Pompa Ciepła

Pompa ciepła jest urządzeniem wymuszającym przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i zachodzi dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych). (źródło wikipedia)

Przekształcają energię słoneczną zgromadzoną w ziemi, wodzie lub w podłożu skalnym w ciepło do ogrzania domu.

Pompy ciepła od wielu lat stosuje się na świecie,za ich pomocą możesz mieć swój udział w ochronie środowiska naturalnego, ponieważ nie emituje ona zanieczyszczeń do atmosfery. System nie wymaga budowy komina.

Pompa ciepła dostarcza kilkakrotnie więcej więcej energii niż pobiera. Dostarczony 1kW energii elektrycznej jest przetwarzany na trzy do sześciu kW energii cieplnej.

Koszt ogrzewania domu o pow. 150m2 łącznie z wodą użytkową za pomocą pompy ciepła wynosi ok. 140zł miesięcznie.

Grunt - woda

Pompy ciepła grunt - woda są konstruowane z wykorzystaniem gruntowego wymiennika ciepła poziomego lub pionowego.

Gruntowy wymiennik poziomy - kolektor poziomy

Kolektor poziomy jest budowany z rur polietylenowych PE odpornych na nacisk o średnicy jednego cala. Rury układane są w rowach na głębokości ok. 1,6m (jest to uzależnione od strefy przemarzania gruntu). W naszej strefie klimatycznej temperatura gruntu waha się w zakresie od 7 do 12ºC. Pomiędzy rurami stosuje się odstępy 0,5 - 0,8 m. Przy założeniu, że do ogrzania domu potrzeba około 50 W/m2, kolektor płaski powinien zajmować powierzchnię od 1,5 do 5 razy większą niż powierzchnia domu.

Odmianą poziomego wymiennika ciepła jest kolektor spiralny. Rury tego wymiennika układane są spiralnie w wykopach o szerokości min. 80 cm.odległość pomiędzy rowami nie może być mniejsza niż 3 m. Jednak kolektor spiralny wymaga takiej samej powierzchni działki jak kolektor płaski.

Zalety kolektora poziomego:

mała zależność pogodowa
prostota wykonaniania
brak konieczności stosowania specjalistycznego sprzętu

Wady kolektora poziomego:

duży obszar zajmowanego terenu
skrócony czas wegetacji roślin na terenie nad kolektorem
duże opory hydrauliczne, większe koszty pompowania glikolu

Gruntowy wymiennik pionowy – kolektor pionowy

Kolektor pionowy odzyskuje ciepło z głębszych warstw ziemi. Najczęściej wykonuje się go z rur polietylenowych układanych w ziemi w kształcie U- rury, które umieszcza się w pionowych odwiertach połączonych szeregowo lub równolegle. Głębokość odwiertów waha się od od 20 – 100 m. Z tego zakresu głębokości można uzyskać temperaturę zasilania 6-8°C. Z jednego odwiertu można uzyskać 30-100 W energii cieplnej. Jedną z większych zalet pionowych wymienników gruntowych w porównaniu z kolektorami poziomymi jest to, że wymagają znacznie mniejszych powierzchni terenu oraz mają znikomy wpływ na wyziębienie gruntu na powierzchni. Pionowe wymienniki gruntowe mogą służyć również jako źródło wody lodowej dla celów klimatyzacji.

Zalety kolektora pionowego:

brak zależności pogodowej
wysoka efektywność
mała dewastacja terenu
niskie opory hydrauliczne, niskie koszty pompowania glikolu

Wady kolektora pionowego:

potrzeba stosowania specjalistycznego sprzętu
potrzeba zezwoleń wodno-prawnych dla kolektorów powyżej 30 m głębokości

Woda - woda

Pompy ciepła typu woda – woda są konstruowane z wykorzystaniem wody jako dolnego źródła ciepła. Najczęstszym rozwiązaniem jest system dwóch lub większej liczby studni: jednej czerpalnej i jednej lub kilku zrzutowych. Studnia czerpalna służy do poboru wody gruntowej, druga do odprowadzania wody schłodzonej. Głębokość studni w typowych warunkach geologicznych wynosi 6 – 30 m (na wykonanie głębszej studni potrzebne jest zezwolenie wodno – prawne). Odległość między studnią czerpalną i studnią zrzutową powinno wynosić minimum 15 m, aby nie dopuścić do zmieszania się wody chłodnej z wodą czerpalną. System woda – woda jest najtańszym rozwiązaniem, jednak nie zawsze warunki geologiczne są korzystne dla tego systemu.

