Pompy ciepła - ...zależnie od źródła ciepła

Pompy ciepła powietrze/woda

W rozwiązaniach standardowych nie wymagają budowy instalacji źródła ciepła, gdyż korzystają bezpośrednio z powietrza zewnętrznego, zasysanego przez wentylator do urządzenia np. WPL13a - wykonanie zewnętrzne. W przypadku wykonania w systemie wewnętrznym np. WPL13i, jest to najczęściej układ dwóch krótkich izolowanych kanałów poprzez które powietrze zasysane jest do pompy ciepła. Do ogrzewania budynków jednorodzinnych wykorzystuje się tylko i wyłącznie pompy ciepła pracujące na powietrzu zewnętrznym, gdyż wymagania co do ilości powietrza nawet dla najmniejszego urządzenia są znaczne. Przykładowo dla poprawnej pracy urządzenia WPL18 o mocy grzewczej 10,4 kW w punkcie pracy P+2/W35 potrzeba 3500 m3/h powietrza, co nie stanowi żadnego problemu, jeśli czerpie ona powietrze zewnętrzne, duży zaś problem dla domu - jeśli miałaby korzystać z powietrza wewnętrznego.

Pompy ciepła gruntowe solanka/woda

Wymagają odpowiednio zwymiarowanej i wykonanej instalacji kolektora gruntowego płaskiego, spiralnego (fot. 1) lub sond pionowych. Pamiętać należy, że prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja dolnego źródła zapewnia właściwą pracę pompy ciepła, nie prowadzi do degradacji warstwy gruntu, w której jest ułożony oraz zapewnia regenerację złoża gruntowego. Z obserwacji i pomiarów wykonanych instalacji źródeł ciepła wynika, iż ułożenie kolektora gruntowego płaskiego czy też spiralnego poniżej średniej warstwy zamarzania w Polsce, tj. około 1,1 m nie powoduje zachwiania procesów wegetacyjnych u roślin z płytkim systemem korzeniowym.

Fot. 1 Kolektor spiralny - sposób ułożenia

Wielkość kolektora gruntowego jest ściśle związana z mocą grzewczą i poborem mocy elektrycznej rozpatrywanej pompy ciepła w punkcie pracy (S0/W35). Warto więc korzystać z doborów i obliczeń producentów pomp ciepła, gdyż znają oni najlepiej charakterystyki mocy grzewczych i obciążeń elektrycznych produkowanych urządzeń. Zgodnie z zasadami projektowania kolektorów gruntowych instalacja ta powinna być przewymiarowana. Zapewnia to poprawną pracę całej instalacji w dynamicznie zmieniających się warunkach środowiska gruntowo-wodnego. Należy pamiętać, że instalacja projektowana jest na okres nawet kilkudziesięciu lat, a warunki wilgotnościowe gruntu przez czas eksploatacji zmienią się wielokrotnie. Kolektor gruntowy dobrany na tzw. styk najczęściej nie spełni swojego zadania, co w konsekwencji prowadzi do obniżenia temperatury mieszaniny glikolu propylenowego i wody do temperatury poniżej 0°C oraz do zwiększenia obciążenia kompresora, zmniejszenia współczynnika efektywności COP, zwiększenia kosztów eksploatacyjnych, zmrożenia gruntu w warstwie zalegania kolektora i braku regeneracji złoża gruntowego.

Właściwości solanki

Warto również wspomnieć o czynniku cyrkulującym w instalacji i materiałach wykorzystywanych do budowy instalacji kolektora gruntowego. Mieszanina glikolu i wody nazywana jest potocznie solanką. Ma ona bardzo niską temperaturę zamarzania np. - 15°C. Należy zwrócić uwagę, aby stosować glikol propylenowy, a nie toksyczny glikol etylenowy. Płyn na bazie glikolu propylenowego jest bezpieczny dla środowiska, więc przypadkowe lub celowe rozlanie go nie spowoduje skażenia terenu, ulegnie on bowiem szybkiej biodegradacji. Dodawany jest nawet w ograniczonych ilościach do produktów spożywczych i farmaceutycznych [2].

Zaleca się raz na jakiś czas sprawdzać stężenie glikolu propylenowego i określić punkt zamarzania mieszaniny. Jeśli nie spadnie on poniżej wartości ustalonej przez producenta/dostawcy systemu grzewczego, to nie ma potrzeby wymiany czynnika.

Wymogi techniczno-materiałowe pozostałych elementów kolektora

Pozostałe elementy składające się na instalacje kolektora gruntowego również powinny spełniać pewne wymogi techniczno-materiałowe. Warto stosować dobre materiały - np. rury polietylenowe PE [5] o odpowiedniej średnicy i grubości ścianki - gdyż procentuje to później niezawodną pracą instalacji. Zalecany jest rozdzielaczowy układ rur kolektora gruntowego, w razie bowiem jakiejkolwiek awarii lub uszkodzenia mechanicznego rury kolektora, można szybko odciąć daną sekcję, dopełnić instalację mieszaniną glikolu propylenowego i wody i pracować z obniżoną mocą.

Po odcięciu uszkodzonej sekcji możemy dokonać niezbędnych napraw.

