Od wielu lat można obserwować rosnące zainteresowanie pompami ciepła wykorzystującymi energię odpadową z instalacji chłodniczych. Trudno się temu dziwić. W wielu zakładach przemysłowych chłodnictwo pracuje przez większość roku, a energia oddawana podczas skraplania jest bezpowrotnie tracona.Z punktu widzenia termodynamiki sytuacja wydaje się idealna. Mamy źródło ciepła dostępne przez znaczną część roku i jednocześnie odbiorniki wymagające energii cieplnej. W praktyce jednak zagadnienie jest bardziej złożone.
W chłodnictwie często można spotkać się z opinią, że należy możliwie maksymalnie obniżać temperaturę i ciśnienie skraplania. Jest w tym dużo prawdy. Niższe ciśnienie skraplania oznacza mniejszą pracę sprężarek chłodniczych, a więc poprawę współczynnika efektywności całego układu chłodniczego. W konsekwencji spada zużycie energii elektrycznej przez instalację.
Problem zaczyna się w momencie, gdy chcemy wykorzystać energię ze skraplania do zasilania pompy ciepła.
To samo obniżenie temperatury skraplania, które poprawia sprawność chłodnictwa, pogarsza warunki pracy pompy ciepła.
Dolne źródło ciepła ma bowiem niższą temperaturę, a pompa ciepła musi wykonać większą pracę, aby osiągnąć wymaganą temperaturę po stronie odbiornika. Oznacza to, że pomiędzy efektywnością chłodnictwa i efektywnością pompy ciepła istnieje naturalny konflikt interesów.
Zagadnienie staje się jeszcze ciekawsze, gdy przeanalizujemy strukturę energii dostępnej w instalacji chłodniczej. Przy ciśnieniu skraplania odpowiadającym temperaturze około 28°C jedynie niewielka część całkowitej energii dostępna jest w postaci ciepła o wysokim parametrze, pochodzącego z przegrzanych par na tłoczeniu. W praktyce jest to około 10% całkowitego strumienia energii skraplania.
Pozostała część to przede wszystkim ciepło utajone skraplania, dostępne przy temperaturze zbliżonej do temperatury skraplania. To właśnie ono stanowi największy potencjał odzysku energii, ale jednocześnie wymaga zastosowania pompy ciepła do podniesienia temperatury do poziomu przydatnego technologicznie. Dlatego przy projektowaniu układów odzysku ciepła bardzo istotny jest dobór odbiornika energii.
Z punktu widzenia ekonomiki zdecydowanie najlepszym odbiornikiem są procesy technologiczne. W przeciwieństwie do centralnego ogrzewania występują przez większą część roku i zwykle charakteryzują się bardziej stabilnym profilem zapotrzebowania.
To właśnie dlatego w wielu zakładach przemysłowych atrakcyjnym kierunkiem staje się podgrzewanie wody technologicznej, zasilanie procesów CIP lub przygotowanie gorącej wody procesowej. Znacznie trudniejszym obszarem jest wykorzystanie pompy ciepła wyłącznie do ogrzewania budynków. W momencie, gdy temperatura zewnętrzna spada i rośnie zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania, bardzo często spada również obciążenie instalacji chłodniczej. Powoduje to zmniejszenie ilości energii dostępnej w dolnym źródle dokładnie wtedy, gdy najbardziej jej potrzebujemy.
Powstaje więc sytuacja odwrotna niż mogłoby się wydawać. Największe zapotrzebowanie na ciepło nie zawsze pokrywa się z największą dostępnością ciepła odpadowego.
Dlatego projektowanie pomp ciepła współpracujących z chłodnictwem nie powinno rozpoczynać się od wyboru urządzenia. Pierwszym krokiem powinna być analiza profili odbioru i dostępności energii w ciągu całego roku.Dopiero wtedy można odpowiedzieć na pytanie, czy większą korzyść przyniesie poprawa sprawności chłodnictwa, zwiększenie odzysku ciepła czy zastosowanie pompy ciepła.