CO TO JEST DOLNE ŹRÓDŁO POMPY CIEPŁA I JAKIE MAMY ICH RODZAJE.
POMPY CIEPŁA
WENTYLACJA
KOTŁY
Pompa ciepła to urządzenie, które 75% ciepła ogrzewającego dom czerpie z energii słonecznej. Tylko 25% stanowi energia elektryczna.
Energia słoneczna stanowiąca główne źródło „mocy” pompy ciepła zmagazynowana może być w gruncie, wodzie lub powietrzu.
To właśnie woda, grunt i powietrze tworzą dolne źródło pompy ciepła, czyli miejsce z którego pompa ciepła „przepompowuje” energię do budynku.
Dostępność danego źródła niestety nie przekłada się na jego efektywność, a więc i sezonowy współczynnik wydajności. Ogólnie dostępne powietrze stanowiące źródło energii dla najtańszych w montażu powietrznych pomp ciepła charakteryzuje się największymi wahaniami temperatur, a co za tym idzie dużymi zmianami całorocznej sprawności. Z kolei wody gruntowe posiadające najwyższa stałą temperaturę dostępne są tylko na nielicznych obszarach, a instancja dolnego źródła jest dużo droższa niż w przypadku pomp powietrznych.
Powietrze.
Powietrzne pompy ciepła energię potrzebną do ogrzewania pobierają z otaczającego nas powietrza atmosferycznego. Urządzenia tego typu są relatywnie łatwe w montażu, nie wymagają wykonywania odwiertów czy układania wymiennika gruntowego. W praktyce montaż sprowadza się do ustawienia na zewnątrz budynku jednostki zewnętrznej i połączenia jej z modułem znajdującym się w środku. Jak łatwo sobie wyobrazić sprawność takiej pompy w największej mierze zależała będzie od temperatury powietrza, które pompa pobiera. Gdy temperatura ta spada poniżej pewnej granicy (np. -15stC) powietrzna pompa ciepła musi wspomagać swoją pracę dodatkowym źródłem. Może być to np. wbudowana grzałka elektryczna lub kocioł gazowy czy olejowy. Najlepiej jeśli dodatkowe źródło uruchamiało się będzie automatycznie po otrzymaniu sygnału z automatyki pompy o zbyt niskiej temperaturze zasilania.
| Zalety: | Wady: |
| – niezależność od wielkości działki, niewielkie wymagania powierzchniowe | – niższa wartość COP w porównaniu z innymi rozwiązaniami |
| – niskie koszty inwestycyjne | – niższa wartość SFP |
| – nieograniczony czas pracy | – hałas wytwarzany przez jednostkę zewnętrzną |
Grunt. Wymiennik pionowy.
Pionowy wymiennik pompy ciepła wykonywany jest w postaci odwiertów z umieszczonymi w nich sondami wypełnionymi roztworem glikoli lub alkoholu. Głębokość odwiertów zależeć będzie od wielkości budynku, warunków geologicznych jak i wykonanej instalacji grzewczej. Krążący w rurach czynnik odbiera energię z gruntu i przekazuje ją pompie ciepła. Temperatura gruntu na głębokości poniżej 10m jest stała przez cały rok dzięki czemu pompa ciepła może pracować z niezmiennie wysoką sprawnością przez cały rok.
Przed rozpoczęciem prac z dolnym źródłem ciepła istotne jest oszacowanie rodzaju gruntu. Inną wydajność będzie miał grunt suchy i piaszczysty, a inna mocno wilgotny czy gliniasty.
Zakładając, że pompa w ciągu roku będzie pracowała 2400 godzin w roku przy mocno nasyconej wodą glebie uzyskamy ponad 65W z czynnego metra odwiertu. Jeśli wymiennik wykonany będzie w glebie suchej i piaszczystej przy takim samym czasie pracy możemy liczyć na 20W/m.
