Co to jest pompa ciepła?

Pompa ciepła jest ekologicznym urządzeniem grzewczym, niskotemperaturowym, którego zasada działania opiera się na znanych zjawiskach i przemianach fizycznych (I i II zasada termodynamiki, równania termodynamiczne francuskiego fizyka Carnota). Opisując działanie pompy ciepła zauważymy, że w obiegu termodynamicznym pompy ciepła, zachodzą w sposób ciągły cztery procesy. W parowniku, czynnik roboczy ulega procesowi odparowania (proces odbioru ciepła z otoczenia). Następnie w kompresorze następuje proces sprężania par czynnika roboczego., a za kompresorem czynnik roboczy posiadający wysokie ciśnienie i wysoką temperaturę, ulega procesowi skraplania w skraplaczu (proces oddawania ciepła do systemu). Ostatnim procesem, jakiemu podlega czynnik roboczy w obiegu termodynamicznym, jest proces rozprężania realizowany na zaworze rozprężnym, dozującym czynnik roboczy do parownika, gdzie następuje ponownie proces odparowania, a cykl przedstawiony powyżej powtarza się. Proces transportu ciepła z ośrodka o niższej temperaturze do ośrodka o temperaturze wyższej możliwy jest jedynie przy udziale wysoko wartościowej energii (exergii) dostarczonej z zewnątrz. Energią tą jest energia elektryczna doprowadzona do napędu sprężarki będącej jednym z elementów obiegu termodynamicznego, który to obieg umożliwia nam opisany transport ciepła.

---

Czy pompa ciepła może stanowić jedyne źródło ciepła w budynku/instalacji, w której została zamontowana?

TAK. Pompa ciepła może być jedynym źródłem ciepła, pracować w systemie monowalentnym jeżeli:

---

Czy w przypadku zastosowania pompy ciepła do ogrzewania budynku - instalacji c.o. może ona również stanowić źródło ciepła dla potrzeb c.w.u.? Czy do potrzeb c.w.u. trzeba dodatkowe inne urządzenia np. kocioł czy grzałkę elektryczną?

TAK. Pompa ciepła firmy Stiebel-Eltron z automatyka WPMWII lub WPMi może być źródłem ciepła dla potrzeb c.o. (dwóch obiegów grzewczych z dwoma różnymi temperaturami pracy - obieg grzejnikowy np. 55/45 oraz układ ogrzewania podłogowego) jak i c.w.u. do temperatury 55°C w zasobniku c.w.u. gdyż maksymalna temperatura pracy takich pomp ciepła to 60°C lub 65°C. Dodatkowe źródło ciepła dla potrzeb c.w.u. nie jest potrzebne.

---

Co to jest dolne źródło?

Dolne źródło jest to "ośrodek", "środowisko" z którego pozyskujemy, transportujemy zgromadzone tam ciepło niskotemperaturowe. Dolne źródła dla pomp ciepła dzielimy na trzy podstawowe grupy:

---

Co to jest instalacja dolnego źródła?

Instalacja dolnego źródła systemu s pompa ciepła to jest ta cześć instalacji systemu, dzięki której możemy pozyskiwać / transportować ciepło niskotemperaturowe. Rozwijając: dolne źródło stanowić może w przypadku systemów gruntowych (źródło ciepła grunt) układ rur kolektora poziomego lub pionowego wykonanego z rur PE w których cyrkuluje mieszanina propylenglikolu i wody potocznie nazywana solanką.

Dla systemów opartych na wodzie będzie to system, układ dwóch studni, jedna będzie studnia eksploatacyjną - pobór wody z warstwy wodonośnej, druga zaś studnia chłonna - wprowadzająca schłodzona wodę do tej samej warstwy wodonośnej. Studnie wykonane są w odległości minimalnej około 20 mb od siebie, z uwzględnieni kierunku spływu warstwy wodonośnej. Dla systemów opartych na powietrzu zewnętrznym i pompach ciepła przystosowanych do zabudowy na zewnątrz nie musimy wykonywać, żadnej instalacji gdyż przepływ powietrza przez urządzenie wymuszany jest przez zabudowany w pompach ciepła Stiebel-Eltron wentylator, jedyny wymóg to zapewnienie swobodnego przepływu powietrza wokół urządzenia. W przypadku pompy ciepła zabudowanej wewnątrz budynku pompa ciepła wyposażona jest w rękawy powietrzne umożliwiające zassanie i wyrzut powietrza poprzez dwa otwory w ścianie zewnętrznej budynku.

