Technika transportu ciepła

W rozwiązaniach tradycyjnych ciepło jest wytwarzane w palenisku. W systemach korzystających z energii zawartej w otoczeniu nie ma spalania, istnieje tylko przesyłanie ciepła za pomocą urządzenia zwanego pompą ciepła. Pompa nie produkuje ciepła ani też nie grzeje. Pompa ciepła jest pośrednikiem w przesyłaniu energii. Jest to jednak pośrednictwo dosyć szczególne, bowiem w pompie ciepła zachodzi też proces podwyższania temperatury. I właśnie to podwyższanie temperatury jest trochę trudne do zrozumienia. Ale tylko na początku. Jeśli na moment zapomnimy o temperaturach a będziemy myśleć kategoriami energetycznymi, to sprawa zacznie wyglądać trochę inaczej. To, że ciepło jest formą energii, jest dla wszystkich jasne i nikogo o tym przekonywać nie trzeba. Ale jeżeliby zapytać, co ma więcej energii cieplnej? Ciało, które ma temperaturę +50°C, czy ciało które ma zaledwie -10°C? Większość odpowie, że więcej energii ma ciało cieplejsze. Jednak jeśli weźmiemy pod uwagę objętość i masę tych ciał, to sprawa przestaje być tak prosta.

Żeby schłodzić blok skalny o masie 1000 kg, który ma temperaturę -10°C tylko o jeden stopień Celsjusza, trzeba mu zabrać o wiele więcej energii niż gwoździowi o temperaturze +50°C, schładzając go również o jeden stopień. Ten przykład wyraźnie pokazuje, że sama temperatura danej materii jeszcze nie przesądza o ilości energii cieplnej w niej zawartej, ważna też jest jej objętość, a dokładniej jej masa.

Do odbierania ciepła, czyli do schładzania, potrzebna jest obecność jakiegoś medium o temperaturze niższej, bowiem ciepło przechodzi z ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej. Nigdy odwrotnie. W takim razie, jak za pomocą wody ze stawu można ogrzać budynek mieszkalny? Okazuje się, że jest to możliwe. Aby odebrać ciepło ze stawu, w którym woda ma temperaturę +10°C należy zanurzyć w nim rurę, w której będzie przepływać ciecz o temperaturze niższej niż temperatura wody, czyli na przykład 0°C. Wtedy woda z jeziora tę ciecz ogrzeje, czyli przekaże jej energię.

Teraz potrzebujemy czegoś, co odbierze ciepło od tej cieczy, czyli następnego nośnika, jeszcze zimniejszego. Moglibyśmy w ten sposób ciepło przesyłać do kolejnych obwodów, jednak każde następne ogniwo musiałoby mieć temperaturę niższą, bo taki jest właśnie warunek transportu ciepła. To wszystko oddala nas jednak od celu, którym jest ogrzanie domu, czyli uzyskanie wyższej temperatury. Ten wymagany wzrost, temperatury jest realizowany w pompie ciepła. O tym za chwilę, bowiem do tej pory mowa była o zasadzie przekazywania ciepła, a tu jeszcze trzeba powiedzieć trochę o urządzeniach, które są odpowiedzialne za przekaz energii cieplnej.