Jak działa pompa ciepła?

Jak działa pompa ciepła? W jaki sposób z niewielkiej ilości doprowadzonej energii uzyskać jego wielokrotność, a przy tym wysoki komfort cieplny?

Nasza planeta udostępnia niewyczerpane źródła energii znajdujące się w gruncie, wodach gruntowych czy w powietrzu. Pompa ciepła pozwala na wykorzystanie tej energii, która nic nie kosztuje. Pracuje na podobnej zasadzie jak lodówka, która pobiera ciepło z produktów spożywczy a oddaje je na zewnątrz. W przypadku pompy ciepła chodzi o to, aby wykorzystać ciepło z otoczenia do ogrzewania domu i zapewnienia ciepłej wody użytkowej. Ciepło z otoczenia podgrzewa ciekły czynnik chłodniczy w pompie ciepła, który paruje. Podgrzany czynnik chłodniczy w postaci gazowej jest następnie sprężany przez sprężarkę, która powoduje jeszcze większe jego ogrzanie. Gazowy czynnik chłodniczy w pompie oddaję swoje ciepło do instalacji grzewczej i zbiornika ciepłej wody. Następuje wówczas jego schłodzenie, skroplenie a następnie odprowadzenie przez zawór rozprężny.  Czynnik chłodniczy ulega dalszemu schłodzeniu i może ponownie pobierać ciepło z otoczenia i cykl rozpoczyna się od początku. Pompy pracują z bardzo wysoką wydajnością, do uzyskania ciepła do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody potrzebny jest zaledwie ułamek tej, której wykorzystuję się w postaci energii elektrycznej. Pompa ciepła daje wielokrotność wspomnianej wcześniej energii z gruntu, wód gruntowych czy powietrza, która co najważniejsze jest udostępniona użytkownikowi przez środowisko za darmo.

Podczas pracy pompy ciepła nie dochodzi do żadnych procesów spalania tak jak to się dzieje w przypadku różnego rodzaju kotłów grzewczych. Pompa ciepła sama z siebie nie wytwarza ciepła (oprócz tego, które odbywa się podczas pracy sprężarki). Głównym zadaniem jest przepompowywanie energii ze źródła o niższej temperaturze do źródła o temperaturze wyższej.

Żeby zrozumieć jak to się odbywa musimy wyjaśnić sobie kilka pojęć:

Dolne źródło

Dolne źródło jest to przestrzeń z którego pobierana jest energia potrzebna do ogrzania naszego budynku, tak jak wcześniej wspomniano może to być grunt (mamy tu do czynienia z odwiertami pionowymi lub z kolektorem ułożonym poziomo na działce), mogą to też być wody gruntowe bądź studnie lub też po prostu powietrze.

Górne źródło

Górne źródło natomiast jest to miejsce, do którego pompa dostarcza energię czyli mamy tu na myśli instalację grzewczą czy też zasobnik ciepłej wody użytkowej.

Pompa ciepła

Centralnym punktem nasze instalacje jest właśnie pompa.

Ale jak ona jest zbudowana?

Sercem każdej pompy ciepła jest sprężarka, jest to urządzenie służące do mechanicznego wtłaczania i sprężania gazów. Jest odpowiedzialna za podnoszenie ciśnienia czynnika roboczego\chłodniczego, któremu wówczas towarzyszy wzrost temperatury.

Kolejnym ważnym elementem jest parownik, czyli wymiennik ciepła wykonany jako zestaw lutowanych płyt ze stali kwasoodpornej, którego głównym zadaniem jest pobieranie energii ze źródeł odnawialnych i przekazywanie jej do obiegu chłodniczego pompy ciepła.

Skraplacz jest to kolejny element, drugi wymiennik zamknięty pod obudową naszej pompy, do niego trafia sprężony czynnik chłodniczy który opuścił sprężarkę. Jego zadaniem jest przekazywanie energii wytworzonej w pompie do górnego źródła, czyli do instalacji grzewczej

Następny bardzo ważny element do zawór rozprężny. Jego zadaniem jest obniżenie ciśnienia czynnika chłodniczego, zanim on z powrotem powróci do parownika

I na sam koniec tak zwany czynnik roboczy\chłodniczy, którego główną cechą jest zdolność do wrzenia w bardzo niskich temperaturach.

Oczywiście w zależności od typów i producenta pompy ciepła poszczególne elementy mogą się różnić względem wizualnym oraz ich umiejscowieniem.

Zasada działania jednak jest taka sama i opiera się o łączenie ze sobą trzech obiegów. Pierwszego obiegu tzw. dolnego źródła, gdzie energia jest pobierana ze źródeł odnawialnych, drugiego, którym jest sama pompa ciepła czyli układ chłodniczy oraz trzeciego jakim jest instalacja grzewcza w naszym budynku.