Poszczególne odwierty powinny być wykonywane z zachowaniem minimum 5, 6m odstępu. Pozwala to zapobiec wychładzaniu gruntu co wiązać by się mogło ze spadkiem wydajności dolnego źródła.
| Zalety: | Wady: |
| – stosunkowo niewielka powierzchnia montażowa | – duże koszty inwestycyjne |
| – wysokie COP | – trudna modyfikacja |
| – wysokie COP | – ograniczenia prawne |
| – stała temperatura przez cały rok | |
| – opcja klimatyzacji |
Grunt. Wymiennik poziomy.
Podobnie jak w przypadku wymiennika pionowego, wymiennik poziomy pobiera energię zgromadzoną w ziemi.
Cienkościenne rury z tworzywa sztucznego z czynnikiem roboczym zakopywane są poniżej strefy przemarzania gruntu w strefie gdzie osiąga on uzyski ze słońca. W praktyce w zależności od miejsca w kraju jest to głębokość między 1,2 a 1,5m. Ciepło najlepiej oddaje grunt wilgotny i gliniasty. To od rodzaju gleby w głównej mierze zależała będzie wielkość wymiennika poziomego. Dla przykładu z 1m2 gleby nasyconej wodą możemy uzyskać nawet 40 watów, podczas gdy taka sama powierzchnia suchej, piaszczystej gleby da nam tylko 10 watów.
Zaletą wykonania poziomego wymiennika są stosunkowo niskie koszty inwestycyjne. Z powodzeniem zastępują one wymienniki pionowe w sytuacji gdy nie ma możliwości wykonania odwiertów.
Ograniczeniem w wykonaniu poziomego wymiennika może być z kolei wielkość działki. W przybliżeniu można przyjąć, że powierzchnia działki przeznaczona pod wymiennik powinna być kilkukrotnie większa od powierzchni ogrzewanej budynku. Zaznaczyć należy również, że część działki na której wykonany zostanie wymiennik musi pozostać odkryta. Nie można pokryć jej np. kostką brukową co uniemożliwiło by regenerację gruntu. Ograniczenia dotyczą również wyboru roślinności. Nie jest zalecane sadzenie roślin, których korzenie mogłyby uszkodzić kolektor.
| Zalety: | Wady: |
| – szybka regeneracja temperatury po okresie grzewczym | – duża powierzchnia zabudowy |
| – wysokie COP | – stopniowy spadek temperatury podczas pracy wymiennika |
| – wysokie COP | – długotrwałe odpowietrzanie |
| – niższy koszt inwestycji niż w przypadku sond pionowych | |
| – opcja klimatyzacji |
Woda.
Do instalacji pompy ciepła pracującej w systemie woda-woda potrzebne jest wykonanie dolnego źródła w postaci dwóch studni.
Studni czerpalnej, z której pompa pobiera ciepło oraz studni zrzutowej gdzie odprowadzana jest woda, z której pompa ciepła pobrała energię.
Wykonanie dolnego źródła tego typu wymaga dużego zaangażowania projektowego i powinno być poparte precyzyjnymi badaniami i rozpoznaniem gruntu. Olbrzymie znaczenie miały będą warunki hydrochemiczne i hydrogeologiczne. Już użytkowane studnie powinny podlegać stałemu procesowi kontroli. Do wykorzystania wód gruntowych jako dolnego źródła wymagane jest pozwolenie wodno-prawne.
Dolne źródła wykonane w postaci studni charakteryzują się stałą temperaturą w ciągu roku, która jest najwyższa z wszystkich innych dostępnych rozwiązań.
| Zalety: | Wady: |
| – wysokie stałe współczynniki COP i SFP | – uwarunkowania prawne |
| – możliwość zastosowania na działce o małej powierzchni | – wymagany nadzór i konserwacja |
| – stała temperatura całoroczna | – nieprzewidywalność wydajności w dłuższym okresie |
| – stała temperatura przez cały rok |
