Jak działają pompy ciepła?

Jak działają pompy ciepła?

Pompa jest urządzeniem umożliwiającym przemianę ciepła o niskiej temperaturze w ciepło o wysokiej temperaturze. Źródłem energii może być woda, grunt i powietrze.

instalacja z zastosowaniem pompy ciepłaPompa umożliwia uzyskanie ciepła z otoczenia i wykorzystanie go do ogrzewania. Poza zastosowaniem w celach grzewczych, można jej użyć do przygotowania ciepłej wody użytkowej, a nawet chłodzenia pomieszczeń latem.

Z pompą ciepła najlepiej współpracują niskotemperaturowe systemy ogrzewania, a takim jest  ogrzewanie podłogowe. Związane jest to z tym, że temperatura wody na wyjściu z pompy nie może przekraczać 50°C (dobre rozwiązanie to podłogówka o temperaturze zasilania 35°C). Pompa ciepła może współpracować także z grzejnikami ściennymi, jednak nie powinny one wymagać temperatury wyższej niż 55°C.
Pompa zużywa darmową energię zgromadzoną w gruncie, wodach podziemnych bądź w powietrzu. Pracuje bez emisji jakichkolwiek substancji szkodliwych dla środowiska, 75-80% zapotrzebowania na energię grzewczą dostarczane jest całkowicie za darmo, pozostałe 25% to energia elektryczna potrzebna do zasilania urządzenia.

Źródła ciepła

Wody gruntowe
Ze względu na stałą temperaturę wody w ciągu roku jest to najlepsze źródło, 15-20% efektywniejsze niż sam grunt. Jeżeli dolnym źródłem ciepła jest woda, mówi się o systemie woda-woda. Możliwy jest on jednak tylko wtedy, gdy na danym terenie występują odpowiednie stany wód gruntowych. Wady tego rozwiązania to: konieczność uzyskania pozwolenia urzędu powiatowego na prowadzenie przewodów do wód gruntowych, sporządzenie analizy wody, system otwarty podatny na dyfuzję, wymagana konserwacja pompy.

Grunt
Jeśli nie ma możliwości korzystania z wody, pozostaje wykorzystać system gruntowy. System ten wymaga zastosowania (jako źródła dolnego) kolektora płaskiego lub sondy gruntowej.

Kolektor płaski wykonany jest z cienkościennej rury z tworzywa sztucznego (np. typ PEM 40 x 2,4), układanej na głębokości 1-2 m. Najlepiej ciepło oddaje grunt gliniasty i wilgotny. Zaletą tego rozwiązania są stosunkowo niskie koszty inwestycyjne. Wady to: duże zapotrzebowanie na powierzchnię (bez zabudowy i silnie zakorzenionej roślinności), dokładność w ułożeniu przewodów oraz duża rozbieżność mocy dyspozycyjnej.
Przybliżona wielkość kolektora poziomego dla budynku o powierzchni 180 m² to 600 m (całkowita długość kolektora poziomego). Wymagana powierzchnia działki do ułożenia kolektora – 780 m².

kolektor gruntowy płaskikolektor poziomy na dnie zbiornika wodnego

sonda gruntowaNajpopularniejszym rozwiązaniem jest sonda gruntowa. Niestety jest to najdroższa inwestycja, gdyż aby ją zamontować, należy wykonać odwierty na głębokości od 20 do zazwyczaj 100 m (średnica 110-190 mm). Rozwiązanie to jest jednak niezawodne i bezobsługowe, zajmuje niewiele miejsca, tworzy obieg zamknięty i wykazuje wysoką sprawność. Niestety odwierty nie są możliwe na każdym terenie (gdy nie pozwalają na to warunki geologiczne lub wody podziemne są pod ochroną).

Przykładowo: dla zagwarantowania prawidłowej pracy pompy ciepła dla budynku o pow. 180 m² wymagane jest wykonanie wężownicy kolektora pionowego o łącznej głębokości 160 m. W przypadku wykonania dwóch odwiertów, minimalna odległość pomiędzy nimi powinna wynosić 7 m.

Powietrze
Wykorzystanie powietrza jako źródła ciepła wskazane jest przy instalacjach, w których temperatura zasilania nie przekracza 35²C. Zaletą tego rozwiązania jest łatwy dostęp do źródła ciepła, wadą zaś niska temperatura w okresie największego zapotrzebowania na ciepło. Powoduje to uzyskiwanie niskich współczynników wydajności grzewczej.

Powietrze atmosferyczne jest najdostępniejszym źródłem energii, lecz do jego niekorzystnych cech należą małe wartości współczynnika przejmowania i oddawania ciepła oraz duża zmienność jego temperatury. Dlatego też powietrze, jako źródło ciepła, stosowane jest głównie w niewielkich instalacjach małych domków jednorodzinnych.

Wody powierzchniowe
Podobnie jak powietrze, wody powierzchniowe mają zmienną temperaturę w zależności od pory roku. Zimą temperatura jest niska, dlatego współczynnik wydajności grzewczej pompy jest mały.

Oceń artykuł
3,33 / 3 głosów
Co sądzisz na ten temat
Zaloguj się i dodaj swój komentarz
Polecamy Ci również

Zobacz także