Zalety:

niska zależność pogodowa
mała dewastacja terenu
niskie opory hydrauliczne, a więc niskie koszty pompowania glikolu
niskie koszty dolnego źródła przy istniejących zasobach wodnych

Wady:

wysokie wymagania co do jakości wody (żelazo, mangan, twardość wody)
wysokie koszty wykonania studni
ograniczony czas eksploatacji studni czerpalnej i zrzutowej (15-20 lat)

Powietrze - woda

Pompy ciepła typu powietrze – woda są konstruowane z wykorzystaniem powietrza atmosferycznego. Takie rozwiązanie techniczne przynosi najlepsze efekty gdy wykorzystuje się powietrze wentylacyjne. W tym układzie należy się liczyć z koniecznością zastosowania dodatkowego źródła ciepła ponieważ pompa ciepła typu powietrze – woda pracuje efektywnie do temperatury zewnętrznej - 5 ºC.

Zalety:

szybka instalacja
niskie koszty wykonania dolnego źródła

Wady:

wysoka zależność pogodowa

Źródła ciepła:

Pionowy wymiennik gruntowy

Pompa ciepła wykorzystuje energię słoneczną zmagazynowaną w głębszych warstwach gruntu (ew. podłożu skalnym). Energia ta służy następnie do ogrzewania budynku i wody użytkowej. Popularne

rozwiązanie w przypadku działek o małej powierzchni. Rury znajdują się w jednym lub kilku otworach w gruncie, o głębokości do 100 m.

Zalety pionowego wymiennika gruntowego

Możliwość zastosowania na działce o małej powierzchni

Otwory w gruncie mają stałą temperaturę w ciągu roku

Opcja klimatyzacji (chłodzenie pasywne)

Możliwość zwiększania wydajności systemu

Poziomy wymiennik gruntowy

Pompa ciepła wykorzystuje energię słoneczną zmagazynowaną w gruncie, poprzez ułożoną w nim wężownicę. Wężownica jest układana na głębokości 1,5 - 2 m pod powierzchnią działki.

Rozwiązanie to nie wymaga specjalistycznego sprzętu ani stosownych pozwoleń.

Zalety poziomego wymiennika gruntowego

Możliwość wykorzystania powierzchni dużej działki

Niższy koszt wykonania dolnego źródła

Efektywne wykorzystanie ciepła zakumulowanego ostatniego lata

Opcja klimatyzacji (chłodzenie pasywne)

Powietrze

W tym przypadku nie trzeba wykonywać odwiertów ani wykopów. Energię pobiera się bezpośrednio z otaczającego powietrza, poprzez wymiennik ciepła umieszczony na zewnątrz budynku i współpracujący z pompą ciepła. Efektywnie wykorzystywane są wysokie temperatury powietrza.

Zalety powietrznej pompy ciepła (powietrze/woda).

Niski koszt inwestycyjny

Niezależność od powierzchni działki i rodzaju gruntu

Łatwość montażu

Poziomy wymiennik i wody powierzchniowe

Pompa ciepła wykorzystuje energię słoneczną zmagazynowaną w zbiornikach wodnych, poprzez ułożoną na dnie wężownicę. Rozwiązanie to nie wymaga specjalistycznego sprzętu ani stosownych pozwoleń.

Zalety poziomego wymiennika w wodach powierzchniowych:

Niższy koszt wykonania dolnego źródła

Efektywne wykorzystanie ciepła zakumulowanego ostatniego lata

Opcja klimatyzacji (chłodzenie pasywne)

Woda gruntowa

Pompa ciepła wykorzystuje energię wód gruntowych, do których uzyskujemy dostęp przez odwierty lub studnie. Pobierana woda gruntowa przetłaczana jest przez pompę ciepła i z powrotem odprowadzana jest pod ziemię. W odpowiednim wymienniku pompy następuje odzysk ciepła z przetłaczanej wody.

Zalety wód gruntowych

Możliwość darmowego wykorzystania pobliskich zbiorników wody

Bardzo efektywna wymiana ciepła przez wężownicę

Opcja klimatyzacji (chłodzenie pasywne)

Możliwość zastosowania na działce o małej powierzchni

Bardzo efektywny odzysk ciepła bezpośrednio z wody

Stabilna temperatura wód gruntowych

Opcja klimatyzacji (chłodzenie pasywne)

3 najważaniejsze kryteria wyboru pompy ciepła

Przy doborze pompy ciepła należy wziąć po uwagę trzy zagadnienia:

Roczna sprawność pompy ciepła

Roczna sprawność pompy ciepła (współczynnik wydajności cieplnej). Sprawność pompy ciepła jest określana dla pracy całorocznej, zarówno ogrzewania, jak i chłodzenia.

