Ile osób na świecie, tyle opinii na dany temat. Nie inaczej jest tym razem, wszak pompa ciepła dzieli ludzi na dwa obozy: przeciwników i entuzjastów takiego rozwiązania. W tym materiale dowiecie się czego możecie spodziewać się po montażu pompy ciepła, czy jest to opłacalny interes. Przybliżę Wam również najczęstsze rozwiązania.

9a

Pompa ciepła - podstawowa zasada działania

Na wstępie chciałbym zacząć od najbardziej banalnej kwestii, tj. do czego wykorzystywana jest pompa ciepła. Urządzenie to odpowiedzialne jest za ogrzewanie pomieszczeń w danym budynku. Wszystko to przy wykorzystaniu ciepła z otoczenia, tj. pobieranie go z gruntu (najczęściej), wody bądź powietrza. Następnie całość zostaje przetransportowana do instalacji grzewczej, by w końcowym efekcie ogrzać np. pomieszczenie biurowe. 

Dzięki temu rozwiązaniu jesteśmy w stanie korzystać z naturalnego źródła energii, które są w zupełności darmowe. Pamiętajmy również o tym, że sama pompa ciepła nie potrzebuje paliwa, by działać. Jedynym efektem działania takiego urządzenia jest obniżenie temperatury miejsca, z którego pobierane jest ciepło. 

Wydawać by się mogło, że jest to zatem idealne rozwiązanie dla ludzi, którzy chcą żyć w zgodzie z naturą, liczących również na oszczędności z eksploatacją. Niestety jest też kilka wad związanych z powyższym rozwiązaniem. 

Główne wady pompy cieplnej

Pierwsza sprawa to fakt, iż tytułowe rozwiązanie jest drogie w zakupie, jednak jej ceny z roku na rok plasują się na coraz bardziej akceptowalnym poziomie. Warto dodać, że pomimo wysokiej ceny wejścia w posiadanie takowego urządzenia, coraz więcej ludzi decyduje się na zastosowanie pompy ciepła w swoich budynkach. 

Drugim problemem jest transportowanie ciepła i energia potrzebna do tego procesu. Mianowicie w powszechnie stosowanych urządzeniach do transportu wykorzystywana jest energia elektryczna. Co prawda pompa nie zużywa jej dużo. Mając jednak na uwadze fakt, że elektryczność to najdroższe źródło pozyskania energii, można przypuszczać, że koszty eksploatacji mogą się podnieść. Jak widać prawda na temat taniej eksploatacji "leży" po środku.

Przekazywanie ciepła - odkrywamy nieznane

Mieliśmy już kilka zapytać wśród naszych znajomych odnośnie tego w jaki sposób ciepło z otoczenia chłodniejszego jest przekazywane do dużo cieplejszych miejsc? Otóż należy zdać sobie sprawę z tego, że w obiegu pompy cieplnej płynie specjalistyczny płyn, tzw. czynnik roboczy. Podczas pracy urządzenia substancja ta jest poddawana procesom termodynamicznym, tj. w niskiej temperaturze czynnik ten wyparowuje "zabierając" ciepło z otoczenia.

Pamiętajmy, że już jago gaz sprężany jest w sprężarce, która napędzana jest energią elektryczną. To właśnie w tym miejscu rośnie temperatura. Dochodzi ona do wartości, które z łatwością poradzą sobie z rozgrzaniem wody w centralnym ogrzewaniu. Problemem nie będzie również podniesienie temperatury powietrza, które nadmuchiwane będzie do wybranych pomieszczeń. 

Ostatni etap odbywa się podczas oddawania ciepła. W tym momencie czynnik roboczy skrapla się, w efekcie czego staje się cieczą. Następnie przepływa on przez specjalny element dławiący, w którym dochodzi do rozprężenia (temperatura czynnika znacząco się obniża). W tym momencie trafia on do wymiennika, w którym ponownie odbiera ciepło z otoczenia. Jak widać - cały cykl zatacza jedno, wielkie koło.

