slide1

Pompy ciepła

Pompa ciepła jest maszyną cieplną wymuszającą przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i zachodzi dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych).
Pompy ciepła najczęściej mają zastosowanie w:

  • gospodarstwach domowych (chłodziarki, zamrażarki),
  • przetwórstwie spożywczym (chłodnie, zamrażalnie, fabryki lodu),
  • klimatyzacji pomieszczeń (chłodzenie pomieszczeń),
  • chłodnictwie,
  • ogrzewaniu pomieszczeń ciepłem pobieranym z otoczenia (z gruntu, zbiorników wodnych lub powietrza).
  • podgrzewaniu wody użytkowej

W chłodziarkach i zamrażarkach ciepło jest "wypompowywane" z przechowywanych produktów (co obniża ich temperaturę) a oddawane do pomieszczenia, w którym stoi lodówka lub zamrażarka. Pompa ciepła zastosowana do ogrzewania pomieszczeń "wypompowuje" ciepło z otoczenia o niskiej temperaturze (z gruntu lub powietrza na zewnątrz budynku) i po podniesieniu temperatury czynnika roboczego oddaje ciepło do ogrzewanego pomieszczenia.

Opis: C:\Users\Przemek\Desktop\Strona ST\Pompa_Ciepla_Do_Cieplej_Wody_32_2.jpgNazwa "pompa ciepła" jest użyta przez analogię do nazwy powszechnie znanej "pompy hydraulicznej" pompującej ciecz (najczęściej wodę) z niżej położonego zbiornika do zbiornika położonego wyżej. Zarówno "pompa hydrauliczna" jak i "pompa ciepła" potrzebują energii dostarczonej z zewnątrz. Kiedy ciepło płynie w naturalnym kierunku (od wyższej temperatury do niższej), przepływ tego ciepła może być wykorzystany do napędu silnika cieplnego podobnie jak przepływ wody płynącej grawitacyjnie z góry na dół napędza silnik hydrauliczny (turbinę wodną). Aby "zmusić" ciepło do płynięcia w odwrotnym kierunku (od temperatury niższej do wyższej) należy z zewnątrz dostarczyć energii do napędu, podobnie jak przy pompowaniu wody z dolnego zbiornika do górnego. Przy odpowiedniej konstrukcji "pompa ciepła" i "silnik cieplny" mogą być jednym urządzeniem, podobnie jak jednym urządzeniem mogą być pompa hydrauliczna i silnik hydrauliczny w elektrowni szczytowo-pompowej.
Sprężarkowe pompy ciepła realizują obieg termodynamiczny (obieg Lindego), będący odwróceniem obiegu silnika cieplnego. Ciepło jest pobierane przez parujący ciekły czynnik roboczy znajdujący się pod niskim, stałym ciśnieniem [ciepło przemiany fazowej] czynnik termodynamiczny (freon, amoniak, dwutlenek węgla) w parowniku (dolne źródło ciepła), i dalej jako para trafia do sprężarki, gdzie rośnie jej ciśnienie oraz energia wewnętrzna. Para pod wysokim, stałym ciśnieniem oddaje ciepło skraplając się w wymienniku ciepła - skraplaczu (górne źródło ciepła) i czynnik w postaci cieczy przez zawór dławiący, lub rurkę kapilarną, lub turbinę rozprężną gdzie następuje spadek ciśnienia, trafia z powrotem do parownika.

Pompy ciepła wykorzystują jako dolne źródło energię cieplną niskotemperaturową (o niskiej energii) (w praktyce 0 °C - 60 °C), trudne do innego praktycznego wykorzystania.

 

Rodzaje pomp ciepła

 

Powietrzne (ASHP)

Powietrzna pompa ciepła (źródłem ciepła jest powietrze pobrane z zewnątrz)

  • Pompa ciepła powietrze-powietrze ( transportuje ciepło do wewnątrz)
  • Pompa ciepła powietrze-woda ( transportuje ciepło do obiegu grzewczego i do zbiornika domowego z gorącą wodą)

