Powietrzne pompy ciepła należą obecnie do najczęściej wybieranych systemów ogrzewania w nowych domach jednorodzinnych. Wynika to przede wszystkim z wysokiej efektywności, możliwości współpracy z instalacją fotowoltaiczną oraz stosunkowo bezobsługowej pracy.
Mimo rosnącej popularności wiele osób nadal zastanawia się, w jaki sposób pompa ciepła ogrzewa budynek i czy rzeczywiście działa skutecznie zimą.
W tym artykule wyjaśniamy podstawową zasadę działania powietrznej pompy ciepła oraz najważniejsze elementy wpływające na jej efektywność.
Czym jest powietrzna pompa ciepła?
Powietrzna pompa ciepła to urządzenie, które pobiera energię cieplną z powietrza zewnętrznego i przekazuje ją do instalacji grzewczej budynku.
Do działania wykorzystuje energię elektryczną, jednak nie produkuje ciepła w taki sposób jak tradycyjne ogrzewanie elektryczne. Jej zadaniem jest przede wszystkim transport energii z jednego miejsca do drugiego.
Dzięki temu z 1 kWh energii elektrycznej pompa może dostarczyć kilka razy więcej energii cieplnej do budynku.
Skąd pompa ciepła pobiera energię?
Źródłem energii jest powietrze zewnętrzne — nawet wtedy, gdy temperatura na zewnątrz spada poniżej 0°C.
Choć może wydawać się to zaskakujące, powietrze również zimą zawiera energię cieplną, którą pompa ciepła może wykorzystać.
Urządzenie pobiera tę energię za pomocą jednostki zewnętrznej wyposażonej w wentylator oraz wymiennik ciepła.
Jak działa pompa ciepła? – podstawowa zasada
Działanie pompy ciepła opiera się na obiegu czynnika chłodniczego, który zmienia swój stan skupienia pod wpływem temperatury i ciśnienia.
Proces można podzielić na kilka etapów:
- Pobór energii z powietrza
Jednostka zewnętrzna pobiera powietrze i przekazuje energię do czynnika chłodniczego.
- Odparowanie czynnika
Czynnik chłodniczy odparowuje nawet przy bardzo niskiej temperaturze.
- Sprężanie
Sprężarka zwiększa ciśnienie czynnika, co powoduje wzrost jego temperatury.
- Oddanie ciepła do instalacji
Gorący czynnik przekazuje energię do instalacji centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody użytkowej.
- Rozprężenie i ponowne rozpoczęcie cyklu
Po oddaniu ciepła czynnik wraca do początkowych parametrów, a cały proces rozpoczyna się ponownie.
Czy pompa ciepła działa zimą?
Tak. Powietrzne pompy ciepła są projektowane do pracy również przy ujemnych temperaturach.
Nowoczesne urządzenia mogą efektywnie pracować nawet przy temperaturach poniżej -20°C, jednak wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej zmniejsza się ich efektywność.
Dlatego bardzo istotne znaczenie ma:
- odpowiedni dobór urządzenia,
- poprawnie wykonane OZC,
- właściwie zaprojektowana instalacja grzewcza.
Dlaczego pompy ciepła najlepiej współpracują z podłogówką?
Pompy ciepła osiągają najwyższą efektywność w instalacjach niskotemperaturowych.
Ogrzewanie podłogowe pracuje zwykle przy temperaturze zasilania około 30–35°C, co pozwala pompie ciepła pracować bardziej efektywnie i zużywać mniej energii elektrycznej.
W przypadku tradycyjnych grzejników często wymagane są wyższe temperatury zasilania, co może obniżać sprawność urządzenia.
Nie oznacza to jednak, że pompa ciepła nie może współpracować z grzejnikami — wymaga to jednak odpowiedniego projektu instalacji.
Co oznacza współczynnik COP?
COP (Coefficient of Performance) określa stosunek ilości wyprodukowanego ciepła do zużytej energii elektrycznej.
Przykład:
Jeżeli pompa ciepła pobiera 1 kWh energii elektrycznej i dostarcza 4 kWh energii cieplnej, oznacza to, że jej COP wynosi 4.
W praktyce wartość COP zależy m.in. od:
- temperatury zewnętrznej,
- temperatury zasilania instalacji,
- rodzaju instalacji grzewczej,
- parametrów budynku.
Czy pompa ciepła wymaga fotowoltaiki?
Nie. Pompa ciepła może pracować bez instalacji fotowoltaicznej.
Fotowoltaika pozwala jednak częściowo obniżyć koszty energii elektrycznej wykorzystywanej do ogrzewania budynku.
Najczęściej oba systemy są ze sobą łączone w celu zwiększenia efektywności energetycznej budynku.
Najczęstsze błędy przy wyborze pompy ciepła
Do najczęściej spotykanych problemów należą:
- brak wykonanych obliczeń OZC,
- nieprawidłowy dobór mocy urządzenia,
- niedopasowanie pompy do instalacji grzewczej,
- montaż urządzenia o zbyt wysokiej temperaturze pracy,
- brak analizy kosztów eksploatacyjnych.
Podsumowanie
Powietrzna pompa ciepła wykorzystuje energię zgromadzoną w powietrzu zewnętrznym do ogrzewania budynku oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Dzięki wysokiej efektywności i stosunkowo bezobsługowej pracy jest obecnie jednym z najczęściej wybieranych źródeł ciepła w nowych budynkach.
Efektywność systemu zależy jednak nie tylko od samego urządzenia, ale również od właściwego doboru instalacji, parametrów budynku oraz poprawnie wykonanych obliczeń projektowych.