3 rodzaje pomp ciepła – czym się różnią?
Pompy ciepła zrewolucjonizowały branżę instalacji grzewczych do budynków. To urządzenia, które pobierają energię z jednego z trzech źródeł – powietrza, gruntu lub wody. Czym różnią się podstawowe rodzaje pomp ciepła? Gdzie sprawdzi się konkretny typ urządzenia?
Wyróżnia się trzy rodzaje pomp ciepła – wodną, gruntową i powietrzną. Podstawowa różnica między nimi to dolne źródło zasilania, czyli miejsce, z którego jest pobierana energia niezbędna do ogrzania budynku. Największą popularnością cieszą się modele powietrzne, jednak każdego roku w Polsce montuje się również kilka tysięcy pomp gruntowych i wodnych.
Pompy ciepła gruntowe
Pompy ciepła gruntowe są określane również jako pompy solanka/woda. Pobierają energię zakumulowaną w gruncie. Jest to możliwe, ponieważ ziemia poniżej stref przemarzania zachowuje odpowiednio wysoką temperaturę również zimą.
Pompy ciepła gruntowe:
- charakteryzują się wysoką wydajnością pracy – temperatura głęboko w gruncie jest stabilna przez cały rok;
- działają także przy dużym mrozie, bez konieczności stosowania dodatkowego, szczytowego źródła ciepła;
- sprawdzają się doskonale w chłodniejszych strefach klimatycznych oraz na terenach górskich.
Pionowe i poziome wymienniki ciepła
Aby zamontować gruntową pompę ciepła, trzeba przygotować instalację dolnego źródła. Najczęściej jest to wymiennik pionowy lub poziomy. Pierwszy wariant jest droższy (wymaga wykonania głębokich wykopów), ale pozwala na stworzenie systemu również na niewielkiej działce. Wymiennik pionowy sięga głęboko, dlatego taka pompa działa wydajniej i zachowuje takie same parametry pracy niezależnie od warunków atmosferycznych.
Wymiennik poziomy znacznie łatwiej zamontować. Wystarczy wykonać płytkie, ale długie wykopy. Jednak taki system jest znacznie podatniejszy na działanie niskich temperatur i może działać z różną skutecznością, zależnie od pory roku. Wymaga też dysponowania rozległym terenem wokół budynku.
Pompy ciepła gruntowe z funkcją chłodzenia
Pompy ciepła gruntowe są dostępne również w wersji z chłodzeniem. W sezonie letnim pozwalają zachować odpowiednią temperaturę w budynku bez konieczności montowania klimatyzacji. Takie urządzenia “obsługują” chłodzenie pasywne, które nie angażuje układu chłodniczego.
Pompy ciepła powietrzne
Najpopularniejszym rodzajem pompy ciepła jest model powietrzny. Wykorzystuje energię zakumulowaną w masach otaczających budynek. Takie urządzenie:
- jest najtańsze i najłatwiejsze w montażu – nie wymaga drążenia studni głębinowych lub głębokich wykopów na wymienniki ciepła. Można zainstalować je na każdej posesji;
- nie wymaga wykonywania instalacji dolnego źródła;
- wykorzystuje wentylator, który nawiewa powietrze w kierunku systemu odbierania energii;
- działa z różną wydajnością zależnie od temperatury powietrza zewnętrznego – dlatego system wspomaga się zwykle grzałkami elektrycznymi;
- może być użytkowane przez cały rok, również zimą.
Powietrzna pompa ciepła może działać przez cały rok, ale podczas bardzo silnych mrozów wspomaga się ją grzałką elektryczną. Ten wybór pozwala na zaspokojenie zapotrzebowania na energię cieplną budynku niezależnie od warunków pogodowych. Dzięki temu nie ma ryzyka, że zimą konieczne będzie korzystanie z alternatywnego ogrzewania na paliwa stałe czy gaz.
Pompy powietrzne z funkcją chłodzenia
Pompy powietrzne, podobnie jak gruntowe, mogą również chłodzić latem. Jednak wykorzystują zjawisko chłodzenia aktywnego, które jest wydajniejsze niż model pasywny. W tym celu urządzenie używa sprężarki zasilanej prądem. Pompa ciepła z funkcją chłodzenia pozwala zachować odpowiednio niskiej temperatury w budynku bez konieczności montażu klimatyzacji.
Pompy ciepła powietrzne typu split i monoblok
Pompy ciepła powietrzne dzieli się również wedle ich budowy. Wyróżnia się urządzenia monoblokowe i typu split. Pierwsze z nich są w całości zabudowane. Ich układ chłodniczy zamyka się hermetycznie w jednej jednostce. Taka budowa sprawia, że w pompach monoblokowych nie pojawiają się wycieki lub błędy instalacyjne.
Pompy split mają oddzielną jednostkę wewnętrzną i zewnętrzną połączone przewodami przesyłającymi czynnik chłodniczy. Taka budowa może być podatniejsza na wycieki, ale ma też ważną zaletę – pozwala na skuteczne chłodzenie budynku w lecie.
Montaż pomp ciepła powietrznych typu split
Układ chłodniczy w pompach powietrznych typu split jest podzielony na jednostkę wewnętrzną i zewnętrzną. Są połączone specjalnymi przewodami, przez które przepływa czynnik chłodniczy. Taka budowa sprawia, że do montażu urządzenia są potrzebne uprawnienia chłodnicze, czyli F-gazowe. Co więcej, system trzeba również regularnie kontrolować, sprawdzając jego szczelność. W przypadku pomp monoblokowych uprawnienia te nie są wymagane. Nawet jeśli w takich urządzeniach występują dwie jednostki, są połączone specjalnymi przewodami wodnymi.