Wyróżniamy dwa typy powietrznego źródła ciepła i oddzielne typy urządzeń. Obydwa urządzenia używają powietrza zewnętrznego jako źródło ciepła. Pompy powietrzno-powietrzne, które pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego i transportują to ciepło do powietrza wewnętrznego (np.domu) są najtańszymi i najbardziej powszechnymi. Nie różnią się one od klimatyzatorów niczym, oprócz tego, że ich celem działania jest ogrzewanie wewnętrznego powietrza zamiast jego chłodzenia. Pompy te dostarczają ciepło do budynku w odróżnieniu od klimatyzatorów, które wyprowadzają ciepło na zewnątrz chłodząc wnętrze.
Pompy ciepła powietrzno-wodne transportują pobrane ciepło z zewnątrz do obiegu grzewczego-ogrzewanie podłogowe jest najbardziej wydajne, ale pompy te mogą również transportować ciepło do domowych zbiorników wody gorącej, a woda ta używana jest do zasilania kranów, pryszniców w budynku. Niemniej jednak, gruntowo-wodne pompy ciepła są bardziej wydajne niż powietrzno-wodne i dlatego najczęściej są lepszym wyborem w dostarczaniu ciepła do ogrzewania podłogowego i domowych systemów ciepłej wody użytkowej.
Powietrzne pompy ciepła są względnie proste i niedrogie w instalacji oraz historycznie są najpowszechniej stosowanymi typami pomp ciepła. Jednak z uwagi na użycie powietrza zewnętrznego jako źródła ciepła posiadają ograniczenia.


Gruntowe (GSHP

  • Gruntowe pompy ciepła (źródłem ciepła jest grunt lub podobne źródło)
  •  Gruntowo-powietrzne pompy ciepła (transportują ciepło do wewnątrz)
  •  Glebowo-powietrzne pompy ciepła ( gleba jako źródło ciepła)
  •  Skalno-powietrzne pompy ciepła (skała jako źródło ciepła)
  •  Wodno-powietrzne pompy ciepła (zbiornik wodny jako źródło ciepła, np. wody podziemne, jezioro, rzeka)
  • Gruntowo-wodne pompy ciepła ( transportują ciepło do obiegu grzewczego i domowego zbiornika wody gorącej)
  •  Glebowo-wodne pompy ciepła (gleba jako źródło ciepła)
  •  Skalno-wodne pompy ciepła (skała jako źródło ciepła)
  •  Wodno-wodne pompy ciepła (zbiornik wodny jako źródło ciepła)

Gruntowe pompy ciepła są również zwane geotermalnymi pompami ciepła i zwykle mają większą efektywność niż powietrzne pompy ciepła. Jest to spowodowane tym, że pobierają ciepło z gruntu lub wód podziemnych, które mają względnie stałą temperaturę przez cały rok poniżej głębokości około 9 metrów. To oznacza, że różnica temperatur jest niższa, co prowadzi do większej efektywności.


Powietrze wylotowe (EAHP

  • Pompy ciepła na wylotowe powietrze(pobierają ciepło z powietrza wylotowego z budynku, wymagają mechanicznej wentylacji)
  •  Wylotowe powietrzno-powietrzne pompy ciepła (transportują ciepło do powietrza wlotowego)
  •  Wylotowe powietrzno-wodne pompy ciepła (transportują ciepło do obiegu grzewczego i domowego zbiornika ciepłej wody użytkowej)

 

Wodne pompy ciepła (WSHP

  • Używają jako źródło ciepła wodę płynącą

W zależności od zewnętrznego źródła zasilania można je również podzielić na:

  • elektryczne,
  • olejowe,
  • gazowe (GHP – Gas Heating Pumps).

Dobór źródła zasilania ma nie tylko wpływ na ostateczną ekonomiczność i efektywność rozwiązania (zastosowanie silników gazowych pozwala na dalsze oszczędności dochodzące nawet do 50% w stosunku do tradycyjnych pomp ciepła), ale również na środowisko (LPG jest rozwiązaniem bardziej ekologicznym niż np. olej opałowy).

 

Źródło:
Marian Rubik: Pompy Ciepła. Poradnik. Wyd. II. Warszawa: Ośrodek Informacji "Technika Instalacyjna w Budownictwie", 1999

Kontakt

„SOLAR-TECH” Przemysław Sulkowski ul. Kolejowa 21a
09-200 Sierpc
NIP PL: 776-162-59-64 tel: 516-184-276 biuro@solar-tech.info
p.sulkowski@solar-tech.info
www.solar-tech.info