Powietrze to ostatnie z nieomówionych dotąd, a powszechnie stosowanych dolnych źródeł ciepła dla pomp ciepła. W porównaniu z kolektorami gruntowymi pionowym czy poziomym, a także wodami gruntowymi jest to rozwiązanie bezsprzecznie najtańsze na etapie realizacji. Wynika to wprost z braku konieczności przeprowadzenia prac inwestycyjnych związanych z wykonaniem instalacji dolnego źródła ciepła. Powietrze zasysane jest bowiem z zewnątrz budynku (powietrze atmosferyczne) bądź z jego wnętrza (powietrze użytkowe lub technologiczne).

Powietrze atmosferyczne

Mimo iż powszechnie dostępne, powietrze atmosferyczne ze względu na sezonową zmianę temperatury nie jest najefektywniejszym rozwiązaniem z dostępnych dolnych źródeł dla pomp ciepła.

Oddając jednak sprawiedliwość temu rodzajowi dolnego źródła dla pomp ciepła, należy zaznaczyć, że jest ono stosowane coraz powszechniej (głównie ze względu na łatwość montażu oraz stosunkowo niskie koszty), a ciągłe badania i prace nad możliwościami wykorzystania powietrza atmosferycznego wpływają na rozwój rynku pomp ciepła typu powietrze-woda i powietrze-powietrze oraz na większą efektywność ich pracy.

Pompy ciepła wykorzystujące jako dolne źródło powietrze atmosferyczne są projektowane zazwyczaj w układach biwalentnych, a więc ze szczytowym źródłem ciepła, w celu zabezpieczenia wystarczającej ilości produkowanego ciepła dla potrzeb centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej.

Powietrze wewnętrzne

Wykorzystanie powietrza z wnętrza budynku może być efektywnym dolnym źródłem dla pomp ciepła, szczególnie kiedy mowa o powietrzu technologicznym.

Odzyskanie ciepła z powietrza użytkowego wewnątrz budynku może natomiast służyć do podgrzewania wody użytkowej lub być wykorzystywane dla celów klimatyzacyjnych.

Urządzenia przedmuchowe

Powietrzne pompy ciepła występują w dwóch wariantach: do ustawienia wewnętrznego lub do ustawienia zewnętrznego.

Zasada działania przedmuchowych pomp ciepła polega na odbieraniu przez czynnik roboczy (R407C) ciepła od powietrza opływającego parownik. Czynnik roboczy przekazuje następnie ciepło wodzie użytkowej w skraplaczu pompy ciepła. Tego rodzaju pompy pracują do ok. -20°C temperatury powietrza atmosferycznego. Maksymalna temperatura wody użytkowej, która może zostać osiągnięta dzięki pracy tego typu urządzenia to ok. 55°C. Poniżej temperatury powietrza atmosferycznego -20°C, ciepło dostarczane jest do budynku dzięki pracy grzałki elektrycznej.

Jak w każdym z przypadków instalacji opartych na pompach ciepła, najefektywniej współpracują one z systemem ogrzewania niskotemperaturowego (ogrzewanie podłogowe, ścienne), a dodatkowo, pompy ciepła do ustawienia zewnętrznego mogą być wyposażone w opcję aktywnego chłodzenia.

Urządzenia typu Split

Zalety pomp ciepła do ustawienia wewnętrznego i zewnętrznego łączą pompy ciepła typu Split. Urządzenia te występują w konfiguracji rozdziału parownika i skraplacza. Parownik umieszczany jest w jednostce zewnętrznej, gdzie następuje przekazanie ciepła od powietrza atmosferycznego omywającego parownik do czynnika roboczego (najczęściej R410A).

Niektórzy producenci oferują także urządzenia składające się z modułu zewnętrznego, którym jest wymiennik ciepła z wolnoobrotowym, cichobieżnym wentylatorem, oraz jednostki wewnętrznej, w której umieszczone są parownik, sprężarka, skraplacz, zawór rozprężny, pompy obiegowe itd.

Podsumowując, wziąwszy pod uwagę łatwość wykorzystania powietrza jako dolnego źródła dla pomp ciepła oraz stosunkowo niskie koszty na poziomie realizacji inwestycji w porównaniu z wykorzystaniem do tego celu energii cieplnej zakumulowanej w gruncie czy wodach gruntowych, można stwierdzić, że jest to perspektywiczny kierunek rozwoju pomp ciepła.

Michał Kaczmarczyk
Redakcja GLOB Energia
AGH KSE

Cały artykuł dostępny w GLOBEnergia 6/2010

dolne źródło ciepła dla pomp ciepłaart str 1art str 2