Jak działa pompa ciepła — najważniejsze informacje 

Czy wiesz, jak działa pompa ciepła i dlaczego jest idealnym rozwiązaniem do ogrzewania domu? Pompy ciepła pozyskują ciepło z otoczenia — powietrza, gruntu lub wody — i zamieniają je w energię grzewczą. W artykule omówimy różne typy pomp ciepła, takie jak powietrzne, gruntowe i wodne, oraz wyjaśnimy ich działanie, skupiając się na efektywności energetycznej i współczynniku COP.

Przedstawimy także korzyści płynące z użytkowania pomp ciepła, w tym oszczędności na rachunkach za energię, ekologiczną przyjazność oraz wszechstronność zastosowań. Na koniec pomożemy Ci wybrać odpowiednią pompę ciepła, biorąc pod uwagę różne kryteria. Zapoznaj się z naszym artykułem i poznaj zasadę działania pomp ciepła.

Czym jest pompa ciepła?

Pompa ciepła to zaawansowane technologicznie urządzenie, które działa odwrotnie do lodówki. Podczas gdy lodówka usuwa ciepło z wnętrza i przekazuje je na zewnątrz, pompa ciepła pobiera ciepło z otoczenia, wykorzystując odnawialne źródła energii, takie jak powietrze, grunt lub woda, i przekazuje je do systemu grzewczego budynku. Ten proces wykorzystuje czynnik chłodniczy, który pochłania ciepło z zewnętrznego źródła ciepła. Następnie czynnik ten przechodzi przez sprężarkę, gdzie jego temperatura i ciśnienie są zwiększane, a następnie oddaje ciepło do wnętrza budynku.
Pompy ciepła to urządzenia, które charakteryzują się wysoką efektywnością energetyczną. Oznacza to, że mogą dostarczyć kilka jednostek ciepła na każdą jednostkę energii elektrycznej zużytej do ich zasilania. Dzięki temu są one niezwykle opłacalnym rozwiązaniem na dłuższą metę, a ich zastosowanie pozwala na znaczące oszczędności. Dodatkowo są one przyjazne dla środowiska, ponieważ nie emitują szkodliwych spalin i mogą być zasilane przez energię pochodzącą z odnawialnych źródeł, takich jak panele fotowoltaiczne.

Rodzaje pomp ciepła

POWIETRZNE

Są popularnym rozwiązaniem ze względu na prostotę instalacji i niższe koszty. Źródło pompy ciepła w tym przypadku to powietrze atmosferyczne. Te systemy są dostępne w wersji MONOBLOK oraz SPLIT. Typ MONOBLOK to pojedyncze urządzenie instalowane na zewnątrz budynku, natomiast SPLIT składa się z jednostki zewnętrznej i wewnętrznej. W przypadku powietrznych pomp ciepła efektywność może spadać w bardzo niskich temperaturach, co należy uwzględnić przy planowaniu instalacji.

GRUNTOWE

Gruntowe pompy ciepła czerpią ciepło z ziemi, gdzie temperatura pozostaje stabilna przez cały rok. Systemy te wykorzystują kolektory poziome lub pionowe. Źródłem pompy ciepła w przypadku gruntowych urządzeń jest energia geotermalna. Kolektory poziome są tańsze w instalacji, ale wymagają większej powierzchni działki, podczas gdy kolektory pionowe są bardziej efektywne energetycznie, choć ich instalacja jest droższa. Największą zaletą pompy ciepła gruntowej jest wysoka efektywność, ponieważ energia cieplna z gruntu jest na stałe dostępna.

WODNE

Wodna pompa ciepła wymaga dostępu do odpowiedniego źródła wody, takiego jak wody gruntowe, powierzchniowe lub specjalnie wybudowane studnie. Odbioru ciepła z wody dokonuje system rurociągów, który transportuje ciepło do jednostki wewnętrznej. Są to systemy bardzo wydajne, ale ich instalacja może być kosztowna ze względu na wymogi infrastrukturalne​. Ten rodzaj pompy to doskonała alternatywa, a swoje zastosowanie znajduje zarówno w nowych, jak i zmodernizowanych budynkach.

Jak działa pompa ciepła?

Pompy ciepła pracują na zasadzie obiegu termodynamicznego, który umożliwia przenoszenie ciepła z jednego miejsca do drugiego. Proces ten składa się z kilku kluczowych etapów:

1. Odparowanie: W parowniku, czynnik chłodniczy pozyskuje ciepło z otoczenia (powietrza, wody, gruntu), co powoduje jego odparowanie. Nawet przy niskich temperaturach, pompy ciepła działają skutecznie — przekazując wytworzone ciepło do ogrzewania pomieszczeń. 
2. Sprężanie: Odparowany czynnik przechodzi przez sprężarkę, gdzie jego temperatura i ciśnienie są zwiększane. To kluczowy moment, ponieważ pompy ciepła opierają się na zdolności zwiększania temperatury czynnika, co jest niezbędne do efektywnego ogrzewania.
3. Skraplanie: Gorący gaz trafia do skraplacza, gdzie oddaje ciepło do systemu grzewczego budynku i podgrzewa wodę użytkową. Wytworzone ciepło dostarcza się do wnętrza budynku poprzez wymiennik ciepła, który efektywnie przekazuje energię.
4. Rozprężanie: Po skropleniu czynnik wraca do parownika przez zawór rozprężny, gdzie obniża się jego ciśnienie i temperatura, co umożliwia ponowne rozpoczęcie cyklu.

