Pompa ciepła jest urządzeniem wymuszającym 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 należą do najbardziej efektywnych systemów ogrzewania i podgrzewania ciepłej wody użytkowej oraz do systemów centralnego ogrzewania CO ponieważ przez cały rok wykorzystują one ciepło słoneczne zgromadzone w powietrzu otoczenia, gruncie i wodzie gruntowej

Zasada działania pompy ciepła

Nazwa "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 (np. turbina Kaplana) w elektrowni szczytowo-pompowej.

Sprężarkowe pompy ciepła realizują obieg termodynamiczny (obieg Lindego), będący odwróceniem obiegu silnika cieplnego. Ciepło jest pobierane przez roboczy czynnik termodynamiczny (freon, amoniak, sprężony dwutlenek węgla) w parowniku (dolne źródło ciepła), w którym czynnik odparowuje i trafia do sprężarki, gdzie rośnie energia wewnętrzna czynnika (a więc i temperatura), a następnie w skraplaczu oddaje ciepło (górne źródło ciepła) skraplając się i przez zawór dławiący lub rurkę kapilarną, trafia z powrotem do parownika.

Pompy ciepła wykorzystują ciepło niskotemperaturowe (o niskiej energii) (w praktyce 0 °C - 60 °C), trudne do innego praktycznego wykorzystania.

Rodzaje pomp ciepła oraz rodzaje wymienników

W zależności od tego jakim dolnym źródłem ciepła dysponujemy, jakie ma być górne źródło ciepła, czyli instalacja do jakiej mamy przekazywać ciepło, jakie są nasze potrzeby i środki finansowe na inwestycję, mamy do wyboru kilka rodzajów pomp ciepła a co za tym idzie różne rodzaje wymienników.

• Gruntowy wymiennik poziomy - kolektor poziomy

Kolektor poziomy jest budowany z rur polietylenowych PE odpornych na nacisk o średnicy jednego cala. Rury są układane w wykopanych rowach na głębokości 1,6-1,8 m (jest to uzależnione od strefy przemarzania gruntu). W rurach krąży solanka – płyn o niskiej temperaturze wrzenia. Przy założeniu, że do ogrzania domu potrzeba około 50 W/m2, kolektor płaski powinien zajmować powierzchnię 1,5 do 5 razy większą niż powierzchnia domu. Zatem do tego rozwiązania niezbędna jest duża powierzchnia działki (np. ok. 600 m2 dla domu o powierzchni ogrzewanych pomieszczeń ok. 150 m2, jeśli grunt jest suchy i piaszczysty). Rury kolektora są wypełnione roztworem wodnym glikolu. Dawniej stosowano roztwór wodny soli (solankę). Nazwa solanka zwyczajowo jest dalej używana, choć może odnosić się do glikolu.
Podział rury kolektora przykładowej długości 500 m na pięć równoległych pętli długości 100 m ma na celu zmniejszenie oporów przepływu, aby pompa obiegowa wymuszająca przepływ glikolu/solanki nie musiała osiągać dużych mocy, zmniejszając tym samym efektywną sprawność systemu ogrzewania. Przy odstępach między rurami rzędu 0,5 ÷ 0,8 m z jednego m˛ gruntu z kolektorem otrzymuje się moc 10 ÷ 40 W, w zależności od rodzaju gleby. Gliniasty i wilgotny grunt oddaje więcej ciepła (30 ÷ 40 W), niż piaszczysty, suchy (10 ÷ 20 W).

Odmianą poziomego wymiennika ciepła jest kolektor spiralny. Układa się je na takiej samej zasadzie jak wymiennik poziomy, z tym, że rura ma kształt spirali. Do ich zainstalowania potrzeba mniej miejsca niż na wymiennik poziomy, a prace montażowe są mniej kłopotliwe niż przy wymienniku poziomym. Rury tego wymiennika układane są spiralnie w wykopach o szerokości min. 80cm.odległość pomiędzy rowami nie może być mniejsza niż 3m.. Zaletą kolektora spiralnego jest to, że wykopanie kilku rowów o szerokości do 0,8-1m i długości do 20 m jest łatwiejsze niż zdjęcie niemal dwumetrowej warstwy gruntu z dużej powierzchni działki.