---

Czy wykorzystanie wód gruntowych podlega jakimś przepisom prawa?

TAK. Zasady wykorzystania wody podziemnej przez pompę ciepła podlegają Prawu wodnemu. Jest to wykorzystanie w celach energetycznych. Obecnie obowiązujące prawo wodne to Ustawa z dnia 18 lipca 2001 roku - Prawo wodne [Dziennik Ustaw z dnia 11 października 2001 roku, numer 115, pozycja 1229].

---

Czy w przypadku zastosowania pompy ciepła konieczne jest zastosowanie ogrzewania podłogowego lub ściennego niskotemperaturowego?

NIE jest konieczne zastosowanie ogrzewania podłogowego lub ściennego. Pompy ciepła wysokiej jakości nie maja problemów z pracą z temperaturami maksymalnymi na poziomie 60°C, co umożliwia projektantowi swobodny dobór grzejników dla parametrów 55/45°C. Przykładowo pompy ciepła Stiebel-Eltron z automatyką sterującą WPMWII obsługują jeden układ bezpośredni np. grzejnikowy 55/45, drugi układ ogrzewania podłogowego lub siennego (oba układy posiadają oddzielne, niezależne krzywe grzewcze), trzeci układ o c.w.u z temperatura maksymalną 55°C.Należy jednak zwrócić uwagę na współczynnik efektywności pracy pompy ciepła (COP). W przypadku zastosowania ogrzewania podłogowego lub ściennego rury w układzie grzewczym są zasilane temperaturą nie przekraczającą 40°C. W połączeniu z dużą powierzchnią daje to pełny komfort termiczny, dużo wyższą temperaturę odczuwalną oraz znaczne oszczędności ponieważ temperatura zasilania w większej części okresu grzewczego jest niska. W przypadku zastosowani grzejników mamy do dyspozycji znacznie mniejszą powierzchnię niż ściana czy podłoga. Wprowadzenie odpowiedniej ilości ciepła na parametrach ogrzewania podłogowego jest praktycznie niemożliwe. Dlatego grzejnik powinien zostać znacznie przewymiarowany i przeliczony do pracy na niskich parametrach (45/40°C). Dodatkowo należy zwrócić uwagę na różnice temperatur zasilania i powrotu wody do pompy ciepła, która nie powinna przekraczać kilku stopni. Jest to często mylone z układami grzejnikowymi zasilanymi przez kotły kondensacyjne. W przypadku spalania gazu najwyższą sprawność uzyskujemy zasilając temp. 40°C a na powrocie uzyskując 30°C . W celu skorygowania dużej różnicy w temperaturach zasilania i powrotu w układach grzejnikowych pracujących z pompą ciepła montuje się bufor grzewczy, który niweluje różnice i jest bezpośrednim odbiorcą ciepła wyprodukowanego przez pompę. Stosowanie buforów grzewczych w układach zasilania podłogowego nie jest konieczne

---

Co to jest współczynnik efektywności COP pompy ciepła?

Współczynnik efektywności pompy ciepła w potocznym języku można nazwać sprawnością pompy ciepła. Do określenia współczynnika efektywności COP pompy ciepła ("sprawności") możemy wykorzystać odwrócony obieg Carnota:

ε = 1/η_c = T_g/T_g-T₀ = T_g/Δ_T

gdzie:

T₀ - temperatura dolnego źródła ciepła,
T_g - temperatura źródła górnego (systemu grzewczego)
ΔT - różnica temperatur pomiędzy temperaturą górnego źródła a temperaturą źródła dolnego.

