Pompy ciepła

Pompa ciepła wykorzystuje zgromadzoną energię słoneczną w ziemi, wodzie lub powietrzu. Pompy ciepła odbierają ciepło z otoczenia i i przekształcają ję w energię grzewczą. Około ¾ energii uzyskuje się z otoczenia, natomiast ¼ energii pochodzi z zewnątrz i użyta jest do napędu pompy ciepła.

Obieg termodynamiczny pompy ciepła przedstawiony jest na schemacie poniżej. Składa się on z następujących faz:

1. Parowanie - w wymienniku ciepła czynnik roboczy odbiera energię z dolnego źródła (ziemia, woda lub powietrze) i odparowuje zwiększając swą temperaturę.

2. Sprężanie - w sprężarce, czynnik roboczy (już w postaci gazowej) poprzez dostarczenie energii zostaje sprężony przez co wzrasta jego temperatura. Czynnik roboczy wychodzi ze sprężarki jako tzw. gaz gorący.

3. Skraplanie/Kondensacja - gaz gorący dochodzi następnie do skraplacza i oddając ciepło do systemu grzewczego skrapla się. Podczas skraplania (kondensacji) następuje zmiana stanu skupienia czynnika roboczego ze stanu gazowego w stan ciekły z jednoczesnym obniżeniem się temperatury czynnika.

4. Rozprężanie - ciekły czynnik roboczy zostaje przetransportowany do zaworu rozprężnego. W zaworze rozprężnym następuje gwałtowny spadek ciśnienia - w konsekwencji spada temperatura czynnika roboczego (bez oddawania ciepła). Zimny, płynny czynnik roboczy przedostaje się do parownika i obieg zaczyna się od początku.

 

Wybór dolnego źródła ciepła

Reguła: Im wyższa jest temperatura dolnego źródła tym wyższe są współczynniki efektywności i niższe koszty ogrzewania.

 

Woda

Jeżeli woda gruntowa występuje na odpowiedniej głębokości i ma właściwą jakość, to tak można osiągnąć najwyższy roczny współczynnik efektywności (obowiązek uzyskania zezwolenia). Stała temperatura +8°C do +12°C gwarantuje optymalny tryb pracy grzewczej. Woda gruntowa pobierana jest ze studni zasilającej i doprowadzana do pompy ciepła, a stamtąd odprowadzana do oddalonej o ok. 15 m studni zrzutowej. Gdy nie można wykorzystać wody gruntowej jako nośnika ciepła, zawsze mamy do dyspozycji grunt.

 

Źródło ciepła- ciepło z gruntu

W gruncie zgromadzonych jest do 98% energii słonecznej. Także w czasie bardzo chłodnych dni zimowych grunt utrzymuje temperaturę na odpowiednim poziomie dla ekonomicznie optymalnej eksploatacji. W gruncie zakopuje się tzw. Kolektory ziemne, przez które zostaje pobierane ciepło. W kolektorach tych cyrkuluje medium przenoszące ciepło, które to dalej oddawane jest do pompy ciepła. W zależności od medium przenoszącego ciepło w kolektorze gruntowym rozróżnia się system solanka / woda oraz bezpośrednie parowanie / woda.

W przypadku bezpośredniego parowania czynnik roboczy pompy ciepła R 407C cyrkuluje jako medium przenoszące ciepło w kolektorze gruntowym. Nie potrzeba wtedy pośredniego wymiennika ciepła oraz pomp obiegowych solanki.

W systemie solanka / woda jako medium cyrkuluje solanka (mieszanina glikolu i wody), która pobiera ciepło i odprowadza je do pompy ciepła. Istnieją różne rodzaje układanych kolektorów:

- Przy dostatecznie dużej powierzchni (ogród) są to kolektory płaskie, które są najkorzystniejsze pod względem cenowym. (powierzchnia ułożenia to ok. 1,2 do 1,5 powierzchni ogrzewanej).

- Przy mniejszej powierzchni są układane kolektory spiralne lub sondy głębinowe.

 

Powietrze

Jeżeli nie można wykorzystać gruntu, to zawsze mamy do dyspozycji jeszcze powietrze jako dolne źródło ciepła. Szczególnie nadaje się ono w przypadku wtórnego doposażania instalacji oraz w systemach pracujących w trybie biwalentnym. Dzięki zintegrowanemu w pompie ciepła urządzeniu odszraniającemu nienaganne funkcjonowanie systemu zagwarantowane jest do temperatur nawet poniżej -18°C. W systemie tym można wykorzystać urządzenie kompaktowe albo urządzenie typu Split (rodzielone): pompę ciepła ustawia się w domu, a parownik na wolnym powietrzu. Zalety: nie potrzeba kanałów powietrznych, urządzenie bardzo ciche, długa żywotność urządzenia.

Wybór pompy ciepła

Określenie zapotrzebowania ciepła

W przypadku instalacji z pompami ciepła szczególnie ważny jest ich dokładny dobór: przewymiarowane urządzenia powodują niewspółmiernie wysokie koszty instalacji i pracują z niskim współczynnikiem sprawności.

Ustalenie zapotrzebowania ciepła (moc grzewcza) odbywa się wg następujących obowiązujących norm: Austria: ÖNORM 7500 (B 8135) , Niemcy: DIN 4701 , Szwajcaria: SIA 380-1, SIA 384-2. Zapotrzebowanie ciepła podawane jest w kW.