Ciepło odbierane przez glikol z gruntu pochodzi głównie z promieni słonecznych. Nie ma więc sensu zakopywanie kolektora na głębokościach większych niż 1,8 m, gdzie słabo dochodzi ciepło słoneczne.
Dlatego bardzo ważna jest możliwość pełnej regeneracji cieplnej gruntu w lecie, przed następnym sezonem grzewczym. Nie wolno też utrudniać penetracji energii słonecznej przez np. zabetonowanie powierzchni gruntu nad kolektorem. Teren nad zakopanym kolektorem można zagospodarować – na przykład posadzić na nim rośliny albo zrobić plac zabaw dla dziecka. Nie można jednak stawiać nad kolektorem budynków, nawet tak niewielkich jak garaż czy szopa na narzędzia ogrodowe.
Warto pamiętać, że energia słoneczna przenika do gruntu głównie z wodą deszczową.
Brak możliwości pełnej regeneracji cieplnej gruntu przez lato to ryzyko obniżenia temperatury glikolu w zimie poniżej granicznej wartości dla danej pompy, co spowoduje wyłączenie się pompy. Dlatego lepiej przewymiarować kolektor poziomy, czyli zaprojektować go z pewnym zapasem mocy.

Zalety kolektora poziomego:
-mała zależność pogodowa
-prostota wykonania
-brak konieczności stosowania specjalistycznego sprzętu

Gruntowy wymiennik pionowy - kolektor pionowy

Gdy dysponujemy jedynie niewielkim lub zadrzewionym terenem, lepiej zastosować wymiennik pionowy. W wykonany w gruncie pionowy otwór o małej średnicy (studnię) wpuszcza się rurę kolektora. Do otrzymania 1 kW energii potrzebna jest studnia głębokości 12 do 25 m. Najczęściej do  odwiertów głębokości 30 ÷ 150 m (uwaga – konieczne jest zezwolenie) wkłada się sondy pionowe, czyli rury zgięte w kształcie litery U, w których krąży glikol. Ilość i długość sond głębinowych zależy od warunków geologicznych.
Kolektor pionowy, w porównaniu z kolektorem płaskim, ma same zalety:zajmuje niewielką powierzchnię działki, glikol ma stabilną temperaturę w ciągu całego roku (3 ÷ 7°C).
Jest tylko jedna wada – wysoka cena.

Zalety kolektora pionowego:
-brak zależności pogodowej
-wysoka efektywność
-mała dewastacja terenu
-niskie opory hydrauliczne, niskie koszty pompowania glikolu

Wodna pompy ciepła odbierają energię z wód głębinowych. W układzie dwóch lub więcej studni krąży woda. Zasysana jest w studni czerpalnej za pomocą pompy głębinowej, następnie doprowadzana jest do pompy ciepła, a stamtąd odprowadzana przez studnię zrzutową do wód gruntowych. Studnia czerpalna jest przeważnie jedna, ale studni zrzutowych może być kilka.
Głębokość studni w typowych warunkach geologicznych wynosi 6 – 30 m, a w praktyce nie przekracza 15 m. Spowodowane jest to zbyt wysokim kosztem podnoszenia wody z głębokości większej niż 15 m. Należy pamiętać o tym, że na wykonanie studni głębszej niż 30 m potrzebne jest zezwolenie wodno – prawne.
Aby nie dopuścić do zmieszania się wody chłodnej z wodą czerpalną, odległość między studnią czerpalną i studnią zrzutową powinno wynosić minimum 15m. 
System woda – woda jest najtańszym rozwiązaniem, jednak nie zawsze warunki geologiczne są korzystne dla tego systemu.

Zalety:
- niskie opory hydrauliczne, a więc niskie koszty pompowania glikolu
- niskie koszty dolnego źródła przy istniejących zasobach wodnych
- niska zależność pogodowa
- mała dewastacja terenu
- wszystkim wyższy niż w układzie z gruntową pompą ciepła współczynnik efektywności. Jego wartość przekracza 4, gdyż temperatura wody głębinowej jest zawsze wyższa niż gruntu na głębokości 1 m i nie spada poniżej 5-8°C.

Pompy ciepła typu powietrze – woda są konstruowane z wykorzystaniem powietrza atmosferycznego. Takie rozwiązanie techniczne przynosi najlepsze efekty, gdy wykorzystuje się je do podgrzania lub chłodzenie powietrza wentylacyjnego. W tym układzie należy się liczyć z koniecznością zastosowania dodatkowego źródła ciepła, ponieważ pompa ciepła typu powietrze – woda pracuje efektywnie do temperatury zewnętrznej -5ºC.

Zalety:
- szybka instalacja
- niskie koszty w porównaniu z innymi pompami
- ogólna i niemal nieograniczona dostępność dolnego źródła

Pompy ciepła Kielce

Firma Sal-solar wykonuje instalacje CO oraz CWU w oparciu o pompy ciepła ze wszystkich dolnych źródeł zadzwoń lub napisz do nas odpowiemy na każde twoje pytanie .

Tel. 664-010-039

e-mail: Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.