Pompy ciepła – jak działają i czym się od siebie różnią?

Ola Tomaszek / 2023-01-01 / Produkty

Pompy ciepła każdego miesiąca zyskują coraz więcej zwolenników. To nie tylko moda to przede wszystkim ogromne korzyści dla użytkowników. Sprawdź sam!

Jak działa pompa ciepła?

Pompy ciepła to zaawansowane technologicznie urządzenia, które nie wytwarzają ciepła samodzielnie, a wykorzystują energię zmagazynowaną w otaczającym środowisku. Zasadę działania pomp ciepła często porównuje się do pracy „odwróconej lodówki”. Rodzaj pompy ciepła definiowany jest przez źródło, z którego czerpie energię.

Główne źródła, jakie wyróżniamy to:
• powietrze
• grunt
• woda

Energia cieplna pobrana z otaczającego środowiska, przekazywana jest do wewnętrznego obiegu roboczego urządzenia, w którym medium (w postaci czynnika roboczego) podawane jest szeregowi procesów termodynamicznych. Każda pompa ciepła posiada cztery podstawowe elementy:
• Parownik
• Sprężarkę
• Skraplacz
• Zawór rozprężny

Pierwszym etapem jest odparowanie czynnika roboczego w parowniku przy wykorzystaniu energii pobranej ze środowiska. Następnie z wykorzystaniem energii elektrycznej, sprężarka znacząco podnosi ciśnienie, a tym samym również temperaturę odparowanego czynnika roboczego. Kolejnym etapem jest oddanie ciepła w skraplaczu, gdzie przekazywane jest ono do obiegu grzewczego budynku, w wyniku czego czynnik roboczy zmienia swój stan skupienia z gazowego na ciekły. Czynnik po opuszczeniu skraplacza, chociaż ma postać ciekłą, tak jak na początku procesu, to wciąż jest pod wysokim ciśnieniem. Ostatnim elementem jest zawór rozprężny, który odpowiada za obniżenie ciśnienia oraz odpowiednie dozowanie ilości czynnika roboczego, trafiającej do parownika, pozwalając na efektywną pracę urządzenia.

Dolne źródło ciepła

Dolne źródło to miejsce, z którego pompa ciepła pozyskuje energię, czyli powietrze, woda lub grunt. Mówiąc ściślej, pompy ciepła dzielimy ze względu na wykorzystywane źródło ciepła:

• Powietrze (ASHP) – pobierają ciepło z powietrza pochodzącego z zewnątrz. Wyróżnia się dwa rodzaje pomp powietrznych: powietrze-powietrze i powietrze-woda. Dzięki nowoczesnej technologii urządzenia te potrafią pobierać ciepło z otoczenia, nawet gdy temperatura zewnętrzna dochodzi do -30°C, choć czasem do zapewnienia wymaganej ilości energii cieplnej potrzebują wsparcia szczytowego źródła ciepła (np. grzałki elektrycznej). Niewątpliwą zaletą korzystania z powietrznych pomp ciepła są znacznie koszty zarówno inwestycyjne, jak i eksploatacyjne, np. nie wymagają one budowania kominów wentylacyjnych czy też kotłowni.

• Powietrze wylotowe (EAHP) – ten rodzaj pomp ciepła odzyskuje ciepło z powietrza opuszczającego budynek i wykorzystuje je do ogrzania powietrza nawiewanego, systemu centralnego ogrzewania wodnego (np. ogrzewanie podłogowe) czy do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Do poprawnego działania tego rodzaju pompy ciepła wymagane jest minimum posiadanie mechanicznego zasilanie wywiewu wentylacji w celu zapewnienia wymaganego współczynnika wymiany powietrza. Zaletą tego rozwiązania jest to, że temperatura wewnątrz budynku stale wynosi ok. 20-22°C i nie zmienia się ze względu na porę roku, ani temperaturę zewnętrzną, dzięki czemu maksymalna moc wyjściowa pompy ciepła jest stała. Niestety ten typ pomp ciepła charakteryzuje się niskim współczynnikiem odzyskiwania ciepła oraz wysokimi kosztami eksploatacji.

• Gruntowe (GSHP) – Pompy korzystające z tej technologii odbierają ciepło z gruntu za pomocą wymiennika umieszczonego w gruncie. Jest to systemu rur wykonanych z tworzywa sztucznego zakopanych na głębokości od 1,5 m do nawet 100 m w zależności od rodzaju wykonywanej instalacji.

