Pompy ciepła

Centralne ogrzewanie to według definicji encyklopedycznej (z Wikipedii) dostarczenie ciepła do elementów grzejnych zlokalizowanych w docelowych pomieszczeniach za pomocą gorącej wody. Gorąca woda produkowana jest w jednym miejscu, rozprowadzana rurami, oddaje ciepło w pomieszczeniach przez grzejniki lub ogrzewanie podłogowe.

Dzięki temu, że ciepło produkowane jest w jednym miejscu, konieczny jest zakup tylko jednego kotła. A kocioł jest zazwyczaj najdroższym elementem całej instalacji grzewczej. Po budynku trzeba wtedy tylko rozprowadzić gorącą wodę a nie paliwo. To mogłoby być kłopotliwe zwłaszcza w przypadku korzystania z paliwa stałego, np. węgla. Piece kaflowe na węgiel wychodzą z użycia, bo niewiele osób lubi brudzić pokój węglowym pyłem. Trudno wyobrazić sobie pokojowe piece na gaz ziemny albo olej opałowy.

Klasyczne centralne ogrzewanie współpracuje z grzejnikami. Nowoczesne podłączane jest do ogrzewania podłogowego. Oddaje ono ciepło przez powierzchnię podłogi, ogrzewając najpierw stopy. Ludziom jest najzimniej właśnie od strony stóp, więc ciepła podłoga zapewnia komfort cieplny nawet przy niższej temperaturze w pokoju. Dzięki temu możliwe jest jej obniżenie nawet o kilka stopni. To z kolei pozwala na zmniejszenie strat ciepła i oszczędzanie energii.

Źródłem ciepła dla centralnego ogrzewania może być też tzw. pompa ciepła. Urządzenie to pobiera ciepło z gruntu lub powietrza na zewnątrz budynku i dostarcza je do czynnika grzewczego. Pompy ciepła produkują kilka razy więcej ciepła niż zużywają energii elektrycznej. Tym więcej, im niższą temperaturę muszą wygenerować. Dlatego najlepiej współpracują z ogrzewaniem podłogowym, które korzysta z czynnika grzewczego o niskiej temperaturze.

Centralne ogrzewanie to praktycznie jedyny sposób na wygodne wykorzystanie ciepła z miejskiej sieci ciepłowniczej. Wtedy w domu (bloku) instaluje się tzw. wymiennik ciepłowniczy. On ogrzewa wodę w domowej instalacji centralnego ogrzewania i jest jego źródłem ciepła. Ciepło z ciepłowni jest często tańsze niż ciepło produkowane we własnym zakresie. To nie powinno dziwić, bo ciepłownie w Polsce korzystają przede wszystkim z węgla. Domowe kotły centralnego ogrzewania są często zasilane paliwami znacznie droższymi: gazem ziemnym, olejem opałowym albo nawet gazem płynnym.

Dobrze w funkcji źródła ciepła dla centralnego ogrzewania spisują się kotły dwufunkcyjne. One jednocześnie produkują też ciepłą wodę użytkową. Ich zaleta polega na tym, że są małe (można nawet powiesić na ścianie!) i stosunkowo tanie, w porównaniu do ceny dwóch osobnych urządzeń. Są też całkiem estetyczne.

Nowoczesne centralne ogrzewanie wyposażone jest najczęściej w różnego rodzaju automatykę lub sterowniki. Pozwala to na regulację temperatury w domu w nocy i podczas nieobecności domowników. To pozwala na zmniejszenie wydatków na ogrzewanie bez pogorszenia komfortu użytkowania budynku.

–
Centralne ogrzewanie.

Ogrzewanie podłogowe może być elektryczne lub wodne. W tym pierwszym przypadku w podłodze zostają umieszczone przewody grzejne (lub specjalne maty grzejne). W drugim przypadku w podłodze umieszcza się przewody, którymi przepływa ciepła woda.

Ten pierwszy przypadek należy traktować jak zwykłe ogrzewanie elektryczne. Podobnie jak ogrzewanie akumulacyjne pozwala na wykorzystanie dobrodziejstw taryfy nocnej, bo ma dość dużą bezwładność cieplną. Mimo wszystko jest jednak dość drogie.

W drugim przypadku najczęściej mamy do czynienia z wykorzystywaniem ciepłej wody, której źródłem są pompa ciepła bądź kocioł kondensacyjny. Pompa ciepła dobrze pracuje tylko gdy produkuje ciepłą wodę o dość niskiej temperaturze a kocioł kondensacyjny swoją bardzo wysoką sprawność osiąga dopiero przy niskiej temperaturze czynnika.

