Pompy ciepła
Dlaczego pompa ciepła?
Słońce od zawsze dostarczało wielkich ilości odnawialnej energii cieplnej, gromadzonej przez ziemię, wody i atmosferę. Stosunkowo niska temperatura tych ośrodków sprawia jednak, że zgromadzonej w nich energii cieplnej nie da się wprost wykorzystać do ogrzewania. Pojawienie się pomp ciepła sprawiło, że umiemy przenieść ciepło z otoczenia do wnętrza budynku i wykorzystać do celów grzewczych, a rozwój niskotemperaturowych instalacji grzewczych spowodował, że jest to ekonomicznie opłacalne.
Przy stosunkowo niewielkim nakładzie energii na wymuszenie procesów termodynamicznych jesteśmy w stanie dzięki pompie ciepła pobrać ze środowiska znaczne ilości użytecznego ciepła. Żaden ze znanych konwencjonalnych sposobów ogrzewania nie charakteryzuje się podobną efektywnością. Jeśli dodać że pompa ciepła może działać w cyklu odwróconym, a więc chłodzić i że nie jest źródłem emisji CO2 i innych szkodliwych gazów to jej zalety stają się oczywiste.
Czym jest pompa ciepła i na czym polega zasada jej działania?
Pompa ciepła to maszyna wymuszająca przepływ ciepła z ośrodka o temperaturze niższej, zwanego źródłem dolnym do ośrodka o temperaturze wyższej zwanego źródłem górnym. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i jest możliwy dzięki dostarczonej z zewnątrz energii. Sprawność procesu wzrasta, gdy maleje różnica temperatur między tymi ośrodkami. Określa się ją współczynnikiem znanym jako COP, będącym stosunkiem energii uzyskanej w źródle górnym do energii dostarczonej z zewnątrz.
Powszechnie spotykane w życiu codziennym urządzenia takie jak lodówki, klimatyzatory i zamrażarki to właśnie pompy ciepła.
Olbrzymie i odnawialne zasoby niskotemperaturowego ciepła zgromadzone w środowisku: powietrzu, wodzie i gruncie mogą zostać wykorzystane do celów grzewczych, gdy „przepompujemy” je na wyższy poziom temperatury.
W warunkach występujących w naszej strefie klimatycznej, gdzie temperatura gruntu już na głębokości kilku metrów jest stała w ciągu całego roku i wynosi około +10°C można uzyskać wartość współczynnika COP od 3 do 5 zależnie od temperatury czynnika grzewczego w systemie ogrzewania. Oznacza to, że na każdą jednostkę energii zużytą na wymuszenie procesu uzyskujemy od 3 do 5 razy więcej użytecznej energii cieplnej. Z tego właśnie powodu grzewcza instalacja podłogowa, ścienna lub niskotemperaturowa grzejnikowa korzystnie współpracuje z pompą ciepła.
Korzyści z pompy ciepła:
- Bezkonkurencyjnie niskie koszty eksploatacji, gdyż większość energii jest pobierana ze środowiska a jedynie niewielka część, zużywana do napędu urządzenia, z sieci elektrycznej.
- Możliwość chłodzenia, gdy cykl pracy pompy ciepła zostanie odwrócony.
- Możliwość podgrzewania wody użytkowej.
- Niewielkie wymiary.
- Zautomatyzowane i bezobsługowe działanie.
- Ochrona środowiska dzięki bezemisyjnemu ogrzewaniu (brak spalin, brak emisji CO2, pyłów i wyziewów, brak zbiornika na paliwo).
- Koszty eksploatacji to koszty energii elektrycznej, opłacane okresowo. Nie ma konieczności jednorazowego wydatkowania znacznych kwot na zakup paliwa.
- Pompa ciepła może pobierać ciepło z gruntu, ale także z wód gruntowych, powierzchniowych lub z powietrza atmosferycznego. Zainstalować można ją praktycznie w każdym miejscu.
- Pompa ciepła to sposób na uniezależnienie się od wciąż rosnących cen paliw kopalnych.