Pompa ciepła - więcej szczegółów

Musimy sobie uświadomić, że w przypadku zastosowania gruntowej pompy ciepła, będziemy musieli zamontować specjalną instalację - wymiennik gruntowy. Jest ona odpowiedzialna za doprowadzenie ciepła do parownika pompy. Wykonanie to nic innego jak elastyczne rury odpowiednio ułożone w gruncie (przeważnie w 1 bądź 2 płaszczyznach lub w formie spirali).

W celu uzyskania jak największego przypływu ciepła, nasz wymiennik powinien być umiejscowiony na głębokości, w której temperatura gruntu jest szczytowa. Zwykle, mając na uwadze koszty związane z całym przedsięwzięciem, instalację układa się odrobinę poniżej strefy przymarzania gruntu. W zależności od miejsca w Polsce wynosi ona od 0,8 metra do ok. 1,4 metra.

Ilość ciepła z gruntu

Wartość jaką uda nam się uzyskać z naszego gruntu w dużej mierze zależy od właściwości fizycznych samej gleby. Najważniejsza jest jej wilgotność, nasłonecznienie również nie jest tutaj obojętne. Dla przykładu: gęstość strumienia ciepła w gliniastym gruncie osiąga wartość ponad 30 W/m2, podczas gdy w suchym/piaszczystym terenie może ona wynosić niecałe 10 W/m2. Pamiętajmy więc, że powierzchnia wymiennika niezbędna do uzyskania mocy grzewczej na poziomie 10 kW powinna wahać się w granicach 330 - 1000 m2 (dotyczy wymienników układanych poziomo).

Dużo mniej skomplikowanym rozwiązaniem okazują się wymienniki w postaci pionowych sond. Warto zaznaczyć, że jest to dużo droższa metoda, ponieważ elementy wkłada się do specjalnie przygotowanych odwiertów na głębokości od kilku do nawet kilkuset metrów. To trudna metoda, która wymaga doświadczonej ekipy, która ma w swoim ekwipunku specjalistyczny sprzęt. Opłacalność może przynieść na działkach o minimalnym wręcz poziomie wód gruntownych (w takim terenie wymiernik poziomy musiałby mieć olbrzymią powierzchnię). 

Przyjmuje się, że do pozyskania 1 kW mocy grzewczej potrzebny jest odwiert o głębokości 20 metrów (200 metrów w przypadku zapotrzebowania na 10 kW). Przeważnie jednak zamiast drążyć jeden, bardzo głęboki otwór robi się kilka mniejszych. Dystans pomiędzy odwiertami powinien wynosić nie mniej, niż 5 metrów.

Wody gruntowe, a energia

Jeżeli już na początku będziemy wiedzieli, że zapotrzebowanie na ciepło będzie bardzo duże, powinniśmy pomyśleć o "ściągnięciu" energii z wód powierzchniowych lub gruntownych. Późną jesienią i zimą ich temperatura utrzymuje się na poziomie 0-10°C. Tak, wskaźniki energetyczne opisywanego sposobu pozyskania energii są korzystniejsze w porównaniu z pompami gruntownymi. Trzeba jednak mieć na uwadze fakt, iż będziemy musieli ponieść dodatkowe koszty. 

Droższa instalacja to nie jedyna trudność z jaką będziemy musieli się zmierzyć. Nie wszystko, co naturalne jest piękne. W tym przypadku chodzi o poziom zanieczyszczenia wód gruntowych. Jeżeli będzie on zbyt wysoki, nie obejdzie się bez filtrowania, częstego czyszczenia instalacji, bądź wymiany korodujących elementów pompy. 

Efektywność powyższego systemu jest średnia, by nie powiedzieć niezadowalająca. Aby osiągnąć moc na poziomie 10 kW, potrzebny jest przepływ wody na poziomie 2m3/h i więcej o temperaturze 5°C lub więcej. Dodatkowo przepompowanie wody pochłania dużą ilość energii, co dodatkowo podnosi koszty eksploatacyjne.

Autor: Bartłomiej Pabiszczak

Referencje

ODWIEDŹ NAS
ul. Brzozowa 23, 05-555 Grzędy k. Warszawy
ul. Mickiewicza 74, 37-300 Leżajsk
ul. Obywatelska 11/45, 02-409 Warszawa
WYŚLIJ WIADOMOŚĆ
kontakt@solarsan.pl