżet na instalację i utrzymanie;

Najczęstsze pytania dotyczące pomp ciepła

1. Jak działa pompa ciepła?
   Pompy ciepła wykorzystują kompresor i czynnik chłodniczy do przenoszenia ciepła z otoczenia do wnętrza domu.
2. Czy pompa ciepła może być używana również do chłodzenia?
   Tak, niektóre pompy ciepła mają funkcję chłodzenia latem.
3. Co jest potrzebne do instalacji geotermalnej pompy ciepła?
   Konieczne jest wiercenie i instalacja rur w ziemi.
4. Jak długo działają pompy ciepła?
   Przy odpowiedniej konserwacji mogą działać 15-20 lat lub dłużej.
5. Co to jest COP (współczynnik efektywności)?
   Jest to wskaźnik efektywności pompy ciepła, który pokazuje stosunek między wytworzoną a zużytą energią.
6. Czy pompy ciepła mogą całkowicie zastąpić tradycyjne systemy grzewcze?
   W wielu przypadkach tak, mogą całkowicie zastąpić tradycyjne systemy grzewcze.
7. Jaki jest poziom hałasu podczas pracy pompy ciepła?
   Nowoczesne pompy ciepła pracują bardzo cicho, ale zawsze warto sprawdzić specyfikację danego modelu.
8. Czy pompy ciepła mogą być zintegrowane z istniejącymi systemami grzewczymi?
   Tak, niektóre modele można łączyć z istniejącymi systemami, co zwiększa elastyczność i efektywność.