Chłodzenie pasywne czy aktywne? Jak dobrać gruntową pompę ciepła na lato?

• Chłodzenie pasywne wykorzystuje niską temperaturę gruntu i pracuje bez sprężarki. Jest tanie w eksploatacji, ale zwykle obniża temperaturę tylko o kilka stopni.
• Chłodzenie aktywne daje większą moc i stabilniejsze parametry. Sprawdza się w większych budynkach, przy klimakonwektorach i tam, gdzie zyski ciepła są wysokie.
• Wybór rozwiązania zależy od budynku, dolnego źródła i oczekiwań użytkownika. W domach często wystarczy prosty moduł pasywny, a w dużych obiektach lepiej sprawdzają się układy pasywno-aktywne.

Gruntowa pompa ciepła może chłodzić na dwa sposoby

Gruntowa pompa ciepła może zapewnić chłodzenie pasywne albo aktywne. W pierwszym przypadku instalacja wykorzystuje niską temperaturę gruntu i nie uruchamia sprężarki. Pracują głównie pompy obiegowe, które transportują chłód z dolnego źródła do odbiorników w budynku.

W chłodzeniu aktywnym pracuje już sprężarka, a pompa ciepła działa podobnie jak agregat chłodniczy. Dzięki temu układ może zapewnić stabilniejszą temperaturę i większą moc chłodzenia. To rozwiązanie lepiej sprawdza się w większych obiektach albo budynkach z dużymi zyskami ciepła.

Jak tłumaczył Adam Minikowski z firmy NIBE podczas Webinarowej Środy, chłodzenie pasywne bywa wystarczające w domach jednorodzinnych. Nie należy jednak mylić go z klasyczną klimatyzacją, bo zwykle obniża temperaturę o kilka stopni. W tym materiale przyjrzymy się różnym opcjom chłodzenia, które są w ofercie producenta pomp ciepła NIBE.

Jakie temperatury można uzyskać?

W chłodzeniu pasywnym temperatura zależy od dolnego źródła i jego regeneracji. Adam Minikowski wskazuje, że do projektowania można przyjmować szeroki zakres. Na początku sezonu chłodzenia glikol może mieć około 6°C, ale później temperatura rośnie.

“Zakres szeroki od 6°C do 17°C – możemy tak przyjąć przy projektowaniu” – wyjaśnia Adam Minikowski z firmy NIBE.

W chłodzeniu aktywnym można pracować na niższych i stabilniejszych parametrach. Ekspert wskazuje między innymi na popularny parametr 7/12°C. Takie wartości często wykorzystuje się przy klimakonwektorach, chłodnicach i centralach wentylacyjnych.

Przy chłodzeniu płaszczyznowym trzeba zachować większą ostrożność. Podłogówka, sufit chłodzący albo maty kapilarne zwykle wymagają temperatur powyżej 18°C. Chodzi o to, aby nie przekroczyć punktu rosy i nie doprowadzić do wykroplenia wilgoci.

Pompa ciepła z wbudowanym modułem chłodzenia pasywnego

To najprostsza opcja dla inwestora, który planuje chłodzenie już na etapie zakupu urządzenia. Moduł chłodzenia pasywnego jest fabrycznie wbudowany w pompę ciepła. Nie trzeba więc później rozbudowywać maszynowni o dodatkowe elementy.

Najlepiej sprawdza się w domach jednorodzinnych i prostych układach dwururowych. Ten sam system może zimą grzać, a latem chłodzić. Przykładem może być ogrzewanie podłogowe, które latem obniża temperaturę w pomieszczeniach.

To rozwiązanie jest kompaktowe, czytelne i stosunkowo łatwe do zaprojektowania. Trzeba jednak pamiętać, że działa tylko pasywnie. Gdy grunt mocno się nagrzeje, moc chłodzenia będzie stopniowo spadać.

PCS, czyli zewnętrzny 4-rurowy moduł chłodzenia pasywnego

PCS to zewnętrzny moduł chłodzenia pasywnego, który można dobudować do pompy ciepła. Układ korzysta z glikolu płynącego z dolnego źródła i kieruje go do odbiorników chłodu. W tym wariancie nadal nie pracuje sprężarka.

