Szukając komfortowego i taniego w eksploatacji ogrzewania, coraz częściej zastanawiamy się nad zastosowaniem pompy ciepła. Dlaczego?

Odpowiedź jest prosta. Dwie trzecie kosztów utrzymania domu związane jest z jego ogrzewaniem. Stosując więc tanie w eksploatacji źródło ciepła, możemy zapewnić sobie niskie rachunki. A rosnąca popularność pompy ciepła i konkurencja firm je produkujących wpływa na obniżenie ceny tych urządzeń.

Jak działa pompa

Pompa ciepła czerpie darmową energię ze środowiska naturalnego: gruntu, wody gruntowej i powietrza - są to dolne źródła ciepła. Następnie przekształca ją w ciepło grzewcze i dostarcza do domowej instalacji centralnego ogrzewania (górne źródło ciepła). W trakcie pracy zużywa jednak energię elektryczną, która służy do napędu sprężarki, czyli głównego elementu pompującego energię cieplną.

Zasada działania pompy ciepła podobna jest do działania lodówki. Opiera się na wykorzystaniu właściwości specjalnego płynu - tzw. czynnika roboczego, który krążąc w instalacji wewnętrznej pompy ulega okresowym przemianom fazowym. Kiedy odbiera ciepło dostarczone do pompy (z gruntu, wody lub powietrza), wówczas paruje, zamieniając się w gaz. Gaz ten jest sprężany przez sprężarkę, co powoduje podniesienie jego temperatury i ciśnienia. Następnie ulega on schłodzeniu i skropleniu. W czasie skraplania wydzielają się duże ilości ciepła, które można wykorzystać do ogrzewania instalacji centralnego ogrzewania. Po rozprężeniu i oddaniu ciepła czynnik roboczy przechodzi do fazy ciekłej i cały proces zaczyna się od początku.

Uwaga! Jeśli planujemy ogrzewać dom pompą ciepła, nie musimy budować komina, ani przewidywać miejsca na skład opału.

Co lepsze - grunt, woda czy powietrze

Decydując się na pompę ciepła, należy wybrać rodzaj dolnego źródła ciepła. Uwzględnia się przy tym między innymi takie czynniki, jak: strefę klimatyczną, w jakiej znajduje się nasz dom, wielkość działki, poziom i skład chemiczny wód gruntowych, zapotrzebowanie domu na ciepło oraz możliwości finansowe inwestora.

Grunt. Energia z gruntu może być pobierana przez wymiennik poziomy lub pionowy (sondy gruntowe). Są to ułożone w ziemi rury z tworzyw sztucznych (zwykle z polietylenu PE), przez które przepływa mieszanina wody i glikolu, zwana solanką. Odbiera ona ciepło z gruntu i transportuje do parownika pompy ciepła.

Kolektor gruntowy. Gdy zdecydujemy się na kolektor poziomy, rury układa się poziomo na głębokości 1,2-1,5 m poniżej poziomu gruntu. Poszczególne, jednakowe pętle powinny mieć długość nieprzekraczającą 100 m. W przeciwnym razie opory przepływu byłyby zbyt duże. Odstępy pomiędzy pętlami zależą od średnicy przewodów i wynoszą zazwyczaj od 50 do 100 cm. Taka odległość gwarantuje równomierny odbiór ciepła z gruntu.

Właściwości akumulacyjne gruntu zależą od jego wilgotności i struktury. Będą one tym większe, im bardziej jest on nasycony wodą, im więcej znajduje się w nim składników mineralnych i im mniejsza jest jego porowatość. Zatem lepsze są grunty gliniaste, wilgotne (odbiór ciepła z 1 m2 wynosi wtedy 25-35 W/m2) niż suche piaszczyste (tylko 10-15 W/m2). Poziomy kolektor gruntowy jest stosunkowo tani w realizacji, ale wymaga działki o odpowiedniej wielkości.

Przykład. Dla pompy ciepła o mocy grzewczej 10 kW oraz średniej wydajności poboru ciepła z gruntu w wysokości 25 W/m2 potrzebna powierzchnia gruntu dla ułożenia kolektora gruntowego wyniesie około 340 m2.

Sondy gruntowe. Są to odwierty, zwykle na głębokość do 100 m. Aby móc je wykonać, inwestor musi uzyskać pozwolenie Urzędu Gospodarki Wodnej. Jeśli będą potrzebne głębsze (powyżej 100 m), powinien mieć zgodę Urzędu Górniczego.

Najczęściej po zrobieniu pierwszego odwiertu można dokładnie określić rodzaj oraz strukturę gruntu. Następnie na tej podstawie sprawdza się, czy obliczeniowa długość sondy będzie wystarczająca, czy też konieczne stanie się wykonanie głębszego odwiertu. Liczba i głębokość odwiertów zależy od zapotrzebowania budynku na ciepło. Przyjmuje się, że z jednego metra kolektora można uzyskać 50-55 W wydajności cieplnej. Niewątpliwą zaletą kolektora pionowego jest to, że można go zmieścić nawet na małej działce. Jego wykonanie jest jednak droższe niż poziomego.

Przykład. Aby móc zamontować pompę ciepła o mocy grzewczej 10 kW, przy założeniu średniej wydajności 50 W/m długości sondy, potrzebne będą dwie sondy gruntowe (dwa odwierty) - każda o głębokości 85 m.

Woda gruntowa. Ten sposób pobierania energii charakteryzuje się wysoką efektywnością, ze względu na stosunkowo wysoką temperaturę wód gruntowych - na poziomie 7-12°C, nawet zimą.

Woda gruntowa pobierana jest ze studni czerpalnej i tłoczona do parownika pompy ciepła. Następnie schłodzona woda odprowadzona zostaje do studni chłonnej - inaczej zrzutowej.

Taki układ działa właściwie i bezawaryjnie, jeśli będzie zapewniony dostęp do wody o odpowiednim składzie chemicznym. Często się jednak zdarza, że woda po pewnym czasie zmienia swój skład (wzrasta ponad dopuszczalną wielkość zawartość żelaza lub manganu). Może to doprowadzić do uszkodzenia parownika pompy. Dlatego, aby go ochronić, stosuje się dodatkowy, pośredni wymiennik ciepła.

Innym utrudnieniem związanym z pozyskaniem ciepła z wód gruntowych jest też konieczność znalezienia warstwy wodonośnej o odpowiednio dużej wydajności - około 210 l na godzinę na każdy kilowat mocy grzewczej.

Przykład. Pompa ciepła o mocy 10 kW musi mieć zapewniony minimalny przepływ wody gruntowej na poziomie około 2100 l/h.

1 2 3  następne »