Artykuły
Niewielka pompa ciepła stanowi w warunkach polskich ciekawą alternatywę dla tradycyjnych systemów przygotowania ciepłej wody użytkowej. Szereg cech funkcjonalnych i relatywnie niewielkie koszty inwestycyjne sprawiają, iż rozwiązanie to zjednuje sobie obecnie coraz większą rzeszę sympatyków. Wbrew pozorom, pompa ciepła do CWU to nie konkurencja dla innych dostępnych technologii wykorzystujących OZE, można spokojnie ją zintegrować z innymi elementami instalacji aby tworzyły jeden efektywnie działający system. Przed podjęciem decyzji, dotyczącej wyboru źródła ciepła w nowym lub modernizowanym domu, warto poznać bliżej technologię pomp ciepła, umożliwiających w oszczędny i komfortowy sposób cieszyć się gorącą wodą przez cały rok.
Pompa ciepła - zasada działania
Bez względu na to, z jakim typem pompy ciepła mamy do czynienia, metoda działania urządzenia zawsze opiera się na tej samej, prostej zasadzie. W każdym przypadku, kiedy mamy do czynienia z medium (np. woda, powietrze) o temperaturze wyższej niż tzw. zero bezwzględne, możliwe jest odebranie pewnej ilości ciepła, która oczywiście jest tym większa, im wyższą temperaturę ma nasze źródło. W związku z tym, kiedy temperatura powietrza spada do 0, czy nawet ujemnych wartości, wciąż jest ono bogate w energię - wystarczy znaleźć odpowiednią metodę by ją "zagęścić". Pobranie energii od źródła (tzw. "dolne źródło ciepła") odbywa się w obrębie parownika, w którym następuje odparowanie medium roboczego (czynnik niskowrzący). Wspomniane wcześniej zagęszczenie ciepła umożliwia sprężarka, która zwiększając ciśnienie medium powoduje również znaczny wzrost jego temperatury. Przekazanie ciepła do odbiorników realizuje skraplacz, gdzie ciśnienie i temperatura czynnika ponownie ulegają obniżeniu, dzięki czemu, za pośrednictwem zaworu rozprężnego, może on znowu trafić do parownika. Taki cykl termodynamiczny umożliwia czerpanie ciepła ze źródeł o relatywnie niskiej temperaturze. Ponieważ sprawność urządzenia to zawsze iloraz efektu do nakładu energii, w przypadku pompy ciepła parametr ten (COP - ang. Coefficient of Performance) jest większy niż jeden - tylko część energii dostarcza sprężarka, natomiast reszta to ciepło pobrane z dolnego źródła.
Jaka pompa ciepła do c.w.u. ?
Istnieją różne kryteria podziału pomp ciepła. Jeżeli weźmiemy pod uwagę zasadę działania sprężarki, można wyróżnić urządzenia sorpcyjne (adsorpcyjne i absorpcyjne ze sprężarką termiczną) oraz najpopularniejsze w gospodarstwach domowych pompy ze sprężarką mechaniczną, zasilaną elektrycznie. Także dostępne w handlu pompy ciepła do przygotowania CWU należą do tej drugiej grupy. W urządzeniach niewielkiej mocy (np. lodówki turystyczne) zastosowanie znajdują pompy termoelektryczne.
Inny sposób podziału jest związany z rodzajem źródła ciepła: nisko (dolne) i wysokotemperaturowego (górne). Jeżeli mowa o przygotowaniu CWU, źródłem górnym jest naturalnie woda, natomiast dolne może stanowić woda, powietrze lub grunt. Inwestor, którego nie interesuje wykorzystanie pompy ciepła również do ogrzewania domu, bez wątpienia powinien wybrać konfigurację powietrze/woda. Urządzenia tego typu, ze względu na szereg korzystnych cech, są obecnie najpopularniejsze w grupie pomp ciepła do podgrzewania wody użytkowej.
W przypadku pompy powietrze/woda, podgrzewającej wodę użytkową dla czteroosobowej rodziny, jest to urządzenie o mocy rzędu 2kW, co wystarcza do przygotowania wody o temperaturze 50 - 60C, przy poborze mocy na poziomie 0,5kW (bez wykorzystania grzałki elektrycznej).,
Różni producenci oferują pompy ciepła do CWU w postaci dwumodułowej (czasem nazywane pompami typu "Split") i monobloku. W pierwszym przypadku część komponentów znajduje się w jednostce zewnętrznej. Są to przede wszystkim wentylator, parownik, sprężarka i zawór rozprężny. Jednostka wewnętrzna natomiast mieści w sobie skraplacz i pompę czynnika grzewczego. Taka konfiguracja jest wygodna z punktu widzenia transportu i montażu modułów, które są lżejsze niż w przypadku monobloku, dzięki czemu możliwe jest także zawieszenie na ścianie. Urządzenie monoblokowe zamyka w jednej obudowie wszystkie elementy pompy ciepła. Transport czynnika niskowrzącego pomiędzy poszczególnymi częściami urządzenia odbywa się za pośrednictwem rur miedzianych, przy czym przekroje przewodów różnią się w zależności od części układu (przepływający czynnik w postaci gazowej lub ciekłej).
Ponieważ sprawność pompy ciepła silnie zależy od różnicy temperatur górnego i dolnego źródła ciepła, na wypadek wyjątkowo niekorzystnych warunków atmosferycznych, w urządzeniach instalowane są dodatkowo grzałki elektryczne. Sterownik pompy ciepła włącza grzałkę, kiedy temperatura osiągnie zaprogramowaną wartość, w związku z czym pod naszym prysznicem nie zabraknie ciepłej wody, nawet kiedy termometr za oknem pokaże wartość niższą niż -25C (choć "rekordowe" pompy ciepła wg producentów pracują nawet przy tak surowych warunkach!).
Istotne jest, iż pompa ciepła ogrzewająca wodę do kąpieli, czy zmywania, nie pracuje nieprzerwanie. Najczęściej grzanie odbywa się nocą, lub w ramach dowolnej korzystnej taryfy cenowej energii elektrycznej - dobowy cykl pracy może być konfigurowany w zależności od potrzeb inwestora. Pompa ciepła doskonale sprawdza się, jako element bardziej złożonego systemu, w którego skład mogą wchodzić dodatkowo np. kolektory czy kominek z płaszczem wodnym. Wystarczy odpowiednio sprzęgnąć poszczególne źródła ciepła poprzez zbiornik biwalentny (wyposażony w dwie wężownice). Istnieje możliwość wspomagania zasilania urządzeń w obrębie pompy ciepła z wykorzystaniem fotowoltaiki, choć należy liczyć się ze znacznym wydłużeniem okresu zwrotu całej inwestycji.
Mateusz Szubel - krn.pl
Zainteresował Cię artykuł? Podaj dalej!
