Układ grzewczy z pompą ciepła
System ogrzewania budynku składa się z trzech podstawowych elementów:
- system grzewczy (grzejniki, ogrzewanie podłogowe, klimakonwektory) przekazujący ciepło pobrane w dolnego źródła do wnętrza budynku,
- dolne źródło – wodny, gruntowy bądź powietrzny wymiennik ciepła pozyskujący energię, która po konwersji pozwala ogrzać dany obiekt,
- pompa ciepła – urządzenie w układzie termodynamicznym na który składa się między innymi sprężarka, układ sterowania, zawór rozprężny.
Cztery podstawowe źródła ciepła
- poziomy wymiennik gruntowy – rury zakopane na odpowiedniej głębokości, w których znajduje się czynnik roboczy,
- pionowy wymiennik gruntowy – pionowe sondy wykonane z rur, w których znajduje się czynnik roboczy. Sondy umieszczane są w odwiertach na głębokości nawet 30 metrów.
- woda – ciepło pobierane z wód gruntowych. Do prawidłowego działania wymagane są dwie studnie: czerpalna i zrzutowa.
- powietrze – wymiennik powietrzny z wentylatorem, zazwyczaj montowany w okolicy budynku, na elewacji lub na dachu.
Jak działa pompa ciepła?
Cały system opiera się na przechwytywaniu energii cieplnej znajdującej się w gruncie, wodzie lub powietrzu. Pobór energii jest możliwy dzięki pionowym, poziomym lub powietrznym wymiennikom, które zazwyczaj umieszcza się na zewnątrz budynku. Przechwycona energia przenoszona jest dzięki czynnikowi roboczemu i przekształcana w taki sposób, aby umożliwiała ogrzewanie wnętrza domu. Energia cieplna rozdzielana jest na system grzewczy znajdujący się wewnątrz obiektu: grzejniki, ogrzewanie podłogowe.
Pompa ciepła – opis bardziej techniczny
Pompa ciepła jest to niskotemperaturowe urządzenie grzewcze, którego zasada działania opiera się na znanych nam z życia codziennego zjawiskach i przemianach fizycznych. Do pracy pompy potrzebne jest dolne źródło ciepła, z którego pobierane jest około 80% energii. Źródłem pozostałych 20% jest energia elektryczna. Dla przykładu: aby pompa ciepła mogła uzyskać moc grzewczą w wysokości 5kW, z sieci elektrycznej wystarczy jej około 1kW. Reszta energii pobierana jest z dolnego źródła ciepła. Obieg pompy ciepła rozpoczyna swój cykl w kompresorze, do którego dostaje się czynnik chłodniczy w postaci gazowej. To właśnie tutaj czynnik jest sprężany, gwałtownie rośnie jego ciśnienie, a zarazem temperatura. Z kompresora gorący gaz trafia do skraplacza, który jest płytowym wymiennikiem ciepła, gdzie z jednej strony przepływa czynnik chłodniczy, z drugiej zaś woda układu grzewczego. W wymienniku tym czynnik chłodniczy oddaje ciepło wodzie, przechodząc ze stanu gazowego w ciekły, przez co woda systemu grzewczego wpływająca do skraplacza się ogrzewa. Kolejnym podstawowym elementem składowym jest zawór rozprężny, gdzie gwałtownie spada ciśnienie czynnika, a wraz z nim jego temperatura.
Tak się dzieje wskutek gwałtownego spadku ciśnienia i to samo zjawisko dotyczy czynnika chłodniczego w zaworze rozprężnym pompy ciepła. Ostatnim z czterech podstawowych elementów składowych urządzenia jest parownik. Służy on do odbioru energii z tzw. dolnego źródła ciepła, którym może być grunt, powietrze lub woda. Każde z nich ma w sobie zakumulowaną energię ciepną, a zadaniem parownika jest jej odzyskanie. W parowniku zachodzi przemiana odwrotna do tej ze skraplacza – dolne źródło ciepła oddaje energię czynnikowi roboczemu, który poprzez odbiór energii odparowuje. Następnie czynnik trafia z powrotem do kompresora i cały cykl się powtarza.
