Zasada Działania Pomp Ciepła

Przy pomocy pompy ciepła ma miejsce przepływ ciepła ze strefy o temperaturze niższej do strefy o temperaturze wyższej. Proces tan jednak wymaga energii elektrycznej (ilość jej zależna jest od ilości energii przenoszonej pomiędzy strefami ciepła oraz różnicy temperatur między tymi strefami –tzw. delta). Sama pompa ciepła nie wytwarza energii cieplnej tylko ją przenosi.

Głównymi elementami pomp  są: parownik, sprężarka, skraplacz oraz zawór rozprężny. Układ zawiera także pompki obiegowe (np. dolnego źródła), grzałkę elektryczną, czujniki oraz sterownik.
Pompa cieplna przenosi niskotemperaturową energię zakumulowaną w gruncie, w powietrzu lub we wodach podziemnych (media te nazywamy dolnym źródłem ciepła), która wykorzystywana jest w instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej (jest to tzw. górne źródła ciepła).
W dolnym źródle, niskotemperaturowe ciepło (aerotermalne, geotermalne lub hydrotermalne) przenoszone jest za pomocą czynnika termodynamicznego (może to być mieszanina wody i alkoholu lub glikolu, w przypadku pomp gruntowych czynnik ten znajduje się w sondach), który charakteryzuje się niską temperaturą wrzenia i parowania (w stosunku do wody) i przekazywana jest przez parownik (jest to wymiennik ciepła) do instalacji pompy ciepła.  Przepływający przez parownik czynnik roboczy (stosowane czynniki chłodnicze to freony hydrofluorowęglowodorowe – HFC) zmienia stan skupienia z płynnego na gazowy (staje się nośnikiem energii cieplnej). Czynnik w postaci pary kierowany jest do sprężarki, która spręża ją powodując wzrost ciśnienia a co za tym idzie temperatury. Wyprodukowane w ten sposób ciepło przekazywane jest w skraplaczu (wymiennik ciepła) do systemu instalacji centralnego ogrzewania. Skroplony gaz wraca poprzez zawór rozprężny (gdzie czynnik roboczy powraca do ciśnienia, które umożliwia wrzenie w temperaturze dolnego źródła ciepła) z powrotem do parownika i proces przenoszenia ciepła zaczyna się od nowa.

Współczynnik efektywności pompy ciepła (COP)

COP (Coefficient of Performance) – jest to stosunek oddanej energii cieplnej do energii napędowej niezbędnej do pracy pompy (COP= moc grzewcza/moc elektryczna). Współczynnik efektywności zależy od różnicy temperatur pomiędzy dolnym a górnym źródłem ciepła, im mniejsza różnica tym efektywniej pracuje pompa. Systemy grzewcze z niską temperaturą pracy (np. ogrzewania podłogowego – temperatura zasilania 350C lub grzejnikowego)  oparte o pompę ciepła osiągają wysokie współczynniki efektywności przy możliwie najniższych kosztach eksploatacji. Np. dla COP=4;  1 kWh prądu potrzebnej do pracy pompy ciepła, pozwala na „wytworzenie” 4 kWH energii grzewczej .
Wyróżniamy: chwilowy współczynnik efektywności (COP) oraz sezonowy (SPF) – uśredniona wartość z pełnego okresu pracy pompy ciepła

*zdjęcie pochodzi ze strony: www.pompy-ciepla.org