Pompa ciepła
Pompa ciepła jest jednym z najtańszych w eksploatacji źródeł ciepła, które nie wymaga obsługi. Do ogrzewania budynku wykorzystuje bezpłatną energię z otoczenia (powietrze, woda, grunt), oferując przy tym komfort i wysoką niezawodność działania. Obniżenie zapotrzebowania ciepła budynku wiąże się również z obniżeniem temperatury wody zasilającej instalację grzewczą. Tak więc, niższa temperatura wody sprawia że również przy modernizacji pompa ciepła jest godną uwagi alternatywą. Nowoczesne pompy ciepła osiągają na zasilaniu temperaturę do 65C, dzięki czemu można je stosować także w kombinacji z grzejnikami radiatorowymi. Temperatura ta, w zupełności do tego celu wystarcza, a możliwość pozostawienia starych grzejników oszczędza pracy, eliminuje niechciany remont w domu i obniża koszty inwestycji. Pompa ciepła może zapewnić przez cały rok wystarczającą ilość energii do ogrzewania budynku i ciepłej wody użytkowej. Lub też, może współpracować z istniejącym źródłem ciepła oraz ze wszystkimi rodzajami nowoczesnych kotłów grzewczych. Oprócz ogrzewania, pompa ciepła może chłodzić pomieszczenia w lecie (funkcja – natural-cooling) i sterować pracą instalacji kolektorów słonecznych (funkcja - solar).
Pompy ciepła nadają się do zaopatrywania w ciepło budynków wszelkich typów: domów jedno- i wielorodzinnych, hoteli, szpitali, szkół, budynków biurowych i obiektów przemysłowych, zarówno nowo budowanych, jak również modernizowanych. Dla spełnienia wymagań stawianych domom pasywnym, nie można pominąć pompy ciepła. Podobnie jak konwencjonalne źródła ciepła, również pompy ciepła budowane są w wykonaniach dla prawie wszystkich przypadków zastosowań.
Źródła ciepła
Dla korzystania z ciepła środowiska są do dyspozycji takie źródła ciepła, jak grunt, wody gruntowe i powierzchniowe, powietrze lub ciepło odpadowe. Jakie źródło ciepła jest najkorzystniejsze w danym przypadku, rozstrzygają warunki miejscowe, położenie budynku i jego zapotrzebowanie na ciepło. Obowiązuje ogólna zasada: im mniejsza jest różnica temperatur (zwana również skokiem temperatury) między źródłem ciepła a systemem grzewczym, tym mniej energii będzie potrzebne dla napędu sprężarki i tym lepszy będzie współczynnik efektywności.
Pompy ciepła
Pompy ciepła
Zobacz wizualizację działania pompy ciepła
Źródła ciepła - powietrze:
Powietrze zewnętrzne
Zasysane jest ono po prostu kanałem, schładzane w parowniku pompy ciepła i ponownie odprowadzane na zewnątrz . Nowoczesna pompa ciepła może wytwarzać ciepło grzewcze jeszcze przy temperaturze zewnętrznej minus 20°C. Jednakże nawet przy optymalnym doborze może przy tak niskiej temperaturze zewnętrznej nie pokryć już całkowicie zapotrzebowania ciepła na ogrzewanie pomieszczeń. W bardzo zimne dni woda grzewcza, podgrzana przez pompę ciepła musi być wtedy dogrzewana do ustawionej temperatury zasilania przez wbudowaną w zasobnik buforowy wody grzewczej grzałkę elektryczną.
Powietrze usuwane
Pompy ciepła wykorzystujące jako źródło ciepła powietrze usuwane z wentylacji będą w przyszłości coraz szerzej stosowane w domach o niskim zapotrzebowaniu ciepła (domy pasywne). W tzw. kompaktowych centralach grzewczych pompa ciepła stosowana jest także w powiązaniu z instalacją kontrolowanej wentylacji pomieszczeń. W centralach tych pompa ciepła powietrze/woda wykorzystuje resztę ciepła zawartego w powietrzu usuwanym z pomieszczeń mieszkalnych, które go nie potrafi wykorzystać system odzysku ciepła instalacji wentylacyjnej, do wstępnego podgrzania powietrza dolotowego lub podgrzewu c.w.u.
