W ostatnim czasie pompy ciepła zdobyły ogromną popularność jako niedrogie i przyjazne środowisku źródło ogrzewania. Stanowią bez wątpienia technologię przyszłości. Nie tylko redukują koszty energii elektrycznej, ale również zapewniają ciepłą wodę użytkową, zmniejszają koszty ogrzewania i przyczyniają się do ochrony środowiska. Współczesne pompy ciepła opierają się na odnawialnych źródłach energii, co jest kluczowym krokiem w walce ze zmianami klimatycznymi.
Pompy ciepła wykorzystują energię cieplną z otoczenia i do tego celu potrzebują tylko małej ilości energii elektrycznej. Ta napędza procesy wewnątrz urządzenia oraz pracę całej instalacji. To zjawisko ma miejsce niezależnie od tego, czy źródłem ciepła jest powietrze, grunt czy woda, co skutkuje pewnymi różnicami w technologii oraz kosztach związanych z ich zastosowaniem. Również wymogi prawne dotyczące montażu mogą się różnić w zależności od źródła ciepła. W obliczu rosnących cen paliw kopalnianych i troski o środowisko pompy ciepła stanowią atrakcyjną alternatywę.

Procesy zachodzące w pompie ciepła

Rozwój technologii pomp ciepła i ich rosnąca popularność wpisują się w dążenie do bardziej zrównoważonego i ekologicznego życia. Pompy ciepła stanowią wydajne i ekonomiczne rozwiązanie ogrzewania, bazując na odnawialnych źródłach energii. Jednakże jak dokładnie działa ta zaawansowana technologia?
Proces działania pompy ciepła można zrozumieć, wykorzystując znaną nam już z codziennego życia zasadę działania lodówki. Wskazówką do zrozumienia jest fakt, że pompa ciepła pracuje wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła, umożliwiając jego przeniesienie z otoczenia chłodniejszego do cieplejszego. To osiągalne dzięki wykorzystaniu efektu Joule’a-Thomsona.
W procesie skraplania i parowania substancji zachodzi znaczna wymiana ciepła. W trakcie procesu skraplania dana substancja oddaje ciepło do otoczenia, natomiast w procesie parowania pobiera ciepło z otoczenia. Pompy ciepła do domu wykorzystują tę różnicę temperatur w zależności od ciśnienia. Oznacza to, że pod niskim ciśnieniem substancja paruje w niższej temperaturze, a pod wysokim ciśnieniem – w temperaturze wyższej. Jeśli poddamy gaz procesowi kompresji (zwiększymy ciśnienie), parowanie następuje w wyższej temperaturze.
Podstawowe etapy działania pompy ciepła:

1. Gaz paruje w niskiej temperaturze (np. -10°C), pobierając ciepło z otoczenia (źródło dolne). W tym etapie dostarczana jest energia.
2. Gaz zostaje sprężony, co podnosi temperaturę parowania/skraplania gazu. W tym procesie dostarczamy energię.
3. Gaz skrapla się w wysokiej temperaturze (np. 30°C), oddając energię, którą można wykorzystać do ogrzewania (źródło górne).
4. Gaz, będący w fazie ciekłej, ochładza się, obniża ciśnienie i wraca do parownika.

Pompa ciepła nie wytwarza ciepła, lecz przenosi je z obszaru o niższej temperaturze (na przykład powietrze zewnętrzne) do obszaru o wyższej temperaturze (wnętrze budynku). Ta zasada jest analogiczna do działania lodówek i klimatyzacji, z tą różnicą, że pompa ciepła przemieszcza ciepło do cieplejszego obszaru.

Dlaczego warto zainstalować pompę ciepła i fotowoltaikę?

W dzisiejszych czasach, kiedy kwestie związane z ekologią i oszczędzaniem energii nabierają coraz większego znaczenia, pytanie o opłacalność montażu pompy ciepła w połączeniu z instalacją fotowoltaiczną staje się coraz bardziej aktualne. I choć może wydawać się to inwestycją wymagającą znacznego nakładu finansowego, wartości ekonomiczne, ekologiczne i praktyczne, jakie taka kombinacja przynosi, są niezaprzeczalne.
Warto zauważyć, że cena paliw kopalnianych, takich jak węgiel czy gaz, stale wzrasta, co wpływa na koszty tradycyjnych metod ogrzewania. Zakup węgla czy opału na sezon grzewczy generuje znaczne koszty, które mogą w krótkim czasie znacząco wpłynąć na nasz budżet domowy. Pompa ciepła, choć działa na zasilanie elektryczne, nie jest dużym pochłaniaczem energii w porównaniu do tradycyjnych systemów opartych na paliwach kopalnych.
Fotowoltaika umożliwia przekształcenie energii słonecznej w energię elektryczną za pomocą odpowiednio dobranych paneli fotowoltaicznych. Te dwa systemy, choć na pierwszy rzut oka różne, mogą działać w tandemie, wzmacniając swoje korzyści. Prąd produkowany przez instalację fotowoltaiczną może być wykorzystany nie tylko do zasilania pomp ciepła, ale także do innych elementów instalacji elektrycznej w domu, takich jak oświetlenie, sprzęt AGD czy klimatyzacja. To oznacza, że uzyskujemy większą niezależność energetyczną i zmniejszamy rachunki za prąd.
Połączenie fotowoltaiki z pompą ciepła to zatem inwestycja, która płaci się w dłuższej perspektywie czasowej. Koszty inwestycji początkowej mogą zostać zrekompensowane przez oszczędności wynikające z mniejszego zużycia paliw kopalnianych i prądu z sieci.
Wybór pomiędzy samą pompą ciepła a połączeniem jej z fotowoltaiką zależy od indywidualnych potrzeb inwestora, możliwości finansowych oraz dążenia do oszczędności czy ochrony środowiska. Obie te technologie stanowią krok w stronę przyszłości, która opiera się na zrównoważonym wykorzystaniu energii i trosce o planetę.