Pompa ciepła to nic innego, jak niskotemperaturowy sprzęt grzewczy, który wykorzystuje energię cieplną, jaka pozyskiwana jest z powietrza, wody czy ziemi. Zasada jej działania oparta jest przede wszystkim na klasycznych przemianach fizycznych, do których dochodzi w urządzeniu. Mowa oczywiście o sprężaniu, skraplaniu, parowaniu, a także rozprężaniu. Co jeszcze warto wiedzieć na ten temat? Jak wygląda historia pompy ciepła?

Historia pompy ciepła — co warto wiedzieć?

Sama nazwa pompa ciepła pochodzi już z roku 1852. To właśnie wtedy pierwszy raz niejaki lord Kelwin, czyli Wiliam Thomson, który żył w latach 1824-1907, opisał jedynie w teoretyczny sposób, jak można wykorzystać ten sprzęt do ogrzewania pomieszczeń. W tamtym okresie zatem w XVIII wieku, a także pierwszej połowie XIX wieku, ludzie uważali ciepło za swoistego rodzaju nieważką materią, którą nazywali cieplikiem. Na podstawie opracowanej teorii cieplikowej możliwe było jasne oraz klarowne wytłumaczenie zjawiska wymiany ciepła, które zachodziła między konkretnymi ciałami. Zjawisko to było nazywane przekazywaniem cieplika, a w związku z tym konkretnej ilości energii, jaka była transportowana z jednego ciała do drugiego, w kierunku wyraźnego spadku temperatury.

Dzięki opisowi oraz znajomości praw termodynamiki w tamtych latach Kelwin był również w stanie zaprezentować transformowanie ciepła z niskotemperaturowego poziomu na wysoki, jako procesu, w którego czasie dochodziło do pompowania konkretnej materii, czyli cieplika za pomocą dostarczaniu energii z zewnątrz. Jak się można domyśleć, sprzęt ten został nazwany właśnie pompą ciepła.

Jaka jest zasada działania pompy ciepła?

Aby pompa ciepła poprawnie funkcjonowała, należy dostarczyć do napędu sprężarki jedynie niedużą ilość energii elektrycznej. Wszystkie części pompy ciepła razem tworzą zamknięty układ, w którego środku krąży odpowiedni ekologiczny czynnik roboczy, który jest poddawany stałym przemianom z postaci ciekłej na gazową, a także odwrotnie. Takie działanie sprawia, że możliwy jest przepływ energii cieplnej z dolnego źródła do górnego. Jako dolny źródło ciepła może zostać wykorzystany grunt, gdzie umieszczone muszą zostać kolektory spiralne, płaskie, czy też woda, sondy, powietrze, a nawet ścieki. Źródłem górnym z kolei zawsze będzie instalacja grzewcza. Więcej o działaniu pompy ciepła dowiesz się tutaj: https://columbusenergy.pl/2020/03/03/pompa-ciepla-powietrze-woda-jak-dziala/

Jak wygląda działanie pompy ciepła?

W wymienniku ciepła, który nazywamy parownikiem roboczy czynnik występujący, jako mieszanina gazu oraz cieczy ulega procesowi odparowywania. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe jest odebranie energii cieplnej z konkretnego dolnego źródła. W późniejszym czasie czynnik ten zostaje zassany w postaci pary, która charakteryzuje się swoim niskim ciśnieniem przez sprężarkę, a tam wzrasta zarówno jego temperatura, jak i ciśnienie. 

Następną częścią całego obiegu, gdzie trafia czynnik w gazowej postaci, jest tak zwany wymiennik ciepła, czyli skraplacz. Sprężony oraz gorący czynnik ma za zadanie oddanie energii cieplnej do górnego źródła, dzięki czemu dochodzi do jego skroplenia. Kiedy czynnik zmierza do parownika, napotyka element zwany zaworem rozprężnym. To ostatni z wszystkich elementów, który jednocześnie zamyka obieg termodynamiczny. Jego zadaniem jest racjonowanie ilości czynnika, który dostaje się do parownika. W czasie tego procesu dochodzi również do obniżenia temperatury czynnika, a także jego ciśnienia. Dzięki temu czynnik może krążyć w obiegu termodynamicznym, czym możliwe jest zapewnienie cykliczności funkcjonowania pompy ciepła, a to jest przecież najważniejsze.