Pompa ciepła i jej sprawność

Krzysztof Gnyra

Jeżeli chcemy, żeby zastosowanie pompy ciepła było opłacalne ekonomicznie, a dom dobrze ogrzany, musimy szczególną uwagę zwrócić na właściwy dobór dolnego źródła ciepła - gruntu, wody gruntowej i powietrza.

pompa ciepła
Pompy ciepła w układzie dwóch studni cechuje stałość parametrów cieplnych przez cały sezon grzewczy, niezależnie od warunków atmosferycznych
Fot. Viessmann
Pompa gruntowa

Na głębokości 2 m poniżej powierzchni terenu temperatura gruntu waha się od 5 do 10°C (w miesiącach letnich dochodzi nawet do 14°C); zaś 100 m pod ziemią wynosi ona około 12°C.

Ciepło to pompa pobiera przez:

Wymiennik poziomy (inaczej kolektor gruntowy) - to system rur z tworzywa, zakopanych na głębokości około 1,5 m pod powierzchnią terenu. Przepływa w nich solanka, czyli mieszanina wody i glikolu o temperaturze zamarzania -15°C. W zależności od tego, ile potrzeba ciepła do ogrzania domu, wykonuje się kilka lub kilkanaście pętli wymiennika, każda o długości maksymalnie 100 m. O wielkości wymiennika decyduje też rodzaj samego gruntu. Najwięcej ciepła dostarczy on, gdy będzie gliniasty i nasycony wodą, najmniej - suchy i piaszczysty.

Wadą tego rozwiązania jest duża powierzchnia działki, jaką zajmuje kolektor. Ponadto, nad wymiennikiem gruntowym nie można sadzić roślin o długich korzeniach, ani budować podjazdu czy parkingu. Najlepiej, jeśli będzie nad nim rosła tylko trawa. Umożliwi to jego regenerację dzięki promieniowaniu słonecznemu oraz opadom atmosferycznym.

Gruntowa pompa ciepła na początku sezonu grzewczego działa bez zarzutu, osiągając współczynnik COP na poziomie 5 (czytaj o COP). Niestety, później, szczególnie gdy zima jest bardzo mroźna, a rury zostały zakopane zbyt płytko, jej wydajność może spaść nawet do około 2. Dlatego decydującym się na takie rozwiązanie, fachowcy doradzają przewymiarowanie wielkości wymiennika poziomego.

Uwaga! Często problemy z gruntową pompą ciepła wynikają z zastosowania urządzenia o nieodpowiedniej mocy grzewczej. Niewłaściwie dobrana pompa będzie częściej się załączać i intensywniej schładzać grunt, przez co pod koniec okresu grzewczego ilość ciepła pozostała w gruncie może okazać się niewystarczająca do ogrzania domu;

Wymiennik pionowy (sondy gruntowe) - to rury PE wpuszczane w głąb ziemi, najczęściej na głębokość do 100 m, choć można i głębiej. W zależności od zapotrzebowania na ciepło budynku i głębokości wymiennika, może wystarczyć tylko kilka odwiertów, każdy oddalony od siebie o minimum 6 m. Całość zajmie niewielką powierzchnię działki, a regeneracja gruntu na dużych głębokościach odbywa się głównie dzięki ciepłu dopływającemu z głębszych warstw ziemi.

Do wykonania wymiennika konieczne będzie opracowanie projektu geologicznego, jak również zastosowanie specjalistycznego sprzętu (wiertnicy). Wpływa to oczywiście na koszty montażu - będą wyższe niż kolektora poziomego.

Jednak taka pompa ciepła wyróżnia się stałą mocą i wysoką sprawnością przez cały sezon grzewczy - COP nieco przekracza 4. Poza tym działkę można dowolnie zagospodarować. Z tego względu odwierty pionowe coraz częściej zastępują kolektory poziome.

Pompa ciepła ze studnią

Woda gruntowa nawet w zimie utrzymuje stałą temperaturę - od 7 do 12°C. Dlatego, jeśli jest łatwo dostępna, może być efektywnym i tanim w wykonaniu źródłem ciepła. W tym celu wierci się dwie studnie - czerpalną i zrzutową. Z wody pobranej z pierwszej z nich ciepło jest odbierane, natomiast do drugiej wpuszcza się ją schłodzoną o kilka stopni.

Pompy ze studniami osiągają bardzo wysokie wskaźniki COP - nawet do około 6,5 (przy założeniu, że temperatura wody gruntowej wynosi 10°C; zasilania instalacji - 35°C, a różnica temperatury - 5°C).

