Dolne źródło pompy ciepła – wszystko co musisz wiedzieć

Pompa ciepła jest rodzajem instalacji grzewczej, która służy do ogrzewania pomieszczeń i podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Dolne źródło pompy ciepła służy dostarczeniu odpowiedniej ilości energii, dzięki której dochodzi do odparowania czynnika krążącego w obiegu. O wydajności pompy ciepła decydują nie tylko jej parametry, ale również odpowiednio dobrane źródło. Jakie dolne źródła ciepła możemy wykorzystać? Które z nich najkorzystniej wpływają na efektywność pompy ciepła? W poniższym artykule znajdziesz potrzebne informacje o wykorzystaniu dolnego źródła do ogrzewania pomieszczeń oraz poznasz jego rodzaje.

Dolne źródło pompy ciepła – jakie są najważniejsze parametry?

Różne rodzaje pomp ciepła powinny być dobrane ze względu na występowanie czynników, które podnoszą ich efektywność. Dolne źródło ciepła może działać jako jedyne źródło zasilania parowacza lub w ramach biwalentnego układu. Drugi rodzaj pracy wykorzystuje się m.in. w sytuacji, gdy jedno ze źródeł ma niewystarczającą moc. Niskotemperaturowe źródło pompy ciepła powinno charakteryzować się przede wszystkim:

• Dużymi zasobami ciepła – co oznacza wysoką pojemność cieplną. Dzięki temu odbiór ciepła nie powinien prowadzić do zaburzenia stanu równowagi cieplnej źródła. Gromadzona w nim energia elektryczna jest natomiast szybko uzupełniana.
• Wysoką stałą temperaturą – zmiany w temperaturze dolnego źródła wpływają na wydajność pomp ciepła. Z tego względu im wyższa jest temperatura dolnego źródła, tym bardziej wzrasta efektywna praca instalacji grzewczej. To ważna zależność, jeśli bierzemy pod uwagę zwiększenie wydajności na poziomie górnego źródła ciepła.
• Niskim kosztem eksploatacyjnym – koszty eksploatacyjne i inwestycyjne w pompę ciepła mają również wpływ na kwotę instalacji dolnego źródła. Niewielkie wydatki związane z użytkowaniem zależą w dużej mierze od: okresu wykorzystania możliwości grzewczych pompy ciepła, średniej temperatury dolnego źródła i wartości temperatury, która prowadzi do zasilenia obiegu grzewczego.

Pompy ciepła – rodzaje dolnego źródła ciepła

Jak wspomnieliśmy, wydajność pomp ciepła jest uzależniona od temperatury dolnego źródła. Jej wartość w przypadku naturalnych źródeł zmienia się w ciągu roku. Najwyższą, średnioroczną efektywnością wyróżniają się pompy, dla których dolnym źródłem ciepła jest woda gruntowa. Należy jednak mieć na uwadze, że nie przekłada się to bezpośrednio na opłacalność tego typu instalacji. Koszty wykonania wodnej pompy ciepła są wysokie, stąd można postawić na wybór równie efektywnych gruntowych lub powietrznych pomp ciepła. Co jeszcze warto wiedzieć o rodzajach dolnego źródła ciepła? Poniżej podpowiadamy!

Powietrzne pompy ciepła w domach jednorodzinnych

Powietrze jako dolne źródło pompy ciepła to najtańszy sposób zaopatrzenia budynku w energię elektryczną. Jeśli temperatura zewnętrzna jest wyższa od wartości wrzenia zastosowanego czynnika chłodniczego, system może skutecznie dostarczać ciepło. Tego typu pompy ciepła są najłatwiej dostępnym źródłem energii odnawialnej. Dzięki temu zastosowanie powietrza atmosferycznego zyskuje na znaczeniu.

Powietrzne pompy ciepła mogą być zamontowane wyłącznie na zewnątrz. Tego typu rozwiązanie często stosuje się w przypadku zmodernizowanych budynków, w których brakuje miejsca na umiejscowienie pompy ciepła w środku lub dokonanie zmian w strukturze budynku. Umieszczenie jednostki na zewnątrz wymaga jednak zachowania minimalnych odległości do granic działki i budynku. Pompa ciepła typu powietrze-woda może być również zamontowania w systemie split. Umożliwia on montaż jednej części pompy ciepła poza domem, podczas gdy druga znajduje się wewnątrz budynku. Dzięki temu zastosowaniu możemy osiągnąć wyższą temperaturę zasilania i wyposażyć instalację w dodatkową funkcję chłodzenia latem.

