Pompa ciepła jest urządzeniem grzewczym, które wykorzystuje obieg termodynamiczny do tego, żeby przetransportować ciepło z dolnego źródła (powietrza, gruntu lub wody) do górnego źródła (naszego domu). Jest to rozwiązanie korzystne z finansowego punktu widzenia (czas zwrotu jest określany najczęściej na przedział od 5 do 15 lat), a także wygodne w użytkowaniu (pompa ciepła jest bezobsługowa) oraz korzystne dla środowiska. Możemy traktować ją jako inwestycję, która daje gwarancję zwrotu. Odpowiedni dobór systemu pozwoli skrócić ten czas. Pompa ciepła to urządzenie, które do swojego działania wykorzystuje energię elektryczną. Artykuł będzie dotyczył właśnie kwestii zasilania oraz umiejscowienia urządzenia w instalacji elektrycznej.
Prąd elektryczny jako paliwo do wywoływania obiegów termodynamicznych
Koszty eksploatacyjne związane z wykorzystaniem pompy ciepła to coroczne przeglądy oraz naprawy. Stanowią one jednak wyraźnie mniejsze opłaty niż te związane ze zużyciem prądu. Zasada działania omawianej technologii jest podobna w kwestii zasady działania do lodówki. Różnicą jest odwrócenie obiegu termodynamicznego, co powoduje, że ciepło jest transportowane do ogrzewanego budynku. Konieczne jest wywołanie i utrzymanie procesów, a do tego potrzebne jest zużycie energii elektrycznej. Jak duże jest to zużycie w stosunku do efektu cieplnego? Zależy to od pompy ciepła, których jednym z parametrów jest COP oraz SCOP. Określają one ilość wyprodukowanego ciepła w stosunku do energii elektrycznej. COP stanowi bardziej wskaźnik teoretyczny i badany w laboratoriach. SCOP dotyczy sytuacji umiejscowienia urządzenia w danej strefie klimatycznej. Te współczynniki wskazują na to jak efektywna jest produkcja, a więc są jednym z głównych czynników, które należy rozważyć przed instalacją pompy ciepła.
Pompa ciepła w systemie elektrycznym
Możemy powiedzieć, że pompa ciepła łączy w sobie zagadnienia dotyczące dwóch światów tzn. energii elektrycznej oraz cieplnej. Ten drugi aspekt jest szeroko opisywany, a więc również popularniejszy. Zagadnienia elektryczne często zostają sprowadzone jedynie do kosztów eksploatacyjnych. Przede wszystkim warto pamiętać, że do instalacji powietrznej pompy ciepła (lub jakiegokolwiek innego rodzaju) konieczna jest praca elektryka. Rozwiązanie zostanie wykonane zgodnie ze sztuką tylko wtedy, gdy będzie odpowiednio zabezpieczone. Podstawowym elementem, który chroni nasze urządzenia przed awariami, jest wyłącznik nadprądowy. W przypadku każdego obwodu elektrycznego w skrzynce rozdzielczej znajduje się odpowiedni wyłącznik nadprądowy (nazywany również wyłącznikiem nadmiarowo-prądowym lub esem). Pamiętajmy, że powietrzna pompa ciepła wymaga osobnego wyłącznika nadmiarowego. Oczywiście wszystkie elementy techniczne są częścią projektu instalacji pompy ciepła. Najczęściej urządzenie jest podpinane do zasilania trójfazowego. Nie jest to obowiązkiem, ale oczywiście zalecaną praktyką. Szczególnie w przypadku urządzeń, które dysponują dużymi mocami.
Sprężarka jako ważny element zasilania
Sprężarka jest bardzo istotnym elementem systemu, który zawiera pompę ciepła. Jej celem jest zwiększenie ciśnienia czynnika transportującego ciepło. Tym samym bierze udział w zmianach parametrów, które stanowią część procesów termodynamicznych. To właśnie sprężarka stanowi podstawę w kwestii zasilania. Jest to właśnie element, który zużywa największą ilość energii elektrycznej. Jednocześnie jest niezbędny z punktu widzenia tego urządzenia grzewczego. Nawet do 90% całkowitego zużycia prądu pochodzi właśnie od sprężarki. Występują dwa podstawowe typy tego urządzenia w kontekście pomp ciepła. Pierwszym jest sprężarka klimatyzacyjna, a drugim urządzenie dedykowane. Pierwsze jest powszechniejsze i tańsze. Sprężarki mogą różnić się od siebie mocą, ale również typem. Wyróżniamy choćby rozwiązanie tłokowe i spiralne. To drugie jest wydajniejsze, ale kwestia nie jest tak oczywista, gdy porównany również efektywność. Nie ma więc jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, które z tych rozwiązań jest skuteczniejsze. Prawidłowy montaż pompy ciepła eliminuje sporo problemów, które mogą się pojawić podczas eksploatacji. W przypadku sprężarki błędami, które czasami się zdarzają, to np. błędy podłączenia zabezpieczeń czy niewłaściwe okablowanie.
Pozostałe elementy systemu elektrycznego pompy ciepła
Pompa ciepła musi być również odpowiednio sterowana. Wcześniej wspomniano, że jest to urządzenie bezobsługowe. Dzieje się tak dzięki zastosowaniu automatyki. Termometry w pomieszczeniach przekazują informację do urządzenia grzewczego. W ten sposób następuje dostosowanie jego pracy do potrzeb. Oczywiście wymaga to połączenia za pomocą kabli. Termometry powinny być odizolowane od warunków pogodowych. Konieczne jest więc umieszczenie ich w strategicznych miejscach (zabezpieczonych przed działaniem promieni słonecznych lub wiatru). Sygnały z termometrów są dostarczane do regulatorów, których zadaniem jest sterowanie pracą pompy ciepła. Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, żeby samemu zmienić ustawienia w taki sposób, żeby dostosować temperaturę w pomieszczeniu do potrzeb domowników.