Nie jest to jednak popularne rozwiązanie ze względu na niestałość parametrów chemicznych wody gruntowej. Nawet po roku bezawaryjnej pracy systemu dwóch studni, w wodzie może pojawić się wysoka zawartość związków żelaza. Powodują one dość szybkie odkładanie się kamienia na wymienniku ciepła, a w konsekwencji blokadę pompy i konieczność częstego wzywania serwisu.

Pompa powietrzna

Powietrze jest najłatwiejszym do wykorzystania źródłem ciepła oraz najtańszym, bo nie wymaga żadnych prac ziemnych.

Zgodnie z najnowszą normą, sprawność pompy powietrznej powinna być podawana przy temperaturze na dworze 2°C, zasilania instalacji grzewczej - 35°C oraz różnicy temperatury 5°C. COP wynosi wówczas od 3,5 do 3,9. Niestety, zimą podczas srogich mrozów sięgających -20°C, będzie on bliski 1. Zatem im niższa temperatura, tym bardziej spada moc oraz sprawność tej pompy.

Zazwyczaj jednak w czasie sezonu grzewczego niewiele jest dni z temperaturą poniżej -10°C (mniej niż 5%), chociaż zdarzają się wyjątki.

Pompa powietrzna samodzielnie nie jest więc w stanie zapewnić nam komfortu cieplnego w pomieszczeniach, dlatego montuje się ją zawsze z dodatkowym urządzeniem grzewczym. Może to być grzałka elektryczna lub kocioł na gaz lub olej.

Nietypowe rozwiązania

Pompa gruntowa współpracująca z ogrzewaniem płaszczyznowym może być wykorzystywana nie tylko do ogrzewania budynku, ale również do jego chłodzenia. Dzięki temu latem obniżymy temperaturę w pomieszczeniach, chociaż nie da się tego porównać ze skutecznością typowej klimatyzacji (jednak to rozwiązanie znacznie tańsze).

Ciepło z chłodzenia domu, jak też na przykład jego nadmiar z kolektorów słonecznych (służących do podgrzewania wody) można z powodzeniem zmagazynować w gruncie, szczególnie na większych głębokościach. Wpłynie to na jego szybszą regenerację, a poza tym wyższa temperatura gruntu, to wyższa temperatura solanki (co na początku sezonu grzewczego zaprocentuje wysoką sprawnością pompy ciepła).

Jeśli mamy małą powierzchnię działki, co uniemożliwia ułożenie gruntowego kolektora poziomego, a ze względu na trudne warunki geologiczne nie można zastosować sond pionowych, ciekawą opcją są spiralne sondy pionowe o średnicy zewnętrznej 36 cm. Wprowadza się je do gruntu jedynie na głębokość od 3 do 5 m.

Przykładowo, dla pompy o mocy 10 kW, głębokości sond 5 m i odstępami pomiędzy nimi 3 m należy wykonać 15 sond spiralnych. Zajmie to około 98 m2 działki, a przy typowym wymienniku poziomym byłoby to nie mniej niż 300 m2.

Atutem tego rozwiązania jest jego niższa cena. Nie musimy bowiem korzystać z usług profesjonalnej firmy wiertniczej - wykonanie odwiertów wystarczy zlecić firmie budowlanej.

Pompy ciepła oferują m.in. firmy:

- Buderus, www.buderus.pl, tel. 61 816 71 01

- Clima Komfort, www.climakomfort.pl, tel. 56 46 223 21

- Daikin, www.daikin.pl, tel. 22 319 90 00

- Danfoss, www.danfoss.pl, tel. 22 755 06 59

- De Dietrich, www.dedietrich.pl, tel. 71 345 00 51

- Hibernatus, www.hibernatus.com.pl, tel. 33 823 42 94

- Hydro-Tech, www.hydro-tech.pl, tel. 63 245 34 79

- Junkers, www.junkers.pl, infolinia: 0 801 600 801

- Nibe Biawar, www.biawar.com.pl, tel. 85 662 84 90

- Ochsner, www.ochsner.pl, tel. 12 421 45 27

- RK Chłód-Klim, www.chlod-klim.pl, tel. 22 792 268 791

- Stiebel Eltron, www.stiebel-eltron.pl, tel. 22 846 69 08

- Sun Energy, www.sunenergy.pl, tel. 58 344 66 80

- Vaillant, www.vaillant.pl, infolinia: 0 801 804 444

- Vatra, www.vatra.pl, tel. 12 637 90 26

- Viessmann, www.viessmann.pl, infolinia: 0 801 0801 24

Zapisz się na NEWSLETTER. Co tydzień najnowsze wiadomości o budowie, remoncie i wykańczaniu wnętrz w Twojej poczcie e-mail: Zobacz przykład



Skomentuj:

Pompa ciepła i jej sprawność