Pompa ciepła – schemat i zasada działania. Jak działa pompa?
Schemat pompy ciepła przedstawia jej pracę z wykorzystaniem różnego rodzaju dolnych źródeł grzewczych. Skąd pompa ciepła może czerpać energię do zasilania domu? Jak działa i czy może być jednocześnie połączona z panelami fotowoltaicznymi? Sprawdź, jak wygląda schemat pompy ciepła i dowiedz się, jakie są najważniejsze elementy pompy!
Z poradnika dowiesz się
Budowa pompy ciepła – główne elementy systemu grzewczego
Ogrzewanie pompami ciepła jest coraz bardziej popularne. To dzięki ekonomicznej pracy urządzeń, ale również braku emisji szkodliwych substancji do atmosfery. Działanie pompy grzewczej polega na przetwarzaniu energii cieplnej pochodzącej z odnawialnych źródeł energii na ciepło użytkowe (ciepłą wodę oraz ciepłe powietrze w pomieszczeniach).
Pompy grzewcze mogą wykorzystywać także ciepło odpadowe:
- powietrze wyrzutowe z ogrzewanych pomieszczeń,
- powietrze pochodzące z procesów przemysłowych.
Jak zbudowana jest pompa ciepła? Pompa ciepła składa się z:
- dolnego źródła ciepła,
- pompy ciepła,
- górnego źródła ciepła (system dystrybuujący ciepło lub chłód do pomieszczeń).
Dolnym źródłem ciepła mogą być:
- powietrze,
- grunt,
- woda.
Ok. 75 proc. energii grzewczej pochodzi z dolnego źródła ciepła. Pozostałe 25 proc. to napęd (energia elektryczna, która zasila sprężarkę).
Czynnik roboczy, który znajduje się w obiegu grzewczym gruntowego urządzenia grzewczego, powietrznej pompy ciepła czy pompy typu woda-woda, przekazuje ciepło z dolnego źródła zasilania do górnego.
Jedno urządzenie grzewcze możesz wykorzystać zarówno do ogrzania, jak i chłodzenia budynku. W przypadku ogrzewania pomieszczeń dolne źródło ciepła (np. dla pompy typu powietrze-woda jest to powietrze) zlokalizowane jest na zewnątrz budynku. Zupełnie inaczej jest podczas chłodzenia. Budynek jest dolnym źródłem energii. Oddaje on ciepło dolnemu źródłowi: wodzie, powietrzu lub gruntowi.
Poniżej przedstawiamy ranking 23 181 Sprzedawców Pomp Ciepła najlepszych w 2023 roku w poszczególnych miastach powiatowych:
Pompa ciepła – schemat instalacji
Zasada działania pompy ciepła oparta jest na reakcjach fizycznych. Zachodzą one dzięki głównym elementom pompy ciepła:
- parownikowi,
- sprężarce,
- skraplaczowi,
- rozprężarce.
Poniżej znajdziesz schemat działania pompy ciepła.
Pompa ciepła – opis i schemat działania
Ciepło istnieje nawet w bardzo niskiej temperaturze. Oznacza to, że znajdziesz je zarówno w gruncie czy zimnym powietrzu, jak i zbiorniku wodnym.
Ciepło można odebrać również z lodu. Wyjątek stanowi zero absolutne (-273,15°C). W tej temperaturze cząsteczki materii (atomy, jony i inne cząstki) się nie poruszają. Nie występuje również ciepło.
Zadaniem pompy ciepła jest transport ciepła z obszaru chłodniejszego do cieplejszego. Umożliwia to wymiennik ciepła (znajduje się on w obszarze chłodnego powietrza). Niemożliwe jest wykorzystanie zasobów ciepła o niskiej temperaturze bez użycia pompy ciepła.
Jak najprościej opisać schemat instalacji pompy ciepła i jej działanie?
- Zimny czynnik chłodniczy (o temperaturze ok. -12°C) wpływa do pierwszego wymiennika ciepła (w tym przypadku parownika), gdzie zwiększa swoją temperaturę do ok. -4°C. (odbierając ciepło z dolnego źródła energii, które ma temperaturę ok. 10°C). Jest to możliwe, ponieważ czynnik ma niższą temperaturę niż energia z gruntu, powietrza czy wody.
- Następnie czynnik paruje i trafia do kolejnego wymiennika – sprężarki. Jest ona zasilana przez prąd. Podczas sprężania ciśnienie czynnika chłodniczego zwiększa się z 1 do 14 barów. Dodatkowo jego temperatura wzrasta (nawet do 90°C).
