Rosnąca popularność pomp ciepła coraz bardziej wpływa zarówno na rynek jak i nasze codzienne życie. Jednak urządzenia te dla wielu ich użytkowników nadal pozostają tajemnicą. W jaki sposób pompa zamienia zimne powietrze pobrane z zewnątrz w ciepło, które ogrzewa nasz dom? Wchodzi tu w grę kilka ciekawych zjawisk fizycznych.

Każdy z nas ma pompę ciepła w domu

Najprawdopodobniej posiadasz w swoim domu pompę ciepła, nawet jeśli jego ogrzewanie opiera się na piecu węglowym lub gazowym. Technicznie rzecz biorąc pompą ciepła jest bowiem… lodówka. Urządzenie to pobiera ciepło wydzielane przez produkty spożywcze, a następnie oddaje je na zewnątrz. Podobnie robią pompy służące do ogrzewania budynków – pobierają ciepło z otoczenia, a następnie oddają je do systemu grzewczego, gdzie ostatecznie trafia do kaloryferów lub systemu podłogowego.

Wewnątrz pompy ciepła krąży tzw. czynnik roboczy. Jest to specjalna substancja chemiczna, która ma bardzo niską temperaturę zamarzania, więc nie ma możliwości, aby zmieniła się w ciało stałe podczas kontaktu z np. mroźnym powietrzem. Czynnik roboczy wchodzi w bezpośrednią interakcję ze źródłem ciepła, a z racji że ma niższą temperaturę niż ono – nagrzewa się.

Po pobraniu ciepła czynnik roboczy trafia do przewodów okalających parownik i oddaje do niego ciepło. W parowniku mieści się kolejna substancja – czynnik chłodniczy. Charakteryzuje się on niską temperaturą wrzenia. Nie potrzeba więc dużo ciepła, aby zmienił się z cieczy w gaz. Temperatura oddana przez czynnik roboczy ma właśnie takie zadanie. Stąd zresztą nazwa tego elementu – w parowniku czynnik chłodniczy paruje, zmienia się w gaz, a następnie rozpoczyna swoją podróż w kierunku sprężarki.

Zmiany na liście ZUM. Na te pompy ciepła nie otrzymasz dofinansowania

Zjawiska fizyczne w służbie człowieka. Jak działa pompa ciepła?

Powyższe etapy działania pompy ciepła opierały się na prostym zjawisku fizycznym – ośrodek o wyższej temperaturze przy kontakcie z ośrodkiem o temperaturze niższej oddaje mu część ciepła. Wydarzyło się to jak do tej pory dwa razy: najpierw dolne źródło ciepła (powietrze, woda, grunt) oddało temperaturę chłodniejszemu czynnikowi roboczemu, a następnie czynnik roboczy oddał temperaturę do parownika, w wyniku czego czynnik chłodniczy mógł zacząć wrzeć.

Teraz czynnik chłodniczy ma już całkiem wysoką temperaturę, ale nie jest ona jeszcze na tyle wysoka, aby ogrzać nasz dom. Jej dodatkowe zwiększenie nastąpi dzięki innemu zjawisku fizycznemu. Jeżeli zdarzyło Ci się kiedyś pompować oponę rowerową, mogłeś zauważyć, że dętka podczas tego procesu nagrzewa się. Dzieje się tak dlatego, że gaz podczas sprężania zwiększa swoją temperaturę.

Czynnik chłodniczy w formie gazu przechodzi więc do sprężarki, która ściska go i sprawia, że jest cieplejszy. Teraz substancja ta jest w stanie oddać na tyle dużo ciepła, aby móc skutecznie ogrzać nasz dom. Trafia więc do skraplacza. Ten otoczony jest przewodami należącymi do właściwej instalacji grzewczej. Płynie w nich najczęściej woda, która następnie trafia do naszych kaloryferów czy systemu ogrzewania podłogowego.

Problemy z pompami ciepła – dlaczego przeglądy i gwarancja są takie ważne?

Sprężanie i rozprężanie – cykl pracy pompy ciepła

Rozgrzany czynnik chłodniczy po trafieniu do skraplacza zaczyna gwałtownie oddawać ciepło, ogrzewając tym samym wodę w instalacji grzewczej. Na skutek spadku temperatury substancja ta po raz kolejny zmienia swój stan skupienia – tym razem z gazowego na ciekły. Stąd też nazwa miejsca, w którym się to dzieje – skraplacz.

Mimo zmiany stanu skupienia, czynnik chłodniczy nadal jest dość gorący. Zbyt gorący, aby móc trafić do parownika i pobrać ciepło z czynnika roboczego. Co pompa ciepła robi w tej sytuacji? To samo co wcześniej zrobiła, gdy czynnik był zbyt chłodny, tylko że na odwrót – wtedy doszło do sprężenia, a teraz trzeba go rozprężyć. Temperatura substancji po rozprężeniu spada i ta, już w odpowiedniej temperaturze, trafia z powrotem do parownika. Cały cykl może się wtedy powtórzyć.

– Czytaj także: Olbrzymia pompa ciepła w Berlinie. Ogrzeje domy dzięki… ściekom

 Źródła: muratorplus.pl, dombezrachunkow.com, pgnig.pl

Fot. Canva (Klubovy, aliaksandrbarysenka)

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.