Ogrzewanie i chłodzenie za pomocą pompy ciepła – część 3

Gruntowe pompy ciepła

Gruntowe pompy ciepła wykorzystują ziemię lub wody gruntowe jako źródło energii cieplnej w trybie ogrzewania oraz jako pochłaniacz do odrzucania energii w trybie chłodzenia. Tego typu systemy składają się z dwóch kluczowych elementów:

• Gruntowy wymiennik ciepła: Jest to wymiennik ciepła używany do dodawania lub usuwania energii cieplnej z ziemi lub gruntu. Możliwe są różne konfiguracje wymienników ciepła, które opisano w dalszej części tego rozdziału.
• Pompa ciepła: Zamiast powietrza, gruntowe pompy ciepła wykorzystują płyn przepływający przez gruntowy wymiennik ciepła jako źródło (w przypadku ogrzewania) lub ujście (w trybie chłodzenia).
  Po stronie budynku możliwe są zarówno instalacje powietrzne, jak i wodne (wodne). Temperatury robocze po stronie budynku są bardzo ważne w zastosowaniach hydraulicznych. Pompy ciepła działają wydajniej podczas ogrzewania w niższych temperaturach poniżej 45–50°C, dzięki czemu lepiej nadają się do stosowania w przypadku ogrzewania podłogowego lub klimakonwektorów. Należy zachować ostrożność, rozważając ich zastosowanie z grzejnikami wysokotemperaturowymi, które wymagają temperatury wody powyżej 60°C, ponieważ temperatury te zazwyczaj przekraczają wartości graniczne dla większości domowych pomp ciepła.

W zależności od interakcji pompy ciepła i gruntowego wymiennika ciepła możliwe są dwie różne klasyfikacje systemów:

• Obieg wtórny: W gruntowym wymienniku ciepła stosowana jest ciecz (woda gruntowa lub środek zapobiegający zamarzaniu). Energia cieplna przekazywana z gruntu do cieczy jest dostarczana do pompy ciepła poprzez wymiennik ciepła.
• Bezpośrednie rozprężanie (DX): Czynnik chłodniczy stosowany jest jako płyn w gruntowym wymienniku ciepła. Energia cieplna pobrana przez czynnik chłodniczy z gruntu jest wykorzystywana bezpośrednio przez pompę ciepła – nie jest potrzebny dodatkowy wymiennik ciepła.
  W systemach tych gruntowy wymiennik ciepła stanowi część samej pompy ciepła, pełniąc funkcję parownika w trybie ogrzewania i skraplacza w trybie chłodzenia.

Gruntowe pompy ciepła mogą zaspokoić szereg potrzeb w zakresie komfortu w Twoim domu, w tym:

• Tylko ogrzewanie: Pompa ciepła jest używana wyłącznie do ogrzewania. Może to obejmować zarówno ogrzewanie pomieszczeń, jak i produkcję ciepłej wody.
• Ogrzewanie z „aktywnym chłodzeniem”: Pompa ciepła stosowana jest zarówno do ogrzewania, jak i chłodzenia
• Ogrzewanie z „chłodzeniem pasywnym”: Pompa ciepła jest używana w trybie ogrzewania i omijana w trybie chłodzenia. Podczas chłodzenia ciecz z budynku jest schładzana bezpośrednio w gruntowym wymienniku ciepła.

Operacje ogrzewania i „aktywnego chłodzenia” opisano w następnym rozdziale.

Główne zalety systemów gruntowych pomp ciepła

Efektywność

W Kanadzie, gdzie temperatura powietrza może spaść poniżej –30°C, systemy naziemne mogą działać wydajniej, ponieważ wykorzystują wyższe i bardziej stabilne temperatury gruntu. Typowe temperatury wody wpływającej do gruntowej pompy ciepła wynoszą na ogół powyżej 0°C, co daje współczynnik COP na poziomie około 3 dla większości systemów w najzimniejszych miesiącach zimowych.

Oszczędność energii

Systemy gruntowe znacznie obniżą koszty ogrzewania i chłodzenia. Oszczędność kosztów energii grzewczej w porównaniu z piecami elektrycznymi wynosi około 65%.

Dobrze zaprojektowany system gruntowy zapewni oszczędności o około 10–20% większe niż zapewniałaby najlepsza w swojej klasie powietrzna pompa ciepła o zimnym klimacie, dobrana tak, aby pokryć większość obciążenia grzewczego budynku. Dzieje się tak dlatego, że zimą temperatury pod ziemią są wyższe niż temperatury powietrza. W rezultacie gruntowa pompa ciepła może zapewnić w okresie zimowym więcej ciepła niż powietrzna pompa ciepła.

Rzeczywiste oszczędności energii będą się różnić w zależności od lokalnego klimatu, wydajności istniejącego systemu grzewczego, kosztów paliwa i energii elektrycznej, wielkości zainstalowanej pompy ciepła, konfiguracji odwiertu i sezonowego bilansu energetycznego oraz wydajności pompy ciepła w CSA warunki oceny.

Jak działa system naziemny?

Gruntowe pompy ciepła składają się z dwóch głównych części: gruntowego wymiennika ciepła i pompy ciepła. W przeciwieństwie do powietrznych pomp ciepła, w których jeden wymiennik ciepła znajduje się na zewnątrz, w systemach gruntowych jednostka pompy ciepła znajduje się wewnątrz domu.

Konstrukcje gruntowych wymienników ciepła można sklasyfikować jako:

• Pętla zamknięta: Systemy o pętli zamkniętej pobierają ciepło z gruntu za pomocą ciągłej pętli rurociągów zakopanych pod ziemią. Roztwór zapobiegający zamarzaniu (lub czynnik chłodniczy w przypadku systemu DX z gruntowym źródłem), który został schłodzony w systemie chłodniczym pompy ciepła do temperatury o kilka stopni niższej niż temperatura na zewnątrz, krąży w rurociągach i pochłania ciepło z gleby.
  Typowe układy rur w systemach z zamkniętą pętlą obejmują systemy poziome, pionowe, ukośne i gruntowe w stawie/jeziorku (te układy omówiono poniżej, w części Rozważania projektowe).
• Otwarta pętla: Systemy otwarte wykorzystują ciepło zatrzymane w podziemnym zbiorniku wodnym. Woda pobierana jest studnią bezpośrednio do wymiennika ciepła, gdzie odbierane jest jej ciepło. Następnie woda jest odprowadzana do naziemnego zbiornika wodnego, takiego jak strumień lub staw, albo z powrotem do tego samego podziemnego zbiornika wodnego przez oddzielną studnię.

Wybór systemu rur zewnętrznych zależy od klimatu, warunków glebowych, dostępnego terenu, lokalnych kosztów instalacji na miejscu, a także przepisów miejskich i regionalnych. Na przykład systemy z otwartą pętlą są dozwolone w Ontario, ale nie są dozwolone w Quebecu. Niektóre gminy zakazały systemów DX, ponieważ miejskim źródłem wody jest warstwa wodonośna.

Cykl grzewczy

Uwaga:

Część artykułów została zaczerpnięta z Internetu. Jeśli doszło do naruszenia, skontaktuj się z nami, aby je usunąć. Jeśli interesują Cię produkty z pompami ciepła, skontaktuj się z firmą produkującą pompy ciepła OSB, jesteśmy najlepszym wyborem.