Jak działa pompa ciepła?

W ostatnim roku gwałtownie wzrosła popularność pomp ciepła, jako taniego i ekologicznego źródła ogrzewania. Ale jak właściwie działa pompa ciepła? Postaramy się to wyjaśnić o w niniejszym artykule.

Podstawy termodynamiczne

W procesie skraplania/parowania substancji zachodzi bardzo duża wymiana energii cieplnej. Skraplając się, substancja oddaje ciepło do otoczenia, parując – pobiera ciepło z otoczenia. Pompa ciepła wykorzystuje różnicę w temperaturze skraplania/parowania substancji w zależności od ciśnienia. W warunkach niskiego ciśnienia parowanie zachodzi w niższej temperaturze, przy wysokim ciśnieniu parowanie zachodzi w wyższej temperaturze. Jeśli sprężymy gaz (zwiększymy jego ciśnienie), będzie on parować w wyższej temperaturze.

Obieg w pompie ciepła

W pompie ciepła obieg gazu wygląda w uproszczeniu następująco:

1. Gaz paruje w niskiej temperaturze (np. -10 C°), pobierając ciepło z otoczenia (tzw. źródło dolne) – do układu dostarczana jest energia.
2. Gaz jest sprężany – dostarczamy do układu energię. Zwiększa się temperatura parowania/skraplania gazu.
3. Gaz skrapla się w wysokiej temperaturze (np. 30 C°) – układ oddaje energię, którą możemy wykorzystać do ogrzewania (tzw. źródło górne)
4. Gaz w fazie ciekłej chłodzi się, obniża ciśnienie i wraca do punktu 1.

W ten sposób pompa ciepła nie wytwarza ciepła, ale „pompuje” ciepło z obszaru o niższej temperaturze (np. powietrza zewnętrznego) do obszaru o wyższej temperaturze (np. wnętrza budynku).

Dokładnie na tej samej zasadzie działa klimatyzacja oraz lodówki, tylko tam celem jest zabranie ciepła z zimniejszej przestrzeni, a ciepło oddane na zewnątrz jest „odpadem”.

Dlaczego pompy ciepła się opłacają?

Pompa ciepła nie wytwarza ciepła, tylko „transportuje” ciepło z jednego miejsca w drugie. Większość energii do ogrzewania pompa pobiera z otoczenia – za darmo. Wystarczy dostarczyć do niej energię elektryczną używaną do napędu sprężarki. Dlatego wykorzystując tę samą ilość energii elektrycznej jest w stanie dostarczyć więcej ciepła od zwykłej grzałki elektrycznej.

Pompa ciepła z 1 kWh energii elektrycznej dostarcza przeciętnie 3-4 kWh energii cieplnej. Ogrzewanie elektryczne z 1 kWh może dostarczyć maksymalnie 1 kWh energii cieplnej. Pompa ciepła jest więc kilka razy bardziej wydajna od klasycznego ogrzewania elektrycznego.

Efektywność pomp ciepła sprawia, że są dzisiaj najbardziej opłacalnym źródłem ciepła dla domów jednorodzinnych.

Czytaj także:

Program Czyste Powietrze – nowe zasady

Bufor do pompy ciepła