- Uzyskana para przedostaje się do kolejnego wymiennika ciepła – skraplacza. To w nim zachodzi kondensacja pary (skraplanie). Podczas tego procesu wydziela się ciepło. W wyniku czego czynnik chłodniczy ochładza się do temperatury ok. 60°C. Jednocześnie oddaje on ciepło do instalacji centralnego ogrzewania. Energią mogą być zasilone:
- ogrzewanie podłogowe,
- ogrzewanie ścienne,
- ogrzewanie sufitowe,
- tradycyjne grzejniki,
- woda użytkowa.
- Wykorzystany czynnik przedostaje się w formie ciekłej do zaworu rozprężającego. Zmniejsza się jego ciśnienie (z 14 barów do 1 bara) oraz temperatura (z 60°C do 12°C). Czynnik wraca do pierwszego wymiennika, czyli parownika. Następnie cykl się powtarza.
- W trakcie zmiany stanu skupienia czynnika wymagane jest odbieranie lub oddawanie ciepła.
- Temperatura, w której zmienia się stan czynnika, zależy od ciśnienia.
- Odparowanie 1 kg wody w ciśnieniu atmosferycznym wymaga dostarczenia ponad pięciokrotnie więcej ciepła niż przy podgrzaniu kilograma wody do 100°C.
- Wszystkie urządzenia chłodnicze są pompami ciepła. Ich działanie jest jednak odwrotne niż urządzeń grzewczych. Urządzenia chłodnicze pobierają ciepło z wnętrza budynku i oddają je na zewnątrz.
Producenci pomp ciepła gwarantują, że urządzenia grzewcze pracują wydajnie. Potwierdza to fakt, że z 1 kW energii elektrycznej potrzebnej do zasilenia sprężarki uzyskasz ok. 5 kW ciepła. Abyś maksymalnie wykorzystał potencjał urządzenia grzewczego, musi być ono dopasowane do wymagań technicznych budynku. Jeśli nie wiesz, jak dobrać pompę ciepła, skontaktuj się ze specjalistami. Oprócz wykonania kompleksowej usługi specjaliści od pomp ciepła ze Śląska, instalatorzy pomp ciepła z Mazowsza i innych regionów służą pomocą w dobraniu pompy ciepła do twojego domu.
Schemat pompy ciepła a system pracy pompy
Poza tym, że sama pompa ciepła może działać w oparciu o różne układy (np. jako źródło ogrzewania domu lub źródło ogrzewania domu), to dodatkowo pompy działają w oparciu o różne schematy i systemy.
Schemat podłączenia i działania pompy ciepła w dużej mierze zależy od zastosowanego systemu działania pompy. W praktyce oznacza to, że schemat działania pompa ciepła typu powietrze/woda będzie się nieco różnił od schematów działania pompa ciepła typu glikol/woda i woda-woda. Czym charakteryzują się te systemy?
Schemat instalacji z pompą ciepła powietrze-woda
Pompa ciepła typu powietrze-woda wykorzystuje energię zmagazynowaną w powietrzu. Pompa tego typu może działać w systemie do montażu zewnętrznego lub wewnętrznego.
Warto pamiętać, że schemat podłączenia pompy ciepła powietrze-woda jest najłatwiejszy w instalacji, wymaga minimalnej powierzchni do montażu. Najczęściej jest to również opcja najtańsza – schemat pompy ciepła powietrze-woda nie zakłada prac ziemnych. Należy podłączyć pompę ciepła z jednostką wewnętrzną, co przedstawiamy na infografice poniżej.
Schemat instalacji z pompą ciepła woda-woda
Kolejną opcją jest pompa ciepła woda-woda. Schemat instalacji w tym przypadku zakłada wykorzystanie ciepła energii słonecznej, która magazynowana jest w wodzie gruntowej.
Chłodzenie pomp ciepła woda-woda może być pasywne lub aktywne (gdy pompa ciepła będzie wyposażona w odpowiednią instalację hydrauliczną). Warto wiedzieć, że to właśnie ten typ pompy ciepła zaliczany jest do instalacji o najwyższym poziomie sprawności.
Schemat instalacji z pompą ciepła glikol-woda
Pompa ciepła glikol-woda korzysta z ciepła energii słonecznej zmagazynowanej w gruncie. Schemat instalacji pompy ciepła glikol-woda zakłada więc konieczność wprowadzenia podziemnych sond pionowych lub sond powierzchniowych (kolektorów poziomych) oraz zamonotwania studzienki rozdzielaczowej. Na infografice poniżej przedstawiamy schemat instalacji z pompą ciepła glikol-woda oraz niezbędne elementy instalacji.
