124 125 2

Sprężarkowe pompy ciepła, stosowane do ogrzewania budynków mieszkalnych, wykorzystują energię odnawialną pochodzenia słonecznego. Ziemia ogrzewana jest energią Słońca przez cały rok. W Polsce najwięcej tej energii dociera od wiosny do jesieni. Powietrze, woda lub grunt są w stanie zakumulować energię słoneczną i zapewniają jej zapas na całą zimę. Wymienione nośniki stanowią doskonałe niskotemperaturowe dolne źródła ciepła dla pomp ciepła.

Rozważmy następujący przykład. Jeśli będziemy ogrzewać zbiornik wody o pojemności 10 l przez jedną godzinę, za pomocą grzałki elektrycznej o mocy 1 kW, to temperatura wody podniesie się o ok. 86°C (patrz s. 39). Woda w zbiorniku o pojemności 100 l, ogrzewana taką sarną grzałką także przez jedną godzinę, zwiększy swoją temperaturę zaledwie o 8,6°C. Do obydwu zbiorników dostarczyliśmy taką samą ilość energii - 1 kWh.

Przykład powyższy dowodzi, że temperatura dolnego źródła ciepła dla pompy ciepła nie musi być wysoka, aby mieć duży potencjał energetyczny.

Temperatura dolnego źródła ciepła nie może być jednak zbyt niska i nie powinna podlegać dużym wahaniom. Dolne źródło ciepła powinno być łatwo dostępne ze względu na koszty wykonania instalacji przeznaczonej do pozyskiwania i transportu ciepła. Dolne źródło ciepła nie może zanieczyszczać instalacji i powodować korozji jej elementów. [28]

Sposoby pozyskiwania energii z dolnych źródeł ciepła stanowią treść podrozdziału: Sprężarkowe pompy ciepła, s. 128.

3.6.2. Budowa i zasada działania sprężarkowej pompy ciepła.

W dużym uproszczeniu, sprężarkowa pompa ciepła składa się z dwóch wymienników' ciepła (parowmika i skraplacza), sprężarki i zaworu rozprężnego. Oczywiście pompa ciepła wyposażona jest w' szereg urządzeń dodatkowych, takich jak presostaty, zawmry termostatyczne, układy elektryczne zabezpieczające sprężarkę, itp. W urządzeniach kompaktowych (monoblokowych) elementy znajdują się zazwyczaj wewnątrz solidnej obudowy, a do programowania pompy służy specjalny panel sterujący

W pompie ciepła zachodzi proces podnoszenia potencjału cieplnego, tj. proces pobierania ciepła ze źródła o temperaturze niższej (dolnego źródła ciepła) i przekazywania tego ciepła do źródła o temperaturze wyższej (górnego źródła ciepła).

System grzewczy, wykorzystujący sprężarkową pompę ciepła, ma trzy obiegi: obieg dolnego źródła ciepła, obieg górnego źródła ciepła i obieg termodynamiczny. Obieg termodynamiczny połączony jest z obiegiem dolnego źródła ciepła za pomocą parownika, a z obiegiem górnego źródła ciepła za pomocą skraplacza.

Obieg dolnego źródła ciepła odbiera ciepło z niskotemperaturowego źródła i przekazuje je do pierwotnej strony wymiennika (parownika) w pompie ciepła. Zarówno dolne źródło ciepła, jak i czynnik roboczy mają temperaturę niższą od temperatury wymaganej przez system centralnego ogrzewania. Do wtórnej strony parownika doprowadzony jest czynnik roboczy obiegu termodynamicznego - zimny czynnik termodynamiczny.

Obieg górnego źródła ciepła odbiera ciepło od gorącego czynnika termodynamicznego i rozprowadza je do odbiorników. Przekazywanie tego ciepła odbywa się w wymienniku pompy ciepła zwanym skraplaczem. Do pierwotnej strony skraplacza doprowadzony jest czynnik termodynamiczny, natomiast do wtórnej strony skraplacza doprowadzony jest czynnik roboczy górnego źródła ciepła (woda grzewcza).

W obiegu termodynamicznym odbywa się przekazywanie ciepła z niższego na wyższy poziom temperatury. Odbywa się to w zamkniętym procesie, poprzez cykliczną zmianę fizycznego stanu czynnika termodynamicznego - sprężanie, skraplanie, rozprężanie, parowanie. Proces taki zachodzi z udziałem dostarczonej z zewnątrz energii, służącej do napędu sprężarki (prądu elektrycznego).

Sprężarka spręża parę czynnika termodynamicznego, w wyniku czego następuje przyrost jej temperatury. Gorąca para oddaje w skraplaczu większość swojego ciepła wodzie grzewczej, przy czym w wyniku ochładzania para ulega skropleniu.

125