Uzyskana energia musi następnie zostać przekształcona w ciepło. Pompa ciepła dba o ten proces. Najpierw pozyskane ciepło jest odbierane z leżącego poniżej źródła ciepła – w parowniku (wymienniku ciepła) czynnik chłodniczy odparowuje. Powstała para jest następnie zasysana do sprężarki, podnosząc jej temperaturę i ciśnienie. Gorąca para dostaje się do skraplacza, gdzie uwalnia energię cieplną, powodując jej skraplanie. Ostatni etap odbywa się w zaworze rozprężnym, który zmniejsza ciśnienie skraplającego się czynnika chłodniczego, który ostatecznie staje się płynny.
Pompa ciepła posiada również obieg, w którym krąży gazowy czynnik chłodniczy. W wymienniku ciepła energia otoczenia z obiegu pierwotnego jest przekazywana do czynnika chłodniczego w parowniku. W rezultacie czynnik chłodniczy odparowuje. W przypadku powietrznej pompy ciepła to powietrze zewnętrzne ogrzewa czynnik chłodniczy.
Proces przenoszenia energii cieplnej z ośrodka zewnętrznego do ośrodka zimnego nazywany jest chłodzeniem wyparnym
W chłodzeniu pasywnym dostępny niski poziom temperatury dolnego źródła ciepła jest przekazywany do systemu grzewczego przez wymiennik ciepła. Bez użycia sprężarki pompy ciepła pozostaje ona „pasywna” i może służyć do produkcji ciepłej wody użytkowej. Pasywne systemy chłodzenia, w zależności od aplikacji o dużych potrzebach chłodzenia, mogą zrekompensować wysoki koszt zapewnienia źródła chłodu. W przypadku tego rodzaju chłodzenia należy wcześniej zaplanować maksymalną wydajność chłodzenia dostępną dla systemu chłodzenia.
Czytaj więcej: Zwiększenie dotacji w programie „Czyste Powietrze” do 136 tys. zł
Fizyka procesu jest taka sama. Zimny ciekły czynnik chłodniczy absorbuje energię cieplną w jednostce zewnętrznej, zamieniając ją w zimne powietrze. Następnie do zimnego gazu przykłada się ciśnienie, zamieniając go w gorący gaz. Gorące powietrze jest schładzane w jednostce wewnętrznej poprzez przepuszczanie przez nią powietrza, podgrzewanie powietrza i skraplanie gazu w ciepłą ciecz. Ciepła ciecz uwalnia ciśnienie, gdy wpływa do jednostki zewnętrznej, zamieniając ją w chłodną ciecz i rozpoczynając cykl od nowa.
Pompa ciepła to urządzenie, które wykorzystuje ciepło z gorącego czynnika zewnętrznego do chłodzenia zimnego czynnika wewnętrznego
Pompa ciepła to urządzenie grzewcze, które gromadzi energię cieplną zmagazynowaną w powietrzu, gruncie lub wodzie i dostarcza ją do systemu grzewczego w odpowiedniej temperaturze. Do działania wymaga zasilania energią elektryczną, głównie do napędzania części mechanicznych odpowiedzialnych za prawidłowy przebieg procesu termodynamicznego. Każda pompa ciepła składa się z kilku ważnych elementów, które pełnią określone funkcje. wszystko to:
Pompa ciepła to urządzenie, które wykorzystuje ciepło z otoczenia do ogrzania pomieszczenia – zwykle pobiera ciepło z gruntu, wody lub powietrza i przesyła je do systemu grzewczego. W ten sposób możesz korzystać z energii, za którą nie płacisz. Ponadto pompy ciepła nie zużywają żadnego paliwa, nie emitują spalin, a działają jedynie poprzez obniżenie temperatury medium, w którym odbierają ciepło o kilka stopni. Brzmi inspirująco, prawda? Tak, ale oczywiście musi być jakiś haczyk – nie ma nic za darmo.
Sprawdź więcej: Jakie są najlepsze panele fotowoltaiczne?
Im więcej ciepła jest dostępne dla pompy ciepła, tym szybciej może ona przekazywać energię cieplną
Wyższa temperatura po „gorącej stronie” jest generowana przez sprężarkę. Sprężarka podnosi temperaturę czynnika chłodniczego (fazy gazowej) w skraplaczu do 65 - 70ºC (układ grzejnikowy). Ciepło ze skraplacza automatycznie wpłynie do domu wraz z krążącą wodą o temperaturze 55 - 45°C (zimniej). W systemach grzejnikowych normalna ΔT dla „gorącej strony” wynosi 7 - 10 ºC. W systemach ogrzewania podłogowego temperaturę skraplacza można obniżyć do 45 - 55 ºC.
Czytaj więcej: Ogrzewanie podłogowe – czy warto stosować?
W przypadku ogrzewania podłogowego normalna temperatura ΔT dla „strony ciepłej” wynosi 5–8°C. Sprawność cieplna pompy ciepła - COP - (współczynnik wydajności). Pompa ciepła przekazuje 3-4 razy więcej energii cieplnej niż zużywa energii elektrycznej. Skutkuje to sprawnością cieplną netto większą niż 300% w porównaniu z ciepłem uzyskanym z grzejnika rezystancyjnego o sprawności 100%.
Warto wiedzieć: Zwiększona Premia termomodernizacyjna z 16 do 26% w 2023r.
W najpopularniejszych pompach ciepła spotykanych w domach jednorodzinnych za zwiększenie ciśnienia pary odpowiada sprężarka elektryczna. To właśnie jej praca pozwala pompie ciepła przenosić ciepło z ośrodka chłodniejszego do ośrodka cieplejszego (co wydaje się być sprzeczne z drugą zasadą kinetyki). Wymiana ciepła między parą czynnika chłodniczego a wodą w instalacji grzewczej odbywa się w wymienniku ciepła zwanym skraplaczem - ponieważ efektem ogrzewania wody zasilającej jest skraplanie się pary.
Czytaj dalej: Jak mniej płacić za ogrzewanie domu?
Chociaż w tym momencie kończy się wymiana ciepła pomiędzy dolnym źródłem ciepła a górnym źródłem ciepła, w pompie ciepła wymagany jest jeszcze jeden proces – obniżenie ciśnienia czynnika roboczego, dzięki czemu jego temperatura spadnie poniżej poziomu dolnego źródła ciepła, co jest warunkiem odbioru z niego ciepła. Zawór rozprężny odpowiada za obniżenie ciśnienia. Energia elektryczna jest wymagana do działania sprężarki, a także do zasilania innych elementów systemu pompy ciepła (sterownika lub cyrkulatora). Może to budzić obawy co do kosztów operacyjnych.