Dolne źródło ciepła – pompy gruntowe

Gruntowe pompy ciepła wykorzystują energię geotermalną. O zróżnicowaniu jej źródeł świadczy m.in. naturalny rozpad pierwiastków promieniotwórczych w jądrze naszej Ziemi, na skutek czego ciepło powstaje w ilości niewyczerpalnej dla człowieka. W celu czerpania z właściwości gruntu stosuje się wymienniki ciepła. Są to:

• Kolektor poziomy – umieszczony poniżej granicy przemarzania. Tworzy go system rur polietylenowych. Na zabudowę kolektora poziomego składają się m.in. wielkość działki, standard budynku oraz deszczowa przepuszczalność gleby. Działanie kolektora poziomego polega na zdolności do regeneracji systemu. Oznacza to, że zimą temperatura gruntu spada, ale w sezonie letnim następuje regeneracja za sprawą promieni słonecznych i przepływającej do gruntu ciepłej wody deszczowej.
• Sondy gruntowe (kolektor pionowy) – umieszcza się je w pionowych, wywierconych otworach, w których mieści się system rur z tworzywa sztucznego. Głębokość odwiertów z reguły wynosi od 20 do 100 m i zależy od zapotrzebowania na ciepło oraz przewodności cieplnej gruntu. Warto zaznaczyć, że dla gruntów żwirowych lub piaszczystych często stosuje się stalowe rury. Tworzą one zamknięty obieg, w którym krąży niskokrzepliwa ciecz (najczęściej wodny roztwór glikolu). Pobrana energia elektryczna ulega procesowi konwekcji, który transportuje ciepło przez płynącą wodę gruntową w celu jego dalszego przewodzenia. Sondy gruntowe dobrze sprawdzą się latem w ramach chłodzenia pasywnego.

Wykorzystanie wody gruntowej jako dolnego źródła ciepła

Temperatura, ilość i poziom wody gruntowej mają wpływ na wybór pompy ciepła typu woda-woda. Instalacja grzewcza charakteryzuje się stabilną temperaturą wód gruntowych, dzięki czemu stanowi efektywne źródło ciepła. Czynnik chłodniczy w pompie ciepła, który jest kierowany do parownika, to woda czerpana. W skład tego typu pompy ciepła wchodzą więc dwa rodzaje studni. Studnia czerpalna pobiera z wody część energii cieplnej, a studnia chłonna (zrzutowa) umożliwia ponowne odprowadzenie wody do warstwy wodonośnej. Najlepiej, aby obie studnie dzieliła odległość między 30 a 50 m, co wynika z poziomu wody gruntowej i właściwości gruntu.

Warto jednak pamiętać, że wykorzystanie wód gruntowych jako dolnego źródła wymaga m.in. przestrzegania przepisów prawa wodnego, a także przepisów ochrony środowiska. Ten typ ogrzewania zalecany jest zwłaszcza większym obiektom, w których zapotrzebowanie na ciepło i chłód są większe niż w przypadku niewielkich budynków.

Zobacz również: Pompa obiegowa CO – znaczenie w instalacjach centralnego ogrzewania

Wykorzystanie dolnego źródła ciepła w pompie ciepła – alternatywne rozwiązania

Wykorzystanie w pompie ciepła powietrznego, wodnego lub gruntowego dolnego źródła, można zaliczyć do standardowych rozwiązań. Jednak oprócz klasycznych opcji do wyboru, dobrze jest pamiętać o pozostałych możliwościach inwestycji w dolne źródło ciepła.

Zbiorniki lodu

Są one zakopane w ziemi i mają postać betonowej cysterny, do której prowadzą zamontowane rury. To właśnie w nich przepływa ciecz, która odpowiada za wydobycie ciepła z wody w zbiorniku. Nawet w przypadku wystąpienia minusowych temperatur, system dalej będzie zdolny do oddania energii. Taki system grzewczy to nie tylko skuteczny sposób podgrzewania ciepłej wody użytkowej i ogrzewania budynku, ale również jego chłodzenia.

Ścieki

Temperatura ścieków na przestrzeni całego roku wynosi około 10-20°C, co wpływa pozytywnie na wydajność całego systemu. Latem temperatura ścieków jest niższa od temperatury powietrza zewnętrznego, a zimą – odwrotnie. Z tego względu za sprawą zamontowanego wymiennika ciepła ścieki oddają energię, która w dalszej kolejności jest wykorzystywana przez pompę ciepła.

Dolne źródło pomp ciepła – podsumowanie

Jak można wywnioskować, dobór odpowiedniego źródła ciepła zależy przede wszystkim od funkcji, jakie system grzewczy ma pełnić w naszym domu, a także możliwości montażowych oraz finansowych. Różne rodzaje dolnego źródła ciepła pozwalają na dokonanie wyboru, który będzie odpowiadał naszym oczekiwaniom i pozwoli na osiągnięcie komfortu cieplnego niezależnie od pory roku. Opcje, które mamy do wyboru są mniej i bardziej kosztowne, jednak każde z wymienionych wyżej źródeł gwarantuje efektywną pracę pomp ciepła. Na wydajność instalacji grzewczej wpływa niezmienna wartość temperatury dolnego źródła i niewielka różnica temperatury pomiędzy dolnym a górnym źródłem ciepła. Znaczenie tych elementów widać w wartości współczynnika wydajności (COP), który określa stosunek przekazywanego ciepła do zużycia energii elektrycznej. Więcej na temat miary efektywności pomp ciepła dowiesz się z naszego wpisu blogowego: Współczynnik COP I SCOP. Efektywność pompy ciepła