Pompy ciepła – schemat i zasada działania. Jak działa pompa?

Schemat instalacji 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 zasadę działania pompy ciepła!

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).

Pompy ciepła - gdzie szukać?

Poniżej przedstawiamy ranking 17 943 Sprzedawców Pomp Ciepła najlepszych w 2021 roku w poszczególnych miastach powiatowych:

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.

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.

Schemat działania pompy ciepła

Wykres pokazujący schemat działania pompy ciepła. Źródło: Oferteo.pl

Pompa ciepła - opis 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?

  1. 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.
  2. 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).
  3. 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.
  4. 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.

Warto wiedzieć:

  1. W trakcie zmiany stanu skupienia czynnika wymagane jest odbieranie lub oddawanie ciepła.
  2. Temperatura, w której zmienia się stan czynnika, zależy od ciśnienia.
  3. Odparowanie 1 kg wody w ciśnieniu atmosferycznym wymaga dostarczenia ponad pięciokrotnie więcej ciepła niż przy podgrzaniu kilograma wody do 100°C.
  4. 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.

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.

działanie pompy ciepła w pytaniach i odpowiedziach

Zasada działania pompy ciepła – pytania i odpowiedzi

Czy pompa ciepła hałasuje?

Pompa ciepła wydaje dźwięki podczas pracy. Jest to jednak dźwięk znośny dla otoczenia. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku w zabudowie jednorodzinnej hałas pompy nie może przekroczyć progu 40 dB. (pomiar na granicy posesji). Pamiętaj jednak, że pompa pracuje głośniej podczas niskich temperatur, ponieważ rośnie wtedy zapotrzebowanie budynku na ciepło.

Jak to się dzieje, że pompa ciepła pozyskuje ciepło nawet z zimnego gruntu, powietrza czy wody?

Ciepło występuje nawet w temperaturze ujemnej, ponieważ w każdej temperaturze odbywa się ruch cząsteczek. Cząsteczki materii nie poruszają się (tym samym nie wytwarzają ciepła) dopiero w temperaturze -273,15°C (zero absolutne).

Czy muszę uzupełniać czynnik chłodniczy w pompie?

Instalacja grzewcza jest szczelna. Nie musisz więc uzupełniać płynu chłodniczego, który pomaga w przepływie energii cieplnej. Pamiętaj jednak o regularnych przeglądach technicznych pompy, które wykluczą jej ewentualne uszkodzenia.

Czy muszę demontować zwykłe grzejniki, aby zamontować pompę ciepła?

Nie jest to konieczne. Specjalne wysokotemperaturowe pompy ciepła współpracują z tradycyjnymi grzejnikami.

Czy pompa może pracować bez prądu?

Jeśli wystąpiła przerwa w dostawie prądu, sterownik urządzenia grzewczego przestanie pracować. Dyskomfort związany z obniżeniem temperatury w pomieszczeniach użytkowych będzie nieodczuwalny. Pompa nie ulegnie awarii, a po przywróceniu zasilania ponownie będzie spełniała swoją funkcję.

Jak to możliwe, że czynnik może oddać tak wysoką temperaturę do instalacji centralnego ogrzewania?

Ciśnienie wytworzone w sprężarce podnosi temperaturę skraplania. Dzięki temu system może przekazać znaczną część energii na zewnątrz obiegu, czyli np. do c.o.

Jak długo pompa ciepła służy w gospodarstwie domowym?

Żywotność pompy ciepła jest bardzo długa. Urządzenie może służyć bezawaryjnie nawet kilkadziesiąt lat. Musi być ono jednak dobrze dopasowane do potrzeb jej użytkowników. Dodatkowo pompa musi być poddawana regularnym przeglądom technicznym.

Czy przy użyciu pompy ciepła ogrzeję zarówno dom, jak i wodę użytkową?

Tak. Większość pomp grzewczych przystosowana jest do ogrzewania zarówno wody użytkowej, jak i powietrza wewnątrz pomieszczeń.

Które źródło energii daje najwięcej ciepła?

Gruntowa pompa ciepła działa najsprawniej. To dlatego, że ziemia ma stałą temperaturę. Koszt instalacji tej pompy jest najdroższy, ale możesz otrzymać dofinansowanie na pompę ciepła.

Więcej poradników o pompach ciepła

Jak działa Oferteo?

Odpowiedz na kilka pytań
Powiedz nam czego potrzebujesz,
abyśmy dostarczyli Ci właściwe oferty
Otrzymaj oferty
Poznaj dopasowane oferty
specjalistów z Twojej okolicy
Wybierz najlepszą
Porównaj oferty i zadawaj pytania,
bezpłatnie i niezobowiązująco

Porównaj oferty