Pompa ciepła to urządzenie, którego działanie można porównać do pracy lodówki - odbiera ciepło z jednego (dolnego) źródła, by je przekazać do drugiego (górnego). Nasz dom ogrzewa górne źródło (na przykład wodne ogrzewanie podłogowe lub grzejniki) ciepłem pobieranym przez pompę z dolnego źródła, którym jest najczęściej grunt, woda lub powietrze.

Żaden odpowiedzialny fachowiec nie dobierze pompy ciepła bez poznania warunków, w jakich będzie ona funkcjonować. Zanim podejmie decyzję, powinien wiedzieć między innymi: jakie są w okolicy możliwości poboru energii cieplnej ze środowiska (powietrza, wody, gruntu), w którym znajduje się dom, jakie jest zapotrzebowanie na ciepło i czy pompa będzie jedynym źródłem ogrzewania zapewniającym odpowiednią temperaturę w domu. Dopiero po analizie tych informacji może wybrać pompę ciepła optymalną pod kątem opłacalności inwestycji i późniejszych kosztów eksploatacyjnych.

Efektywność działania pompy ciepła

Do oceny sprawności pompy ciepła wykorzystuje się współczynnik COP. Jego wartość określa, ile energii cieplnej przekaże pompa do budynku w stosunku do energii pobranej z sieci elektrycznej.

Wartość COP ulega znacznym wahaniom ze względu na zmienne warunki pracy pompy i zależy od różnicy pomiędzy temperaturą dolnego i górnego źródła ciepła. Im jest ona większa, tym mniejsza sprawność pompy. Jej moc spada także wraz z obniżaniem się temperatury dolnego źródła, którym jest najczęściej powietrze, woda lub grunt.

Przykładowo, jeden z producentów podaje, że jego pompa ma moc około 10 kW i sprawność COP równą 4,5 przy temperaturze dolnego źródła +5°C i temperaturze górnego +35°C. Oznacza to, że z każdej dostarczonej kilowatogodziny energii elektrycznej możemy uzyskać 4,5 kWh energii cieplnej. Natomiast przy temperaturze odpowiednio dolnego i górnego źródła -10°C i +50°C jej moc wyniesie około 5,8 kW, a COP spadnie poniżej 3.

Innym ważnym parametrem mającym wpływ na efektywność pracy pompy, jest temperatura górnego źródła ciepła. Jeśli jest ona zbyt wysoka, skutkuje to spadkiem opłacalności stosowania pompy.

Energia z gruntu

Możemy ją wykorzystać poprzez wykonanie kolektora poziomego lub pionowego.

Kolektor poziomy robi się z rur ułożonych spiralnie albo równolegle do siebie w ziemi. Rury wypełnione są roztworem glikolu lub gazu, który odbiera ciepło z gruntu i transportuje je do pompy ciepła. Takie dolne źródło wymaga działki o odpowiedniej wielkości, często nawet dwukrotnie większej niż powierzchnia ogrzewanego domu.

Kolektor poziomy układa się poniżej strefy przemarzania, czyli na głębokości 1,2-1,8 m. Narażony jest zatem na duże wahania temperatury w ciągu roku.

Na początku sezonu grzewczego, gdy grunt jest rozgrzany, temperatura dolnego źródła może sięgać nawet +15°C. Wtedy pompa ciepła pracuje znakomicie. Na przykład jej sprawność COP może sięgać około 5 (przy temperaturze zasilania górnego źródła na poziomie 35°C). Jednak już pod koniec sezonu grzewczego - zwłaszcza gdy powierzchnia kolektora była zrobiona bez żadnego zapasu - temperatura dolnego źródła może spaść nawet poniżej -10°C i wtedy COP pompy będzie wahało się w okolicach 2 lub nawet mniej. A jeśli jeszcze do tego zima jest mroźna, to może wystąpić zmrożenie gruntu, co spowoduje awaryjne wyłączenie się pompy ciepła. Poza tym taki grunt będzie znacznie dłużej się regenerował.

Jak zatem widać, kolektor poziomy charakteryzuje się dużą zmiennością mocy oraz sprawności pompy ciepła, dlatego decydując się na niego, należy go znacznie przewymiarować.

Kolektor pionowy to odwierty wykonane nawet na głębokość 150 m, w które wpuszczane są rury zakończone kształtką w formie litery U i wypełnione roztworem glikolu. Ten rodzaj dolnego źródła charakteryzuje się dużą stabilnością temperatury. W dobrze wykonanych odwiertach glikol ma stałą temperaturę (wynosi ona +2°C), niezależnie od pory roku.

Poza tym nie jest wymagana duża powierzchnia działki. Jedyna wada tego rozwiązania to większe koszty wykonania niż kolektora poziomego.

Pompa ciepła zasilana kolektorem pionowym ma zatem stałą moc i wysoką sprawność przez cały sezon grzewczy - wartość współczynnika COP przekracza nieco 4.

Energia z wód gruntowych

To jeden z najefektywniejszych sposobów odbioru odnawialnej energii cieplnej. Wody gruntowe mają bowiem wysoką temperaturę niezależnie od pory roku. W zależności od regionu kraju waha się ona od +8 do +12°C.

Woda jest bezpośrednio przepompowywana przez wymiennik w pompie ciepła, zatem nie ma strat temperatury na ściankach rur ułożonych w gruncie, jak ma to miejsce na przykład przy kolektorach poziomych. Dzięki temu COP pompy ciepła może dochodzić nawet do 5.

Aby pobierać energię z wody gruntowej, zazwyczaj wierci się dwie studnie. Z pierwszej czerpie się wodę, a do drugiej zrzuca się ją ochłodzoną o kilka stopni. Studnie powinny znajdować się w odległości co najmniej 20 m od siebie oraz sięgać tej samej warstwy wodonośnej.

1 2  następne »