Współczynnik efektywności jest tym wyższy, im mniejsza jest różnica temperatur ΔT pomiędzy temperaturą w systemie grzewczym a temperaturą źródła ciepła. Dlatego systemy grzewcze z niską temperaturą pracy jak np. ogrzewanie podłogowe lub grzejnikowe niskotemperaturowe współpracujące z pompą ciepła, jako źródłem ciepła osiągają bardzo wysokie współczynniki efektywności, przy możliwie najniższych kosztach eksploatacyjnych. Współczynnik efektywności pompy ciepła można obliczyć korzystając z danych technicznych mocy grzewczej i poboru mocy elektrycznej pompy ciepła.
ε = Moc grzewcza pompy ciepła / Moc elektryczna potrzebna do napędu sprężarki

Przykład:

Pompa ciepła WPF10 S0/W35 - moc grzewcza 9,9 kW, pobór mocy elektrycznej 2,2 kW
ε = 9,9 / 2,2 = 4,5

---

Produkcja ciepłej wody użytkowej - co wybrać kolektory słoneczne czy pompę powietrzną?

Jeżeli koszty produkcji ciepłej wody użytkowej są wysokie zastanawiamy się jak je obniżyć? Jeżeli jesteśmy użytkownikami domu z ekspozycją dachu zachodnią lub wschodnią pojawia się pytanie czy wykorzystanie kolektorów słonecznych będzie najlepszym rozwiązaniem czy nie lepiej będzie w takim przypadku zastosować powietrzną pompę ciepła?

Zainstalowanie kolektorów słonecznych na ekspozycji południowej dachu gwarantuje najwyższą sprawność roczną tych urządzeń. Dodatkowo trzeba wyjaśnić, że w polskich warunkach klimatycznych bateria słoneczna powinna być instalowana w układzie 60°C odchylenia od poziomu lub 30°C od kąta prostego w dół. Taki montaż skutkuje pełnym wykorzystaniem energii słonecznej w zimie, kiedy słońce jest nisko i grzeje nam stosunkowo krótko. Latem teoretycznie powinno być około 35°C nachylenia ale ilość promieniowania jest tak duża, że nawet kolektory powieszone w sposób małooptymalny w pełni odbiorą ciepło słoneczne, którego raczej będzie za dużo co skutkuje częstym zatrzymywaniem systemu przez automatykę.

Pełen potencjał mocy z solarów uzyskujemy od wiosny do jesieni w dni słoneczne, gorzej jest w dni pochmurne i nocą. Istnieją przypadki, gdzie pomimo prawidłowo przeliczonej instalacji solarnej dla pensjonatów, goście wakacyjni skutecznie rozładowywali zbiorniki do tego stopnia, że nocą włączały się kotły celem uzupełnienia wody do mycia. Z drugiej strony pełne słońce przez tydzień powoduje taką temperaturę, że rozładowanie zbiornika nie jest możliwe bo nie ma takich potrzeb. Woda 80°C wymaga dużego zmieszania, jeśli jej nie wykorzystamy następnego dnia słońce może mieć dla nas pusty przebieg.

Poważną alternatywą dla baterii słonecznych są pompy ciepła typu powietrze woda, które mogą wytwarzać tylko ciepłą wodę (WWK 300) lub ogrzewać dom i wodę jednocześnie (WPL). Wielkość urządzenia oscyluje wokół lodówki dwukomorowej, posiada 300 litrowy zbiornik i agregat czyli pompę ciepła. Na naszej stronie przedstawiamy takie urządzenie w kilku wersjach, podstawowe WWK 300 działa jako wewnętrzna pompa ciepła do wytwarzania ciepłej wody. Może stać w garażu, piwnicy, pralni, pomieszczeniu gospodarczym, Zasysa powietrze wewnętrzne, odzyskuje z niego ciepło i wypuszcza drugim kanałem. Idealne w spiżarniach, ponieważ taka pompa wysusza dodatkowo powietrze co jest korzystne w takich pomieszczeniach. Temperatura wskutek pracy urządzenia może obniżyć się o około 2 stopnie ale szybko wraca do zadanej. Koszt dziennego zapotrzebowania na energię elektryczną wynosi niewiele przy pełnym rozładowaniu zbiornika a wystarczy gniazdo 220 V/230 V czyli typowe. Zaletą której nigdy nie uzyskamy przy kolektorach słonecznych jest pełne zamortyzowanie kosztów i tak niższych w zakupie niż baterie słoneczne. Pompę WWK 300 można zobaczyć na naszej stronie.

