Coraz częściej w przypadku nowych inwestycji, czy też potrzeby modernizacji systemów grzewczych bierzemy pod uwagę wykorzystanie nowych technologii, korzystających ze źródeł energii odnawialnej. Możliwość taką dają nam pompy ciepła, aby mogły sprostać oczekiwaniom, jakie im stawiamy i działać z możliwie najwyższą efektywnością, należy bardzo dokładnie rozważyć, jaki typ pompy będzie właściwy dla naszej inwestycji, jest to zależne od tego skąd czerpać będzie energię.
Każde z dolnych źródeł ciepła ma swoje zalety, jeśli źródłem ciepła będzie woda zyskujemy: stabilną temperaturę i najwyższe osiągane wskaźniki COP, w przypadku powietrza zyskujemy: niższe koszty inwestycyjne, małe wymagania przestrzenne i ogólną dostępność dolnego źródła, natomiast gdy dolnym źródłem ciepła jest grunt: przewidywalność kosztów, wysokie COP i niski poziom hałasu.
GRUNT – NAJCZĘŚCIEJ STOSOWANE DOLNE ŹRÓDŁO
Pompy ciepła glikol/woda wykorzystują energię zmagazynowaną w górnych warstwach ziemi. Energia pobierana jest za pośrednictwem ułożonych poziomo gruntowych wymienników ciepła lub przy pomocy pionowych sond ziemnych.
KOLEKTOR POZIOMY
Kolektor gruntowy poziomy wykonywany jest z rur polietylenowych, wypełnionych wodnym roztworem glikolu. Rury ułożone są 1,4 – 1,5m poniżej poziomu terenu w rozstawie 1m. Roztwór glikolu, którego przepływ wymuszany jest pompą obiegową dolnego źródła ciepła, ogrzewa się od gruntu i transportuje pobrane ciepło do pompy ciepła. W parowniku pompy ciepła następuje odebranie ciepła z roztworu glikolu (jego ochłodzenie). Pozyskiwanie ciepła z gruntu następuje pośrednio poprzez wodny roztwór glikolu płynący wewnątrz rur polietylenowych. Roztwór ten ogrzewa się od gruntu i transportuje ciepło do pompy ciepła, która dokonuje transformacji ciepła na wyższy, użyteczny poziom temperaturowy. Kolektor poziomy z reguły nie podlega obowiązkowi uzyskania zezwolenia.
Wyróżniamy dwa typu kolektorów poziomych:
Meandryczny:
Spiralny:
Sondy
pionowe
Są to zainstalowane w odwiertach pionowe sondy gruntowego wymiennika ciepła. Jest to najskuteczniejsze rozwiązanie jeśli chodzi o stabilność temperaturową dolnego źródła Do odwiertów o głębokości 30- 150m wprowadzane są sondy pionowe, czyli rury PE składające się z jednej lub dwóch par przewodów rurowych połączonych w dolnej części za pomocą głowicy o określonej konstrukcji (U-kształt bądź komora).W przypadku zastosowania więcej niż jednej sondy, powinny one być umieszczane w odstępach wynoszących przynajmniej 6 m. Zaletą sond pionowych jest to, że wymagają niewielkiej powierzchni, utrudnieniem natomiast konieczność uzyskania zezwolenia.
W przypadku wykorzystania ciepła z gruntu zarówno przy kolektorach poziomych, jak i przy sondach pionowych stosujemy takie same pompy ciepła, nazywane glikolowymi lub po prostu glikol/woda. Często zwyczajowo nazywa się je solankowymi pompami ciepła lub pompami solanka/woda.
Czasem do wykorzystania ciepła z gruntu wykorzystuje się inny rodzaj pomp, są to tzw. pompy ciepła z bezpośrednim odparowaniem czynnika. Tu przez kolektor poziomy wykonany z rur miedzianych przepływa czynnik roboczy. Następuje więc bezpośrednia wymiana ciepła między gruntem i pompą ciepła, a cały kolektor jest parownikiem. Pozwala to osiągnąć duże sprawności oraz zmniejszyć powierzchnię kolektora jednak ze względu na trudność w jego wykonaniu, wysokie ciśnienia pracy oraz duże ilości czynnika roboczego rozwiązania tego typu są stosowane coraz rzadziej.
WODA
Bardzo dobrym nośnikiem ciepła są wody gruntowe. Warunkiem zastosowania takiego systemu jest odpowiednia wydajność warstwy wodonośnej. Bardzo ważnym aspektem są również parametry fizykochemiczne jakim musi odpowiadać woda, minimalna temperatura zastosowania około 7˚C, prawidłowy układ to system dwóch studni- eksploatacyjnej i zrzutowej.
POWIETRZE
Największe zróżnicowanie konstrukcyjne występują wśród pomp, których dolnym źródłem jest powietrze. Systemem najdłużej obecnym na rynku powietrznych pomp ciepła są urządzenia typu przedmuchowego do ustawienia wewnętrznego. W instalacjach tego typu powietrze zewnętrzne doprowadzane jest do pompy kanałem dolotowym i kierowane na parownik umieszczony w pompie. Sprężarka, zawór rozprężny i skraplacz również umieszczone są w obudowie pompy. Schłodzone powietrze usuwane jest kanałem wylotowym na zewnątrz budynku.
Kolejny rodzaj pomp powietrze-woda to urządzenia przedmuchowe przeznaczone do ustawienia zewnętrznego. Zasada działania jest analogiczna jak przy pompach wewnętrznych, z tym że tutaj cały układ pompy ciepła usytuowany jest na zewnątrz budynku. Wyjście i powrót wody grzewczej realizowany jest przewodami przechodzącymi bezpośrednio przez ścianę przy bliskim ustawieniu pompy lub przewodami wkopanymi poniżej strefy zamarzania przy większej odległości pompy od budynku.
Wyróżniamy również urządzenia typu split z obiegiem dolnego źródła. Składają się one z dwóch zasadniczych modułów: wewnętrznego – umieszczonego w budynku oraz zewnętrznego, który jest umieszczony w dowolnym miejscu na zewnątrz. Moduły te są połączone dwoma przewodami rurowymi. Najmłodszy systemem pomp powietrze/woda to układy split z rozdziałem parownika i skraplacza. Tu również wyróżniamy dwa moduły: zewnętrzny i wewnętrzny, jednak po raz pierwszy rozłączono cały układ roboczy pompy ciepła. W jednostce zewnętrznej znajduje się parownik, sprężarka i zawór rozprężny, w module wewnętrznym umieszczono skraplacz oraz niektóre elementy układu hydraulicznego jak pompa obiegowa górnego źródła, naczynie wzbiorcze itp.
