Ogrzewanie i chłodzenie w jednym – jak pompy ciepła działają latem?

Z tekstu dowiesz się:

• jak działa pompa ciepła do ogrzewania domu,
• ile kosztuje ogrzewanie pompą ciepła,
• czy pompa ciepła może chłodzić,
• jaką instalację zamontować, aby pompa ciepła chłodziła latem,
• czym różni się chłodzenie pasywne pompą ciepła od aktywnego,
• jakie zalety ma chłodzenie pompą ciepła.

Ogrzewanie pompą ciepła – poznaj zasadę działania

Pompa ciepła to zaawansowane urządzenie grzewcze, które wykorzystuje energię z otoczenia – powietrza, wody lub gruntu – do ogrzewania budynków i wody użytkowej. Jej funkcjonowanie opiera się na zasadzie obiegu termodynamicznego, w którym kluczową rolę odgrywa sprężarka, odpowiedzialna za kumulowanie i przekształcanie energii cieplnej. Zasady działania pompy ciepła są te same od 100 lat i bazują na tym opisywanym mechanizmie niezależnie od typu instalacji.

Choć pompa ciepła zużywa energię elektryczną, głównie do zasilania sprężarki, to jej współczynnik wydajności (COP) sprawia, że dostarcza ona znacznie więcej energii cieplnej, niż pobiera energii elektrycznej. Dzięki temu jest efektywnym rozwiązaniem grzewczym, które pozwala na znaczne oszczędności w eksploatacji, przy jednoczesnym minimalizowaniu wpływu na środowisko.

Współczynnik COP (Coefficient of Performance) jest parametrem, który informuje, jaka jest wydajność pompy ciepła. Jest on stosunkiem pomiędzy mocą grzewczą pompy ciepła a energią potrzebną do zasilenia jej układu. Współczynnik COP, nazywany również współczynnikiem sprawności, informuje więc, jak działa pompa ciepła. Im większy współczynnik COP, tym uzyskanie określonej ilości ciepła z instalacji jest tańsze, ponieważ potrzebujesz mniejszego nakładu energii elektrycznej z sieci do zasilenia pompy.

Przykładowo, jeżeli zapotrzebowanie energetyczne budynku wynosi 5 kW, na które składa się 4 kW energii pochodzącej z darmowego źródła i 1 kW energii pobranej z sieci to COP wynosi 1 kW+4 kW/1 kW= 5). Współczynnik COP w wysokowydajnych pompach ciepła do grzania ciepłej wody użytkowej mieści się w przedziale 2,5-3,5. W powietrznych pompach ciepła stworzonych zarówno do grzania, jak i do chłodzenia COP wynosi od ok. 3 do 4,2. Z kolei wysoko wydajne gruntowe pompy ciepła mogą osiągać sprawność COP na poziomie 5 lub więcej.

Przeczytaj też: Współczynnik COP pompy ciepła – co to jest i od czego zależy jego wartość?

Koszt ogrzewania pompą ciepła

Pompa ciepła nie należy do najtańszych sposobów ogrzewania pod kątem kosztów początkowych. Inwestycja w nowoczesne urządzenie wymaga dużego nakładu finansowego, ale potrafi relatywnie szybko się zwrócić. Wiele zależy od rozmiarów inwestycji, zasilanego budynku i rodzaju zastosowanych instalacji.

Na przykładzie wzorcowego budynku jednorodzinnego o powierzchni 100 m² i zapotrzebowaniu 6 kW, roczna ilość energii na potrzeby grzania może wynieść 12000 kWh. Uwzględniając średnioroczny współczynnik COP na poziomie 4 koszt energii, za którą zapłacisz, wyniesie 12000/4 = 3000 kWh. Przyjmując obecnie cenę prądu na poziomie 1,03 zł/kWh otrzymasz wynik 3090 zł za sezon grzewczy.

Przeczytaj też: Pompa ciepła a zużycie prądu – co warto o tym wiedzieć?

Chłodzenie pompą ciepła – czy to możliwe?

Podstawową zasadą działania pompy ciepła jest transport ciepła z jednego źródła do drugiego. Latem, urządzenie pobiera ciepło z wnętrza pomieszczenia i przenosi je na zewnątrz, co powoduje ochłodzenie powietrza wewnątrz budynku. Proces ten jest realizowany za pomocą czynnika chłodniczego, który krąży w układzie pompy ciepła. W zewnętrznej jednostce zlokalizowanej na zewnątrz budynku czynnik chłodniczy jest poddawany procesowi skraplania, co powoduje oddanie ciepła do powietrza. Następnie, czynnik chłodniczy w postaci ciekłej jest przekazywany do wewnętrznej jednostki, która znajduje się wewnątrz budynku. W domu czynnik chłodniczy jest odparowywany, pobierając ciepło z wnętrza pomieszczeń. W wyniku tego procesu, powietrze w pomieszczeniu jest schładzane. Następnie, cykl się powtarza, a czynnik chłodniczy wraca do zewnętrznej jednostki, aby rozpocząć kolejny cykl.

