Pompy ciepła

Jak funkcjonuje pompa ciepła
Funkcje pomp ciepła
Rodzaje pomp ciepła
Jakiego typu dolne źródło powinno być zastosowane w moim domu?
Koszt zwrotu inwestycji

Pompa ciepłaWobec ciągłego wzrostu cen ropy i gazu, coraz więcej ludzi poszukuje niezawodnego, niedrogiego, odnawialnego źródła energii.

Pompa ciepła to system energetyczny przyszłości. Istnieje pilna potrzeba poszukiwania energooszczędnych rozwiązań we wszystkich dziedzinach.
Inaczej niż w przypadku paliwa węglowego, energia ziemi dostępna jest w praktycznie nieograniczonych ilościach, ponieważ zasobnik - ziemia, codziennie na nowo doładowywany jest energią słoneczną.

Pompa ciepła ogrzewa Twój dom i dostarcza ciepłą wodę użytkową. Może także chłodzić dom w lecie. Niezależnie od pory roku pompa ciepła utrzymuje niezmiennie wysoką wydajność. W gorące dni możemy bez uruchamiania pompy ciepła chłodzić pomieszczenia dzięki bezpośredniej wymianie energii pomiędzy solanką a obiegiem grzewczym. Poza tym: nadmiar energii cieplnej pozostały po procesie chłodzenia latem jest magazynowany w ziemi i wpływa pozytywnie na przebieg ogrzewania zimą.

Pompy ciepła nie zajmują dużo miejsca i nie wymagają żadnej obsługi ani paliwa. Pompa ciepła, która wykorzystuje ziemię jako źródło energii, pracuje wyjątkowo cicho. W miejsce zbiornika oleju, komina itp. Otrzymujemy kompaktowe i czyste rozwiązanie.

System pompy ciepła pozwala na rozsądne korzystanie z zasobów energii. Nawet więcej: pozyskiwanie i zużycie energii związane są z minimalną emisją CO2. Dzięki temu pompa ciepła jest rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska. Do prawidłowego funkcjonowania pompy ciepła potrzebna jest niewielka ilość energii: z reguły 25% elektrycznej energii zasilania + 75% energii odnawialnej = 100% energii użytkowej. W praktyce więc wykorzystując tylko 1 kWh prądu możemy wytworzyć 4 kWh energii grzewczej.

Przy doborze pompy ciepła należy wziąć pod uwagę trzy zagadnienia. Pierwszym z nich jest roczna sprawność czyli jak efektywnie pompa ciepła może odzyskiwać zmagazynowaną energię słoneczną. Drugim jest woda użytkowa, a dokładnie ile ciepłej wody użytkowej  ma dostarczać pompa ciepła. Trzecim jest pewność posiadanego doświadczenia ,wiedzy i kompetencji producenta pompy. Sprawność pompy ciepła jest określana dla pracy całorocznej, zarówno ogrzewania jak i chłodzenia. Pompa ciepła powinna również pracować przy niskich temperaturach na zewnątrz. Pompa ciepła zapewnia dostawę żądanej ilości ciepłej wody użytkowej. Oczywiście istotnym jest, aby pompa ciepła wytwarzała ciepłą wodę efektywnie.

Pompa ciepła może pobierać naturalne zasoby energii na różne sposoby: pionową sondą gruntową, poziomym kolektorem gruntowym lub poprzez wodę gruntową. Już od głębokości 5 m ziemia wykazuje w niektórych warstwach stałą temperaturę na poziomie ok. 10c.

Jak funkcjonuje pompa ciepła?^ na górę strony

Pompa ciepła wykorzystuje do ogrzewania pomieszczeń naturalna energię ziemi. Cały proces odbywa się w zamkniętym obiegu solankowym czyli mieszaniny glikolu i wody.
Sonda gruntowa (1) pobiera energie z ziemi i przekazuje ją do pompy ciepła. W parowniku (2) ciepło to przekazywane jest do środka chłodzącego, który przechodzi w stan gazowy.
Środek chłodzący w stanie gazowym zostaje poddany kompresji w sprężarce (3). Proces ten pozwala na podwyższenie temperatury do odpowiedniego poziomu.
Energia cieplna zawarta w środku chłodzącym przekazywana jest w wymienniku do systemu ogrzewania pomieszczeń oraz do systemu podgrzewającego wodę. Podczas tego procesu środek chłodzący ulega skraplaniu i przechodzi w stan ciekły. Dzięki zawrotowi rozprężnemu płynny środek chłodzący ulega ponownemu rozprężeniu (4), po czym znowu trafia do parownika. Obieg rozpoczyna się na nowo.

