Jak działa pompa ciepła?

Pompa ciepła to rozwiązanie, które zyskuje coraz większą popularność. I nic w tym dziwnego. Metoda ta jest zarówno przyjazna dla środowiska naturalnego, jak i ekonomiczna, dzięki czemu pozwala zaoszczędzić. Pompa ciepła może być stosowana w standardowych domach oraz w budynkach biurowych, budynkach handlowych, czy budynkach użytkowych - słowem wszędzie tam, gdzie potrzebny jest efektywny system ogrzewania. Jaki jest mechanizm jej działania? I czy sposób jej funkcjonowania różni się w zależności od źródła energii? Na te i inne pytania odpowiadamy w naszym artykule.  

Pompa ciepła - podstawowa zasada działania

Pompa ciepła wykorzystuje zasadę fizyczną, znaną jako efekt Joule’a-Thomsona. Cały układ opiera się na trzech głównych częściach:

• część pierwsza to system źródła ciepła, który jest odpowiedzialny za pobieranie energii z powietrza, gruntu albo wody,
• część druga to właściwa pompa ciepła, która odzyskuje ciepło z otoczenia,
• część trzecia to zaawansowany system dystrybucji, który rozprowadza (albo w razie potrzeby czasowo przechowuje) ciepło po całym budynku.

Wspomniane elementy sprawiają, że ciepło jest pobierane, czyli absorbowane, a następnie transportowane do pompy ciepła. Kolejny krok polega na przekazaniu energii z pierwszego obiegu do tzw. czynnika chłodniczego (proces ten ma miejsce w wymienniku ciepła, czyli tzw. parowniku). Ostatnim etapem jest oczywiście ogrzewanie budynku.

Funkcjonowanie pompy ciepła a źródło energii

Okazuje się jednak, że w zależności od źródła ciepła, mechanizm działania pompy prezentuje się nieco inaczej. Na jakie różnice warto zwrócić uwagę? Przyjrzyjmy się im bliżej.

W przypadku powietrznej pompy ciepła jednym z najważniejszych elementów jest wentylator. To właśnie on przyczynia się do przepływu powietrza przez wymiennik, gdzie ciepło jest odbierane przez czynnik chłodniczy. Proces ten prowadzi do dwóch możliwych rozwiązań:

• pompa typu monoblok, gdzie czynnik chłodniczy skrapla się w jednostce zewnętrznej i przekazuje ciepło do wody grzewczej lub glikolu,
• pompa typu split, gdzie jednostka zewnętrzna jest połączona z wewnętrznym modułem hydraulicznym przy pomocy przewodów, w których obecny jest czynnik chłodniczy.

Sytuacja wygląda nieco inaczej w przypadku gruntowej pompy ciepła. Rozwiązanie to jest bardzo stabilnym źródłem energii, w którym dużą rolę odgrywa występowanie pionowego odwiertu lub wymiennika umieszczonego w gruncie poniżej granicy zamarzania. Pompa gruntowa wykorzystuje ciepło zgromadzone w wyniku ogrzewania ziemi przez promieniowanie słoneczne lub ciepło geotermalne.

Kolejnym rodzajem pompy jest wodna pompa ciepła. Jej funkcjonowanie bazuje na wykorzystaniu właściwości wód głębinowych. W układzie dwóch lub więcej studni krąży woda, która:

• zostaje zassana w studni czerpalnej,
• następnie zostaje doprowadzana do pompy ciepła,
• na koniec zostaje odprowadzana przez studnię zrzutową do wód gruntowych.