Dolne źródło – ABC

Pompy ciepła wykorzystują jako pierwotne / dolne źródło ciepła w zdecydowanej części ciepło pochodzące z ziemi, powietrza lub wody. Pompa ciepła może też odzyskać np. niewykorzystane ciepło odpadowe.

dolne

Pompy ciepła wykorzystują jako pierwotne / dolne źródło ciepła w zdecydowanej części ciepło pochodzące z ziemi, powietrza lub wody. Pompa ciepła może też odzyskać np. niewykorzystane ciepło odpadowe.

Podział dolnych źródeł

Reklama

 

Powietrze

Najprostsze do pozyskania ciepło, lecz powietrze zewnętrzne to źródło najbardziej niekoherentne i o najmniej stabilnej temperaturze. Istnieje również możliwość wykorzystywania powietrza z wewnątrz budynków, lecz jedynie w urządzeniach małej mocy (do produkcji c.w.u.). 

Wykorzystanie powietrza jako źródła ciepła wymaga najmniejszych nakładów inwestycyjnych, jeśli chodzi o uzbrojenie terenu. Powietrze jest zasysane, schładzane w parowniku pompy ciepła, a następnie ponownie odprowadzane do otoczenia. Nowoczesna pompa ciepła powietrze / woda jest w stanie wytwarzać ciepło przy temperaturze powietrza zewnętrznego do –20°C. Nawet przy zoptymalizowanym ustawieniu przy tak niskiej temperaturze pompa nie jest już w stanie pokryć w całości zapotrzebowania na ciepło niezbędne do ogrzania pomieszczeń. Dlatego w bardzo zimne dni wstępnie podgrzana przez pompę woda jest dogrzewana do żądanej temperatury zasilania przez dodatkowe źródło ciepła. Ponieważ wymienniki ciepła powietrze / woda przetaczają stosunkowo duże ilości powietrza (3 000 do 4 500 m3/h), przy planowaniu usytuowania pomp ciepła powietrznych należy uwzględnić związany z tym poziom hałasu. 

pompaAIR
źródło: GALMET
Przykład instalacji z pompą ciepła
korzystającą z energii powietrznej [źródło: EHPA]
pompaCWU
źródło: GALMET

Grunt 

Jest to zewnętrzna warstwę gruntu, będącą stabilnym źródłem energii cieplnej. Przykładowo temperatura na głębokości dwóch metrów utrzymuje się przez cały rok na stosunkowo równym poziomie w zakresie od 7°C do 13°C. Pozyskiwanie ciepła odbywa się za pośrednictwem wymiennika ciepła, który jest położony w pobliżu ogrzewanego budynku. Ciepło zgromadzone w ziemi jest transportowane w położonych horyzontalnie wielkopowierzchniowych kolektorach ziemnych lub umieszczonych pionowo w ziemi sondach, za pośrednictwem medium (solanki) – mieszaniny wody i środka przeciw zamarzaniu – do parownika będącego częścią tzw. pompy ciepła solanka / woda. Nazwa pompy solanka / woda wskazuje na obecność solanki w obiegu pierwotnym i wody w obiegu wtórnym. Kolektory ziemne wykorzystują ciepło, które dostarczone zostało do gruntu w wyniku promieniowania słonecznego, opadów deszczu lub z wodą pochodzącą z roztopów.

pompaEARTH
źródło: GALMET
  • Kolektor poziomy – najbardziej stabilne źródło. Jednak pozyskanie ciepła z gruntu wiąże się z kosztowną instalacją wymiennika gruntowego. Poziomy wymiennik nie wymaga pozwolenia na budowę. Przed jego wykonaniem należy zgłosić ten zamiar w odpowiedniej jednostce samorządu terytorialnego. Ciepło zgromadzone w wierzchnich warstwach gleby pochodzi głównie z promieniowania słonecznego, regeneracje gruntu umożliwiają też wody odpadowe. Dlatego musi być on posadowiony na wolnej przestrzeni działki, tzn. bez zabudowy. Najbardziej sprawdzi się teren z roślinnością o płytkim systemie korzeniowym (zazwyczaj nad wymiennikiem zasiewa się trawnik). Wymiennik gruntowy o zbyt małej wydajności cieplnej (źle dobrany) może skutkować opóźnieniem wegetacji roślin.Spotyka się wymiennik poziomy w dwóch podstawowych formach: meandrycznej oraz spiralnej.
  1. Przykład instalacji z pompą ciepła
    korzystającą z energii gruntowej, poziome wymienniki ciepła
    [źródło: EHPA, BWP]
  • Odwierty pionowe – najbardziej stabilne źródło. Jednak pozyskanie ciepła z gruntu wiąże się z kosztowną instalacją wymiennika gruntowego. Sonda pionowa wykorzystuje ciepło geotermalne, lecz o jego strumieniu możemy mówić dopiero poniżej 15-25 m. W płytszych warstwach gleby, tak zwanej warstwie neutralnej, jest on pomijalnie mały. Regenerację zapewnia tam promieniowanie słoneczne, wody opadowe. Stąd też nietrafionym pomysłem byłoby zastosowanie kilku krótkich odwiertów zamiast jednego głębokiego, gdyż w przypadku sondy pionowej szczególnie zależy nam na pozyskiwaniu ciepła geotermalnego. Aby pobierać ciepło za pośrednictwem sondy pionowej konieczne jest wykonanie odwiertu. W przypadku prac wiertniczych trzeba pamiętać o koniecznych pozwoleniach, czy też wymaganych projektach zgodnie z obowiązującym prawem geologicznym i górniczym. Odwiert o głębokości powyżej 30 m zawsze wymaga sporządzenia projektu robót geologicznych. Projekt ten następnie zgłaszany jest w starostwie. W przypadku odwiertów na potrzeby dolnych źródeł pomp ciepła mówimy o głębokości odwiertu zazwyczaj 70-100 m. W tabeli poniżej wyróżniono ten przypadek: wymagany jest projekt robót geologicznych oraz, jeśli odwiert znajduje się na obszarze górniczym, plan ruchu zakładu górniczego.
  1. Przykład instalacji z pompą ciepła
    korzystającą z energii gruntowej, pionowe wymienniki ciepła
    [źródło: EHPA]

