Pompy ciepła są urządzeniami mającymi coraz większą popularność w instalacjach centralnego ogrzewania (c.o.), klimatyzacji, instalacjach ciepłej wody użytkowej (c.w.u) czy podgrzania wody w basenie zarówno w domach jednorodzinnych, jak też dużych obiektach wielorodzinnych, użyteczności publicznej a nawet w przemyśle. Wzrastająca popularność pomp ciepła wynika min stałego wzrostu cen nośników energii. Wiąże się to także z aspektem ekologicznym jakie posiadają pompy ciepła szczególnie w stosunku do tradycyjnych źródeł ciepła opartych na procesach spalania. Główna zasadą działania pomp ciepła jest odbiór ciepła z środowiska o niższej temperaturze (dolne źródło ciepła), podnoszenie jego potencjału cieplnego za pomocą procesów zachodzących w pompie i przekazanie go do środowiska o wyższej temperaturze (górne źródło ciepła). Górne źródło ciepła jest wysokotemperaturowe, a jego temperatura określa efekt użyteczności samej pompy. W obiegu tym, nośnikiem jest najczęściej woda – rzadziej powietrze. Dolne źródło jest niskotemperaturowe, a jego wybór stanowi główny czynnik ekonomicznego odzysku ciepła. Proces podniesienia potencjału pomiędzy dolnym i górnym źródłem ciepła jest możliwy ponieważ pompy ciepła wyposażone są w sprężarkę (instalacje gruntowe lub zbiorniki wodne) lub w wymienniki analogiczne do chłodnic samochodowych (instalacje powietrzne).
Całą pracę pompy ciepła można scharakteryzować w czterech krokach:
Moc pompy ciepła powinna być odpowiednia do potrzeb cieplnych budynku. Nie należy instalować zbyt dużego urządzenia. Wiązałoby się to z potrzebą zastosowania większego i droższego dolnego źródła i samego urządzenia. Dodatkowo wykorzystanie pompy ciepła o zbyt dużej mocy może negatywnie wpływać na jej żywotność. Wymaganą moc należy określić na podstawie obliczeń strat ciepła budynku oraz ilości zużywanej ciepłej wody.
Miarą efektywności działania pompy ciepła jest współczynnik COP. Współczynnik efektywności COP to stosunek otrzymanej ilości ciepła w skraplaczu do zużytej energii elektrycznej (napędowej). Efektywność gruntowych pomp ciepła oraz powietrznych pomp ciepła może sięgać ponad 150% zaś kotłów na biomasę nawet 500%.
Pompy ciepła dzielimy na rodzaje pod względem wykonania dolnego źródła ciepła – to ten element wpływa na cenę urządzeń, ich instalację oraz energooszczędność całego systemu. Rodzaje dolnych źródeł ciepła: powietrze , woda gruntowa, grunt pion oraz grunt poziom.
Gruntowe pompy ciepła wykorzystują ciepło przechowywane w warstwach powierzchniowych Ziemi. Gdy świeci słońce, grunt nagrzewa się akumulując energię cieplną. Grunt jest przy tym dobrym akumulatorem ciepła gdyż przez cały rok zachowuje stosunkowo równomierne temperatury. Już na głębokości około 1,5 – 2 m, zmiany sezonowe nie mają wpływu na temperaturę co już umożliwia ekonomiczną pracę pompy.
Rozróżniamy dwa rodzaje gruntowych wymienników ciepła:
Porównanie gruntowej pompy do powietrznej pompy ciepła
Technologia płynnej modulacji pompy ciepła to duma firmy Heliotherm. Od 1994 roku, poprzez ciągłe badania firma Heliotherm opracowała niezawodną , w pełni modulowaną gruntową pompę ciepła. Stosowanie tego rozwiązania w gruntowych pompach ciepła stanowi rzadkość na rynku ze względu na ogrom pracy, który jest wymagany przy jego opracowaniu.
Zastosowanie tej technologii otwiera zupełnie nowe możliwości w technice grzewczej. Wszędzie tam, gdzie do tej pory zmienne zapotrzebowanie na energię ograniczało możliwości korzystania z pomp ciepła, dzięki modulacji staje się to możliwe i opłacalne.
Technologia ta opiera się w pełni na modulowanych obrotach sprężarki typu Scroll. Urządzenie dostosowuje się do aktualnego zapotrzebowania na energię, pozwalając jeszcze bardziej zoptymalizować koszty eksploatacyjne. Dzięki elektronicznemu zaworowi rozprężnemu we wszystkich typoszeregach posiadamy moce modulowane w zakresie do 31 kW w pompach gruntowych. Rozwiązanie to jest stosowane z powodzeniem w urządzeniach Heliotherm już od 10 lat.
Schemat działania pomp ciepła z modulacją mocy przy temperaturze plusowej
Schemat działania pomp ciepła z modulacją mocy przy temperaturze ujemnej