Należy, zgodnie z doświadczeniem, przyjąć następujące wartości (zapotrzebowania ciepła W/m2):

  • Stare budownictwo ze zgodną z duchem czasu izolacją cieplną: 75 W/m2
  • Nowe budownictwo z dobrą izolacją cieplną: 50 W/m2
  • Domy energooszczędne: 30 W/m2

Właściwe zapotrzebowanie ciepła (W/m²) jest mnożone przez powierzchnię, którą należy ogrzać. Wynikiem jest całkowite zapotrzebowanie ciepła, zawierające zarówno transmisyjne zapotrzebowanie ciepła jak i wentylacyjne zapotrzebowanie ciepła. Roczna praca grzewcza w kWh na rok określa, ile energii grzewczej [energii cieplnej] trzeba wytworzyć w ciągu roku. Należy mieć to na uwadze projektując kolektor gruntowy oraz zastosowanie pompy ciepła.

Okresy wyłączeń prądu

Korzystanie z taryf specjalnych miejscowych zakładów energetycznych dla pomp ciepła warunkuje czasem przerywany sposób pracy. Dopływ prądu może zostać przerwany np. 3×2 godziny na 24 godziny. Z tego powodu dzienna moc grzewcza (dzienna ilość ciepła) musi zostać wytworzona w ciągu tego czasu, w którym dostępny jest prąd.

Przykład: teoretyczny dobór w okresie wyłączenia prądu 3×2: Obliczone zapotrzebowanie ciepła bez okresu wyłączenia: 9 kW; maks. czas wyłączenia: 3×2 godz. = 6 godz. Razem daje nam 18 godzin dostępności.

Teoretyczne zapotrzebowanie ciepła z uwzględnieniem okresu wyłączeniat:

9 kW × 24h/18h = 12 kW (t.j. 33% więcej)

Wskazówka praktyczna:

Obliczenie zapotrzebowania ciepła ma na celu umożliwienie ogrzania wszystkich pomieszczeń równocześnie, przy minimalnej temperaturze zewnętrznej. Z tego powodu w przypadku ogrzewania podłogowego sprawdziło się w praktyce dodanie wielkości ok. 20%: np. 9 kW × 1.2 = 10.8 kW.

Określenie temperatury zasilania ogrzewania

Zasadniczo obowiązuje zasada: im niższa jest temperatura górnego źródła ciepła (WNA), tym wyższy jest współczynnik efektywności pompy ciepła i tym niższe są przez to koszty ogrzewania.

Aby to osiągnąć, należy wybrać wielkopowierzchniowy układ oddawania ciepła. Idealnie nadają się do tego niskotemperaturowe ogrzewania podłogowe oraz ogrzewania ścienne (np. maks. 35°C temperatury zasilania). Ponadto, maksymalny komfort gwarantuje nieskotemperaturowe ciepło promieniowania. W przypadku ogrzewania radiatorowego należy je zaprojektować na maks. 55°C . W przypadku temperatur z zakresu 55°C do 65°C odpowiedni typ pompy ciepła to pompy z serii "R" (ogrzewanie radiatorowe/ modernizowane).

Tryb pracy

Możliwe są następujące tryby pracy:

  • Monowalentny (tylko pompa ciepła): Pompa ciepła jest jedynym źródłem ciepła. Pompa ciepła pokrywa 100% zapotrzebowania na ciepło. Praktykowane przy dolnym źródle woda lub grunt.
  • Biwalentny równoległy monoenergetyczny (pompa ciepła i grzałka): Pompa ciepła pokrywa ok. 90% zapotrzebowania na ciepło. Grzałka elektryczna będzie załączana równolegle w przypadku zapotrzebowania. Praktykowane przy dolnym źródle powietrze.
  • Biwalentny alternatywny (pompa ciepła i kocioł): Praca grzewcza zostaje podzielona pomiędzy pompę ciepła i drugi układ grzewczy. Tylko w przypadku doposażenia starego systemu wysokotemperaturowego w pompę ciepła.

Przygotowanie ciepłej wody użytkowej za pomocą pompy ciepła

W przypadku, kiedy nie jest możliwe zastosowanie osobnego urządzenia wielofunkcyjnego (Europa) do przygotowania ciepłej wody z powietrza odlotowego, zaleca się przygotowywanie ciepłej wody użytkowej za pomocą pompy ciepła do ogrzewania. Należy wtedy do ogólnego zapotrzebowania mocy dodać 0,25 kW na każdego członka rodziny.

Firma OCHSNER proponuje więcej efektywnych rozwiązań, które wchodza w skład systemów grzewczych.

Wybór pompy ciepła

Jak tylko znane będą: źródło ciepła (planowana temperatura), zapotrzebowanie na ciepło oraz maksymalna temperatura zasilania górnego źródła ciepła, można na podstawie posiadanych danych wybrać odpowiednią pompę ciepła.

Zachęcamy Państwa do kontaktu z nami i zapraszamy do pobierania z naszej strony folderów reklamowych

Naszą działalność prowadzimy przede wszystkim w takich miastach jak: Dzierżoniów, Jelenia Góra, Kamienna Góra, Kłodzko, Świdnica, Wałbrzych
Materiały zawarte w serwisie są objęte prawem autorskim i nie mogą być w całości lub we fragmentach
kopiowane, powielane oraz rozprowadzanie bez zgody ich autorów.
Projekt i wykonanie DTP Service s.c.