Pompy ciepła z każdym kolejnym rokiem zyskują na popularności i są wybierane jako tanie, ekologiczne źródła energii. Jednak wciąż wiele osób ma wątpliwości, jak takie urządzenie poradzi sobie w sezonie zimowym, kiedy temperatury na zewnątrz spadają nawet poniżej 20°C.
Czy w związku z tym taka inwestycja jest opłacalna, a w okresie zimowym urządzenie dostarczy wystarczającą ilość energii cieplnej do ogrzania domu lub wody użytkowej?
Jak działa pompa ciepła?
Aby móc zastanawiać się nad efektywnością pomp ciepła o każdej porze roku, przede wszystkim należy poznać zasadę ich działania. Praca polega na pobieraniu energii cieplnej zawartej w tzw. dolnym źródle i przekazywaniu jej za pośrednictwem medium (najczęściej jest nim glikol) do źródła górnego.
Wymiana czy też przejmowanie energii przez czynnik roboczy, odbywa się z wykorzystaniem zjawisk fizycznych takich jak zmiany ciśnienia, stanu skupienia czy temperatury.
Zgodnie z prawami fizyki, każda materia w przyrodzie, której temperatura jest wyższa niż 0 K (-273.15℃), kryje ładunek energetyczny. Nietrudno zrozumieć, że wybrane dolne źródło zawiera w sobie taką energię. Dzieje się tak o każdej porze roku – zarówno latem, jak i zimą.
Pozyskiwanie tej energii nie oznacza jednak opłacalności i zaspokajania potrzeb. Dlatego warto przyjrzeć się poszczególnym dolnym źródłom i sprawdzić, jak zmienia się efektywność pompy ciepła, która z nich korzysta.
Czym jest efektywność cieplna pompy i jak zmienia się zimą?
Efektywność cieplna, czy też współczynnik efektywności cieplnej COP, wyraża stosunek energii elektrycznej zużytej do podtrzymania pracy urządzenia do ilości wyprodukowanej energii cieplnej. Im wyższy jest ten wskaźnik, tym większa jest opłacalność pracy urządzenia.
Jak zmienia się współczynnik COP w poszczególnych miesiącach? Jest to w dużym stopniu uzależnione od rodzaju pompy i zastosowanych rozwiązań technicznych. Ilustrują je poniższe przykłady.
- Pompy ciepła gruntowe z kolektorem pionowym – zimowe obniżenie ich efektywności zależy od tego, z jakiego kolektora korzystają. Jeśli jest to odwiert pionowy, a dolna sonda znajduje się na głębokości około 200 m, użytkownik może liczyć na stabilność temperaturową przez cały rok. Zazwyczaj temperatura glikolu jest stała i wynosi 10°C. Niestety taka głębokość nie jest osiągalna w każdym przypadku. Przeszkodą mogą być warunki terenowe, możliwości techniczne firmy wiertniczej czy też ograniczone środki finansowe.
- Pompy ciepła gruntowe z kolektorem poziomym – ze względu na płytkie umieszczenie kolektora, wraz ze spadkiem temperatury gruntu spada też efektywność pompy. Dlatego do pokrycia zimowego zapotrzebowania na ciepło, trzeba wykonać instalację z dużym kolektorem, co oznacza również wyższe koszty jego wykonania.
- Pompy ciepła wodne – jednym z dolnych źródeł ciepła mogą być podziemne wody gruntowe. Są one najlepszym wyborem, ponieważ jako jedyne zapewniają pełną stabilność temperaturową o każdej porze roku. Temperatura źródła przyjmuje wartość od +8 do +12oC. Wadą takiego rozwiązania są fizyczne i chemiczne zmiany wody, które mogą przyczyniać się do niszczenia instalacji.
- Pompy ciepła powietrzne – charakteryzują się największymi wahaniami efektywności cieplnej. Zimą następuje znaczny jej spadek, chociaż pompa pracuje z dodatnim bilansem w środowisku o temperaturze do -20oC. Trzeba jednak liczyć się z tym, że wydatek energetyczny będzie większy, a więc i koszt eksploatacji wyższy. Jednocześnie zakup i montaż takiej pompy jest najtańszy, co w skali długoterminowej może się okazać opłacalne.
Montaż pomp ciepła należy powierzyć specjalistom, pozwoli to dokonać wyboru odpowiedniego typu urządzenia.