Zasada działania pompy ciepła jest bardzo prosta. Wykorzystuje ona niskotemperaturową energię słoneczną i geotermalną zakumulowaną w gruncie i wodach podziemnych. Ziemia bardzo powoli się nagrzewa i jako akumulator magazynuje tą energię przez wiosnę, lato, czy jesień. W konsekwencji ilość zgromadzonej energii jest tak duża, że z łatwością wystarcza na ogrzanie domu w okresie zimowym. A przebiega to w następujący sposób: niskotemperaturowe ciepło z gruntu czy wod
y przekazane jest przez parownik do instalacji pompy wypełnionej cieczą niskowrzącą, która zamienia się w gaz. Ogrzany gaz spręża sprężarka pompy, znacznie podnosząc jego temperaturę. W skraplaczu następuje oddanie ciepła wodzie, która wypełnia grzejniki (najlepiej płaszczyznowe), a ochłodzony płyn przepływa przez zawór rozprężny, wraca do parownika i cały proces rozpoczyna się ponownie. Zadaniem pompy jest więc przenoszenie (a nie produkcja) ciepła ze źródła o niższej temperaturze (dolnego źródła) do źródła o temperaturze wyższej (górnego źródła, np. ogrzewanie podłogowe).
Aby osiągnąć 100% mocy grzewczej, pompa ciepła wykorzystuje ok. 70% energii zawartej w gruncie lub w powietrzu oraz ok. 30% energii elektrycznej. Pompę ciepła można wykorzystywać nie tylko do celów ogrzewania, lecz także do przygotowywania ciepłej wody użytkowej, a nawet do chłodzenia (tzw. pompy z rewersem). Więcej informacji na temat rodzajów pomp ciepła, dolnych źródeł ciepła oraz odwiertów geotermalnych do pomp ciepła w technologii GRD w: BAZA WIEDZY
Parametrem pozwalającym porównywać osiągi pomp ciepła jest współczynnik efektywności COP (Coefficient Of Performance). Mówi on, w jakim stopniu urządzenie wykorzystuje darmowe ciepło ze środowiska naturalnego w stosunku do zużytego prądu, innymi słowy określa skuteczność działania pompy:
COP = Q/Qe, gdzie Q- ciepło przekazane w trakcie pomiaru, Qe- zużycie energii elektrycznej w trakcie pomiaru
Najefektywniej pracuje ona, gdy jej COP osiąga najwyższą wartość, a ta jest ściśle zależna od dwóch temperatur: na wejściu do pompy ciepła z dolnego źródła i na zasilaniu systemu grzewczego. Im mniejsza będzie różnica między tymi temperaturami, tym efektywność pompy będzie większa.
Przykłady oznaczeń pomp ciepła to: B0/W35, W10/W55, A2/W35, gdzie sposób oznaczania ich parametrów: dolnego źródła ciepła oraz parametrów odbiornika ciepła i ich temperatury przedstawiony jest poniżej:
1. litera – medium dolnego źródła ciepła
B = Brine (solanka)
W = Water (woda)
A = Air (powietrze)
E = Earth (grunt)
2. cyfra lub liczba – temp. dolnego źródła ciepła
3. litera – medium odbiornika ciepła (górnego źródła ciepła)
W = Water (woda grzejna)
4. liczba – temp. źródła ciepła (35=35°C na zasilaniu)
Zgodnie z normą PN-EN 14511 minimalne wymagane wartości COP dla pomp ciepła wynoszą obecnie:
Typ pompy ciepła min. COP wg PN-EN 14511-2
solanka/woda: B0/W35 4.30
woda/woda: W10/W35 5.10
powietrze/woda: A2/W35 3.10
bezpośrednie odp. w gruncie/woda: E4/W35 4.30
Teoretyczną, najwyższą wartością jest COP równe 9. Jest to wartość w praktyce nieosiągalna. Dla przykładu dla różnych producentów pomp ciepła typu solanka / woda dla parametrów B0W35, COP wynosi od ok. 4,0 do 5,0.
W różnych prospektach reklamowych, czy danych technicznych pomp ciepła można znaleźć bardzo wysokie wartości COP, odbiegające od wymaganych aktualną normą PN-EN 14511. Problem jest bardzo istotny, gdyż znaczna część klientów decyduje się na wybór konkretnego urządzenia na podstawie współczynnika COP podanego przez producenta.
Przykładami nierzetelnych praktyk rynkowych („poprawiania” osiągów swoich urządzeń) są:
– podawanie COP tylko wg nieaktualnej normy: PN-EN 255, a nie wg obowiązującej: PN-EN 14511,
– określanie COP bez podania parametrów dolnego i górnego źródła,
– podawanie COP bez uwzględnienia energii elektrycznej zużywanej przez pompę obiegową c.o. (prawidłowo norma PN-EN 14511 uwzględnia część energii elektrycznej pompy obiegowej związaną z oporami hydraulicznymi skraplacza),
– określanie COP bez uwzględnienia pomp obiegowych dolnego i górnego źródła; dotyczy to także sytuacji, gdy w pompie ciepła wbudowane są wszystkie pompy obiegowe (czasami pojawia się dopisek „wartość COP wg normy PN-EN 14511, ale bez uwzględnienia pomp obiegowych górnego i dolnego źródła”),
– wysoki COP dla urządzeń bez wbudowanych pomp dolnego i górnego źródła ( w ramach testów bada się urządzenie z dodatkową pompą obiegową),
– najwyższy COP z możliwych: bez podania żadnych dodatkowych informacji o parametrach dolnego i górnego źródła ciepła, mając nadzieję, że klient nie zapyta o to, w jakich warunkach został przeprowadzony pomiar i wg jakiej normy.
Obecnie zgodnie z normą producent pompy ciepła musi podać wartość COP na tabliczce znamionowej dla parametrów:
– COP dla A2W35 dla pompy ciepła typu powietrze/woda
– COP dla B0W35 dla pompy ciepła typu solanka/woda
– COP dla W10W35 dla pompy ciepła typu woda/woda
– COP dla E4W35 dla pompy ciepła typu bezp. odparowanie w gruncie/woda
Wartość ta jest podawana po badaniach własnych producenta lub przeprowadzonych przez jednostkę badawczą, akredytowaną zgodnie z normą ISO 17025 i uznawaną przez EHPA (Europejską Organizację Pomp Ciepła).
Najbardziej jednak rzetelni producenci publikują wykresy dla całego zakresu temperatur pracy PC.