Pompy ciepła mogą być wykorzystywane w różnych warunkach, np. w domach jednorodzinnych, w budynkach użyteczności publicznej, w przemyśle czy w rolnictwie. Mogą być również wykorzystywane w połączeniu z systemami fotowoltaicznymi i zwiększać efektywność energetyczną całego budynku.
Mają więc szerokie zastosowanie, a rozwiązanie to cieszy się coraz większą popularnością. Podpowiadamy, na czym polega działanie pomp ciepła.
Jak działają pompy ciepła? Najważniejsze kwestie
Pompy ciepła są urządzeniami, które wykorzystują energię z otoczenia do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń. Działają one na podobnej zasadzie jak klimatyzatory, ale mogą działać w dwóch kierunkach, czyli mogą przepompowywać ciepło z wnętrza pomieszczenia na zewnątrz, ale także z zewnątrz do pomieszczenia. Zasadniczo pompy ciepła pobierają ciepło z jednego źródła, np. powietrza, wody lub gleby, i przenoszą je do innego miejsca, np. do domu lub budynku, gdzie można go wykorzystać do ogrzewania pomieszczeń lub do produkcji ciepłej wody użytkowej.
Podstawowe zasady działania pompy ciepła opierają się na cyklu termodynamicznym, który składa się z czterech etapów:
– parowania;
– sprężania;
– kondensacji;
– rozprężania.
W zależności od rodzaju pompy ciepła, jej działanie może się nieznacznie różnić, ale ogólny proces jest taki sam.
Podstawowym elementem pompy ciepła jest sprężarka, która przepompowuje medium robocze (najczęściej jest to czynnik chłodniczy) pomiędzy parownikiem (wnętrzem pomieszczenia) a skraplaczem (zewnątrz pomieszczenia). W czasie pracy sprężarki, medium robocze ulega zmianie ciśnienia, co powoduje, że w parowniku następuje odparowanie czynnika, a w skraplaczu kondensacja. Podczas procesu odparowania, medium robocze pobiera ciepło z otoczenia (powietrza, ziemi lub wody), które jest wykorzystywane do ogrzewania pomieszczenia. Natomiast podczas procesu kondensacji, medium oddaje ciepło do otoczenia, co powoduje schłodzenie pomieszczenia.
Jak działają pompy ciepła krok po kroku?
1. Podczas etapu parowania, płyn chłodniczy (zwykle w postaci cieczy) przepływa przez parownik, gdzie pobiera ciepło z powietrza, wody lub gleby. W wyniku tego procesu płyn chłodniczy przekształca się w parę, a ciepło jest przekazywane do układu grzewczego, np. do systemu ogrzewania podłogowego.
2. Następnie para trafia do sprężarki, gdzie jest sprężana, co podnosi jej temperaturę. W wyniku tego procesu energia cieplna jest przekazywana do układu grzewczego.
3. Po sprężeniu para trafia do skraplacza, gdzie zostaje ochłodzona, a ciepło jest oddawane do otoczenia, np. do powietrza zewnętrznego lub do ziemi. W wyniku tego procesu para przekształca się z powrotem w płyn chłodniczy.
4. W ostatnim etapie, płyn chłodniczy przechodzi przez zawór rozprężny, gdzie następuje obniżenie ciśnienia i temperatury, co umożliwia powrót do początkowego etapu parowania.
Pompy ciepła są urządzeniami o wysokiej sprawności energetycznej, ponieważ ciepło jest pobierane z otoczenia i wykorzystywane do ogrzewania, co wymaga znacznie mniejszej ilości energii, niż w przypadku tradycyjnych systemów grzewczych opartych na spalaniu paliw kopalnych.