Schemat pompy ciepła glikol-woda jest najbardziej skomplikowany, ale instalacja zapewnia najwyższą sprawność zimą.
Schemat podłączenia pompy ciepła do cwu i innych instalacji
Pompa ciepła dobrze współpracuje z innymi rodzajami instalacji. Spotkać możesz urządzenia grzewcze połączone np. z fotowoltaiką.
Praca paneli fotowoltaicznych w okresie letnim pozwala przykładowo gruntowej pompie ciepła na regenerację dolnego źródła zasilania, czyli ziemi. Im intensywniej pompa pracuje, tym więcej wykorzystuje energii. Dlatego po mroźnych zimach warto skorzystać z innych instalacji służących do podgrzewania wody.
Zamiast fotowoltaiki możesz użyć pompy ciepła do cwu. W krótkim czasie otrzymasz ciepłą wodę użytkową dla całej rodziny.
Jedną z opcji jest również pompa ciepła do basenu. Schemat instalacji pompy ciepła basenowej polega na doprowadzeniu rurek do basenu – pompa tego rodzaju pobiera nawet 75% energii z naturalnych źródeł.
Odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania dotyczące zasad działania pomp ciepła
Jak oceniasz ten poradnik?
Dziękujemy za Twoją opinię!Twoja opinia pozwala nam tworzyć lepsze treści
Więcej poradników o pompach ciepła
Za wyborem gruntowych pomp ciepła przemawia ich zdolność do efektywnej pracy w każdych warunkach pogodowych. Ziemia utrzymuje stałą temperaturę zarówno latem, jak i zimą. Zaletą pompy gruntowej jest również to, że dobrze współpracuje z panelami fotowoltaicznymi. Jakie jeszcze korzyści daje gruntowa pompa ciepła? Przekazujemy najważniejsze informacje o urządzeniu.
28.07.2022
Czy pompa ciepła i fotowoltaika to duet idealny? Połączenie tych dwóch technologii to energooszczędne i ekologiczne rozwiązanie, a cały system może działać całkowicie bezobsługowo. Dodatkowo pompa ciepła i fotowoltaika gwarantuje niski koszt eksploatacji, a brak konieczności budowania zbiorników i magazynów na paliwo może być kuszący dla inwestorów z niewielką działką. Ile kosztuje podłączenie pompy ciepła i fotowoltaiki? Czy fotowoltaika z pompą ciepła opłaca się w 2022 r.?
29.08.2022
Hybrydowe pompy ciepła to rozwiązanie korzystające z minimum dwóch rodzajów energii lub paliwa. Nowoczesne systemy hybrydowe nie tylko łączą ze sobą różne urządzenia w jeden układ (hybrydowo pompa ciepła może działać np. w modernizowanym domu z kotłem ciepła), ale też łączą funkcje – np. ogrzewania wody z ogrzewaniem pomieszczeń. Jak działa hybrydowa pompa ciepła, jakie może przynieść korzyści i ile kosztuje takie rozwiązanie?
26.08.2022
Jak podgrzać wodę w ogrodowym lub domowym basenie? Rozwiązaniem jest dedykowana pompa ciepła do basenu. To tani i prosty sposób na podgrzanie wody, utrzymanie optymalnej temperatury i wydłużenie sezonu na kąpiele. Jak działa pompa ciepła do basenu? Ile prądu zużywa? Jak przebiega montaż basenowej pompy ciepła?
30.06.2022
W Polsce od kilku lat można zaobserwować zmianę rodzaju stosowanych systemów centralnego ogrzewania. Odnotowano, że coraz rzadziej w nowych domach montowane są piece gazowe. Blisko 50% inwestorów w 2022 roku wybrało pompę ciepła jako centralną jednostkę instalacji grzewczej – wynika z Raportu o budowie domów w Polsce, przygotowanego przez Oferteo.pl.
06.04.2023
Czy pompa ciepła w starym domu jest opłacalnym rozwiązaniem? Teoretycznie taka modernizacja starego systemu powinna przynieść korzyści w każdym starym budynku, ale w praktyce inwestycja nie zawsze się zwróci. Na szczęście łatwo można obliczyć, czy pompa ciepła w starym domu będzie dobrą decyzją w kontekście ogrzewania domu i wody. Na co zwrócić uwagę, decydując się na pompę ciepła w starym domu? Ile to kosztuje?
29.08.2022