Pompy ciepła to urządzenia grzewcze należące do odnawialnych źródeł energii, które zyskują coraz więcej zwolenników nie tylko w Europie Zachodniej, gdzie system dotacji jest znacznie bardziej zaawansowany, ale także w naszym kraju. Rozwój technologii energooszczędnych sprawił, że na rynku pojawiło się wiele rodzajów pomp ciepła różniących się nie tylko rodzajem dolnego źródła, ale również znacznie odbiegających od siebie pod względem rozwiązań konstrukcyjnych. Warto usystematyzować sobie wiedzę na temat rodzajów pomp ciepła, aby móc łatwiej odnaleźć się przy doborze odpowiedniej dla siebie technologii. Podstawowym kryterium podziału jest rodzaj dolnego źródła, pogłębiłem go jednak o dalsze różnice w samej konstrukcji pompy. Ze względu na dolne źródło możemy wyróżnić pompy ciepła gruntowe, wodne oraz powietrzne. Grunt jest bardzo dobrym akumulatorem ciepła i na głębokości poniżej 1,5 m utrzymuje korzystne warunki temperaturowe. Ciepło odbierane jest za pośrednictwem kolektora poziomego lub sond pionowych. Kolektor poziomy to system rur z tworzywa sztucznego rozłożonych poniżej granicy przemarzania gruntu (średnio od 1,5 do 1,7 m), w których płynie mieszanina wody i cieczy niezamarzającej, najczęściej glikolu. W przypadku kolektora poziomego wykorzystujemy ciepło atmosferyczne pozyskane przez grunt dzięki promieniowaniu słonecznemu oraz opadom deszczu, dlatego teren nad kolektorem nie powinien być porośnięty bujną roślinnością ani w jakikolwiek sposób zabudowany. Należy też pamiętać o odpowiedniej powierzchni działki, którą musimy wykorzystać pod ułożenie kolektora. W dużym uproszczeniu można przyjąć, że wymagana powierzchnia kolektora jest 2,5–3 razy większa od powierzchni, którą chcemy ogrzać. Drugą metodą wykorzystania ciepła z gruntu jest zastosowanie sond pionowych.

 

systematyka pomp ciepla

 

Czytaj całość

Globenergia 2/2011

okladka-2-2011Image7

 

System ten wymaga minimalnej powierzchni w porównaniu z kolektorem poziomym. Z racji na wykorzystanie ciepła geotermalnego jest również bardziej wydajny, niestety droższy ze względu na koszt odwiertów. Polega on na wprowadzeniu w odwiert sprefabrykowanej sondy z tworzywa sztucznego w postaci podwójnej lub pojedynczej U-rurki. Ilość i głębokość odwiertu zależy od budowy geologicznej w miejscu instalacji oraz od zastosowanej sondy. W dużym uproszczeniu można przyjąć że dla domu o powierzchni 200 m2 dla określonych warunków geologicznych należy wykonać 210 m sondy, czyli 3 odwierty po 70 m lub 2 odwierty po 110 m. Głębokość jednego odwiertu z reguły nie przekracza 150 m. Tak jak przy kolektorze płaskim, tak i w przypadku sond pionowych w rurach również płynie mieszanina wody i glikolu. Za pomocą pompy obiegowej dolnego źródła mieszanina po odebraniu ciepła z gruntu trafia do parownika, gdzie zaczyna się praca pompy ciepła. Tu następuje odbiór ciepła przez czynnik roboczy (najczęściej R407C) i jego odparowanie. Następnie po przejściu przez sprężarkę pary o wysokim ciśnieniu i temperaturze trafiają do skraplacza, gdzie następuje ich kondensacja i oddanie ciepła wodzie grzewczej przepływającej przez wymiennik. Dalej skroplony czynnik poprzez elektroniczny zawór rozprężny trafia z powrotem do parownika, natomiast ogrzana woda tłoczona jest do instalacji grzewczej za pośrednictwem pompy obiegowej górnego źródła. Omówiona w dużym uproszczeniu powyższa zasada działania jest analogiczna dla wszystkich rodzajów elektrycznych pomp ciepła, różnią się tylko dolne źródła oraz budowa i umiejscowienie najważniejszych elementów systemu, takich jak parownik, skraplacz, sprężarka i zawór rozprężny. W przypadku wykorzystania ciepła z gruntu zarówno przy kolektorach poziomych, jak i przy sondach pionowych stosujemy takie same pompy ciepła, nazywane glikolowymi lub po prostu glikol/woda. Często zwyczajowo nazywa się je solankowymi pompami ciepła lub pompami solanka/woda. Czasem do wykorzystania ciepła z gruntu wykorzystuje się inny rodzaj pomp, są to tzw. pompy ciepła z bezpośrednim odparowaniem czynnika. Tu przez kolektor poziomy wykonany z rur miedzianych przepływa czynnik roboczy. Następuje, więc bezpośrednia wymiana ciepła między gruntem i pompą ciepła, a cały kolektor jest parownikiem. Pozwala to osiągnąć duże sprawności oraz zmniejszyć powierzchnię kolektora jednak ze względu na trudność w jego wykonaniu, wysokie ciśnienia pracy oraz duże ilości czynnika roboczego rozwiązania tego typu są stosowane coraz rzadziej.

 

zobacz także:

Profesjonalny dobór pompy ciepła

 

Jakub Kapuśniak
Redakcja GLOB Energia

 

Czytaj całość

Globenergia 2/2011

okladka-2-2011Image7