Ogrzewanie pompą ciepła możliwe jest dzięki wykorzystaniu różnic temperatur między otoczeniem a systemem grzewczym. Ten cykl pozwala na efektywne przenoszenie energii cieplnej, co sprawia, że pompy ciepła są ekonomicznym i ekologicznym rozwiązaniem.

Powietrzna pompa ciepła — zasada działania

Działanie powietrznych pomp ciepła polega na wykorzystaniu energii cieplnej zawartej w otaczającym powietrzu, nawet przy niskich temperaturach zewnętrznych, sięgających -20°C. Proces rozpoczyna się od zasysania powietrza przez wentylator do wymiennika ciepła, zwanego parownikiem. W parowniku czynnik chłodniczy o niskiej temperaturze wrzenia pobiera ciepło z powietrza, co powoduje jego odparowanie. W tym etapie pompa ciepła typu split lub ciepła monoblok mogą różnić się konstrukcją; pompy typu split mają oddzielne jednostki zewnętrzne i wewnętrzne, podczas gdy monoblok to jedna jednostka.

Następnie odparowany czynnik chłodniczy jest sprężany, co podnosi jego temperaturę i ciśnienie, umożliwiając efektywne przekazywanie postaci ciepła. Gorący gaz przechodzi do skraplacza, gdzie oddaje ciepło do systemu cieplnego budynku i tym samym pozwala m.in. na obieg ciepłej wody użytkowej. Po skropleniu czynnik przechodzi przez zawór rozprężny, co powoduje spadek ciśnienia i temperatury, pozwalając na powtórzenie cyklu.

Pompy ciepła zmieniają kierunek przepływu ciepła, umożliwiając wykorzystanie jednego źródła energii do ogrzewania budynku. W tym przypadku jednym źródłem ciepła jest powietrze zewnętrzne, co czyni powietrzne pompy ciepła efektywnym i ekologicznym rozwiązaniem.

Gruntowa pompa ciepła — zasada działania

Gruntowa pompa ciepła to zaawansowane urządzenie, które wykorzystuje energię geotermalną zgromadzoną w ziemi — dolne źródło ciepła. Ciepło pobierane jest z gruntu za pomocą wymienników, które mogą być zainstalowane poziomo lub pionowo. Wymienniki pionowe, które wymagają głębokich odwiertów, są bardziej efektywne, ponieważ na większych głębokościach temperatura gruntu jest stabilniejsza. Wymienniki poziome wymagają większej powierzchni, ale są łatwiejsze i tańsze w instalacji.

Czynnik chłodniczy cyrkuluje w systemie, absorbując ciepło z gruntu w parowniku. Następnie sprężarka podnosi temperaturę i ciśnienie czynnika, co umożliwia efektywne przekazywanie energii cieplnej. Gorący czynnik przechodzi przez skraplacz, gdzie oddanie ciepła następuje do systemu cieplnego budynku, służącego zarówno do grzania pomieszczeń, jak i dostarczania ciepłej wody użytkowej.

Po przejściu przez skraplacz czynnik chłodniczy jest rozprężany, co obniża jego temperaturę i ciśnienie. Pompa ciepła ze względu na swoje stabilne źródło energii zapewnia efektywne funkcjonowanie w surowych klimatach. Należy pamiętać, że grunt na głębokości kilkudziesięciu metrów utrzymuje dodatnią temperaturę nawet podczas mrozów.

Gruntowe pompy ciepła charakteryzują się wysoką efektywnością energetyczną i niskimi kosztami eksploatacji, mimo że wymagają wyższych nakładów inwestycyjnych związanych z instalacją. Mogą być używane w połączeniu z systemami podłogówki dla optymalnego wykorzystania ciepła z dolnego źródła.

Jak działa pompa ciepła w zimę?

Pompa powietrzna i gruntowa pompa ciepła mogą efektywnie ogrzewać domy nawet podczas surowych zim, wykorzystując zaawansowane technologie do pozyskiwania energii z otoczenia. Nawet przy bardzo niskich temperaturach, systemy te są w stanie wydobywać ciepło, które jest następnie przekazywane do systemu grzewczego domu. W ekstremalnie niskich temperaturach może być konieczne użycie dodatkowych grzałek elektrycznych, aby wspomóc system w dostarczeniu odpowiedniej ilości ciepła do wnętrza budynku​. Powietrzne pompy ciepła marki GeoPower  posiadają wbudowany system antyzamrożeniowy. Co więcej, pompy GP wyposażone są w system wtrysku pary czynnika chłodniczego EVI. Technologia ta pozwala na zwiększenie wydajności pompy grzewczej o około 25%, jednocześnie podnosząc współczynnik COP o około 10%, bez dodatkowego zużycia energii elektrycznej.