W przypadku gruntowych pomp ciepła wykorzystywane są dwa typy wymienników ciepła:

a) kolektory pionowe – popularne rozwiązanie polegające na wpuszczeniu w pionowy odwiert, najczęściej na głębokość wynoszącą 100 m, rur z tworzyw sztucznych wypełnionych najczęściej roztworem glikolu lub etanolem. Jest to dosyć kosztowny sposób ze względu na konieczność wykonania odpowiednich odwiertów, których ilość zależna jest od budynku oraz gruntu znajdującego się w danej lokalizacji, a także uzyskania właściwych pozwoleń administracyjnych wymaganych do wykonania odwiertów.

b) kolektory poziome – To rozwiązanie często jest tańszym rozwiązaniem od pionowych wymienników, często pozwalającym na samodzielne wykonanie części prac, ale ma pewne cechy, które mogą się okazać wadami ograniczającymi nawet wykluczającymi możliwość montażu. Wymaga posiadania dużej powierzchni działki, na której można będzie zamontować kolektor w postaci systemu rur wykonanych z tworzyw sztucznych, wypełnionych tak jak w przypadku pionowych przeważnie roztworem glikolu lub etanolem, zakopanych poniżej głębokości przemarzania gruntu przeważnie około 1,5 – 2 m (często wymagana powierzchnia wymiennika wynosi 150% powierzchni domu lub więcej), ale należy pamiętać, że nie należy zacieniać terenu, na którym znajduje się wymiennik, ani go nadmiernie obciążać.

• Wodne (WSHP) – wodne pompy ciepła do pracy wykorzystują ciepło pobrane z pobliskich źródeł wodnych, w zależności od których wyróżniamy dwa typy urządzeń:

• powierzchniowe – wykorzystujące pobliskie zasoby wód powierzchniowych takich jak jeziora, stawy, rzeki, potoki. Należy jednak pamiętać, że zbiornik ten nie może w pełni zamarzać podczas zimy, ani nie może być zanieczyszczony, ponieważ mogłoby to uniemożliwić pracę urządzenia
• podziemne – wykorzystujące specjalnie przygotowany system studni głębinowych, pierwsza nazywana studnią czerpną pobiera wodę ze zbiornika wód podziemnych, która następnie trafia do urządzenia, w którym odbierana jest od niej energia do przygotowania wody grzewczej. Drugą natomiast jest studnia nazywana studnią zrzutową, która pozwala na wpompowanie wykorzystanej wody z powrotem do zbiornika, aby móc ją ponownie wykorzystać w przyszłości. Są to urządzenia pracujące z najwyższymi obecnie wartościami współczynnika COP dochodzącymi do 6,5.

Montaż tego typu pompy ciepła możliwy jest jedynie w sytuacji, gdy posiadamy dostęp do zbiornika o odpowiedniej wielkości z niezanieczyszczoną wodą dobrej jakości lub istnieje możliwość wykonania studni głębinowych.

• Hybrydowe – to nowatorskie urządzenia łączące w sobie na ogół dwa źródła energii, które umożliwiają zarówno ogrzewanie pomieszczeń, jak i wody użytkowej. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest połączenie pompy ciepła typu powietrze-woda z istniejącym w budynku kotłem grzewczym np. gazowym, co pozwala na znaczne podniesienie wydajności cieplnej, włączanie się drugiego źródła ciepła przy drastycznym spadku temperatury na zewnątrz, czy też nie wymaga modernizacji istniejącej instalacji grzewczej.

Górne źródło ciepła

Górnym źródłem ciepła dla pomp ciepła w większości wypadków jest instalacja grzewcza (zarówno centralnego ogrzewania, jak i ciepłej wody użytkowej), będąca odbiornikiem energii pobrana z dolnego źródła. Pompy ciepła pracują z tym sprawniej im niższa jest różnica pomiędzy temperaturą dolnego źródła i górnego źródła. To z kolei przekłada się na efektywniejszą oraz bardziej ekonomiczną pracę niż w przypadku innych źródeł ciepła, np. kocioł na paliwo stałe lub gazowe. Najlepiej sprawdzać się będzie niskotemperaturowe ogrzewanie płaszczyznowe, np. ogrzewanie podłogowe lub ścienne.