Dlaczego ogrzewanie podłogowe może wykorzystywać czynnik grzewczy o niskiej temperaturze? Ilość przekazanego ciepła jest iloczynem między innymi różnicy temperatur i powierzchni oddawania ciepła. W przypadku grzejników jest ona dość mała, równa powierzchni kaloryfera. W przypadku ogrzewania podłogowego jest znacznie większa, bo jest to powierzchnia całej podłogi.

Dodatkowo, warto wspomnieć, że ludzkie ciaÅ‚o lubi ciepÅ‚o “od spodu”, tzn. od stóp. Dla naszego komfortu wskazana jest ciepÅ‚a podÅ‚oga i chÅ‚odne powietrze wokół gÅ‚owy. Z tego wzglÄ™du ogrzewanie podÅ‚ogowe jest znacznie bardziej komfortowe niż gorÄ…ce grzejniki.

Warto wspomnieć, że dzięki temu, że ciepła podłoga zapewnia nam komfort cieplny, można nieco obniżyć temperaturę w pomieszczeniu. To z kolei zmniejsza straty ciepła przez ściany, okna i wentylację a więc pozwala na oszczędności.

Najciekawiej wygląda sprawa podłączenia ogrzewania podłogowego do pompy ciepła. Dobrze zaprojektowana pompa może być tańsza niż kocioł centralnego ogrzewania, do dobrego działania wymaga ona jednak właśnie ogrzewania podłogowego. W przypadku tego typu urządzeń im wyższa różnica temperatur między poborem ciepła (wymiennik gruntowy) a jego oddawaniem (czynnik grzewczy w centralnym ogrzewaniu) tym więcej energii musi zostać zużyte do przepompowania ciepła. Z tego wynika wyższy koszt użytkowania takiej instalacji a więc mniejsze oszczędności.

Ogrzewanie podłogowe to generalnie rzecz biorąc szansa na oszczędności, ale czy warto je sobie zainstalować to już każdy powinien ocenić we własnym zakresie, biorąc pod uwagę nie tylko koszty ale i inne preferencje.

–
Krzysztof Lis, inżynier mechanik specjalności energetyka cieplna
Drewno zamiast benzyny, tanie ogrzewanie

W myśl dyrektywy unijnej, w niedługim czasie, wszystkie nowo budowane domy w Polsce będą musiały mieć certyfikat energetyczny i spełniać rygorystyczny warunek izolacyjności cieplnej. Dla zwykłego budynku energooszczędnego całkowity współczynnik przenikalności cieplnej będzie musiał być mniejszy od 0,3W/m2K.
W przypadku domu pasywnego jest on mniejszy od 0,15W/m2K.

Przy spełnieniu tych warunków i rozsądnym rozwiązaniu problemu właściwej wentylacji, roczne zużycie energii, potrzebnej na ogrzanie przykładowego domu o powierzchni 150 m2, przy dzisiejszych cenach, jest na poziomie 150-300zł w przypadku domu pasywnego i 400-700 dla domu energooszczędnego, w zależności od użytego nośnika energii.

Bardzo wiele osób, oszołomionych reklamami i zafascynowanych wizją budowania własnego domu, planuje zainstalowanie centralnego ogrzewania, a nawet pompy ciepła, w domu który spełnia takie parametry. Pompy ciepła są oczywiście wspaniałymi urządzeniami i rewelacyjnie nadają się do pracy, ale tylko tam, gdzie będą właściwie wykorzystane.

Sens ekonomiczny takiego przedsięwzięcia jest żaden. To mniej więcej tak, jak instalować nowoczesną, niezawodną windę do domku z poddaszem użytkowym. Oczywiście, od strony technicznej nie ma żadnego problemu. Lub kupić autobus, żeby codziennie zawieźć swoje dziecko do szkoły na drugą stronę ulicy. Jeśli kogoś stać i ma taką fanaberię, to czemu nie.

Nawet gdyby eksploatacja pompy ciepła, czy układu centralnego ogrzewania, były zupełnie za darmo, a urządzenia niezniszczalne, to w tych warunkach i tak nigdy się nie spłacą w stosunku do rozwiązań racjonalnych ekonomicznie.

Załóżmy, że całkowity koszt takiej instalacji wynosi tylko 20000zł. Przyjmując niewiarygodnie niski koszt tego kapitału na 5%, otrzymujemy 1000zł rocznie.

Wykorzystując zamiast tego punktowe grzanie elektryczne, za kilkaset zł, lub we właściwie wybranych miejscach ogrzewanie podłogowe, za 1000-2000zł, otrzymujemy 10-40 krotną różnicę w koszcie kapitału. Przy wyżej wymienionych założeniach można przyjąć, że rocznie będzie to 30-100zł. A różnica w koszcie energii nie taka wielka, a nawet żadna, w przypadku powietrznej pompy ciepła i silnych mrozów.