Funkcje pomp ciepła^ na górę strony

Podstawowymi funkcjami realizowanymi przez pompy ciepła jest zapewnienie w 100% energii cieplnej dla ogrzania naszych domów, równocześnie realizując przygotowania ciepłej wody użytkowej.

W zależności od wymogów użytkownika oraz w celu zwiększenia komfortu istnieje możliwość sterowania oraz nadzoru nad urządzeniem poprzez Internet oraz GSM.

Dzięki pompom ciepła można chłodzić dom, do tego celu wykorzystywana w lecie jest chłodna solanka, która może schłodzić budynek poprzez system ogrzewania np. ogrzewania podłogowego, Klima-konwektory. Możemy wyróżnić dwie różne metody chłodzenia pompą ciepła. Pierwsza z nich to tzw. chłodzenie pasywne (bierne). Czynnik pośredniczący  krążący przez przewody w gruncie, chłodzi dom, przy koszcie zużywanej energii porównywalnym z kosztem zasilania kilku żarówek. Technika ta jest możliwa przy zastosowaniu wszystkich pomp ciepła. Chłodzenie pasywne jest zazwyczaj wystarczające, jednak w razie potrzeby może być uruchomiona dodatkowo druga z metod czyli chłodzenie aktywne przez włączenie sprężarki. Chłodzenie aktywne z zastosowaniem pompy ciepła jest bardziej efektywne niż tradycyjna klimatyzacja, dzięki mniejszemu zużyciu energii.

Rodzaje pomp ciepła^ na górę strony

Podstawowym podziałem  pomp ciepła jest układ pracy uzależniony od  sposobu w jaki urządzenie pozyskuje ciepło za pomocą dolnego źródła z otoczenia.

Główne typy układów pomp ciepła w zależności od dolnego źródła:

  • Układ glikol-woda z sondami pionowymi
  • Układ glikol-woda z kolektorem poziomym
  • Układ woda-woda oparty o system dwóch studni
  • Układ powietrze-woda
  • Układ powietrze-powietrze

Wybór konkretnego rozwiązania zależy od:

  • warunków geologicznych i klimatycznych
  • wielkości działki i jej obecnej zabudowy
  • rodzaju górnego źródła ciepła

Jakiego typu dolne źródło powinno być zastosowane w moim domu?^ na górę strony

Pionowy wymiennik gruntowy - popularne i bardzo stabilne źródło

Pionowe odwierty w gruncie wykonuje się w odległości 6-8 metrów. od siebie. Jest to najstabilniejsze dolne źródło, niepodatne na sezonowe wahania temperatury. Metoda ta ma również minimalny wpływ na otoczenie (np. ogród) i nie jest uciążliwa dla właściciela działki. Odwierty wykonuje się do głębokości 200m p.p.t, w razie potrzeby wykonania pionowego dolnego źródła o większej długości wykonuje się kilka odwiertów połączonych w studni zbiorczej. Należy pamiętać iż największą wydajność dolnego źródła otrzyma się przy jak najmniejszej ilości odwiertów jak najgłębszych. Dwa odwierty o na głębokość 200m nie są równoważne czterem odwiertom po 50mb. Przy wyliczaniu mocy chłodniczej dolnego źródła dla potrzeb stosowanej pompy ciepła początkowe mb odwiertu są pomijane.