System centralnego ogrzewania w budynku powinien być specjalnie zaprojektowany pod użytkowanie pompy ciepła, której moc powinna zostać precyzyjnie dobrana do zapotrzebowania danego obiektu, aby zminimalizować koszty, zapewnić maksymalną efektywność oraz wydłużyć żywotność pracy instalacji.

Pompy ciepła w BayWa r.e. Solar Systems

BayWa r.e. Solar Systems od jakiegoś czasu posiada w swoim portfolio produktowym pompy ciepła od światowych liderów rynkowych i technologicznych, szczycący się długoletnim doświadczeniem w branży.

Sprawdźcie sami!

Daikin

Aktualnie w swoim portfolio posiadamy pompy ciepła Daikin Altherma 3 M – typu powietrze-woda służące do ogrzewania oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Są to urządzenia monoblokowe – idealnie nadające się do obiektów o ograniczonej przestrzeni.

Hyundai

Moduły od producenta od dawna już goszczą w naszym portfolio. Teraz poszerzamy asortyment także o pompy ciepła. Pompy ciepła Hyundai to zintegrowany system i całoroczne rozwiązanie, które zapewnia ogrzewanie i chłodzenie pomieszczeń oraz ciepłą wodę użytkową. Pompy ciepła Hyundai mogą zarówno zastąpić tradycyjne kotły gazowe, olejowe lub na paliwo stałe, jak i z nimi współpracować.

Główne zalety pomp ciepła Hyundai to:

• Wysoka wydajność i niezawodność – pompy ciepła Hyundai są wyposażone w energooszczędne sprężarki DC Inverter.

• Specjalne tryby pracy i funkcjonalne tryby chroniące – m.in. tryb osuszania podłogi i tryb wstępnego podgrzewania zabezpiecza podłogę przed odkształceniem lub nawet pęknięciem, czy „tryb urlopowy”, który chroni urządzenie przed zamarznięciem.

• Komfort i zdrowie – pompy ciepła od tego producenta zapewniają niski poziom hałasu, a także zostały także wyposażone w funkcję dezynfekcji, która jest używana do zabijania legionellozy.

• Szeroki zakres zastosowań -możliwość sterowania dwoma strefami grzewczymi oddzielnie, sterowania wieloma termostatami oraz możliwość ustawienia harmonogramu dziennego i tygodniowego. Można ustawić aż do 6 timerów na jeden dzień!

• Inteligentne sterowanie – ustawienia automatyczne, funkcja Smart Grid, serowanie przez WiFi, czy funkcja Kaskady, to tylko niektóre z inteligentnych i ułatwiających życie opcji, w które zostały wyposażone pompy ciepła od tego producenta.

• Prosta instalacja i serwis – pompy ciepła Hyundai wyróżniają się zintegrowaną konstrukcją i dużą elastycznością instalacji oraz łatwą konserwacja.

Stiebel Eltron

Pompy ciepła od tego niemieckiego producenta cechuje duża niezawodność oraz wysoka jakość oraz długa żywotność. Dodatkowo Stiebel Eltron wyróżnia się siecią doskonale przeszkolonych zakładów serwisowych w całej Polsce.

W naszym sklepie znajdziecie trzy modele od tego producenta: HPA-O 8 CS Plus, HPA-O 7 Premium Cool oraz HPA-O 10 Premium.

• Inwerterowa technologia powietrze-woda – energooszczędna umożliwia płynną regulację mocy i dostosowanie do aktualnego zapotrzebowania na energię.

• Wyższa wydajność przy częściowym obciążeniu.

• Zintegrowane tłumiki drgań umożliwiają bezpośrednie podłączenie
do systemu ogrzewania.

• Szeroki zakres stosowania od -20°C do +40°C.

• Wysoka temperatura zasilania +65˚C.

• Wyższa efektywność i moc grzewcza (nawet przy temperaturze zasilania 55°C).

• Cichy i kompaktowy system, dzięki czemu nadaje się do gęsto zabudowanych obszarów.

• Zintegrowana funkcja chłodzenia (model C).

• Nadaje się do gęsto zabudowanych obszarów dzięki kompaktowej budowie i niskiemu poziomowi dźwięku.