Przeczytaj też: Chłodzenie pompą ciepła – jak to działa?

Pompa ciepła z funkcją chłodzenia a instalacja w domu

Chłodzenie w budynku za pomocą pompy ciepła może być realizowane za pomocą instalacji płaszczyznowych, klimakonwektorów oraz chłodnicy wodnej. Aby było efektywne i spełniało oczekiwania użytkowników dobór i obliczenie odpowiedniej mocy chłodniczej pompy powinno zostać wykonane już na etapie projektu budynku.

Najczęstszym wyborem wśród użytkowników jest oczywiście instalacja podłogowa oraz klimakonwektory. Charakteryzują się one wysoką efektywnością w funkcji grzania i są wręcz układem idealnym dla pompy ciepła pod względem ekonomii pracy. Jeżeli chłodzenie realizowane jest poprzez instalację podłogową, konieczna jest bieżąca kontrola punktu rosy, tak aby temperatura podłogi nie spadła poniżej temperatury wykroplenia pary wodnej na jej powierzchni. Należy więc zwrócić uwagę, aby regulator wyposażony był w czujnik pomiaru wilgotności powietrza i kontrolę punktu rosy.

Jeżeli zdecydujesz się na dystrybucję chłodu w budynku poprzez klimakonwektory, to na rynku dostępnych jest wiele rodzajów: przypodłogowe, podsufitowe, ścienne, kanałowe czy kasetonowe. Główną zaletą klimakonwektorów jest to, że można nimi efektywnie chłodzić budynek bez ograniczeń temperaturowych. Wynika to z tego, że klimakonwektor posiada tacę skroplin. Na etapie projektu należy pamiętać o dwóch istotnych kwestiach – odprowadzeniu tych skroplin oraz zaizolowaniu rur zasilania i powrotu, by w ścianie nie wykraplała się woda.

Chłodzenie pasywne pompą ciepła a chłodzenie aktywne – czym się różni?

Każda powietrzna pompa ciepła marki Saunier Duval typu powietrze- woda, jak GeniaAir Tek ma możliwość odwrócenia kierunku przepływu ciepła, dlatego może pracować również latem i obniżać temperaturę w pomieszczeniu. Tego rodzaju chłodzenie z wykorzystaniem pracy sprężarki pompy ciepła nazywane jest chłodzeniem aktywnym. Pozwala na wykorzystanie pełnej mocy pompy ciepła i osiągnięcie niskiej temperatury czynnika.

Chłodzenie pasywne polega na bezpośrednim odprowadzeniu ciepła z wnętrza budynku z pominięciem obiegu chłodniczego pompy ciepła. Ten tryb może być realizowany tylko w przypadku gruntowych pomp ciepła, których dolnym źródłem ciepła są pionowe lub poziome sondy gruntowe.

Chłodzenie pompą ciepła – jakie ma korzyści?

Po pierwsze. Chłodzenie pompą ciepła jest bardziej energooszczędne niż tradycyjne klimatyzatory, ponieważ wykorzystuje energię cieplną z otoczenia do przeniesienia ciepła na zewnątrz. Klimatyzatory generują chłód za pomocą kompresora, który wymaga znacznej ilości energii elektrycznej. Pompy ciepła mogą dostarczać większą ilość chłodzenia przy mniejszym zużyciu energii.

Po drugie. Pompy ciepła mogą być integrowane z odnawialnymi źródłami energii, takimi jak panele słoneczne lub kolektory słoneczne. Dzięki temu można jeszcze bardziej zredukować zużycie energii elektrycznej i zwiększyć udział czystej energii w procesie chłodzenia. Pompy ciepła są mniej podatne na zmienne warunki atmosferyczne w porównaniu do tradycyjnej klimatyzacji. Pompy ciepła wykorzystują stabilną temperaturę otoczenia, co oznacza, że ich wydajność nie jest tak silnie uzależniona od temperatury zewnętrznej. Dzięki temu pompy ciepła mogą utrzymywać stabilną temperaturę wewnątrz pomieszczeń nawet w ekstremalnych warunkach pogodowych.

Po trzecie. Pompy ciepła są zwykle cichsze w działaniu niż tradycyjne klimatyzatory, co przyczynia się do większego komfortu akustycznego wewnątrz budynku.

Wszystkie te zalety sprawiają, że chłodzenie i ogrzewanie pompą ciepła jest atrakcyjną opcją dla osób poszukujących efektywnego i ekologicznego sposobu dogrzania i chłodzenia swoich budynków.

Przeczytaj też: Czy pompę ciepła trzeba przygotować do sezonu zimowego?