Η αντλία θερμότητας είναι ένα σύστημα που, όπως υποδεικνύει και το όνομά της, αντλεί τη θερμότητα από το εξωτερικό περιβάλλον και τη μεταφέρει εντός της κατοικίας. Η αρχή λειτουργίας της είναι παρόμοια, αλλά αντίστροφη, από αυτή ενός ψυγείου. Η αντλία θερμότητας αποσπά θερμότητα από τον αέρα του περιβάλλοντος και μέσω του ψυκτικού κυκλώματος μπορεί να την μεταφέρει στο εσωτερικό του σπιτιού ή να θερμάνει το νερό χρήσης για τις ανάγκες σας.
Μια αντλία θερμότητας λειτουργεί με αντιστροφή του κύκλου ψύξης.
Μια αντλία θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση ή ψύξη, ανάλογα με την κατασκευή της.
Στο κύκλωμα ψύξης χρησιμοποιείται μια τετράοδη βαλβίδα για τη μετάβαση από τη λειτουργία θέρμανσης σε ψύξη και αντίστροφα.
Μια αντλία θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κλιματισμό χώρου (δωμάτιο) ή σε θέρμανση νερού.
Πηγές θερμότητας έρχονται από το φυσικό περιβάλλον (το έδαφος, τον αέρα, τα υπόγεια νερά κ.λπ.).
Ο συντελεστής απόδοσης μιας αντλίας θερμότητας μπορεί να οριστεί ως ο λόγος της παραγωγής θερμότητας προς την εισροή ηλεκτρικής ενέργειας.
Για παράδειγμα, ένα COP 4 σημαίνει ότι προστίθεται ηλεκτρική ενέργεια 1 kW σε ενέργεια 3 kW που παράγεται από τον ψυκτικό κύκλο για τη δημιουργία θερμικής ενέργειας εξόδου 4 kW.
Απαιτήσεις COP για να υπάρξει ετικέτα EHPA:
Αντλία θερμότητας άλμης/νερού: 4.3
Αντλία θερμότητας αέρα/νερού: 3.1
Αντλία θερμότητας νερού/νερού: 5.1
Ο συντελεστής Seasonal Performance Factor (SPF) είναι η σχέση μεταξύ της ενέργειας που καταναλώνεται και της ενέργειας που παρέχεται από μια αντλία θερμότητας σε μια περίοδο ενός έτους.
Για παράδειγμα, SPF 4:1 σημαίνει ότι μια ετήσια κατανάλωση 8.000 kWh ηλεκτρικής ενέργειας έχει παράγει 32.000 kWh θερμότητας.
Η θερμική ενέργεια στο έδαφος (γεωθερμική ενέργεια), η ηλιακή ενέργεια και η ενέργεια από το περιβάλλον είναι εντελώς δωρεάν.
Τα τρία τέταρτα της ετήσιας ενέργειας που χρησιμοποιείται για θέρμανση χώρων και ζεστό νερό χρήσης όταν παρέχεται από αντλία θερμότητας είναι είτε γεωθερμική ενέργεια, είτε ηλιακή ενέργεια είτε ενέργεια από το περιβάλλον. Το 44% της ηλιακής ενέργειας που λαμβάνει η γη, καταλήγει στο έδαφος.
Αυτή η ηλιακή ενέργεια αντιπροσωπεύει 480 φορές τη απαιτούμενη για την ανθρωπότητα συνολική παγκόσμια ενέργεια.
Με τον τρόπο αυτό, οι αντλίες θερμότητας συμβάλλουν σε ένα καθαρότερο περιβάλλον.
Ο συνδυασμός μιας αντλίας θερμότητας με ένα αποδοτικό σύστημα θέρμανσης, μπορεί να μειώσει το κόστος θέρμανσης περισσότερο από 50%.
Όπως δείχνει η εικόνα, σε σύγκριση με έναν λέβητα πετρελαίου υπάρχουν σημαντικά περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη από την χρήση μιας τυπικής εγκατάσταση αντλίας θερμότητας.
Μια περιοχή 254 km x 254 km όπως φαίνεται στον χάρτη που καλύπτεται από μονάδες συγκεντρωμένης ηλιακής ενέργειας Concentrated Solar Power (CSP) θα είναι υποθετικά αρκετή για να τροφοδοτήσει τις παγκόσμιες ενεργιακές ανάγκες.
Κάθε χρόνο, κάθε τετραγωνικό χιλιόμετρο στην έρημο λαμβάνει ηλιακή ενέργεια που ισοδυναμεί με 1,5 εκατομμύρια βαρέλια πετρελαίου (δηλαδή περίπου 240 εκατομμύρια λίτρα). Φυσικά αυτοί είναι θεωρητικοί υπολογισμοί και στην πραγματικότητα είναι πολύ δύσκολο στην πράξη να εκμεταλλευτούμε 100% της προσλαβάνουσας ηλιακής ενέργειας.
Σύμφωνα με μελέτη του Εθνικού Μετσόβειου Πολυτεχνείου η θέρμανση μέσω αντλιών θερμότητας είναι σημαντικά η οικονομικότερη λύση.
Ο συντελεστής απόδοσης (Coefficient of Performance – COP) της αντλίας είναι η μέτρηση εκείνη που μας αποδεικνύει κατά το πόσο η αντλία μας είναι αποδοτική σε σχέση με το ποσό ενέργειας που καταναλώνει. Ειδικότερα, ορίζεται διαιρώντας το ποσό ενέργειας που αποδίδει προς το ποσό ηλεκτρικής ενέργειας που χρειάζεται για να λειτουργήσει η αντλία σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Όσο υψηλότερος είναι ο βαθμός απόδοσης τόσο πιο αποδοτική είναι η αντλία μας.
COP= (ENERGY OUT / ENERGY IN ) x 100%
Ο λόγος ενεργειακής απόδοσης (Energy Efficiency Rating – EER) της αντλίας είναι η μέτρηση εκείνη που μας αποδεικνύει κατά πόσο η αντλία μας είναι αποδοτική στην ψύξη. Συγκεκριμένα, ορίζεται διαιρώντας την ψυκτική ικανότητα της αντλίας σε Btu/h προς την ηλεκτρική ενέργεια που εισάγεται σε watt σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Όσο υψηλότερος είναι ο βαθμός απόδοσης τόσο πιο αποδοτική είναι η αντλία μας.
EER= (OUTPUT COOLING ENERGY IN BTU / INPUT ELECTRICAL ENERGY IN WATT) x 100%
Μια αντλία θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για σκοπούς θέρμανσης όσο και για ψύξη. Στο κύκλωμα ψύξης χρησιμοποιείται μια βαλβίδα τεσσάρων κατευθύνσεων (τετράοδος) για τη μετάβαση από τη λειτουργία θέρμανσης σε ψύξη και αντίστροφα.
Μια αντλία θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για σκοπούς θέρμανσης όσο και για ψύξη. Στο κύκλωμα ψύξης χρησιμοποιείται μια βαλβίδα τεσσάρων κατευθύνσεων (τετράοδος) για τη μετάβαση από τη λειτουργία θέρμανσης σε ψύξη και αντίστροφα.