Chłodzenie pasywne nie tylko chłodzi dom. Może też ładować grunt przed zimą dla pompy ciepła

• Wysokie temperatury nie muszą być wyłącznie problemem dla budynku. Przy gruntowej pompie ciepła mogą pomagać w regeneracji dolnego źródła.
• Chłodzenie pasywne działa inaczej niż klimatyzacja. Odbiera ciepło z domu i oddaje je do gruntu przy niskim zużyciu energii.
• Regeneracja gruntu nie zastąpi dobrego projektu instalacji. Kluczowy jest bilans energii, zabezpieczenie przed wilgocią i poprawny dobór chłodzenia.

Upały zwykle kojarzą się z problemem: przegrzanymi budynkami, klimatyzacją i wyższym zużyciem energii. W przypadku gruntowych pomp ciepła wysokie temperatury mogą mieć jednak także drugą stronę. Jeżeli instalacja korzysta z chłodzenia pasywnego, ciepło odebrane z budynku trafia z powrotem do gruntu i pomaga zregenerować dolne źródło przed kolejną zimą.

To ważne, bo po sezonie grzewczym grunt nie jest w takim samym stanie jak jesienią. Przez kilka miesięcy pompa ciepła pobierała z niego energię do ogrzewania budynku. Wokół sond pionowych albo kolektora poziomego tworzy się strefa obniżonej temperatury. Nie jest to awaria, lecz normalny efekt pracy instalacji. Dobrze zaprojektowane dolne źródło powinno w kolejnych miesiącach odzyskać część energii.

Jak zimny może być grunt po sezonie grzewczym?

Nie ma jednej uniwersalnej wartości. Temperatura czynnika (którym jest głównie wodny roztwór glikolu) zależy od geologii, długości sond, wilgotności gruntu, zapotrzebowania budynku na ciepło i jakości projektu. Pod koniec sezonu grzewczego temperatura czynnika na wejściu do pompy może wynosić od okolic 0°C do kilku stopni powyżej zera. W dobrze dobranych układach częściej będą to wartości dodatnie, na przykład 2-6°C. Jeżeli instalacja regularnie schodzi w okolice zera, a po stronie powrotu do gruntu pojawiają się temperatury ujemne, warto sprawdzić dane z automatyki i pracę dolnego źródła.

Chłodzenie pasywne działa inaczej niż klimatyzacja

Latem układ może pracować w drugą stronę. Budynek oddaje ciepło przez instalację płaszczyznową, klimakonwektory albo inne odbiorniki chłodu, a obieg dolnego źródła przekazuje tę energię do gruntu. W chłodzeniu pasywnym nie pracuje sprężarka pompy ciepła. Działają głównie pompy obiegowe i wymiennik ciepła, dlatego zużycie energii jest dużo niższe niż przy klasycznej klimatyzacji.

Korzyść jest zatem podwójna. Użytkownik zyskuje chłodniejszy budynek, a grunt dostaje porcję ciepła. To może podnieść temperaturę dolnego źródła i poprawić warunki pracy pompy ciepła w kolejnym sezonie grzewczym. Robimy wówczas z gruntu po prostu magazyn energii. Wyższa temperatura czynnika w dolnym źródle oznacza łatwiejszą pracę sprężarki, stabilniejsze parametry i potencjalnie lepszą efektywność.

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

Regeneracja dolnego źródła nie naprawi złego projektu

Nie oznacza to, że im większy upał, tym lepiej. Dolnego źródła nie należy traktować jak zbiornika bez ograniczeń. Projektant powinien polficzyć bilans roczny: ile energii pompa pobiera z gruntu zimą i ile można oddać latem. Zbyt duże podgrzanie gruntu może pogorszyć skuteczność chłodzenia pasywnego, bo różnica temperatur między budynkiem a dolnym źródłem będzie mniejsza. Ponadto przy temperaturach rzędu 35°C samo chłodzenie pasywne może nie wystarczyć. Kwestię chłodzenia należy ustalić z projektantem przed wykonaniem instalacji, jeżeli chcemy chłodzić zgodnie ze sztuką.

Warto też wspomnieć, że największy efekt regeneracji pojawia się w budynkach, które latem rzeczywiście wymagają chłodzenia: domach z dużymi przeszkleniami, obiektach z poddaszem użytkowym, biurach, usługach i budynkach o niskim zapotrzebowaniu na ogrzewanie, ale wysokich zyskach słonecznych. Trzeba też pamiętać o kondensacji. Przy chłodzeniu podłogowym temperatura instalacji nie może być dobrana przypadkowo, bo na powierzchniach może wykraplać się wilgoć.

Upał nie musi być wyłącznie obciążeniem dla budynku. W dobrze zaprojektowanej instalacji z gruntową pompą ciepła może stać się częścią sezonowego bilansu energii. Zimą grunt oddaje ciepło, latem może je odzyskiwać. Właśnie na tym polega sens dolnego źródła traktowanego jak spokojny, sezonowy bufor – nie eksploatowany do granic możliwości, lecz świadomie ładowany przed kolejnym sezonem.

Źródła: VDI 4640, Energies, Instal.