Pompy ciepła dla budownictwa i zastosowań rolniczych

Według danych z Polskiej Organizacji Rozwoju Technologii Pomp Ciepła (PORT PC), liczba sprzedanych pomp ciepła do ogrzewania budynków w 2020 r. po raz pierwszy przekroczyła liczbę sprzedanych kotłów węglowych w Polsce. Wynika to z coraz większych nacisków na stosowanie odnawialnych źródeł energii, większej ekologicznej świadomości społeczeństwa oraz rosnących kosztów energii pozyskiwanej w tradycyjny sposób.

Źródło efektywności

Pompa ciepła to maszyna cieplna wymuszająca przepływ energii termicznej z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i zachodzi dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych).

Pompa ciepła pobiera energię cieplną z otoczenia - najczęściej z wody, powietrza lub gruntu, które stanowią tzw. dolne źródło, a następnie dzięki pracy sprężarki podnosi temperaturę środka roboczego i przez to może wydajnie ogrzewać pomieszczenia. Efektywnym dolnym źródłem ciepła mogą być również wymienniki związane z infrastrukturą rolniczą.

Najpopularniejsze z obecnie stosowanych rozwiązań są pompy sprężarkowe zasilane energią elektryczną. Cały system składa się z następujących elementów: wymiennika ciepła, parownika i skraplacza, sprężarki i zaworu rozprężnego. Uzupełnieniem są zbiornik, czujniki i inne elementy systemu automatyki, zawory oraz dodatkowe pompki obiegowe dla instalacji o większych mocach grzewczych.

Do określenia efektywności działania pompy ciepła służy współczynnik COP. Wskazuje on, ile pompa dostarcza ciepła do ogrzewania, w stosunku do ilości zużytej przy tym energii elektrycznej. Wartości COP dla pomp ciepła podawane są dla konkretnych parametrów dolnego źródła i uzyskiwanej wody grzejnej. Przykładowo, dla pomp ciepła typu solanka/woda dla parametrów A2W35, COP wynosi od ok. 3 do 4. Największy potencjał wzrostu COP jest obecnie w pompach ciepła typu powietrze/woda.

Pompy ciepła w rolnictwie

Według konkluzji zawartych w BAT 8 dotyczących efektywnego wykorzystania energii celowe jest stosowanie pomp ciepła i wymienników ciepła w obszarze rolnictwa. Pompy ciepła mogą być stosowane wszędzie tam, gdzie istnieje niewykorzystana energia cieplna o wysokim potencjale. Sytuacja taka ma miejsce np. w budynkach inwentarskich, ponieważ usuwane z nich ciepło może stanowić idealne dolne źródło dla pompy ciepła. Ciepło to może pochodzić z następujących źródeł: głębokiej ściółki, gnojowicy, powietrza powentylacyjnego, z ciepłego mleka, z gorącej wody myjącej instalację w oborach itd. Konieczne jest wówczas tylko zaprojektowanie odpowiedniego wymiennika ciepła.

Pompa ciepła może stanowić wyjątkowo ekonomiczne źródło ogrzewania dla budynków inwentarskich lub mieszkalnych, może ogrzewać też magazyny oraz inne obiekty rolnicze. Największą skuteczność energetyczną uzyskuje w systemie ogrzewania niskotemperaturowego, które obecnie jest bardzo pożądane także w budownictwie mieszkaniowym.

Wybór konkretnego rozwiązania uzależniony jest od zapotrzebowania na energię, konstrukcji budynku, ilości dostępnej energii dolnego źródła, różnicy temperatur pomiędzy źródłem dolnym a górnym itd. Na ostateczny koszt pompy ciepła ma wpływ jej rodzaj oraz wymagana moc cieplna. Inwestycja tego typu wymaga od kilkunastu do kilkudziesięciu tys. zł, a czas zwrotu zależny jest od panujących zimą temperatur oraz kosztów i zużycia prądu.