Pompy ciepła

Pompy ciepła to urządzenia, które w dobie stałego wzrostu cen nośników energii znajdują coraz bardziej powszechne zastosowanie w instalacjach ogrzewczych, klimatyzacyjnych i przygotowania ciepłej wody użytkowej, zarówno w domach jednorodzinnych, jak też dużych obiektach mieszkalnych, użyteczności publicznej a nawet w przemyśle (ze względu na dostęp do wysokoparametrowego ciepła odpadowego z różnych procesów przemysłowych). Następnym aspektem przemawiającym za stosowaniem pomp ciepła jest ich ekologiczność w stosunku do tradycyjnych źródeł ciepła opartych na procesach spalania.

Zasada działania pompy ciepła znana jest od ponad wieku. Lodówki bowiem działają na podobnej zasadzie, co pompy ciepła – pompują ciepło z komory chłodniczej do pomieszczenia. W przypadku pompy ciepła sytuacja jest taka sama z tą różnicą, że pompa ciepła wyposażona jest w większa sprężarkę i tłoczy ciepło z dolnego źródła ciepła do budynku. Można sobie wyobrazić, że pompa ciepła spręża energię zgromadzoną w jednym miejscu i pompuje ją w drugie miejsce. W ten sposób ogrzewa się dowolny budynek wykorzystując ciepło, nawet rzędu tylko kilku st. C, i spręża je do temperatury potrzebnej w systemie centralnego ogrzewania lub przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Dolnym źródłem ciepła może być grunt (odwiert pionowy, kolektor poziomy), woda oraz powietrze.

Kolektor gruntowy

W czasie lata energia słoneczna jest akumulowana przez powierzchnię ziemi. Ciepło odbierane jest z gruntu za pomocą rur z tworzyw sztucznych (polietylenowych) zakopanych w ziemi około 20 cm poniżej głębokości przemarzania dla lokalnej strefy. Odstępy między rurami: 80-100 cm. Układ ten nazywany jest poziomym kolektorem gruntowym. W kolektorze , w zamkniętym obiegu, krąży niezamarzający płyn, odbierając ciepło z gruntu i przekazując je do pompy ciepła. Wykorzystanie tej energii na cele grzewcze jest przykładem praktycznego rozwiązania kwestii ogrzewania domu usytuowanego na dużej działce. Największą ilość energii można uzyskać z gruntów o wysokiej zawartości wody. Kolektor nie może znajdować się pod budynkami, a także nie powinien być oddzielony od atmosfery żadną szczelną nawierzchnią, np. asfaltową lub betonową na parkingach, która praktycznie uniemożliwia regenerację kolektora przez opady deszczowe. Zimą natomiast powierzchnie te są odśnieżane, przez co usuwana jest warstwa izolacyjna pomiędzy gruntem a zimnym powietrzem.

Sondy pionowe

Sondy pionowe, zwane też pionowym kolektorem gruntowym, są to zwykle rury z tworzywa sztucznego umieszczone w pionowych odwiertach, których głębokość i ilość ściśle zależy od mocy grzewczej pompy ciepła. Zasada działania jest podobna jak w kolektorze poziomym: w zamkniętym obiegu krąży niezamarzający płyn odbierając ciepło z gruntu oraz wód podziemnych i przekazuje je do pompy ciepła. W dolnych partiach gruntu gromadzi się ciepło, które praktycznie zachowuje stałą temperaturę przez cały rok. Wykorzystanie ciepła pochodzącego z tego podłoża jest bezpiecznym i przyjaznym dla środowiska sposobem ogrzewania każdego rodzaju budynków, zarówno dużych jak i małych, prywatnych i publicznych. Koszt wykonania sond pionowych jest stosunkowo wysoki, ale w zamian uzyskujemy niezawodną, energooszczędną formę ogrzewania o stosunkowo wysokiej temperaturze na wejściu do pompy ciepła. Kolektor zajmuje niewielką przestrzeń i można go zainstalować nawet na małych działkach. Po wywierceniu otworu nie ma konieczności przeprowadzania dużych prac rekultywacyjnych, zatem wpływ na najbliższe otoczenie jest minimalny. Wody gruntowe nie są wykorzystywane, więc ich poziom nie zmienia się. Pod tym linkiem przedstawiamy Państwu wizualizację pracy rzeczywistej instalacji grzewczej z pompą ciepła VIESSMANN – Vitocal 300. Zastosowany tu monowalentny system stanowi źródło ogrzewania domu jednorodzinnego o powierzchni grzewczej ok. 200 m2 znajdującego się pod Opolem.