Woda

Woda powierzchniowa również może być wykorzystana jako źródło ciepła, przy czym należy zauważyć, że w tym przypadku wahanie temperatur związane z porami roku jest większe. Jakość wody nie może przekraczać wartości granicznych ustalonych przez producenta pompy ciepła – wydajne płytowe wymienniki ciepła są bardzo czułe na jakość wody. Aby uniknąć ewentualnych uszkodzeń, zaleca się stosowanie wymiennika ciepła obiegu pośredniego. Jako dodatkowe wymienniki ciepła sprawdzają się skręcane wymienniki ciepła ze stali szlachetnej, które przenoszą ciepło do obiegu solanki. Dzięki nim pompa ciepła jest prawidłowo chroniona. System studnie wykorzystuje się wody gruntowe (realizując dwie studnie: czerpalną i chłonną). Wadą tego rozwiązania może być pojawienie się problemu z chłonnością czy wydajnością studni. Innym sposobem wykorzystania wody jako dolnego źródła są wody powierzchniowe (staw, jezioro), w którym układa się pętle wymiennika poziomego. Nawet w czasie chłodnych zimowych dni woda gruntowa utrzymuje stałą temperaturę na poziomie od 7°C do 12°C. W celu wykorzystania wody dla potrzeb pompy ciepła jest ona pobierana ze studni zasilającej i transportowana do parownika pompy ciepła woda / woda. Schłodzona woda jest odprowadzana do studni zrzutowej. 

 

  1. Przykład instalacji z pompą ciepła
    korzystającą z energii wodnej
    [źródło: EHPA]

Grunt – bezpośrednie odparowanie

Pompa ciepła na bezpośrednim odparowaniu z czynnikiem roboczym propanbutan. Pompy ciepła firmy NEURA z technologią NDX stanowi ciekawą alternatywę dla małych pomp ciepła gdyż cały układ można zamontować na zewnątrz a do budynku doprowadzić zasilanie i powrót bezpośrednio do zbiornika buforowego. bezpośrednie

źródło: Clima Komfort Sp. z o.o.

 

Wentylacja 

Zastosowanie systemów wentylacji z odzyskiem ciepła na bazie pomp ciepła, umożliwiają odzyskanie prawie całej energii z wydostającego się z budynku powietrza i wykorzystanie jej na cele grzewcze. Jednostki te wentylują i ogrzewają dom, a także zaopatrują w ciepłą wodę użytkową.

 

wentylacyjna
źródło: NIBE
wentylacyjna
źródło: NIBE

Ciepło odpadowe 

Obok powietrza, wody i gruntu, jako źródło ciepła może być też wykorzystywane ciepło odpadowe np. z zużytego powietrza lub ścieków. Podłączanie dopływu ciepła odpadowego jest często tanim sposobem na dostarczenie ciepła lub zimna. Ciepło odpadowe może mieć stosunkowo wysoką temperaturę źródłową i być stale dostępne. W procesach przemysłowych wykorzystanie ciepła odpadowego może prowadzić do wzrostu współczynnika COP pompy ciepła lub optymalizacji całego procesu, w którym konieczne jest dostarczanie zarówno ciepła, jak i zimna. Przykładowo jeżeli w  produkcji środków spożywczych konieczne jest chłodzenie i ogrzewanie, możliwe jest właściwe wykorzystanie „obydwu stron” maszyny chłodniczej.

ciepło odpadowe
źródło: Viessmann

źródła: powietrze.malopolska.pl; Akademia Viessmann; www.okieminżyniera.pl; PORT PC; GALMET

Przemek Ruszczyński 24 artykuły
tel.: +48 602 378 547
e-mail: przemek@ecieplo.pl

Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis!

Dodaj komentarz