Pompy cieplne – ekologiczny sposób na ogrzewanie.

Pompy cieplne są maszynami cieplnymi, które wymuszają transfer ciepła z miejsc o niższej temperaturze do obszarów z temperaturą wyższą. Ten proces przebiega przeciwnie do naturalnego kierunku przepływu ciepła i dochodzi do niego dzięki energii mechanicznej z zewnątrz. Pompy ciepła znajdują szerokie zastosowania w różnych gałęziach przemysłu, a także w gospodarstwach domowych. Stosuje się je między innymi w chłodziarkach i zamrażarkach, między innymi w przetwórstwie spożywczym np. W przetwórniach i fabrykach lodu. Pompy ciepła stosuje się również do ogrzewania pomieszczeń ciepłem pobieranym z otoczenia, oraz podgrzewania wody.

Jeśli chodzi o chłodziarki i zamrażarki, mechanizm działa na zasadzie „wypompowywania” z produktów ciepła, co naturalnie obniża ich temperaturę. Ciepło to jest oddawane do otoczenia. Jeśli chodzi o ogrzewanie pomieszczeń, pompy ciepła „zbierają” ciepło z gruntu lub powietrza i kumulują je w pomieszczeniach. Jeżeli temperatura powietrza lub gruntu jest niska, pompa ogrzewa powietrze do temperatury roboczej i wtłacza je do pomieszczeń.

 

Pompy ciepła działają w sposób analogiczny do mechanizmu działania pompy hydraulicznej. Ciecz pompowana jest ze zbiornika położonego niżej do zbiornika wyżej. Pompy hydrauliczne i pompy ciepła potrzebują zasilania zewnętrznego. W sytuacji kiedy ciepło płynie w naturalnym kierunku, tj.z pomieszczenia zimniejszego do cieplejszego. Taki przepływ ciepła wykorzystywany jest do napędu silników cieplnych, tak samo jak i przepływ wody płynącej zgodnie z grawitacją (z góry na dół. By zmusić ciepło do płynięcia odwrotnie (z temperatury niższej do wyższej) należy dostarczyć energię z zewnątrz do napędu, analogicznie jak przy pompowaniu wody z dolnego do górnego zbiornika. Przy odpowiednim skonstruowaniu pompa ciepła i silnik cieplny mogą pracować jako jedno urządzenie, tak jak pompa hydrauliczna i silnik hydrauliczny w elektrowniach szczytowo – pompowych.

Pompy sprężarkowe realizują obieg ciepła Lindego (termodynamiczny), który jest jednocześnie odwróceniem obiegu silników cieplnych. Parujący, ciekły czynnik roboczy pobiera ciepło. Czynnik ten znajduje się w stanie niskiego, stałego ciśnienia. Mamy tutaj do czynienia również z czynnikiem termodynamicznym, którym jest zazwyczaj amoniak, freon lub dwutlenek węgla. Dolne źródło ciepła (parownik) pobiera ciepło i dalej jako para wodna trafia do sprężarki. W sprężarce rośnie ciśnienie pary wodnej i jej energia wewnętrzna. Para, znajdująca się pod wysokim, stałym ciśnieniem, oddaje ciepło i skrapla się w wymienniku ciepła. Czynnik w postaci cieczy przechodzi przez zawór dławiący albo rurkę kapilarną. W turbinie rozprężnej następuje spadek ciśnienia i trafia znowu do parownika. Istnieje kilka rodzajów pomp ciepła.

 

Powietrzna pompa ciepła (źródłem 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),

Istnieją dwa typy źródła ciepła i oddzielnie dwa typy urządzeń. Oba urządzenia używają powietrza z zewnątrz jako źródło ciepła i transportują to ciepło do powietrza wewnątrz pomieszczeń. Są najbardziej powszechne i jednocześnie najtańsze. Nie różnią się niczym od klimatyzatorów, prócz tego, że celem funkcjonowania jest ogrzanie wewnętrznego powietrza zamiast je ochładzać. Pompy odpowiadają za dostarczenie ciepła do budynku, tym różnią się od klimatyzatorów że ogrzewają a nie wietrzą pomieszczenie.
Pompy powietrzno – wodne przenoszą pobrane ciepło z zewnątrz do obiegu ogrzewającego. Ogrzewanie podłogowe w tym przypadku jest najlepsze, ponieważ odznacza się największą wydajnością. Pompy powietrzno – wodne również zasilają system wodny w domu w ciepłą wodę użytkową.
Powietrzne pompy są tanie i proste w instalacji. Pod kątem historycznym są najpowszechniej stosowanymi typami pomp cieplnych. Posiadają jednak pewne ograniczenia, ze względu na używanie powietrza z zewnątrz.
Pompy gruntowe – źródłem ciepła w tym przypadku jest grunt lub podobne źródło.

Wyróżniamy następujące rodzaje pomp gruntowych:

• gruntowo-powietrzne,
• glebowo – powietrzne,
• skalno – powietrzne,
• wodno – powietrzne,

Pompy gruntowo – wodne:

• glebowo – wodne,
• skalno – wodne,
• wodno – wodne,

Pompy ciepła gruntowe nazywane są również geotermalnymi. Mają większość efektywność niż pompy powietrzne. Jest to spowodowane tym, że pobierają ciepło z wód podziemnych lub gruntów. Mają względnie stałą temperaturę. Źródło ciepła mieści się około 9 metrów pod poziomem gruntu. Różnica temperatur jest mniejsza, przez co efektywność jest dużo większa.
Istnieje również coś takiego jak powietrze wylotowe. Pompy ciepła zasilane takim powietrzem, pracują poprzez pobieranie ciepła z powietrza uchodzącego z budynku, wymagają mechanicznej wentylacji. Czyli tak zwanej rekuperacji.
Wodne pompy cieplne wykorzystują jako źródło ciepłą wodę, która płynie. W zależności od źródła zewnętrznego zasilania, wyróżniamy pompy gazowe, olejowe, oraz elektryczne. Dobranie źródła zasilania ma wpływ nie tylko na ostateczną efektywność, ale także na środowisko, które nas otacza.