. . Pompa ciepła - nowoczesne i ekologiczne źródło energii. Jakie paliwo wybrać

Niełatwo uwierzyć w to, że ciepłem czerpanym z gruntu, wody albo powietrza można ogrzewać dom. Okazuje się, że można, i to całkiem niedużym kosztem.

Ze względu na rodzaj dolnego źródła wyróżniamy pompy typu:
- grunt-woda,
- woda-woda,
- powietrze-woda.

Pompa ciepła typu grunt-woda
W tym układzie pompa czerpie ciepło z gruntu. Czynnikiem pośredniczącym w wymianie ciepła jest woda z dodatkiem niezamarzającego środka (solanki), która krąży w kolektorze ziemnym. Kolektor może być płaski, spiralny lub pionowy.

Kolektor płaski wykonuje się z rur z tworzywa sztucznego (PE) o średnicy zazwyczaj 25 mm, układanych poniżej strefy przemarzania na głębokości około 1,2-1,8 m, w odstępach 0,5-0,7 m. Długość jednego obiegu nie powinna przekraczać 100 m ze względu na opory hydrauliczne.
Z 1 m² gruntu z kolektorem można uzyskać od 10 do 35 W.
Ilość uzyskanego ciepła zależy od rodzaju gleby. Piaszczysta o małej zawartości wilgoci oddaje mniej ciepła niż wilgotna, gliniasta. Przy założeniu, że straty ciepła domu wynoszą 70 W/m², kolektor ziemny powinien zajmować powierzchnię od dwóch do siedmiurazy większą od powierzchni domu.

Pompa ciepła typu grunt-woda z kolektorem płaskim. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Kolektor płaski ułożony w wykopie na głębokości poniżej strefy przemarzania gruntu. Autor: ECO-ENERGIA		Poszczególne obiegi ułożone w gruncie podłączone są do rozdzielaczy zasilającego i powrotnego, które zlokalizowane są w studzience. Autor: ECO-ENERGIA

Kolektor spiralny. Jeśli nie ma miejsca na zainstalowanie kolektora płaskiego, można uformować rury w spiralę w rowie o szerokości około 80 cm. Trzeba jednak pamiętać, że taki kolektor ma znacznie większe opory hydrauliczne niż kolektor płaski, wymaga więc zastosowania pompy o większej mocy.

Pompa ciepła typu grunt-woda z kolektorem spiralnym. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Przygotowanie wykopu... Autor: EKONTECH		... w którym ułożono kolektor spiralny. Autor: EKONTECH

Kolektor pionowy tworzą pionowe rury, zwane sondami gruntowymi, umieszczone w odwiertach. Z jednego metra odwiertu można otrzymać średnio 50 W. Do uzyskania odpowiedniej ilości ciepła potrzeba niekiedy kilku odwiertów. Odległości między nimi powinny wynosić 5-6 m. Na odwiert głębszy niż 30 m potrzebne jest pozwolenie wodnoprawne.

Pompa ciepła typu grunt-woda z kolektorem pionowym. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Montaż kolektora pionowego w odwiercie. Autor: Małgorzata Baran-Barańska

Pompa ciepła typu woda-woda
Woda gruntowa jest dobrym źródłem ciepła, ponieważ jej temperatura w ciągu roku jest stała i wynosi od 7 do 12°C. Stabilność temperatury jest możliwa dzięki dużej objętości złoża. Najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest system dwóch lub większej liczby studni: jednej – czerpalnej i jednej lub kilku – zrzutowych.
Woda pobierana ze studni czerpalnej oddaje ciepło wodzie instalacyjnej i – schłodzona – jest odprowadzana do studni zrzutowej. Studnie czerpalna i zrzutowa usytuowane są w tym samym złożu wody, dlatego pobór i oddawanie wody powinny być zgodne z kierunkiem jej przepływu w warstwie wodonośnej.
Przed podjęciem decyzji o budowie studni trzeba sprawdzić:
- wydajność studni – dla domu jednorodzinnego powinna wynosić 1,5-3,0 m³/h,
- chłonność gruntu – najlepiej wykonać ekspertyzę geologiczną,
- jakość wody – jeśli woda zawiera dużo żelaza i manganu,
może niszczyć materiał wymiennika pompy ciepła i pompę czerpiącą wodę; jeśli jest twarda, kamień osadzający się na wymienniku ogranicza wymianę ciepła.
Głębokość studni wynosi najczęściej około 15 m. Podobnie jak na odwierty, tak i na wykonanie studni głębszej niż 30 m potrzebne jest pozwolenie wodnoprawne.
Niestety, na przeważającym obszarze Polski układ woda-woda nie zdaje egzaminu: najczęściej z powodu zbyt małej chłonności studni, która z czasem może się jeszcze zmniejszać. Trudno również zagwarantować stałą potrzebną wydajność studni czerpalnej.

Pompa ciepła typu woda-woda. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Pompa ciepła typu powietrze-woda
Źródłem ciepła tej pompy jest powietrze atmosferyczne. Samo wykonanie instalacji jest tańsze niż innych pomp ciepła, bo nie wymaga kosztownych prac ziemnych ani wiercenia studni, ale za to pompa typu powietrze-woda jest o około 40% droższa od pompy woda-woda. Jej dodatkowym minusem jest konieczność wspomagania ogrzewania dodatkowym źródłem ciepła, gdy temperatura zewnętrzna spada poniżej -5°C. Wtedy bowiem moc pompy maleje, a zapotrzebowanie na ciepło rośnie. Tylko niektóre pompy mogą pracować przy temperaturze zewnętrznej nawet -20°C.

Pompa ciepła typu powietrze-woda. Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Pompa ciepła:

- jest ekologiczna,
- jest wygodna,
- jest tania w eksploatacji,
- nie potrzebuje komina, składu paliwa i pomieszczenia technicznego,
- wymaga wysokich nakładów inwestycyjnych,
- potrzebna jest odpowiednio duża działka do zakopania kolektora gruntowego lub możliwość wywiercenia studni,
- trzeba dobrze zaizolować dom, by straty ciepła nie były duże.

Idea pompy ciepła

Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki

Schemat pompy ciepła

Autor: Agnieszka Sternicka , Marek Sternicki