Start Arrow InstalacjeArrow Zasada działania pompy ciepła

Zasada działania pompy ciepła

Czy wiesz, że najwyżej 25% energii potrzebnej do pracy pompy ciepła pobierane jest z sieci elektrycznej? Reszta to w pełni odnawialna energia zakumulowana w ziemi. Dzięki temu instalacja pompy ciepła to nie tylko komfort i wygoda, ale również nasz mały-wielki wkład w ochronę środowiska naturalnego.

pompa ciepla

Pompa ciepła nie emituje spalin, co w konsekwencji nie wpływa szkodliwie na środowisko naturalne.

Istota działania pompy ciepła polega na wykorzystaniu zasobów energii naturalnej, której źródłem może być powietrze atmosferyczne, grunt, wody powierzchniowe lub podziemne. Pompa ciepła (podnosi) pobiera energię cieplną z tych źródeł i przenosi ją do ogrzewanego obiektu.

Pompy ciepła mają zastosowanie w klimatyzacji, systemach centralnego ogrzewania, ogrzewania podłogowego, służą do podgrzewania wody użytkowej. Budowa i zasada działania pompy ciepła podobna jest do działania domowej lodówki, z tą różnicą że “produktem” pompy ciepła jest przeważnie ciepło. Inaczej też optymalizuje się pracę pompy ciepła. Praca pompy ciepła w układzie grzewczym różni się nieco od pracy typowego kotła c.o. . Pomijając oczywisty brak komina to maksymalna temperatura zasilania uzyskiwana za pomocą pompy ciepła wynosi najczęściej 55 °C – 65°C (zależy to od konstrukcji pompy ciepła).

Drugą ważną cechą każdej pompy ciepła jest to, że znakomitą większość energii dostarczanej do układu pobiera ona z tzw. dolnego źródła (DZ) (woda studzienna, morze, ziemia, powietrze). Oczywiście najkorzystniej jest, gdy pompa ciepła jak najwięcej ciepła pobiera z “darmowego” DZ, a jak najmniej energii z sieci elektrycznej. Bardzo ważny jest także optymalny dobór mocy pompy ciepła do konkretnego układu – szczególnie niekorzystne jest dobranie pompy ciepła o za wysokiej mocy.

Opis zasady działania

Sprężarkowa pompa ciepła działa identycznie jak klasyczne sprężarkowe urządzenia chłodnicze, czyli lodówki. Inny jest tylko sposób zagospodarowania uzyskiwanego ciepła i “zimna”. W pompie ciepła parownik służy do pozyskiwania, przy niskiej temperaturze, ciepła z otoczenia. W skraplaczu to samo ciepło oddawane jest, przy wyższej temperaturze, do ogrzewanego medium.

“Transport ciepła” od niższej do wyższej temperatury realizowany jest w zamkniętym obiegu termodynamicznym, w którym krąży w sposób ciągły czynnik roboczy, będący nośnikiem energii cieplnej. Podlega on następującym po sobie przemianom termodynamicznym, stanowiącym zamknięty lewobieżny obieg termodynamiczny. Sprężarka pompy ciepła zasysa pary czynnika chłodniczego z parownika przy niskim ciśnieniu (około od 3 bar do 6 bar) i temperaturze (około od -5 °C do 5 °C) i spręża do wysokiego ciśnienia (około 25 bar) i temperatury (około 90 °C). Za sprężarką pary czynnika są przegrzane. Pary te są skraplane w skraplaczu, oddając ciepło przy temperaturze około 60 °C wodzie lub powietrzu wykorzystywanemu do grzania.

Skroplone pary czynnika chłodniczego są dławione w zaworze rozprężnym do niskiego ciśnienia i temperatury panującej w parowniku. W parowniku ciecz czynnika chłodniczego odparowuje, przy czym ciepło potrzebne do parowania pobiera z obiegu dolnego źródła. “Pompowanie ciepła” odbywa się kosztem energii elektrycznej zużywanej przez sprężarkę.