Pozostaje problem najtańszego uzyskania ciepłej wody użytkowej, który często jest rozwiązywany przy okazji CO. Pompa ciepła ma znacznie mniejszą sprawność, jeśli chcemy otrzymać wysoką temperaturę, jaka jest potrzebna do CWU. Centralne ogrzewanie, może mieć punkt wspólny z CWU tylko poprzez piec dwufunkcyjny.

Optymalnym ekonomicznie sposobem na uzyskanie ciepłej wody w domu jednorodzinnym, przy dzisiejszych cenach, jest przepływowy piec gazowy, usytuowany w najbliższym możliwym sąsiedztwie łazienki, lub bojler elektryczny, jeśli nie ma gazu. Jeżeli kuchnia jest dalej, to lepiej zastosować w niej osobne elektryczne urządzenie przepływowe, lub mały bojler. Nie traci się wówczas czasu na czekanie na ciepłą wodę i energii, która idzie w ścianę.

–
Piotr Waydel
http://www.reescon.pl/

Nazwa “pompa ciepÅ‚a” jest użyta przez analogiÄ™ do nazwy powszechnie znanej “pompy hydraulicznej” pompujÄ…cej ciecz (najczęściej wodÄ™) z niżej poÅ‚ożonego zbiornika do zbiornika poÅ‚ożonego wyżej. Zarówno “pompa hydrauliczna” jak i “pompa ciepÅ‚a” potrzebujÄ… energii dostarczonej z zewnÄ…trz. Kiedy ciepÅ‚o pÅ‚ynie w naturalnym kierunku (od wyższej temperatury do niższej), przepÅ‚yw tego ciepÅ‚a może być wykorzystany do napÄ™du silnika cieplnego podobnie jak przepÅ‚yw wody pÅ‚ynÄ…cej grawitacyjnie z góry na dół napÄ™dza silnik hydrauliczny (turbinÄ™ wodnÄ…). Aby “zmusić” ciepÅ‚o do pÅ‚yniÄ™cia w odwrotnym kierunku (od temperatury niższej do wyższej) należy z zewnÄ…trz dostarczyć energii do napÄ™du podobnie jak przy pompowaniu wody z dolnego zbiornika do górnego. Przy odpowiedniej konstrukcji “pompa ciepÅ‚a” i “silnik cieplny” mogÄ… być jednym urzÄ…dzeniem, podobnie jak jednym urzÄ…dzeniem mogÄ… być pompa hydrauliczna i silnik hydrauliczny (np. turbina Kaplana) w elektrowni szczytowo-pompowej.

Sprężarkowe pompy ciepła realizują obieg termodynamiczny (obieg Lindego), będący odwróceniem obiegu silnika cieplnego. Ciepło jest pobierane przez roboczy czynnik termodynamiczny (freon, amoniak, sprężony dwutlenek węgla) w parowniku (dolne źródło ciepła), w którym czynnik odparowuje i trafia do sprężarki, gdzie rośnie energia wewnętrzna czynnika (a więc i temperatura), a następnie w skraplaczu oddaje ciepło (górne źródło ciepła) skraplając się i przez zawór dławiący lub rurkę kapilarną, trafia z powrotem do parownika.

Pompy ciepła wykorzystują ciepło niskotemperaturowe (o niskiej energii) (w praktyce 0 °C - 60 °C), trudne do innego praktycznego wykorzystania.

Pompa ciepła jest urządzeniem wymuszającym przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej, dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych).

Pompy ciepła najczęściej mają zastosowanie w:

• gospodarstwach domowych (chÅ‚odziarki, zamrażarki)
• przetwórstwie spożywczym (chÅ‚odnie, zamrażalnie, fabryki lodu)
• klimatyzacji pomieszczeÅ„ (chÅ‚odzenie pomieszczeÅ„)
• chÅ‚odnictwie
• ogrzewaniu pomieszczeÅ„ ciepÅ‚em pobieranym z otoczenia (z gruntu, zbiorników wodnych lub powietrza)

W lodówkach i zamrażarkach ciepÅ‚o jest “wypompowywane” z przechowywanych produktów (co obniża ich temperaturÄ™) i oddawane do pomieszczenia w którym stoi lodówka lub zamrażarka. Pompa ciepÅ‚a zastosowana do ogrzewania pomieszczeÅ„ “wypompowuje” ciepÅ‚o z otoczenia o niskiej temperaturze (z gruntu lub powietrza na zewnÄ…trz budynku) i po podniesieniu temperatury czynnika roboczego oddaje ciepÅ‚o do ogrzewanego pomieszczenia.