Pompa ciepła powietrze - woda - jak działa?

Autor: Sylwia Lewkowicz

7 minut czytania

pompa ciepła woda-powietrze

Popularność powietrznych pomp ciepła na polskim rynku rośnie z roku na rok. Ich największą zaletą jest to, że są dostępne praktycznie dla każdego budynku mieszkalnego, niezależnie od tego czy modernizujesz istniejący dom czy budujesz nowy. Ich montaż jest prosty, a cena korzystna. Jak działa pompa ciepła powietrze-woda i dlaczego warto w nią zainwestować?

Jak działa pompa ciepła powietrze – woda?

Powietrzna pompa ciepła jako źródło energii odnawialnej wykorzystuje energię nagromadzoną w powietrzu  do ogrzewania lub chłodzenia. 
Pompa wykorzystuje powietrze z zewnątrz (dolne źródło), które dzięki czynnikowi chłodniczemu i odpowiedniemu sprężeniu wytwarza ciepło użytkowe, które wykorzystamy do CO i CWU. Jak to się dokładnie dzieje? 

Pompa ciepła – z czego się składa?

Technologia pompy ciepła oparta jest na bardzo prostym i dobrze znanym mechanizmie wykorzystywanym chociażby w lodówkach. Najważniejszymi elementami konstrukcji pompy ciepła są: sprężarka, skraplacz, zawór rozprężny i parownik. Pompa nie spełniałaby jednak swojej funkcji bez czynnika roboczego. Czynnik chłodniczy to ciecz, która krąży wewnątrz układu, wrząc pod niskim ciśnieniem i w niskiej temperaturze (na zewnątrz budynku) pobiera ciepło. W układzie wzrasta ciśnienie i temperatura, dzięki sprężarce czynnik zmienia postać na gazową, a następnie trafia do skraplacza, gdzie oddaje ciepło do instalacji. Po tym, czynnik w stanie ciekłym przechodzi przez zawór rozprężny, gdzie następuje spadek ciśnienia i temperatury i cykl rozpoczyna się ponownie.

pompa ciepła woda powietrze

Jeśli pompa posiada zintergrowaną funkcję chłodzenia, proces jest odwrócony – czynnik odzyskuje ciepło z wody instalacyjnej i odprowadza je na zewnątrz.

Pompa ciepła powietrze – woda – odbiornik

Pompy ciepła typu powietrze – woda można podłączyć do istniejącej instalacji grzewczej.Odbiornikami są np. kaloryfery, lub instalacja podłogowa. Przy pompie ciepła najbardziej efektywne jest użycie niskotemperaturowych odbiorników jak ogrzewanie podłogowe czy ścienne. Zaletą ogrzewania płaszczyznowego jest to, że przekazywanie ciepła następuje przez bardzo dużą powierzchnię, dzięki czemu nie potrzeba wysokiej temperatury jak w przypadku punktowych źródeł ciepła. Czynnik grzewczy może również przenosić energię cieplną do zasobnika c.w.u.

pompa ciepła - jak połączyć z fotowoltaiką

Wydajność pompy ciepła – współczynniki COP, SCOP i SPF

O wydajności pompy ciepła decyduje głównie różnica temperatur dolnego i górnego źródła. Jednak każde urządzenie charakteryzuje się parametrami, które w dużej mierze decydują o efektywności i ekonomice pracy:

  • COP oznacza (z ang. Coefficient of Performance) to współczynnik efektywności. Mówi nam o stosunku ilości energii dostarczonej do pompy ciepła do ilości energii przez nią zużytej. Jeśli COP urządzenia wynosi 4 to znaczy, że by uzyskać 4 kW ciepła zużyje ono 1 kW energii elektrycznej. Z tego wynika, że im wyższy współczynnik COP tym lepiej. Należy pamiętać, że współczynniki producenci urządzeń podają COP uzyskiwany w warunkach laboratoryjnych.
Współczynnik COP powinien być obliczony na podstawie aktualnie obowiązującej normy PN-EN 14511-2, a nie PN-EN 255. Wg aktualnej normy obliczenia wykonywane są dla różnicy temperatur zasilanie–powrót c.o.wynoszącej 5 K, poprzednia norma zakładała różnicę temperatury wynoszącą 10 K. To obniżenie różnicy temperatury ma istotny wpływ na efektywność energetyczną. Dodatkowo nowa norma jest znacznie dokładniejsza bo uwzględnia energię potrzebną do pracy pompy obiegowej, sprężarki i grzałki.
  • SCOP – czyli współczynnik sezonowej efektywności. Dzięki niemu możemy obliczyć, ile prądu zużyje pompa ciepła w danym czasie czyli np. w ciągu roku lub sezonu grzewczego. Dzięki SCOP możemy policzyć, ile będzie kosztowało ogrzewanie budynku pompą ciepła. 
  • SPF – podobnie jak SCOP mówi nam o zużyciu energii w danym czasie, ale dotyczy rzeczywistych warunków w jakich pracuje konkretna instalacja i obliczany jest na podstawie realnych danych dla danego budynku.