Pompa ciepła może także pracować przy niskich temperaturach powietrza zewnętrznego. Pompy ciepła Danfoss dostarczają ciepło efektywnie przez cały rok. Jeśli roczna efektywność (COP - Coefficient Of Performance) wynosi około 4, oznacza to, że pompa wytwarza cztery razy więcej energii, niż jej dostarczono.

Innymi słowy, jeżeli COP wynosi 4 to z 1 kW energi elektrycznej dostarczonej do pompy ciepła otrzymamy 4 kW energii cieplnej na potrzeby ogrzewania i ciepłej wody. Energia elektryczna jest potrzebna pompie w celu przeniesiania ciepła z dolnego źródła do grónego źródła.

Najbardziej rzetelną metodą jest podawanie rocznej sprawności, bowiem zapotrzebowanie na ciepło ulega zmianie w zależności od pory roku.

Najbardziej wydajne kotły olejowe i gazowe uzyskują sprawność na poziomie 105 - 110%, czyli z 1kW energii dostarczonej dają 1,05 - 1,1 kW energii cieplnej.

Ciepła woda użytkowa

Pompa ciepła zapewnia dostawę żądanej ilości ciepłej wody użytkowej. Oczywiście istotne jest, aby pompa ciepła wytwarzała ciepłą wodę efektywnie.

Około 20% energii wytwarzanej przez pompę ciepła jest zużywane na potrzeby ciepłej wody użytkowej.

Dlatego ważne jest, aby ciepła woda była dostepna "szybko", szczególnie przy dużym poborze oraz aby jej przygotowanie odbyło się możliwie najniższym kosztem.

Szybka dostawa ciepłej wody.

Danfoss posiada technologię pozwalającą na uzyskanie dużych ilości ciepłej wody użytkowej (c.w.u.),

w krótkim czasie i bez zużywania większej ilości energii. Technologia ta oparta jest na efektywnej wymianie ciepła oraz na warstwowym układzie c.w.u. w podgrzewaczu.

Technologia ta, zwana TWS (Tap Water Stratification), zapewnia najszybszą dostawę dużej ilości ciepłej wody przy zachowaniu bardzo wysokiej efektywności. Zasobnik ciepłej wody wykonany w technologii TWS jest znaczniej bardziej wydajny niż tradycyjny zasobnik.

Tradycyjny podgrzewacz c.w.u. z płaszczem wodnym ma mniejszą intensywność wymiany ciepła. Gorąca woda z pompy ciepła omywa wewnętrzną część podgrzewacza. Rozwiązanie to wymaga dwukrotnie dłuższego czasu na pełne podgrzanie wody w porównaniu z technologią TWS.

Zobacz różnicę pomiędzy technologią TWS a tradycyjnie stosowaną technologią w zasobniku c.w.u.

Tradycyjny zasobnik (z płaszczem wodnym)

Pełny cykl podgrzewania zbiornika do

temperatury 40°C - 50 min.

W przypadku dużego poboru ciepłej wody użytkowej, zasobnik potrzebuje aż 50 minut aby ponownie nagrzać wodę do żądanej temperatury.

Zasobnik z TWS (Tap Water Stratification)

Pełny cykl podgrzewania zbiornika do

temperatury 40°C - 21 min.

W przypadku dużego poboru ciepłej wody użytkowej, zasobnik potrzebuje 21 minut aby ponownie nagrzać wodę do żądanej temperatury.

Zasobnik TWS stosuje nowe rozwiązanie techniczne w postaci wężownicy umieszczonej wewnątrz podgrzewacza, przez którą przepływa gorąca woda z pompy ciepła. Woda wewnątrz podgrzewacza podzielona jest na warstwy i w ten sposób szybciej uzyskuje żądaną temperaturę.

Korzyści:

+ 15 % więcej ciepłej wody przy wykorzystaniu tych samych zasobów energii

150 % szybciej przygotowana ciepła woda użytkowa

pompa ciepła, podgrzewacz wody oraz system regulacji tworzą zoptymalizowany system pracujący efektywnie przy najniższych możliwych kosztach

zbiornik z technologią TWS jest w standardowym wyposażeniu pomp ciepła: DHP-H, DHP-C, DHP-A, DHP-AL z zasobnikiem 180 l / również z serii Opti

standardowe wyposazenie zewnętrznych zasobników DWH / DWH Opti o pojemności

200 i 300 litrów