 

 Poziomy wymiennik gruntowy - popularne i "proste" źródło ciepła

Ta metoda polega na ułożeniu wężownicy ok. 1,6 metra pod powierzchnią ziemi na terenie działki. Wężownica jest układana na powierzchni 3-krotnie większej niż pow. domu. Oznacza to konieczność posiadania odpowiedniej wielkości działki oraz znaczne prace ziemne. Docelowo na powierzchni gdzie jest ułożona wężownica można sadzić jedynie roślinność niskokorzenną (nie można sadzić drzew!). Metoda ta jest bardziej uciążliwa dla właściciela, lecz tańsza. Najlepsze efekty otrzymuje się dla gruntów gliniastych oraz przy poziomie wody gruntowej wyższym niż  ułożony wymiennik. Dodatkowo występowanie przepływu wody gruntowej zwiększa wydajność takiego wymiennika nieustannie go ładując.

 

 Powietrze - recepta na trudne warunki geologiczne lub obecne zagospodarowanie działki

Rozwiązanie najbardziej nowoczesne, umożliwiające odzyskanie ciepła z powietrza. Nie jest wymagane wiercenie ani żadne prace ziemne. Rozwiązanie szczególnie zalecane, gdy obiekt posiada ogrzewanie podłogowe. Pompy ciepła typu powietrze-woda znalazły zastosowanie dla obiektów modernizowanych, które posiadały już źródło ciepła. Ponieważ temperatury na poziomie -16C zdarzają się okresowo, maksymalnie dwa tygodnie w roku nie jest potrzebny dobór urządzenie dla w/w warunków pogodowych. Pompy ciepła powietrze-woda możemy zaprojektować dla pracy do temperatury np. -5C, a poniżej tej temperatury zostaną wspomagane przez istniejące źródło ciepła. Takie rozwiązanie ogranicza w znacznym  stopniu koszty inwestycji, minimalizując koszty ogrzania obiektu.

  

Wody powierzchniowe

Rozwiązanie to wymaga dostępu do otwartego zbiornika wody. Na dnie zbiornika ułożona jest wężownica. Rozwiązanie technicznie proste i nieuciążliwe, lecz wymagające dostępu do wody. Idealnie nadają się posesje zlokalizowane obok zbiorników wodnych. Stosują przydomowe stawy należy jednak pamiętać o możliwości obniżeniu się temperatury wody pod koniec sezonu grzewczego. Ważna też jest głębokość zbiornika oraz jego powierzchnia, które muszą spełniać wymagania odnośnie kumulacji energii w zależności od zapotrzebowania pompy ciepła na moc chłodniczą.

 

 

Woda gruntowa

Rozwiązanie wykorzystujące wody gruntowe. Wymiennikiem są studnie, które w wymienniku pośrednim oddają ciepło pompie ciepła. Rozwiązanie z udziałem wody jest bardzo wydajne.  Wykorzystując wody gruntowe musimy posiadać studnie zwaną czerpnią oraz miejsce zrzutu wodu po odbiorze z niej energii cieplnej. Dodtkowo musimy zapewnić całoroczna wydajność studni, oraz skład pobieranej wody nie może posiadać zbyt dużej ilości związków żelaza, które spowodują zmniejszenie wydajności wymiennika pośredniego, aż do całkowitego jego "zabicia".

 

Koszt zwrotu inwestycji^ na górę strony

Jak znaczna może być redukcja rocznych kosztów ogrzewania?

Po zainstalowaniu pompy ciepła koszty ogrzewania mogą być zredukowane nawet o ponad połowę. Oczywiście na konkretne oszczędności ma wpływ wiele indywidualnych czynników.

Największe oszczędności uzyska obecny właściciel gazu płynnego (LPG), gazu ziemnego (CNG) oraz oleju opałowego. Nieco mniejsze oszczędności uzyska obecny użytkownik koksu, węgla oraz biomasy.

Jaki jest okres zwrotu inwestycji jaką jest pompa ciepła?

Na to pytanie nie ma jednej słusznej odpowiedzi jednak możemy przyjąć, iż koszt zwrotu inwestycji jaką jest pompa ciepła to około 6-7 lat. Należy podkreślić, iż pompa ciepła jest urządzeniem przygotowanym do pracy przez co najmniej 15 – 20 lat.

Czas zwrotu inwestycji jest uzależniony od prawidłowo wykonanych obliczeń na zapotrzebowania obiektu na moc grzewczą oraz doboru układu pracy pompy ciepła.