Wszystkie pozostałe elementy instalacji kolektora gruntowego takie, jak: pompa obiegowa w warunkach solanki, naczynie wyrównawcze, zawory, itd. muszą być dobrane poprawnie z uwzględnieniem czynnika z którym będą pracować, a także do pracy w niskiej temperaturze. Część wewnętrzną instalacji kolektorów gruntowych (takich, jak: rury zbiorcze zasilania i powrotu, pompa obiegowa, zawory, przyłącza elastyczne itd.) znajdującą się w budynku należy zaizolować otuliną zimnochronną, aby uniknąć wykraplania się wody na powierzchni rur instalacji.

Pompy ciepła woda/woda

Pompę ciepła w układzie woda/woda należy zainstalować zgodnie z obowiązującymi przepisami. Zasady wykorzystania wody podziemnej przez pompę ciepła podlegają „Prawu wodnemu”. Dział 1 „Zasady ogólne”, rozdział 1 „Przepisy ogólne”, Art. 2 mówi o tym, że „zarządzanie zasobami wodnymi służy zaspokajaniu potrzeb ludności, gospodarki, ochronie wód i środowiska związanego z tymi zasobami, w szczególności w zakresie: 7) tworzenia warunków energetycznego, transportowego oraz rybackiego wykorzystania wód” [7].

Zastosowania pompy ciepła w układzie woda/woda wymaga przed jej zamontowaniem sprawdzenia wydajności ujęcia wody. Jest to ilość wody w m3/h, jaka może być pobierana z warstwy wodonośnej bez znacznego zachwiania stosunków wodnych w danej warstwie. Dodatkowo należy dokonać analizy jakościowej wody, określić parametry fizykochemiczne, które podaje producent pompy ciepła w warunkach gwarancyjnych.

Rys. 1 Pompa ciepła systemu woda/woda w układzie dwóch studni

Poprawny układ systemu woda/woda przedstawia schematycznie rys. 1 z dwoma studniami: jedna stanowi ujęcie wody - tzw. studnia eksploatacyjna, druga jest punktem chłonnym - tzw. studnia zrzutowa. Odległość pomiędzy studniami dla małych i średnich instalacji wynosi około 18-20 mb. Jest to odległość, która uniemożliwia zasysanie w studni eksploatacyjnej, wody schłodzonej zrzucanej w studni chłonnej. Bardzo ważne jest to, by studnia chłonna była poniżej studni eksploatacyjnej patrząc w kierunku spadku hydraulicznego danej warstwy wodonośnej.

Wykonanie układu dwóch studni, niezbędnej instalacji i dokumentacji należy powierzyć firmie hydrogeologicznej oraz wiertniczej posiadającej odpowiednie uprawnienia hydrogeologiczne do wykonywania odwiertów oraz ujęć wody. Unika się w ten sposób wielu problemów związanych z wykonaniem instalacji oraz przygotowaniem odpowiednich dokumentów.

Uwagi o ofercie rynkowej

Podejmując decyzję o zakupie systemu grzewczego z pompą ciepła, warto zastanowić się nad oferowanym przez firmę zakresem dostawy. Na rynku polskim jest dużo firm sprzedających pompy ciepła, ale tylko pompy ciepła. Są też firmy, które dostarczają wraz z pompą ciepła: zbiorniki buforowe, zasobniki ciepłej wody użytkowej, rozdzielnie elektryczne. Dla systemów gruntowych solanka/woda kompletne instalacje kolektorów spiralnych lub płaskich składają się z: odpowiedniej liczby sekcji - rur w odcinkach (dobranych do danej pompy ciepła), kompletnych rozdzielaczy, rur zasilania i powrotu, pompy obiegowej solanki, stężonego glikolu propylenowego, zaworów odcinających, naczynia wyrównawczego, przyłączy elastycznych itd., co stanowi blisko 95% materiałów potrzebnych do wykonania instalacji źródła ciepła.

Zakres dostawy wiąże się często z udzielonym okresem gwarancji, w przypadku pełnych systemów nawet do trzech lat oraz z tym, iż gwarancją objęte są wszystkie dostarczone elementy instalacji. W takim przypadku użytkownik otrzymuje tylko gwarancję na dostarczony system, a nie cały pakiet gwarancji i rachunków na poszczególne zakupione elementy instalacji. Dla samej pompy ciepła z automatyką okres gwarancji wynosi najczęściej jeden rok.

Zastosowanie pompy ciepła - elektrycznego kotła z agregatem sprężarkowym w systemie grzewczym niskotemperaturowym nie jest trudne i nie musi wiązać się z dużymi nakładami finansowymi, wymaga jedynie podejmowanie decyzji na odpowiednim etapie realizacji całej inwestycji:

• zakup działki, uzbrojenie terenu - w przypadku zastosowania pompy ciepła nie ma potrzeby doprowadzania przyłącza gazowego (niejednokrotnie duży koszt);

• projekt budowlany, budowa budynku - w przypadku zastosowania pompy ciepła w układzie monowalentnym (jedyne urządzenie grzewcze) nie ma konieczności ponoszenia kosztów budowy kominów spalinowych.

Autor: Artur Karczmarczyk

Źródło: www.polskiinstalator.com.pl

---