• Dwa warianty montażu: wewnątrz i na zewnątrz budynku.

• Kompaktowy moduł hydrauliczny HM Trend pozwala na estetyczny montaż urządzenia w budynkach o bardzo ograniczonej przestrzeni.

• Certyfikat SG Ready pozwala na prostą integrację pracy urządzenia z instalacją fotowoltaiczną.

LG Electronics

W naszym portfolio posiadamy monoblok Therma V Monobloc S. Koncepcja „all in one”, czyli połączenie jednostki wewnętrznej i zewnętrznej w jedno urządzenie, umożliwia połączenie jedynie poprzez użycie rur wodnych, bez konieczności korzystania z rur chłodniczych. Monobloc S charakteryzuje wysoka wydajność grzewcza i niska emisja dwutlenku węgla.

• Duża elastyczność instalacji – niski poziom hałasu pozwala na większą elastyczność umiejscowienia instalacji. Urządzenie ma tez zmniejszoną wagę dzięki czemu możliwy jest szybszy i łatwiejszy montaż.

• Wysoka wydajność i szeroki zakres pracy – Ulepszenie pracy ogrzewania w warunkach odszraniania oraz mniejszy wpływ na środowisko dzięki zmniejszonej ilości czynnika chłodniczego oraz czynnika R32.

• Innowacyjny wygląd i technologia – ulepszona powłoka wymiennika, zaawansowane opcje sterowania pompą, szacowanie zużycia energii za pomocą sterownika oraz ulepszona logika sterowania drugim obiegiem.  

• Intuicyjny interfejs oraz sterowanie bezprzewodowe za pomocą aplikacji

• Duża elastyczność instalacji – niski poziom hałasu pozwala na większą elastyczność umiejscowienia instalacji. Urządzenie ma tez zmniejszoną wagę dzięki czemu możliwy jest szybszy i łatwiejszy montaż.

• Wysoka wydajność i szeroki zakres pracy – Ulepszenie pracy ogrzewania w warunkach odszraniania oraz mniejszy wpływ na środowisko dzięki zmniejszonej ilości czynnika chłodniczego oraz czynnika R32.

• Innowacyjny wygląd i technologia – ulepszona powłoka wymiennika, zaawansowane opcje sterowania pompą, szacowanie zużycia energii za pomocą sterownika oraz ulepszona logika sterowania drugim obiegiem.  

• Intuicyjny interfejs oraz sterowanie bezprzewodowe za pomocą aplikacji

Viessman

Pompy ciepła od Viessmann charakteryzuje elegancki i nowoczesny design. Producent zapewnia także szerokie zaplecze techniczne oraz serwisowe z całodobowym wsparciem infolinii oraz usługą ServiceLink. W naszej ofercie znajdą państwo urządzenia zarówno monoblokowe, jak i splitowe najnowszej generacji.

• Wysoka wydajność energetyczna, zrównoważona praca, atrakcyjny wygląd oraz wygodna obsługa, dzięki zintegrowanej bramce WLAN, z poziomu aplikacji mobilnej ViCare App

• Niskie koszty eksploatacji dzięki wysokiemu współczynnikowi COP oraz systemowi automatycznie optymalizującemu pracę urządzenia – OptiPerform.

• Znaczne uproszczenie modernizacji istniejących instalacji dzięki opatentowanemu przez firmę Viessmann układowi hydraulicznemu – Hydro AutoControl.

• Wykorzystanie zaworu 4/3-drogowego zapewnia wystarczający przepływ minimalny oraz minimalny zład wody do poprawnej pracy urządzenia, bez konieczności stosowania buforów lub sprzęgła hydraulicznego.

• Zintegrowany układ hydrauliczny, bufor C.O., zasobnik C.W.U., naczynie przeponowe pozwala na szybki i estetyczny montaż w miejscu z ograniczoną przestrzenią.

• Przyjazny dla środowiska czynnik chłodniczy R32 o niskim współczynniku GWP100 wynoszącym 675.

• Pompy ciepła firmy Viessmann należą do najcichszych na rynku. Specjalna konstrukcji łopat wentylatorów w połączeniu z inteligentną kontrolą prędkości zapewnia znaczną redukcję hałasu przy pełnym i częściowym obciążeniu.

Sprawdź pompy ciepła dostępne w naszym Webshopie!