Źródło ciepła – grunt:
Grunt jest dobrym akumulatorem ciepła, gdyż przez cały rok zachowuje stosunkowo równomierne temperatury rzędu 7 do 13°C (na głębokości 2 m). Poprzez ułożone poziomo kolektory gruntowe lub wgłębione pionowo sondy gruntowe ciepło gruntu pobierane jest przez mieszaninę wody i środka przeciwmroźnego (glikol) i transportowane do parownika tzw. pompy ciepła solanka/woda (glokol w obiegu pierwotnym, woda w obiegu wtórnym (grzewczym).
KOLEKTOR POZIOMY
Do pobierania ciepła z gruntu stosowane są ułożone na dużej powierzchni systemy rur z tworzyw sztucznych. Jako „Źródło ciepła – grunt” rozumie się zewnętrzną warstwę skorupy ziemskiej, do głębokości ok. 5 m. Ciepło pozyskuje się z podziemnego wymiennika ciepła, ułożonego na niezabudowanym terenie, w pobliżu ogrzewanego budynku.. Kolektor gruntowy regenerowany jest raczej przez promieniowanie słoneczne, deszcz, wody roztopowe itp.. Możliwe do pobrania z gruntu moce jednostkowe mieszczą się w zakresie od ok. 10 do 35 W/m2.
SONDY GRUNTOWE
W instalacjach z sondami gruntowymi ważne jest ustalenie rozmieszczenia sond i głębokości wiercenia. Geolodzy i wyspecjalizowane firmy wiertnicze posiadają odpowiednią wiedzę oraz oprogramowanie do projektowania i optymalizacji sond gruntowych. W odwiert wpuszczana jest sprefabrykowana sonda, a następnie wolna przestrzeń zasypywana jest materiałem wypełniającym. Zazwyczaj sonda składa się z czterech rur (podwójne U). Warunkiem zaprojektowania i wykonania sond gruntowych jest dokładna znajomość rodzaju gruntu, układu warstw, oporu gruntu oraz obecności wody gruntowej lub warstw wodonośnych z oznaczeniem zawartości wody i kierunku jej przepływu. Dla sondy gruntowej przy normalnych warunkach hydrogeologicznych można przyjąć orientacyjnie średnią moc jednostkową sondy 50 W/m długości sondy (wg VDI 4640). Jeśli sonda znajduje się w wydajnej żyle wodnej, można uzyskać jeszcze wyższe moce jednostkowe . Jako czynnik roboczy w kolektorach lub sondach gruntowych stosowana jest mieszanina wody ze środkami przeciwmroźnymi co wyklucza niebezpieczeństwo zamarznięcia.
Źródło ciepła – woda:
Woda jest również dobrym akumulatorem ciepła słonecznego. Nawet w zimne, zimowe dni woda gruntowa utrzymuje stałą temperaturę 7 do 12°C. Woda gruntowa pobierana jest ze studni czerpalnej i tłoczona do parownika pompy ciepła woda/woda. Następnie schłodzona woda odprowadzana jest do studni chłonnej. Jakość wody gruntowej lub powierzchniowej musi odpowiadać wartościom granicznym, podanym przez producenta pompy ciepła. W razie przekroczenia tych wartości granicznych należy zastosować odpowiedni wymiennik ciepła jako wymiennik ciepła obiegu pośredniego, zresztą zalecany generalnie, ze względu na możliwe wahania jakości wody, gdyż istniejące w pompie ciepła wymienniki wody są wrażliwe na wodę nieodpowiedniej jakości.