Pompy są dość powszechnie spotykanymi urządzeniami w życiu człowieka, których zadanie polega na tłoczeniu cieczy, bądź gazów. Często są one stosowane w sytuacji, gdy tłoczenie medium musi nastąpić w kierunku odwrotnym do naturalnego. I min. właśnie w takim celu skonstruowano urządzenia zwane pompami ciepła, które mają zasilać instalacje centralnego ogrzewania, lub ciepłej wody użytkowej, w energię niezbędną do ogrzewania.
Instalacja z pompą ciepła składa się z trzech zasadniczych elementów:
1. Pompy ciepła,
2. Dolnego źródła ciepła (niskotemperaturowego),
3. Górnego źródła ciepła (o wysokiej temperaturze).
Zadaniem pompy ciepła w tym układzie jest pobranie energii cieplnej ze źródła ciepła o temperaturze niższej (dolne źródło) od pomieszczeń które chcemy ogrzać i przetworzenia pobranego ciepła w taki sposób, aby miało ono temperaturę wyższą niż na początku, a następnie przekazania jej do instalacji c.o., lub c.w.u. wewnątrz budynku ( górnego źródła).
W trakcie procesu przetwarzania energii cieplnej w pompie ciepła zachodzą 4 zasadnicze etapy.
rys1. Schemat działania pomp ciepła, źródło DIMPLEX
1. W parowniku (1), czynnik roboczy ulega odparowaniu w wyniku odbioru ciepła z otoczenia.
2. W postaci gazu dociera do sprężarki (2), gdzie zostaje sprężony, podczas czego wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta i jego temperatura.
3. Wysoka temperatura, oraz ciśnienie powodują iż dochodzi do procesu skraplania czynnika, do którego dochodzi w skraplaczu (3).
4. Kolejnym i ostatnim etapem jest proces rozprężania czynnika, zachodzący w zaworze rozprężnym (4), który dozuje czynnik do parownika, gdzie cały proces rozpoczyna się od nowa.
Dolne źródło ciepła, jak już wspomniałem to miejsce z którego pozyskiwane jest nagromadzone tam ciepło niskotemperaturowe. Pompy ciepła pozyskuję energię cieplną z trzech źródeł:
• powietrza – zewnętrznego i wewnętrznego (wentylacja),
• grunt – pozyskiwanie przez wymienniki pionowe, lub poziome,
• woda – 2 studnie: zrzutowa i czerpalna.
Patrząc na środowiska w których znajdują się dolne źródła ciepła, u części inwestorów może pojawić się wątpliwość, czy ogrzewanie pompą ciepła jest rozwiązaniem sprawnym, wszak w określonych porach roku np. zima odczuwalna przez człowieka temperatura stosowanych źródeł jest dość niska. Skąd zatem bierze się w nich energia cieplna, której jest nam potrzebna? Z naukowego punktu widzenia (popartego doświadczeniami i praktyką) brak jakiejkolwiek energii cieplnej będzie miał miejsce, gdy temperatura środowiska będzie równa 0 bezwzględnemu, co odpowiada – 273°C. Oczywiście niska temperatura dolnego źródła ciepła będzie miała wpływ na sprawność pompy, ale o tym w osobnym wpisie.
W odniesieniu do lokalizacji dolnego źródła ciepła, pompy ciepła dzielimy na:
1. Powietrzne, tzw. powietrze-woda, gdzie dolnym źródłem ciepła jest powietrze, a górnym źródłem ciepła, woda instalacji c.o. , lub c.w.u.
2. Gruntowe, tzw. solanka-woda, gdzie dolnym źródłem ciepła jest solanka odbierająca ciepło z gruntu za pomocą specjalnego wymiennika gruntowego, a górnym źródłem ciepła, woda instalacji c.o., lub c.w.u.
3. Wodne, tzw. woda-woda, gdzie dolnym źródłem ciepła jest woda gruntowa, a górnym źródłem ciepła, woda instalacji c.o., lub c.w.u.
Jeżeli chodzi o główne parametry techniczne pomp ciepła, to należy zwrócić uwagę na:
• COP, czyli współczynnik wydajności energetycznej pompy, będący stosunkiem pomiędzy mocą grzewczą pompy ciepła, a doprowadzoną energią elektryczną niezbędną do napędu sprężarki. Im współczynnik COP jest wyższy tym urządzenie jest bardziej efektywne. Wartość współczynnika COP, powinna być określona na podstawie europejskie normy EN 14511.
• Moc grzewcza pompy, określona również w oparciu o normę EN 14511. Zgodnie z wymienioną normą powinna być ona podana dla temperatury wody grzewczej na zasilaniu instalacji c.o., gdzie W=35°C, i temperatury medium pobierającego energię z dolnego źródła ciepła. I tak: solanka B=0°C; woda gruntowa W=10°C; powietrze atmosferyczne A=7°C. Oznaczenie pełne pomp ciepła przyjmie zatem postać: B0/W35; W10/W35; A7/W35. Poza parametrami wynikającymi z normy EN 14511, niektórzy producenci podają dodatkowo moc grzewczą dla innych parametrów wody grzewczej na zasilaniu, oraz medium pobierającego energię z dolnego źródła ciepła.