O efektywności transformacji ciepła (stosunek ilości energii cieplnej uzyskanej w skraplaczu pompy do ilości energii doprowadzonej do napędu sprężarki), decyduje różnica między temperaturami górnego i dolnego źródła. Mniejsza różnica powyższych temperatur gwarantuje wyższą efektywność pracy pompy ciepła. Dlatego też, pompa ciepła najefektywniej pracuje w układach grzewczych niskotemperaturowych (w których dla uzyskania temperatury komfortu w pomieszczeniach wystarczająca jest temperatura zasilania instalacji C.O. rzędu 35 °C ÷ 45 °C, przy współpracy z dolnym źródłem ciepła o temperaturze nie niższej niż około 0 °C.)

O efektywności pracy pompy ciepła mówi tzw. współczynnik efektywności (COP), określający stosunek energii cieplnej uzyskanej (Qk) do energii elektrycznej pobranej przez silnik sprężarki (Pe). Pompa ciepła jest nowoczesnym, ekologicznym, tanim w eksploatacji i w pełni bezobsługowym urządzeniem, które samodzielnie może ogrzewać dom i zapewnić ciepłą wodę użytkową C.W.U.

Schemat działania

Uproszczony schemat działania pompy ciepła (Hubomag)

Uproszczony schemat działania pompy ciepła (Hubomag)

1 – przegrzane pary czynnika chłodniczego o wysokim ciśnieniu
2 – skraplanie czynnika chłodniczego w wymienniku
3 – dochłodzona ciecz czynnika chłodniczego o wysokim ciśnieniu
4 – rozprężony czynnik chłodniczy o niskim ciśnieniu
5 – odparowanie czynnika chłodniczego w parowniku
6 – przegrzane pary czynnika chłodniczego o niskim ciśnieniu
7 – powrót wody z instalacji grzewczej
8 – podgrzewanie wody przez oddający ciepło skraplający się czynnik
9 – zasilanie instalacji podgrzaną w pompie ciepła wodą
10 – „ciepła” ciecz z obiegu dolnego źródła
11 – chłodzenie cieczy poprzez odparowywujący czynnik chłodniczy
12 – schłodzona w pompie ciepła ciecz obiegu dolnego źródła

Parametry pompy ciepła

Stosunek energii dostarczonej do pobranej z sieci nazywany jest COP, jest to najważniejszy parametr pompy ciepła – określa miarę sprawności cieplnej urządzenia. Im jest on wyższy, tym wydajniej pracuje pompa ciepła. Współczynnik COP zależy prawie wyłącznie od różnicy temperatur; między którymi pompa ciepła “transportuje ciepło”. Pompa ciepła (podobnie jak winda w wieżowcu) zużyje blisko dwukrotnie mniej energii podnosząc ciepło z poziomu 10 °C na poziom 35 °C, niż z poziomu -5 °C na poziom 45 °C.

Porównując parametry oferowanych na rynku pomp ciepła należy zawsze zwrócić uwagę na temperatury przy jakich dane wyniki są osiągane – przeważnie okaże się że osiągi różnych pomp ciepła sprowadzone do tych samych temperatur różnią się tylko nieznacznie. W typowych układach pracy pompy ciepła za zadowalające uważa się osiąganie wsp. COP = 3 przy ogrzewaniu c.w.u. do 50 °C i COP = 4,5 przy ogrzewaniu odbiornika o temp odbioru 35 °C. Można powiększyć wsp. COP nawet do 7, ale należy wtedy zapewnić stosunkowo wysoką temperaturę dolnego źródła (co nie zawsze jest możliwe i ekonomicznie uzasadnione), i jak najniższą temperaturę odbioru ciepła (co prawie zawsze jest możliwe).

Bogdan Chmielecki

Hubomag

Dodane przez: martah

martah
Dodaj komentarz
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Loading...
Witaj gościu
z

Zobacz, co na ten temat czytali nasi DOMownicy

Obejrzyj galerię zdjęć Sypialnia

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Instalacje: dyskusje na forum budowlanym
  • Aktualna oferta cenowa od Viessmann!

    Witam,  Od 1 sierpnia 2017 obowiązuje nowa oferta cenowa firrmy Viessmann.  Oficjalne cenniki znajdują się na naszej stronie internetowej. Zapraszam do analizy i pozdrawiam!...

  • Czyste spalanie

    Czyste spalanie wegla czy to w ogole możliwe patrząc na to co dzieje się w większych miastach zaczynając od stycznia gdy scisnie mroz i akurat nie wieje?...

Obejrzyj zdjęcia domowników

Polecane Produkty