Pompy ciepła wodne
Pompy ciepła wodne wykorzystują źródło dolne, którym jest studnia głębinowa lub zbiornik wodny (rzeka, staw, jezioro). Ich montaż wymaga wygospodarowania nawet kilkuset metrów terenu, ale w wielu przypadkach się to opłaca. Pompy wodne są wydajne, dlatego mogą ogrzać budynki o powierzchni nawet kilkuset metrów kwadratowych.
Pompy wodne pobierają energię z wody i wykorzystują ją do ogrzania budynku. Schłodzona woda trafia następnie z powrotem do zbiornika lub studni głębinowej (w tym przypadku jest konieczne przygotowanie dwóch otworów – jednego do pobierania ciepłej wody, a drugiego do oddawania schłodzonej).
Zastosowanie wodnych pomp ciepła
Wodne pompy ciepła wciąż są dość mało popularne. Jest tak ze względu na konieczność dysponowania zbiornikiem wodnym lub wykonania głębokich wykopów. Ich instalacja pozwala jednak na ogrzanie nawet bardzo dużych budynków. Pompy ciepła tego typu wyróżniają się najwyższą wydajnością spośród dostępnych urządzeń, dlatego mogą być użytkowane w obiektach o powierzchni większej niż kilkaset metrów kwadratowych. Poza tym zachowują taką samą sprawność działania przez cały rok.
Pompy ciepła wodne, gruntowe i powietrzne – do c.w.u i ogrzewania powietrza
Pompy ciepła powietrzne, wodne i gruntowe mogą służyć do ogrzewania powietrza lub wody użytkowej. Dzieli się je na dwa rodzaje:
- pompy ciepła X/powietrze – czerpią energię z powietrza, gruntu lub wody i wykorzystują ją do ogrzewania budynku. Działają podobnie jak klimatyzatory. Są dostępne jedynie w wersji split, czyli z jednostką wewnętrzną i zewnętrzną. W sezonie letnim mogą również chłodzić budynek;
- pompy ciepła X/woda – wykorzystują ciepło z powietrza, gruntu lub wody do ogrzania wody użytkowej. Niekiedy są wspomagane kotłem lub grzałką elektryczną. Można również zintegrować je z instalacją fotowoltaiczną. Takie pompy podgrzewają też wodę używaną w grzejnikach i ogrzewaniu podłogowym.
X – źródło poboru energii (powietrze, woda lub grunt, zależnie od modelu pompy ciepła).
Jaki rodzaj pompy ciepła sprawdzi się najlepiej?
Duży wybór pomp ciepła pozwala na dobranie urządzenia odpowiednio do potrzeb użytkownika i parametrów technicznych budynku. W większości obiektów wystarczy model powietrzny, który jest tani, łatwy w montażu i wydajny, by zaspokoić zapotrzebowanie na ciepło przez większą część roku. Instalacje wodne i gruntowe są o wiele bardziej skomplikowane i kosztowniejsze, ale też skuteczniejsze. Na taki system decydują się właściciele większych działek. Początkowa duża inwestycja zwraca się dość szybko, zwłaszcza gdy pompa ma ogrzać budynek o powierzchni co najmniej kilkuset metrów kwadratowych.
Dobór odpowiedniej pompy ciepła warto powierzyć specjalistom. Pracownicy firmy Duneko zajmą się dopasowaniem urządzenia do budżetu klienta, jego potrzeb oraz specyfiki nieruchomości. Wyliczą optymalną moc pompy na podstawie opatentowanego algorytmu oraz stworzą cały system od A do Z. To osoby, które doskonale wiedzą, jaki rodzaj urządzenia będzie najwydajniejszy na danej działce.
Autorski nadzór merytoryczny nad artykułami prowadzi Profesor Zwyczajny Andrzej J. Nowak – Przedstawiciel Polski w EUROTHERM Committee Unii Europejskiej z Zakładu Przepływu Ciepła i Energetyki Jądrowej, profesor Politechniki Śląskiej cytowany według Google Scholar 3437.
Prof. dr hab. inż. Andrzej J. Nowak specjalizuje się w modelowaniu matematycznym procesów przepływu ciepła, numerycznej mechanice płynów, sprzężonych procesach transportu ciepła i masy, procesach zmiany fazy, problemach odwrotnych w wymianie ciepła, procesach wymiany biociepła, równaniach stanów gazów rzeczywistych, pompach ciepła i zastosowaniach strumienic w chłodnictwie, równowadze chemicznej w roztworach czynników rzeczywistych.
Biografia, przebieg pracy i osiągnięcia naukowe:
Profesor zwyczajny, Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej, od października 2007. Ponadto profesor zwyczajny, Uniwersytet Neapolu „Parthenope”, od czerwca 2019,
Profesor nadzwyczajny tytularny, Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej, od maja 2005,
Cytowalność prac Profesora Andrzeja J.Nowaka wynosi 2452 na podstawie Google Scholar.
Profesor nadzwyczajny, Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskie, 1 maja 2003 – 4 kwietnia 2005
Profesor wizytujący, Wessex Institute of Technology.
Współorganizator i organizator międzynarodowych konferencji naukowych w tym: Europejskiej Konferencji Nauk-termalnych European Thermal-Sciences Conference zorganizowanej pod auspicjami Komitetu EUROTHERM, 19-23 czerwca 2016, Kraków, Polska.