Jak działa pompa ciepła?

Nowoczesne pompy ciepła to urządzenia zaprojektowane głównie z myślą o pracy w budynkach energooszczędnych, odznaczających się stosunkowo niskim zapotrzebowaniem na ciepło. Najpopularniejsze urządzenia tego typu oferowane aktualnie na rynku to:

• pompa ciepła powietrze woda - wykorzystuje w swojej pracy ciepło zgromadzone w powietrzu na zewnątrz budynku, a następnie ogrzewają za jego pomocą wodę w wewnętrznej instalacji hydraulicznej.
• pompa ciepła gruntowa - korzysta z energii cieplnej pobieranej z gruntu na głębokości dochodzącej do nawet kilkuset metrów.
• pompa ciepła powietrze powietrze - wykorzystuje ciepło z powietrza atmosferycznego, ogrzewając nim bezpośrednio powietrze znajdujące się wewnątrz budynku.

Efektywna praca pompy ciepła pozwala na osiągniecie wysokiej sprawności energetycznej oraz maksymalizację wskaźników COP (Coefficient Of Performance) i SCOP (Seasonal Coefficient Of Performance). Współczesne pompy ciepła wyposażone w najwyższej jakości podzespoły osiągają sprawność przekraczają nawet 500%. Oznacza to, że urządzenia tego typu potrafią wyprodukować nawet 5 razy więcej energii niż pobierają na potrzeby zasilania. To wielokrotnie więcej niż jakiekolwiek kotły gazowe, których sprawność dochodzi do poziomu 110% i kotły zasilane paliwem stałym, których typowa sprawność oscyluje w granicach 85%.

Poziom sprawności energetycznej zależy od wielu czynników. Poniżej opisujemy jedynie te najbardziej oczywiste, mające najbardziej bezpośredni wpływ na efektywność pracy pompy ciepła.

Rodzaj dolnego źródła ciepła

Dolne źródło (zwane również kolektorem) pełni rolę swoistego dawcy energii cieplnej. Rzecz jasna różne typy pomp ciepła współpracują z różnymi rodzajami kolektorów. Najpopularniejsze rodzaje dolnych źródeł ciepła to:

• powietrze atmosferyczne - wbrew pozorom ciepło, które może być wykorzystywane na potrzeby ogrzewania domu i wody użytkowej może zostać pobrane nawet z powietrza o ujemnej temperaturze. Oczywiście im niższa temperatura powietrza tym gorzej dla efektywności energetycznej pompy ciepła. Aby wydobyć odpowiednią ilości ciepła, urządzenie musi bowiem pracować na wyższych obrotach.
• solanka lub glikol - to nim są wypełnione sondy przeznaczone do współpracy z gruntowymi pompami ciepła. Dzięki temu, że temperatura gruntu na głębokości kilkudziesięciu metrów jest stała praktycznie przez cały okres trwania sezonu, ten rodzaj dolnego źródła ciepła niemal gwarantuje liniową sprawność energetyczną urządzenia przez cały rok.

Pomimo tego, że SCOP (Seasonal Coefficient Of Performance) urządzeń korzystających z kolektorów gruntowych jest wyższy, trudno jednoznacznie określić, który rodzaj dolnego źródła ciepła opłaca się bardziej. Należy pamiętać, że czas zwrotu z inwestycji zależy od kosztu początkowego. Ten jest zaś zwykle wyższy w przypadku instalacji kolektora gruntowego. Jego wykonanie wiąże się z przeprowadzeniem badań i skompletowaniem dokumentacji potrzebnej do uzyskania zezwolenia na prace geologiczne. Decydując się na tego rodzaju inwestycję warto skorzystać z firmy, które ma odpowiednie doświadczenie. Niepoprawna instalacja sond skutkująca np. powstaniem wolnej przestrzeni między ścianą sondy a gruntem może powodować istotny spadek wydajności urządzenia.

Producent i jakość podzespołów

Oczywiście sprawność energetyczna pompy ciepła zależy też od jakości wykonania urządzenia i zastosowanych w niej podzespołów. Przykładem jednego z kluczowych komponentów jest sprężarka. Od stopnia sprężenia czynnika chłodniczego przenoszącego energię cieplną zależy wszak maksymalny poziom temperatury, do którego może być ogrzewana woda w układzie hydraulicznym. Parametry pracy sprężarki mogą być też decydujące w kontekście tego, przy jakiej minimalnej temperaturze powietrza urządzenie będzie działać w trybie pompy ciepła.

Część producentów pomp ciepła korzysta ze sprężarek produkowanych przez podwykonawców. Niektórzy z nich działają na terenie Chin, co może powodować, że ich jakość będzie ustępować jakości produktów produkowanych np. w Japonii lub krajach europejskich. Przykładem producenta, dla którego dbałość o jakość sprężarek jest szczególnie ważna jest Mitsubishi. Produkuje on swoje sprężarki we własnych fabrykach i według swoich standardów jakościowych. Warto nadmienić, że ze sprężarek produkowanych przez Mitsubishi korzystają też inni producenci pomp ciepła, szczególnie Ci z wyższej półki cenowej.

Rzecz jasna jakość podzespołów niesie za sobą wyższą cenę produktu. Pomimo stosunkowo długiego okresu ochrony gwarancyjnej produktów z półki premium, nie ma 100%-owej pewności, że po okresie gwarancji będą one działać dużo dłużej niż produkty budżetowe. Nawet jeżeli okres bezawaryjności będzie dłuższy, może się okazać, że nie amortyzuje go wyższa cena poniesiona przy zakupie. Podejmując decyzję o montażu danego modelu wesprzeć się radami instalatora, szczególnie tego, który posiada wieloletnie doświadczenie w montażu produktów danego urządzenia.

Zadane parametry pracy

Należy pamiętać, że sprawność energetyczna pomp ciepła zależy również od parametrów pracy urządzenia. Szczególnie istotna jest tu zadana temperatura grzania wody po stronie wewnętrznej instalacji hydraulicznej. Wyższa temperatura oznacza zwykle niższą możliwą do uzyskania efektywnością. Przyjmuje się temperatura wody w instalacji hydraulicznej budynku ogrzewanego pompą ciepła nie powinna przekraczać 55 stopni Celsjusza. Przekroczenie tej bariery powoduje gwałtowny spadek sprawności energetycznej.

Biorąc pod uwagę powyższą cechę, pompa ciepła powietrzna działa najefektywniej we współpracy z ogrzewaniem płaszczyznowym (podłogowym). Woda w tego rodzaju instalacji jest podgrzewana do ok. 35 stopni. Już taka wartość powoduje utrzymanie w ogrzewanych pomieszczeniach komfortowej temperatury. Ogrzewanie płaszczyznowe odznacza się też duża bezwładnością. Dzięki temu podłoga pozostanie ciepła jeszcze przez dłuższy czas od wyłączenia źródła ciepła. Korzystając z pompy ciepła warto też pamiętać o ustawieniu odpowiedniego poziomu temperatury pokojowej i określeniu odpowiedniego harmonogramu pracy. W przypadku przegrzewania pomieszczeń lub ogrzewaniu ich w godzinach, kiedy nie są użytkowane, zmarnujesz sporą ilość kosztownej energii cieplnej, która nie jest Ci potrzebna.