Energooszczędny dom – pompa ciepła

W naszych warunkach geograficznych, przez niemal połowę roku zachodzi konieczność ogrzewania mieszkań i domów. Sezon grzewczy rozpoczyna się zwykle wtedy, kiedy temperatura na zewnątrz spada do ok. +10 do +12 stopni. Posiadając pompę ciepła w swoim domu, uruchomienie instalacji c.o. to zaledwie włączenie pompy. Oczywiście do jej pracy potrzebne jest stałe źródło zasilania, czyli energia elektryczna. Można ją pobierać bezpośrednio z sieci energetycznej lub instalacji fotowoltaicznej, jeśli budynek został w nią wyposażony. Decydując się na niżej opisane rozwiązania, można uczynić swój nowy dom niemal w 100% niezależnym od dostawców mediów, co zapewni daleko idące korzyści finansowe.

Z czego składa się pompa ciepła?

Wszystkie elementy pomp ciepła tworzą układ zamknięty. W jego wnętrzu znajduje się czynnik roboczy, który poddawany jest nieustannej przemianie z cieczy na gaz i odwrotnie. Podczas tego procesu energia cieplna przechodzi z dolnego źródła do górnego.

Co może być dolnym źródłem ciepła, z którego pompa czerpie energię?

Zazwyczaj jest to grunt ziemny, w którym umieszczone zostają kolektory. Zamiast gruntu może to również być woda, powietrze, a nawet ścieki. Górnym źródłem ciepła jest natomiast instalacja grzewcza znajdująca się w obiekcie.

Jak działa pompa ciepła

Jednym z ważniejszych elementów pompy ciepła jest wymiennik. Alternatywna nazwa to parownik. To w nim ciecz i gaz ulega odparowaniu, w wyniku czego uwolniona zostaje energia cieplna. Para jest wówczas zasysana do sprężarki, która zwiększa jej ciśnienie i podnosi się temperatura. Czynnik następnie trafi do skraplacza, czyli wymiennika ciepła. Zostaje w nim oddana energia cieplna do górnego źródła i czynnik ulega skropleniu. W drodze powrotnej skropliny mogą natrafić na zawór rozprężny, sterujący ilością czynnika wpadającego do parownika. Proces jest powtarzany wielokrotnie, tworząc tzw. cykliczność pompy ciepła.

Rodzaje pomp ciepła

Efektywność działania pomp ciepła w dużej mierze zależy od wybranego rodzaju. Rozróżniamy 3 podstawowe rodzaje pomp ciepła, różniące się sposobem pozyskiwania energii cieplnej z dolnego źródła. Każdy z niżej wymienionych rodzajów pomp ciała w obiegu górnego źródła, którym zwykle jest instalacja centralnego ogrzewania. Czynnikiem odpowiedzialnym za transportowanie ciepła w górnym źródle, czyli instalacji c.o., jest oczywiście woda. Różnice są jednak w dolnym źródle, czyli tym odpowiadającym za pozyskiwanie ciepła (obieg zamknięty, który ma dostarczać ciepło do pompy).

1. Pompa ciepła solanka-woda

   Pompa ciepła wykorzystuje energię słoneczną, która jest zamknięta w nagrzanej promieniami ziemi. Aby ją pozyskać z gruntu, umieszcza się w nim pionowe lub poziome wymienniki. Głębokość ich umieszczenia to nawet do 150 m – w przypadku pionowych oraz do 1,5 m w przypadku poziomych wymienników w postaci spirali. Pompy ciepła solanka-woda są jednymi z najczęściej wykorzystywanych, a także oferujących najlepszą wydajność dla domów jednorodzinnych.

2. Pompa ciepła powietrze-woda

   Dolnym źródłem ciepła jest w tym przypadku powietrze. Najlepsze warunki zapewniające wysoką sprawność pomp ciepła powietrze-woda to temperatura powietrza wyższa niż -5 stopni Celsjusza. Pozwala to uzyskać temperaturę wody w instalacji c.o. równą +35 stopni Celsjusza. Niestety, kiedy temperatura powietrza spada poniżej -5 stopni, maleje również sprawność pompy. Wówczas pomieszczenia są dogrzewane przy pomocy instalacji elektrycznej, która może być zasilana panelami fotowoltaicznymi.

3. Pompa ciepła woda-woda

   W tych pompach dolnym źródłem ciepła jest system podziemnych cieków wodnych oraz specjalnie wykopanych studni, oddalonych od siebie o min. 15 metrów. Woda jest pompowana z jednej studni do drugiej i zrzucana na jej dno. Ten rodzaj pomp może być stosowany w miejscach, w którym występuje duża ilość cieków. Wadą tego rozwiązania jest niestety ryzyka korozji pompy, spowodowane dużą zawartością minerałów w wodzie, a także stałe źródło cieków wodnych.

Dlaczego fotowoltaika i pompy ciepła to dobre rozwiązanie?

Nie ma lepszego sposobu na uniezależnienie się od zewnętrznych dostaw energii elektrycznej i cieplnej, jak skorzystanie z indywidualnych, dedykowanych rozwiązań. Są nimi panele fotowoltaiczne oraz pompy ciepła.

• Panele fotowoltaiczne produkują energię elektryczną z energii słonecznej. Uzyskany w ten sposób prąd może zasilać cały budynek, w tym również elementy mechaniczne pomp ciepła. Instalacja fotowoltaiczna działa również wtedy, kiedy odłączony jest prąd z sieci miejskiej. Zapewnia to pełną niezależność od dostaw realizowanych przez zakład energetyczny.
• Fotowoltaika zasilająca pompy ciepła, pozwala w sposób darmowy ogrzewać budynek, jak również podgrzewać ciepłą wodę użytkową, konieczną np. do ręcznego mycia naczyń, kąpieli lub sprzątania. Woda jest podgrzewana w sposób zupełnie bezkosztowy. Co więcej, fotowoltaika może również służyć do zasilania pompy głębinowej – hydroforu.

Co to są instalacje fotowoltaiczne?

Ekologia i poszukiwanie alternatywnych źródeł energii elektrycznej sprawiło, że instalacje fotowoltaiczne systematycznie zyskują na popularności. Czym jednak one są i jakie możemy uzyskać korzyści z ich stosowania?

Instalacja fotowoltaiczna to domowa, ekologiczna fabryka prądu. Energia elektryczna pozyskiwana jest z promieni słonecznych, absorbowanych przez panele fotowoltaiczne, najczęściej instalowane na dachu budynku lub w ogrodzie. Następnie, energia pozyskana w ten sposób trafia do inwertera, czyli falownika. Przekształca on prąd stały w prąd zmienny, który nadaje się do użytkowania w domowej sieci elektrycznej. Pozyskana w ten sposób energia elektryczna może być wykorzystywana do zasilania urządzeń domowych, a jej nadwyżka trafia do sieci energetycznej lokalnego dostawcy prądu. W ten sposób zasilamy sieć miejską, otrzymując w zamian rabaty na prąd odbierany od zakładu energetycznego. Jest to niesamowicie wydajne rozwiązanie, dające dużo korzyści dla naszego portfela.