Jak dobrać długość poziomego wymiennika do gruntowej pompy ciepła?

Jakie założenia przyjąć?

Aby dobrać długość poziomego wymiennika do gruntowej pompy ciepła, potrzebna jest wiedza o uzysku cieplnym z 1 m² wymiennika. Większość producentów oraz literatura związana z wymiennikami gruntowymi podaje różne wartości uzysku ciepła. Konkretne wartości wahają się od 10 do nawet 30 kilku watów z metra kwadratowego. 

W praktyce jest tak, że wartość ta najczęściej jest między 15 a 20 watów z metra i ciężko już uzyskać większą wartość. Do obliczeń uzysku cieplnego najlepiej stosować zbliżoną do zakresu wartość 15-17 watów z metra kwadratowego i uzysk energii do 40 kWh z metra kwadratowego na rok.

mówił w trakcie Webinarowej Środa w GLOBENERGIĄ, Adam Minikowski, ekspert NIBE

Źródło: Webinarowa Środa z GLOBENERGIĄ - NIBE

Posłużymy się teraz prostym przykładem obliczeniowym by lepiej przybliżyć tok obliczeń. Załóżmy, że należy dobrać długość wymiennika dla pompy ciepła NIBE F1145 o mocy 15 kW, a dokładnie jest to 15,37 kW zgodnie z DTR-ką producenta w punkcie pracy S0W35. Moc elektryczna urządzenia w tym punkcie wynosi 3,48 kW.  

Zgodnie z obliczeniami ukazanymi na grafice poniżej, aby wyliczyć moc chłodniczą należy od mocy grzewczej (15,37 kW) odjąć moc elektryczną (3,48 kW). Uzyskana w ten sposób wartość mocy chłodniczej (z gruntu) wynosi 11,89 kW.

Załóżmy, że szacowany zysk z m² wymiennika to 15 W. Teraz wystarczy podzielić potrzebną moc chłodniczą przez szacowany zysk z m² wymiennika. Otrzymany w ten sposób wynik to powierzchnia zalegania wymiennika gruntowego równa 793 m². 

Teraz otrzymaną powierzchnię musimy przeliczyć na długość rury. Tutaj trzeba pamiętać o potrzebnych odstępach pomiędzy rurami, optymalnie niech będzie to 0,8 m. 

Dzieląc te dwie wartości dostajemy 991 mb rury. Dla danej pompy ciepła można by wykonać wymiennik w konfiguracji 10 pętli po 100 m lub 7 m po 150. Tym samym końcowo w gruncie mamy ułożone 1000 m rury w różnego rodzaju konfiguracjach. Nie ma znaczenia czy to będą pętle, czy spirale.

Źródło: Webinarowa Środa z GLOBENERGIĄ - NIBE

Wpływ czasu pracy na moc grzewczą

Czas pracy pompy ciepła jest znaczący. Przykładowo, jeśli pompa ciepła o mocy 15 kW produkuje rocznie 30 000 kWh (zapotrzebowanie na energię po stronie budynku), to czas pracy mieści w 2000 godzin na rok. 

Źródło: Webinarowa Środa z GLOBENERGIĄ - NIBE

Załóżmy dodatkowo, że w tym budynku mieszka jeszcze 6 osób, tym samym należy doliczyć 6000 kWh energii cieplnej na ciepłą wodę użytkową. Tym samym czas pracy urządzenia wzrośnie do 2400 godzin. Co zrobić by układ podołał takiemu zapotrzebowaniu?

Widzimy, że musielibyśmy przewymiarować dolne źródło lub zwiększyć moc pompy ciepła. To też będzie korzystnie wpływało na pracę urządzenia, żeby oscylować w tych granicach około 2000 godzin. Oczywiście to nie jest apteka, nie musimy tego liczyć dokładnie, co do godziny. Warto jednak zwrócić uwagę na czas pracy.

Adam Minikowski, Nibe

Energia i moc potrzebna do przygotowania ciepłej wody użytkowej jest wiążącą kwestią dla poprawnego doboru powierzchni wymiennika. Dlatego oprócz pewnych założeń, należy również dokładnie oszacować zapotrzebowanie po stronie mieszkańców. Pomocny może się w tym okazać wywiad z domownikami by poznać ich nawyki i potrzeby, a tym samym poprawnie wyliczyć zapotrzebowanie. 

Źródło: Webinarowa Środa z GLOBENERGIĄ