Pobór ciepła ze środowiska naturalnego odbywa się za pomocą dwóch sond pionowych o długości 91 m każda. Zastosowana pompa ciepła wykorzystywana jest do przygotowania o określonej temperaturze wody grzewczej dla instalacji ogrzewania podłogowego jak również do podgrzewu ciepłej wody użytkowej.

Przedstawiony na ekranie schemat technologiczny umożliwia monitorowanie wszystkich zmiennych charakteryzujących pracę instalacji, takich jak:

Woda gruntowa

Pompy ciepła pracujące w układzie z wodą gruntową osiągają najwyższe współczynniki efektywności ze względu na wysoką temperaturę źródła ciepła wynoszącą 7 – 12oC przez cały rok. System dolnego źródła na bazie wody gruntowej składa się z dwóch studni: studni czerpalnej, w której zainstalowana jest pompa głębinowa (dobierana przez firmę wiertniczą uprawnioną do wierceń studni) oraz drugiej studni chłonnej. Studnie powinny znajdować się w odległości minimum 15 m od siebie. Warunkiem zastosowania studni głębinowych do zasilania pomp ciepła jest odpowiedni wydatek ujęcia (około 25% większy od nominalnego przepływu solanki przez parownik dla danego typu pompy ciepła) oraz odpowiedni skład fizykochemiczny wody.

Zbiornik wodny

Jeśli na Państwa działce znajduje się jezioro lub staw, należy wykorzystać to i ułożyć na jego dnie pętle rur polietylenowych obciążając je tak, aby nie wypłynęły na powierzchnię. Zbiornik powinien charakteryzować się odpowiednio dużą powierzchnią i głębokością (ok. 3 metrów). W okresie zimy temperatura wody na głębokości poniżej 2 metrów utrzymuje się na stałym poziomie około 4oC. Zasada działania takiego wymiennika jest taka sama jak kolektora gruntowego. Należy pamiętać jednak, żeby przy wymiarowaniu ilości pętli przyjąć odpowiednio wysoką temperaturę na wejściu do pompy ciepła.

Powietrze
Pompa ciepła na powietrze zewnętrzne nie jest w stanie pokryć zapotrzebowania na ciepło przez cały rok, to mimo wszystko jej zastosowanie przynosi ekonomiczne korzyści. Gdy temperatura powietrza zewnętrznego spadnie do około -15oC, ładunek energii jaki jest w nim zawarty jest zbyt mały, aby zapewnić pompie ciepła zasilanie o odpowiednio wysokim wydatku mocy i wskaźniku sprawności. Z tego punktu widzenia konieczne jest zastosowanie dodatkowego źródła ciepła (np. kotła olejowego, gazowego, elektrycznego), którego zadaniem będzie pokrycie zapotrzebowania na ciepło w szczytowych momentach.

Powyższa konieczność współpracy pompy ciepła na powietrze zewnętrzne z dodatkowym urządzeniem grzewczym, czyni ją doskonałym rozwiązaniem do obniżenia kosztów w już istniejących kotłowniach zasilanych głównie prądem, olejem lub propan-butanem.

Zalety pomp ciepła

W swojej ofercie posiadamy urządzenia wiodących firm takich jak: Viessmann, Vaillant, Dimplex co pozwala nam przygotować odpowiednią ofertę dla każdego, nawet najbardziej wymagającego klienta.