Inne wersje tego urządzenia mogą odzyskiwać ciepło wentylacyjne do zasilania pompy. Najbardziej rozbudowana wersja posiada odbiór ciepła wentylacyjnego oraz dodatkową wężownicę z możliwością podłączenia kolektorów słonecznych.

---

Mity i Prawda o ogrzewaniu podłogowym

Bazując na wieloletnim doświadczeniu firmy Uponor obalamy mity, jakie przez lata powstały odnośnie ogrzewania podłogowego. Wymieńmy kilka z nich:

• jest niezdrowe – prawdą jest, że jest obojętne dla zdrowia człowieka a prawidłowo wykonana - nieprzegrzana podłoga, to brak konwekcji powietrza, nierozprzestrzenianie się kurzu, bakterii, co jest tak niezwykle istotne dla osób cierpiących na alergie

• powoduje efekt ciężkich nóg – prawdą jest, że efekt ten nie występuje przy odpowiedniej temperaturze podłogi

• nie stosuje się w sypialniach – prawdą jest, że można stosować ustawiając odpowiednią temperaturę pomieszczenia a na wysokości łóżka temperatura osiąga wartość zbliżoną do ogrzewania grzejnikami.

• nie stosuje przy wykładzinie dywanowej i podłodze drewnianej - prawda jest taka, że można stosować przy wybraniu odpowiednich wykładzin/podłóg drewnianych. Już dzisiaj producenci tych wykładzin/podłóg drewnianych odpowiadają na potrzeby rynkowe opisując zdolność do ogrzewania podłogowego.

• trudne do regulacji - prawda jest taka, że regulacja jest łatwa i wygodna z zastosowaniem rozdzielaczy z przepływomierzami i systemów sterowania Uponor

• długotrwały proces montażu, wykonania posadzki/ tynku, uruchomienia - odpowiedzią na to, są podłogowe i ścienne systemy „suchej” zabudowy w ofercie Uponor. Dzięki nim czas montażu jest skrócony do minimum.

• nie stosuje przy renowacji budynków – odpowiedź - w ofercie Uponor jest system MINI przeznaczony do renowacji o całkowitej wysokości 15 mm.

---

Jakie KORZYŚCI wynikają dla INWESTORA w przypadku zastosowania ogrzewania płaszczyznowego (podłogowego lub ściennego)?

Ogrzewanie płaszczyznowe podłogowe lub ścienne:

• zapewnia największy „komfort cieplny” dla użytkowników pod warunkiem prawidłowego wykonania (zdecydowanie większy niż tradycyjne grzejniki, zwłaszcza przy zastosowaniu niskotemperaturowego źródła ciepłą)

• wywiera korzystny wpływ na zdrowie człowieka - gdyż oddaje ciepło do otoczenia na drodze promieniowania, eliminując konwekcję kurzu, bakterii, alergenów, zapewnia odp. wilgotność powietrza w pomieszczeniach,

• tanie w eksploatacji i może współpracować z każdym źródłem ciepła (nawet do 20% oszczędności w opłatach za energię),

• idealne dla współpracy z pompami ciepła - ze względu na niskie parametry temperaturowe (najczęściej 35/45°C) ogrzewanie płaszczyznowe nadaje się idealnie dla zastosowania niekonwencjonalnych źródeł ciepła,

• możliwość zastosowania we wszystkich pomieszczeniach mieszkalnych - zwiększenie estetyki i możliwości nowoczesnej aranżacji wnętrz
  

• możliwość zastosowania dla wszystkich rodzajów okładzin, w tym podłóg drewnianych - stosując odpowiednie gatunki drewna i temperaturę powierzchni i wykładzin dywanowych,

• możliwość zastosowania dla każdej konstrukcji podłogi (ściany) w systemie „mokrym” i „suchym”,

• łatwe do regulacji poprzez zastosowanie systemowych rozdzielaczy z przepływomierzami oraz urządzeń sterowania i programowania temperatury pomieszczeń.

---