Gruntowe pompy ciepła z kolei czerpią ciepło z gruntu, który utrzymuje stabilną temperaturę przez cały rok. Dzięki temu nawet podczas bardzo mroźnych zim są one w stanie efektywnie ogrzewać budynki, ponieważ grunt stanowi niezawodne źródło darmowego ciepła. Stabilna temperatura gruntu pozwala tym systemom na wydajne działanie, niezależnie od warunków atmosferycznych. Tego typu pompy są szczególnie polecane w regionach o surowym klimacie, gdzie wymagane jest niezawodne źródło ciepła. Co więcej, gruntowa pompa ciepła GeoPower posiada zaawansowaną regulację obrotów sprężarki (DC INVERTER), umożliwiającą precyzyjne dopasowanie mocy, zgodnie z bieżącym zapotrzebowaniem, co znacznie obniża koszty ogrzewania i pozwala uzyskać maksymalną moc grzewczą w czasie dużych mrozów.

Ile miesięcznie kosztuje ogrzewanie pompą ciepła?

Inwestycja w pompę ciepła może znacznie obniżyć miesięczne koszty grzania, zwłaszcza w porównaniu do tradycyjnych systemów grzewczych. Koszty te zależą od rodzaju pompy ciepła oraz standardu energetycznego budynku. W domach o powierzchni 150 m² gruntowe pompy ciepła generują roczne koszty ogrzewania na poziomie około 3,3 tys. zł przy użyciu ogrzewania podłogowego i około 4,1 tys. zł przy użyciu grzejników. Dzięki instalacji systemu fotowoltaicznego, który wspomaga zasilanie pomp ciepła energią elektryczną, koszty te mogą być obniżone do 1,7-2,5 tys. zł rocznie.

W przypadku pompy ciepła powietrze-woda, roczne koszty wynoszą około 3,8 tys. zł dla systemów z ogrzewaniem podłogowym i 4,9 tys. zł dla systemów z grzejnikami. Zastosowanie fotowoltaiki może obniżyć te koszty do odpowiednio 2,3 tys. zł i 3,3 tys. zł. To pokazuje, że nowoczesne technologie pomp ciepła są nie tylko bardziej ekologiczne, ale także ekonomiczne w długoterminowej perspektywie.

Ostateczny koszt zależy również od efektywności energetycznej budynku. Nowoczesne budynki o wysokim standardzie izolacji termicznej, takie jak te spełniające normy WT 2021, zużywają mniej energii, co przekłada się na niższe rachunki. W takich budynkach miesięczne koszty ogrzewania przy użyciu pompy ciepła mogą wynosić od 200 do 240 zł, co jest korzystne w porównaniu do tradycyjnych systemów opartych na paliwach kopalnych. Dodatkowo instalacja grzewcza z wykorzystaniem pomp ciepła może być wspierana przez różne programy dofinansowania, co jeszcze bardziej zwiększa opłacalność tej inwestycji.

Jak wybrać pompę ciepła?

Wybór pompy ciepła zależy od wielu czynników, takich jak powierzchnia i typ budynku, izolacja termiczna, lokalne warunki klimatyczne oraz rodzaj instalacji grzewczej. Ważne jest również określenie zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową. W chłodniejszych klimatach zaleca się pompy gruntowe, które są bardziej efektywne i stabilne przy niskich temperaturach, a w czasie letnim nasze urządzenia grzewcze usuwają ciepło z przestrzeni budynku — działając w formie klimatyzacji. Warto pamiętać, że rodzaj instalacji, np. ogrzewanie podłogowe, wpływa na wydajność systemu.
Kalkulator GeoPower umożliwia dokładne dobranie mocy pompy, uwzględniając te wartości, które dają gwarancję efektywnego i ekonomicznego ogrzewania. W czasie krótszym niż minutę obliczysz zapotrzebowanie energetyczne Twojego budynku. [KALKULATOR]

Ekonomiczne ogrzewanie domu — GeoPower

Wydajność pompy ciepła zależy od jej prawidłowego montażu, wysokiej klasy podzespołów oraz regularnego serwisowania. W GeoPower od ponad 25 lat traktujemy priorytetowo powyższe zadania. Jesteśmy renomowanym producentem gruntowych oraz powietrznych pomp ciepła. Nasi inżynierowie zaprojektują i dopilnują prawidłowości wykonania całego systemu grzewczego z pompą ciepła, skupiając swoją wagę na osiągnięciu możliwie najniższych kosztów ogrzewania przy zapewnieniu wymaganego komfortu cieplnego i wygody użytkowania. Nasze urządzenia są dostosowane do polskich warunków klimatycznych, a przez wszystkie lata działalności w branży ogrzewania, wiemy, jak ogrzać tanio i wydajnie.

Chciałbyś się dowiedzieć czegoś więcej o pompach ciepła GeoPower? Napisz do nas lub zadzwoń na numer – 500 710 910.