Podsumowując:

  • im wyższy współczynnik COP urządzenia tym lepiej, zwróć uwagę jednak na normę zastosowaną przez producenta,
  • im wyższe SCOP i SPF, tym mniej prądu zużyje urządzenie i tym niższe będą rachunki za energię elektryczną w ciągu roku.

Pompa ciepła powietrze – woda – czy działa w zimie?

Temperatura wrzenia czynnika roboczego, w warunkach ciśnienia normalnego jest na poziomie kilkudziesięciu stopni poniżej 0 stopni Celsjusza. Dlatego pompa działa efektywnie nawet gdy na zewnątrz panuje niska temperatura nawet do -25 stopni Celsjusza, co daje możliwość ogrzania domu i wody do optymalnej temperatury nawet w zimie.

Pompa ciepła powietrze – woda – dla kogo?

Pompa ciepła powietrze – woda jest znakomitą alternatywą dla pomp gruntowych jest znacznie tańsza i przynosi pożądany efekt – komfortowe i bezpieczne ogrzewanie całego domu i wod użytkowej. Dodatkowo jej montaż jest prostszy i dostępny praktycznie dla każdego, szczególnie gdy powierzchnia działki jest niewielka lub sposób jej zagospodarowania uniemożliwia wykonania wymiennika gruntowego. To dobre rozwiązanie także w przypadku gdy gdy chcemy zmniejszyć koszty ogrzewania domu zasilanego innymi, konwencjonalnymi źródłami ciepła jak np. kotły na gaz czy węgiel. Pompa ciepła wraz z fotowoltaiką daje niezależne źródło ogrzewania całego domu i stały dostęp do ciepłej wody użytkowej, a równocześnie nie przyczynia się do powstawania niskiej emisji w naszym najbliższym otoczeniu. 

Pompy ciepła powietrze – woda – dlaczego warto?

Pompy ciepła powietrze-woda są wysoce efektywne jeśli chodzi o ogrzewanie budynku. Do największych zalet tego systemu należą:

  • dostępność i uniwersalność – można je montować w budynkach nowo budowanych i już istniejących, nie zajmują dużo miejsca jak np. pompy gruntowe z poziomymi wymiennikami ciepła, nie potrzebują również tyle miejsca co kotły na węgiel
  • łatwość i szybkość montażu – nie ma konieczności wykonywania odwiertów czy przekopywania ogrodu, doświadczony instalator zamontuje powietrzną pompę ciepła w gotowym domu w ok. 3 dni
  • wielofunkcyjność – może służyć do ogrzewania domu, grzania wody użytkowej, a latem do chłodzenia pomieszczeń,
  • bezpieczeństwo – przy ogrzewaniu pompą ciepła nie ma ryzyka wybuchu, zaczadzenia czy pożaru,
  • bezobsługowość i komfort w użytkowaniu – nie ma potrzeby czyszczenia, rozpalania w piecu czy podkładania opału, użytkowanie pompy jest czyste, ciche (ok. 39 dB) i całkowicie bezemisyjne,  
  • ekologia – eksploatacja nie powoduje emisji szkodliwych związków do środowiska,
  • estetyka – przy zastosowaniu tego typu urządzenia nie jest konieczny montaż grzejników ściennych, które często psują estetykę wnętrza,
  • oszczędność – pompy ciepła korzystają z odnawialnych i darmowych źródeł energii,  pompa to najtańsze źródło energii grzewczej,
  • długa żywotność – szacuje się, że żywotność pompy ciepła wynosi nawet ponad 20 lat, 
  • tania eksploatacja, a w połączeniu z fotowoltaiką, urządzenie działa praktycznie bezkosztowo,
  • pompa wykorzystuje w pierwszej kolejności bieżącą konsumpcję energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej co sprawia, że będziemy w mniejszym stopniu  korzystać systemu opustów, a instalacja fotowoltaiczna jest jeszcze bardziej opłacalna.

Popularność pomp ciepła wynika z ich wysokiej efektywności, ale i rosnących oczekiwań właścicieli budynków względem komfortu cieplnego. Wykorzystując odnawialne źródła energii, stanowią także najbardziej naturalne źródło ciepła. Coraz lepsze parametry techniczne i tania eksploatacja tych urządzeń, zwłaszcza w połączeniu z odpowiednio dobraną instalacją fotowoltaiczną to najlepsze rozwiązanie dla oszczędnych.

udostępnij artykuł dalej .

podobne artykuły