Pompa ciepła może grzać zimą i chłodzić latem

Pompy ciepła powszechnie wykorzystywane są do celów grzewczych. Jednak mogą pełnić również funkcję chłodniczą – w zależności od modelu. Przy ogrzewaniu budynków pompy ciepła wykorzystują klasyczną zasadę termodynamiki, która pozwala na transport energii cieplnej z dolnego źródła (gruntu, wody, powietrza) do górnego źródła (ogrzewania podłogowego, grzejnikowego czy klimakonwektorów).

Przepływ ciepła odbywa się w zamkniętym obiegu termodynamicznym za pomocą czynnika roboczego, który jest nośnikiem energii cieplnej. Pompa pobierając ciepło z gruntu, wody lub powietrza, odprowadza je i dostarcza za pomocą czynnika roboczego do pomieszczeń. Ogrzewanie następuje poprzez stałą zmianę stanu fizycznego czynnika w procesie parowania, sprężania, skraplania i rozprężania.

Natomiast chłodzenie pomieszczeń za pomocą pomp ciepła odbywa się na dwa sposoby: pasywnie i aktywnie. Metoda pasywna wykorzystuje naturalną, niską temperaturę dolnego źródła. W metodzie aktywnej dostarczenie energii elektrycznej i uruchomienie sprężarki powoduje odwrócenie kierunku przepływu czynnika roboczego, w wyniku czego pompa odbiera ciepło z budynku i przekazuje je do wymiennika gruntowego, tym samym ochładzając pomieszczenia.

Chłodzenie pasywne

W systemie tym sprężarka pompy ciepła pozostaje wyłączona, a pracują tylko pompy obiegowe. Chłodzenie pasywne wykorzystuje naturalną różnicę temperatur w okresie letnim – wyższą w budynku i niższą w gruncie. Jego efektywność zależy od trzech czynników: wielkości dolnego źródła, jego temperatury i czasu eksploatacji. Należy pamiętać, że temperatura gruntu po pewnym czasie podniesie się o kilka stopni, co skutkuje ograniczeniem mocy chłodzenia. Dlatego za bardziej efektywne źródło uważana jest woda gruntowa, której temperatura nie jest tak zmienna w ciągu roku. Niska temperatura wód gruntowych sprawia, że system zabiera energię cieplną z budynku, zamieniając ją następnie w chłód.

– Największym atutem chłodzenia pasywnego jest jego ekonomiczność. W systemie działają jedynie pompy obiegowe, co znacznie obniża koszty eksploatacji i czyni tę metodę najtańszą opcją chłodzenia pomieszczeń. Drugą, niemniej istotną zaletą, jest korzystny wpływ chłodzenia pasywnego na regenerację źródła ciepła, w tym wypadku gruntu, eksploatowanego w zimie. W takim systemie dolne źródło jest podgrzewane energią z powietrza, która zostaje pobrana z ochładzanych pomieszczeń – wyjaśnia Rafał Magiera, ekspert pomp ciepła Sofath. 

Chłodzenie aktywne pompą ciepła

Aktywne chłodzenie jest stosunkowo nowym rozwiązaniem, dostępnym na rynku od kliku lat.
W przeciwieństwie do chłodzenia pasywnego, sprężarka pompy zostaje włączona. Dzięki temu wysoka temperatura jest skuteczniej odprowadzana do dolnego źródła. Pompa odbiera ciepło panujące w domu, przekazując je do wymiennika gruntowego.

– Chłodzenie aktywne, mimo że wymaga większych nakładów finansowych spowodowanych dostarczeniem energii elektrycznej, ma ogromne zalety. Jest dużo bardziej wydajne niż chłodzenie pasywne - przy zastosowaniu klimakonwektorów działa na zasadzie standardowej klimatyzacji, która swoją pracę opiera na wodzie lodowej o temperaturze 7/12°C. O ile chłodzenie pasywne zapewnia jedynie delikatną różnicę temperatur, system chłodzenia aktywnego pozwala na znaczne obniżenie temperatury panującej w pomieszczeniu, co jest szczególnie istotne podczas letnich upałów – tłumaczy Rafał Magiera z Sofath.

Przeczytaj również: Pompa ciepła i czas zwrotu takiej inwestycji 

Pompy ciepła wyposażone w system chłodzenia aktywnego. Nawet w najgorętszych miesiącach w roku zapewniają pełen komfort cieplny niezależnie od zastosowanych wewnątrz budynku instalacji grzewczych – ogrzewania podłogowego czy klimakonwektorów. To także ekonomiczne rozwiązanie dla tych, którym klimakonwektory służą zarówno do ogrzewania domu jak i jego chłodzenia. Co więcej, posiada jeszcze jedną istotną zaletę – dzięki osuszaniu powietrza w pomieszczeniu zapobiega powstawaniu wilgoci.

Jaka instalacja grzewcza przy chłodzeniu pompą ciepła?

Kluczowe znaczenie dla efektywności systemu chłodzenia za pomocą pomp ciepła ma instalacja grzewcza budynku. Najprostszym sposobem sprawdzającym się podczas chłodzenia pomieszczeń pompą ciepła jest ogrzewanie podłogowe. Natomiast optymalnym rozwiązaniem jest zastosowanie dwóch instalacji naraz – „podłogówki" zapewniającej ciepło zimą oraz klimakonwektorów do klimatyzacji, które wymuszając przepływ powietrza chłodzą je podczas upalnego lata. Przy chłodzeniu pompami ciepła nie sprawdzą się tradycyjne grzejniki. Ich niewielka powierzchnia całkowicie wyklucza dostateczną wymianę chłodu
z otoczeniem. W przypadku chłodzenia pasywnego ze względu na niską wydajność nie należy stosować instalacji klimakonwektorów. Natomiast przy chłodzeniu aktywnym dla pełnej klimatyzacji domu warto je zamontować (o ile nie zostały zainstalowane wcześniej jako urządzenia grzejne).

Pompy ciepła czy tradycyjna klimatyzacja?

Okazuje się, że współczynniki wydajności chłodniczej dla gruntowych pomp ciepła przy odwróconym obiegu są lepsze niż dla klimatyzacji w tradycyjnym wydaniu. Przy zastosowaniu tego rodzaju pomp do chłodzenia pomieszczeń nie jest konieczny montaż dodatkowej jednostki zewnętrznej wyposażonej w sprężarkę i wentylatory. W ten sposób oszczędzamy dodatkowe miejsce i redukujemy hałas. Co ważne, chłodzenie pompami to także ekonomiczna inwestycja – jedna instalacja podłogowa może dostarczać chłód latem i ciepło zimą do wszystkich wnętrz. Natomiast tradycyjna klimatyzacja wymaga instalacji urządzenia w każdym pomieszczeniu, w którym chcemy obniżyć temperaturę.

Pompy ciepła pokazują swoje drugie oblicze. Urządzenia, które pierwotnie miały za zadanie ogrzewać dom w miesiącach zimowych i dostarczać ciepłą wodę użytkową, od kilku lat
z powodzeniem sprawdzają się również jako system chłodniczy i klimatyzacyjny. Ta wielofunkcyjność i technologiczne zaawansowanie sprawiają, że pompy ciepła to rozwiązanie nie tylko ekologiczne, ale przede wszystkim komfortowe i ekonomiczne. 

Dowiedz się więcej: Zastosowanie pompy ciepła w nowym i starym domu