Najlepiej sprawdza się tam, gdzie chcemy oddzielić system grzewczy od chłodzącego. Można więc grzać jednym obiegiem, a chłodzić drugim. To wygodne rozwiązanie przy klimakonwektorach albo matach kapilarnych. PCS może pracować także w większych instalacjach. Adam Minikowski pokazywał przykład układu z dwiema pompami po 60 kW. To oznacza, że moduł nie ogranicza się wyłącznie do małych domów.

PCM, czyli zewnętrzny 2-rurowy moduł chłodzenia pasywnego

PCM także zapewnia chłodzenie pasywne, ale pracuje w układzie dwururowym. Ten sam system grzewczo-chłodzący obsługuje ogrzewanie zimą i chłodzenie latem. W praktyce często chodzi o podłogówkę albo wspólny bufor.

Moduł zawiera między innymi wymiennik płytowy, zawory, pompę obiegową i automatykę. Dzięki temu można dołożyć funkcję chłodzenia do wybranych układów gruntowej pompy ciepła. To dobre rozwiązanie, gdy inwestor chce prostszego systemu bez osobnej instalacji chłodniczej.

PCM sprawdzi się szczególnie w budynkach jednorodzinnych i mniejszych obiektach. Trzeba jednak dobrze pilnować temperatury zasilania. Przy podłogówce nie wolno zejść zbyt nisko, bo pojawi się ryzyko kondensacji.

HPAC, czyli 2-rurowe chłodzenie pasywno-aktywne

HPAC łączy chłodzenie pasywne i aktywne w jednym zewnętrznym module. Najpierw system wykorzystuje chłód z gruntu, bez pracy sprężarki. Dopiero gdy ta moc nie wystarcza, układ przechodzi w chłodzenie aktywne.

To rozwiązanie sprawdza się w budynkach o większym zapotrzebowaniu na chłód. Daje większą stabilność niż samo chłodzenie pasywne. Jednocześnie pozwala najpierw wykorzystać tańszą pracę bez sprężarki. HPAC może być dobrym wyborem przy większych domach, obiektach usługowych i instalacjach z klimakonwektorami. Trzeba jednak dobrze rozstrzygnąć, czy cały system pracuje na glikolu. Przy modernizacji starszej instalacji często warto oddzielić glikol od wody wymiennikiem.

ACS, czyli 4-rurowe chłodzenie pasywno-aktywne

ACS to najbardziej rozbudowany system z omawianych rozwiązań. Umożliwia chłodzenie pasywne, chłodzenie aktywne oraz jednoczesne grzanie i chłodzenie. W układzie pojawia się osobny bufor chłodu, odbiorniki chłodu i system zrzutu nadmiaru ciepła.

Najlepiej sprawdza się w dużych obiektach i instalacjach kaskadowych. Może obsługiwać budynki z wysokim zapotrzebowaniem na chłód, takie jak biura, hale, hotele czy obiekty konferencyjne. Pozwala także wykorzystać ciepło powstające podczas chłodzenia. W praktyce ciepło można skierować do ciepłej wody użytkowej, basenu albo wybranego obiegu grzewczego. Dopiero nadmiar trafia do dolnego źródła lub innego systemu zrzutu. To rozwiązanie wymaga już bardzo świadomego projektu i dobrej automatyki.

• Zobacz również: Bufor chłodu. Po co stosuje się go przy pompie ciepła?

Które rozwiązanie wybrać?

W prostym domu jednorodzinnym często wystarczy chłodzenie pasywne. Najtańszą i najprostszą opcją będzie pompa z wbudowanym modułem albo moduł PCS. Jeżeli budynek ma większe zyski ciepła, warto rozważyć HPAC.

W dużych obiektach samo chłodzenie pasywne może nie wystarczyć. Tam większy sens mają układy pasywno-aktywne, szczególnie HPAC albo ACS. Im większy budynek, tym ważniejsze stają się stabilna moc, bufor chłodu i możliwość wykorzystania ciepła odpadowego. Najważniejsze pozostaje jednak dolne źródło. Do chłodzenia najlepiej nadają się odwierty pionowe, bo mają stabilniejsze temperatury. Wymiennik poziomy latem szybko się nagrzewa i zwykle nie daje oczekiwanego efektu chłodzenia.

Opracowano na podstawie szkolenia z cyklu Webinarowa Środa z redakcji GLOBENERGIA