Chociaż zrozumienie pomp ciepła przez właścicieli domów zajęło trochę czasu, czasy się zmieniają i w Wielkiej Brytanii pompy ciepła są obecnie sprawdzoną technologią na stale rozwijającym się rynku. Pompy ciepła działają w oparciu o naturalną energię cieplną wytwarzaną przez słońce. Energia ta jest absorbowana przez powierzchnię ziemi, która działa jak gigantyczny magazyn ciepła. Układ pętli uziemiającej lub kolektor gruntowy, czyli zakopana rura, pochłania ciepło o niskiej temperaturze z otaczającego gruntu i transportuje je do pompy ciepła. Pętlę uziemienia lub kolektory ciepła zawierające mieszaninę glikolu i środka przeciw zamarzaniu można zainstalować różnymi metodami. Gruntowe pompy ciepła mogą wykorzystywać różne kolektory ciepła, takie jak rury ułożone poziomo w ziemi lub pionowo w odwiercie. Ciepło można pozyskać z rzek, strumieni, stawów, morza czy studni – teoretycznie wszędzie tam, gdzie jest nośnik ciepła lub źródło ciepła, można zastosować pompę ciepła.
Rodzaje dostępnych układów/kolektorów pętli uziemienia
Kolektory poziome
Rura polietylenowa jest zakopywana w rowach lub na dużym, wykopanym obszarze. Rury kolektora gruntowego mogą mieć różną średnicę od 20 mm, 32 mm lub 40 mm, ale w zasadzie idea jest taka sama. Głębokość rury musi wynosić jedynie 1200 mm lub 4 stopy, a czasami może być potrzebny piasek, który będzie działał jak poduszka wokół rury. Poszczególni producenci zalecają określone metody montażu pętli, ale ogólnie istnieją trzy główne systemy, które obejmują proste odcinki rury kolektora, w których wykopuje się rowy, a rura jest prowadzona w górę i w dół w wyznaczonym miejscu, aż do zakopania całej wymaganej rury, co daje efekt zmatowienia, gdzie Wykopuje się duży obszar i zakopuje szereg pętli, tworząc efekt rur podpodłogowych w ziemi lub rur typu Slinky, które są wstępnie wyprodukowanymi zwojami rury, które są rozwijane w wykopie o różnej długości. Można je instalować pionowo lub poziomo, a po zainstalowaniu przypominają rozebraną sprężynę. Chociaż kolektor pętli uziemienia wydaje się prosty, rozmiar i projekt układu mają kluczowe znaczenie. Należy zainstalować odpowiednią pętlę uziemiającą, aby nadążać za stratami ciepła w nieruchomości, a także konstrukcję i wielkość instalowanej pompy ciepła oraz rozmieścić ją na wymaganym obszarze gruntu, aby nie spowodować potencjalnego „zamarznięcia gruntu” przy jednoczesnym zachowaniu minimalnych natężeń przepływu obliczone na etapie projektowania.
Kolektory pionowe
Jeśli powierzchnia nie jest wystarczająca dla metody poziomej, alternatywą jest wiercenie w pionie.
Wiercenie jest nie tylko użyteczną metodą uzyskiwania ciepła z ziemi, ale odwierty są również korzystne, gdy w miesiącach letnich wykorzystuje się pompę ciepła w odwrotnym kierunku do chłodzenia.
Istnieją dwie główne opcje wiercenia: system z zamkniętą pętlą lub system z otwartą pętlą.
Wiercone systemy z zamkniętą pętlą
Odwierty można wiercić na różnych głębokościach, w zależności od wymaganej wielkości pompy ciepła i budowy geologicznej terenu. Mają średnicę około 150 mm i są zazwyczaj wiercone na głębokość od 50 do 120 metrów. Do otworu wiertniczego wprowadza się pętlę termiczną, a otwór zalewa się zaprawą wzmocnioną termicznie. Zasada jest taka sama, jak w przypadku poziomych pętli uziemienia, w których mieszanina glikolu jest pompowana wokół pętli w celu gromadzenia ciepła z gruntu.
Jednakże odwierty są drogie w montażu i czasami wymagają więcej niż jednego. Raporty geologiczne są kluczowe zarówno dla wiertnika, jak i dla określenia przewodności.
Wiercone systemy z otwartą pętlą
Systemy z wierconym obiegiem otwartym to systemy, w których wierci się otwory wiertnicze w celu zapewnienia dobrego dopływu wody z gruntu. Woda jest wypompowywana i przepuszczana bezpośrednio przez wymiennik ciepła pompy ciepła. Po przekazaniu „ciepła” przez wymiennik ciepła woda ta jest następnie ponownie wtryskiwana do innego odwiertu z powrotem do gruntu lub do lokalnej drogi wodnej.
Systemy z obiegiem otwartym są niezwykle wydajne, ponieważ temperatura wody zwykle jest wyższa i bardziej stała, co w efekcie eliminuje konieczność stosowania wymiennika ciepła. Wymagają jednak bardziej szczegółowego projektu i planowania za zgodą władz lokalnych i Agencji Środowiska.
Pętle stawowe
Jeśli ilość stawu lub jeziora jest wystarczająca do wykorzystania, można zanurzyć maty stawowe (maty z rur), aby umożliwić pobranie ciepła z wody. Jest to system z zamkniętą pętlą, w którym mieszanina glikolu jest ponownie pompowana wokół rury tworzącej maty stawowe. Należy wziąć pod uwagę sezonowe wahania poziomu wody i ogólnie niewiele stawów jest odpowiednich ze względu na niewystarczającą powierzchnię/objętość wody.
Pętle stawowe mogą być bardzo wydajne, jeśli zostaną odpowiednio zaprojektowane i zwymiarowane; przepływająca woda jest bardziej wydajna ze względu na ciągłe wprowadzanie ciepła, a temperatura wody lub „źródła ciepła” nigdy nie powinna spaść poniżej około 5oC. Systemy pętli stawowych są również korzystne do chłodzenia w miesiącach letnich, gdy pompa ciepła jest odwrócona.
Czas publikacji: 15 czerwca 2022 r