Pompy ciepła dzieli się ze względu na rodzaj dolnego źródła ciepła. Wyróżnia się pompy ciepła gruntowe oraz pompy ciepła powietrzne. To dwa podstawowe systemy instalacji źródeł ciepła dla przestrzeni użytkowej.
Powietrzne pompy ciepła
Powietrzne pompy ciepła znajdują swoje zastosowanie do podgrzewania wody użytkowej i ogrzewania domów jednorodzinnych lub lokali użytkowych. Są jednymi z najpopularniejszych spośród wszystkich pomp, ponieważ odznaczają się łatwym montażem i wydajną pracą. Pompy ciepła powietrzne, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystują energię cieplną pobraną z powietrza znajdującego się na zewnątrz budynku.
Powietrze stanowi najtańsze inwestycyjne źródło ciepła dla pomp ciepła. Dzięki czemu instalacja takiej pompy nie wymaga robót ziemnych. Należy jednak zaznaczyć, że przy niskiej temperaturze współczynnik efektywności pomp ciepła typu powietrze-woda jest stosunkowo niski. Powietrze, jako dolne źródło, wykorzystywane jest najczęściej w instalacjach małej mocy. W celu dostarczenia do pompy ciepła powietrza o temperaturze dodatniej w miesiącach zimowych, stosuje się gruntowy wymiennik ciepła. Rozwiązanie techniczne polega m.in. na zakopaniu rury z PCW o średnicy około 300 mm i długości 50 m na głębokości około 2 m. Na końcu (czerpnia) rura jest wystawiona nad poziom gruntu i zakończona: filtrem, siatką, daszkiem. Podane wyżej parametry rury dotyczą pompy ciepła o mocy około 12 kW, zasilającej w energię cieplną dom jednorodzinny.
Gruntowe pompy ciepła
Tego rodzaju pompy ciepła odbierają ciepło z gruntu za pomocą wymiennika umieszczonego w gruncie. Są to zatem urządzenia, których montaż wymaga ingerencji w podłoże działki.
Pod pojęciem gruntu jako źródła ciepła dla pompy ciepła rozumiemy warstwę gruntu o głębokości do 2 m (dla kolektorów płaskich i spiralnych). Temperatura gruntu zmienia się zależnie od strefy klimatycznej i pory roku. Zakres wahań nie jest tak duży, jak dla powietrza. Przebieg tych zmian zależy od powierzchni, właściwości termo-fizycznych gruntu oraz jego wilgotności. Odbiór ciepła odbywa się za pomocą wymiennika ciepła ułożonego na niezabudowanej powierzchni (parking, ogród, boisko) w pobliżu ogrzewanego budynku lub za pomocą wymiennika pionowego wykonanego w specjalnym odwiercie. Ciepło gruntu, które pozyskujemy, jest zakumulowaną energią słoneczną, przenikającą w głąb gruntu wraz z opadami deszczowymi.
Energia słoneczna jest także źródłem energii dla procesu regeneracji warstwy gruntu, wychłodzonej w czasie eksploatacji w sezonie grzewczym. Ilość ciepła użytecznego i związana z tym niezbędna powierzchnia, zależne są ściśle od termo-fizycznych właściwości gruntu i energii. Zarówno właściwości termiczne, jak również objętościowo pojemność ciepła i jego przewodność, są bardzo ściśle zależne od składu i budowy gruntu. Największe znaczenie ma udział wody, składników mineralnych np. kwarcu, jak również i wielkości porów wypełnionych powietrzem. Możliwość akumulacji ciepła i jego przewodność jest tym większa, im bardziej grunt nasycony jest wodą, im większy jest udział składników mineralnych i im mniejszy jest udział porów. Na głębokości około 10 m temperatura gruntu jest w przybliżeniu stała i równa średniorocznej temperaturze powietrza zewnętrznego.
Energia cieplna z gruntu
Pozyskiwanie przez pompę ciepła energii z gruntu odbywa się za pomocą wkopanych w ziemię rur polietylenowych. Krążący w zamkniętym układzie tych rur czynnik chłodniczy (glikol rozcieńczony w wodzie w stosunku 1:1) oddaje ciepło w pompie i nagrzewa się w gruncie. Czynnik ten odbiera ciepło od gruntu Jest cieczą niezamarzającą do -15˚C. Wymiennik poziomy wymaga sporej powierzchni działki – około dwukrotności powierzchni mieszkalnej budynku.
W lecie w upalne dni istnieje możliwość wykorzystania wymiennika gruntowego jako skraplacza i zastosowanie pompy do klimatyzowania pomieszczeń (obieg odwrócony). Pobieranie ciepła z gruntu może się wiązać z jego zamrażaniem, polegającym na obniżeniu temperatury gruntu w bezpośrednim sąsiedztwie dolnego źródła ciepła. Skutkuje to okresowym obniżeniem sprawności cieplnej układu. W czasie lata, gdy pompa ciepła pracuje w krótkich przedziałach czasowych (grzejąc c.w.u.) następuje powolna regeneracja dolnego źródła. Dzięki chłodzeniu pasywnemu regeneracja ta przyspiesza, gdyż ciepło pobierane z domu i przekazywane bezpośrednio do gruntu poprzez pompy obiegowe ogrzewa grunt. Taki rodzaj chłodzenia jest o wiele tańszy od chłodzenia aktywnego, jakie zachodzi w pompach powietrznych, gdyż nie produkujemy chłodu, a jedynie odbieramy ciepło z pomieszczeń, które dzięki dwóm pompom obiegowym trafia do gruntu.
Masz pytania? Napisz do nas!
