Pompy Ciepła
Dom energooszczędny

Pompy Ciepła

Pompa ciepła jest niskotemperaturowym urządzeniem grzewczym. Jej zasadę działania opisuje obieg termodynamiczny Lindego, w którym kolejno zachodzą procesy fizyczne: parowanie czynnika roboczego w parowniku, sprężanie pary w kompresorze, skraplanie w skraplaczu oraz rozprężanie w zaworze rozprężnym. Zachodzą w pompie ciepła procesy pobierania ciepła ze źródła o niższej temperaturze i przekazywania go do źródła o temperaturze wyższej. Stosunek ciepła przejętego z otoczenia do ciepła powstającego na skutek przekształcenia energii napędowej jest tym wyższy im temperatura otoczenia jest bliższa temperaturze odbiornika, zatem efektywność pompy ciepła jest tym wyższa im niższa jest wymagana temperatura odbiornika. Źródłami niskotemperaturowego ciepła w pompach ciepła są:

– powietrze,

– woda,

– grunt.

Powietrze – jest ogrzewane przez słońce i nawet w temperaturze ujemnej zawiera energię cieplną która może być technicznie używana. Wadą powietrza jako źródła ciepła jest to, że w okresie największego zapotrzebowania na ciepło czyli w zimie powietrze zewnętrzne jest najzimniejsze. Zyski energii są odpowiednio wyższe gdy temperatura otoczenia zostaje zwiększona przez ciepło odpadowe np. od kuchni, urządzeń. Ponieważ nie wymaga ona  robót ziemnych, jest najtańszym inwestycyjnie źródłem ciepła. Wykorzystuje się je najczęściej w instalacjach małej mocy.

Pompy ciepła typu powietrze/woda (P/W) dostępne są w dwóch rodzajach .

  • Pompy kompaktowe np. zainstalowane na podgrzewaczu wody.
  • Pompy typu Split z zainstalowanymi osobno zewnętrznymi parownikami.

W pompach kompaktowych oraz typu Split powietrze doprowadzane jest za pomocą wbudowanego wentylatora. Szumy wentylatora w pompach typu Split mogą niekorzystnie oddziaływać na otoczenie. Pompy ciepła typu Split charakteryzują się rozdzieleniem podstawowych elementów pompy na części: cichy w pracy moduł wewnętrzny zawierający przede wszystkim układ hydrauliczny instalacji co oraz moduł instalowany na zewnątrz budynku z parownikiem, wentylatorem – służący do pobierania ciepła z otoczenia. Rozdzielenie modułów pompy pozwala na dogodne ich połączenie przez przegrody budynku, jedynie przewodami czynnika chłodniczego. Pompa ciepła typu Split może służyć zarówno do ogrzewania budynku, jak i w specjalnej wersji do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń.

Woda gruntowa na głębokości 6 m utrzymuje stałą temperaturę 8÷12 ºC także w zimie, gwarantuje to efektywne działanie pomp ciepła. Ciepło czerpane jest nie tylko z wód gruntowych, ale też z jezior i rzek. Źródła dolne na bazie wody gruntowej, składają się z dwóch studni: czerpalnej, w której zainstalowana jest pompa głębinowa, a jej głębokość to około 80 m oraz ze studni tzw. chłonnej. Studnie te powinny znajdować się od siebie w odległości minimum 15 m. Woda głębinowa za pomocą pompy głębinowej pobierana jest ze studni czerpalnej i pompowana do parownika pompy ciepła. W parowniku woda zostaje ochłodzona do około 4 ºC oddając w ten sposób część swojej energii termicznej nie zmieniając przy tym swoich właściwości fizykochemicznych. Po “przepracowaniu” w parowniku woda jest pompowana studnią zrzutową do tego samego złoża. Studnia musi mieć wydajność gwarantującą ciągły pobór wody, przy maksymalnym przepływie ciepła przez pompę. Wydatek studni jest uzależniony on miejscowych warunków geologicznych.

Grunt – na głębokości 1,20÷1,80 m ma równomierny rozkład temperatury ciepła zakumulowanego w gruncie. Umożliwia to ekonomiczne funkcjonowanie pomp ciepła, które energię z gruntu pozyskują za pomocą wkopanych rur polietylowych. Krążący
w ich zamkniętym układzie niezamarzający do temperatury -15 ºC czynnik chłodniczy nagrzewa się w gruncie i oddaje ciepło w pompie.

Kolektory gruntowe mogą być wykonywane w postacie poziomej płaskiej lub poziomej spiralnej wężownicy zakopanej na głębokości około 1,8 m. W zależności od wolnej powierzchni dostępnej do dyspozycji w sąsiedztwie ogrzewanego obiektu dobiera się odpowiedni kolektor. Rozwiązaniem najmniej pracochłonnym i najbardziej efektywnym jest zastosowanie kolektora poziomego spiralnego.

Całkowita długość kolektora gruntowego uzależniona jest od rodzaju i wilgotności gruntu, w którym jest instalowany oraz od mocy pompy. Według producentów pomp ciepła nie ma przeciwwskazań aby część obiegów kolektora gruntowego została wykonana jako kolektor płaski a część jako spiralny.

Pionowe kolektory gruntowe są rurami ze sztucznego tworzywa umieszczonymi w odwiertach pionowych, których głębokość i ilość zależy ściśle od mocy grzewczej pompy ciepła. Pionowy kolektor w postaci U rurki instaluje się w wiertniczych otworach o głębokości 20÷100 m. Zasada działania tego kolektora jest podobna do zasady działania kolektora poziomego tzn. w obiegu zamkniętym krąży niezamarzający płyn, który odbiera ciepło z wód podziemnych oraz gruntu i przekazuje go do pomp ciepła. Gruntowe sondy pionowe mają wiele zalet w porównaniu z wymiennikami poziomymi, które są bardziej rozpowszechnione. Pracują one bowiem w korzystnych warunkach temperaturowych tzn., że w zimie kiedy dochodzi do wychłodzenia, przemarzania wierzchnich warstw gruntu a zapotrzebowanie na moc grzania jest maksymalna nie wpływa to znacząco na ich wydajność. Szczególnie przy głębszych wierceniach możliwe jest zapewnienie stosunkowo równomiernego rozkładu temperatury wokół sondy.

Zaletą sond pionowych jest małe zapotrzebowanie na miejsce co często odgrywa decydująca rolę. Wadą układu pionowego jest stosunkowo wysoki koszt wiercenia

Zostaw odpowiedź