Home Technologie Instalacje pomp ciepła
PDF Drukuj Email

Instalacje pomp ciepła

Pompy ciepła są to ekologiczne urządzenia umożliwiające wykorzystanie ciepła niskotemperaturowego oraz odpadowego do ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej.

 

Pompa ciepła wykorzystuje niskotemperaturową energię słoneczną zakumulowaną w gruncie i wodach podziemnych tzw. dolne źródło ciepła a do instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej (górne źródło ciepła) przekazuje energię cieplną o wyższej temperaturze, podniesionej nawet do +60°C. Energia słoneczna ogrzewa wierzchnie warstwy ziemi w okresie wiosenno –letnim. Bez względu na porę roku, poniżej strefy przemarzania, temperatura gleby jest stała i wynosi od 8 do 10 °C. Pompa ciepła potrafi wykorzystać energię skumulowaną w gruncie, również w okresie zimowym, gdy zapotrzebowanie na wodę do celów grzewczych jest największe. Powłoka ziemi jako dolne źródło ciepła stanowi zatem swego rodzaju akumulator energii słonecznej pozwalający przechować ją do okresu zimowego.

 

Budowa i działanie pompy ciepła

Rys.1. Budowa pompy ciepła.

 

Instalacja pompy ciepła składa się, z trzech obiegów: dolnego i górnego źródła oraz pompy ciepła. Działanie pompy ciepła (rys.1) polega na przejęciu ciepła z dolnego źródła (grunt, powietrze, wody gruntowe) przez roztwór glikolu. Czynnik roboczy, którego obieg jest wymuszony pracą pompy dolnego źródła ciepła (5), zostaje nagrzany od gruntu i następnie transportuje ciepło do pompy ciepła a dokładnie do parownika (3). W wymienniku ciepła (tzw. parowniku) następuje odbiór ciepła z solanki. Ciekły czynnik roboczy opuszcza parownik w postaci gazu. Gaz ten zostaje sprężony (sprężarka) (1) i ulega skropleniu w skraplaczu (2) pod ciśnieniem, przy wysokiej temperaturze, oddając ciepło skraplania i ciepło sprężania wodzie z instalacji grzewczej (6). Następnie, pozostający nadal pod ciśnieniem czynnik roboczy, ulega rozprężeniu w zaworze rozprężnym (4), przechodząc do części niskociśnieniowej a cały cykl rozpoczyna się ponownie.

 

Zasada działania pompy ciepła opiera się na zjawiskach i przemianach fizycznych. W obiegu termodynamicznym pompy ciepła zachodzą, w sposób ciągły cztery procesy:


* w parowniku - czynnik roboczy ulega procesowi odparowania,

* w sprężarce - następuje sprężanie par czynnika, przy jego stałej objętości,

* w skraplaczu za sprężarką - czynnik o wysokiej temperaturze i ciśnieniu ulega procesowi skroplenia (oddawanie ciepła do systemu),

* w zaworze rozprężnym - jest realizowany proces rozprężania i dozowania odpowiedniej ilości czynnika do parownika, w którym następuje ponownie proces odparowania.

 

 

Rys.2 Schemat pracy pompy ciepła, z uwzględnieniem przemian zachodzących w poszczególnych elementach pompy ciepła.

 

Transport energii cieplnej z ośrodka o niższej temperaturze do ośrodka o wyższej temperaturze, możliwy jest dzięki energii elektrycznej dostarczanej z zewnątrz. Współczynnik efektywności (COP) pomp ciepła jest wskaźnikiem ilości jednostek energii uzyskiwanej z jednej jednostki dostarczonej energii elektrycznej.

 

Rys.3 . Cykl zmian zachodzących w pompie ciepła (temperatury, dostarczanie i przekazywanie energii).

 

COP = Wydajność grzewcza/Energia elektryczna. Współczynnik ten, jest tym wyższy, im mniejsza jest różnica temperatur pomiędzy temperaturą źródła, a odbioru. Dlatego zaleca się stosowanie pomp ciepła w układach grzewczych nisko temperaturowych.

Instalacje pomp ciepła powinny być dobierane według zapotrzebowania energetycznego budynku. Bardzo ważną rzeczą w prawidłowym funkcjonowaniu całej instalacji jest odpowiednie wykonanie i zaprojektowanie dolnego źródła ciepła. Jest to sprawa kluczowa i mająca duży wpływ na działanie pompy ciepła. Nieodpowiedni dobór kolektora może spowodować wychłodzenie gruntu a w konsekwencji obniżenie sprawności układu, w skrajnych przypadkach może nawet doprowadzić do destrukcji dolnego źródła ciepła. Na koszt inwestycji wpływa rodzaj dobranego kolektora gruntowego (pionowy bądź poziomy). Jednakże, często ze względu na warunki geologiczne, inwestor nie ma wpływu na dobór gruntowego wymiennika ciepła.


Wśród najczęściej stosowanych instalacji dolnego źródła ciepła możemy wyróżnić:


- studnie głębinowe pozwalające pozyskiwać energię z wód gruntowych - zastosowanie w instalacji dolnego źródła ciepła tego typu rozwiązania jest najtańsze oraz bardzo efektywne. Warunek, jaki musi spełniać studnia to odpowiednia wydajność studni, temperatura i mineralizacja wody. Zazwyczaj system ten występuje jako układ dwóch studni – eksploatacyjnej i chłonnej, oddalonych od siebie o 15 – 20 metrów;

- gruntowy kolektor poziomy - . składa się z rur polietylenowych, wewnątrz których krąży niezamarzający płyn transportujący ciepło. Kolektor powinien się znajdować na głębokości 1,4 – 1,5 m poniżej poziomu terenu. Wadą tego rozwiązania jest brak możliwości wykorzystania terenu, pod którym znajduje się kolektor. Na tym obszarze wymaga się powierzchni wolnej od zabudowy, drzew czy krzewów;

- gruntowy kolektor pionowy - wykonany jest z polietylenowych rur umieszczonych w odwiertach i połączonych na dole U –kształtką. Odwierty połączone są ze sobą szeregowo w pętle. Pionowe odwierty mają od 15 do 100m głębokości.

 

Rys.2. Schemat instalacji z pompą ciepła i solarami dla domów jednorodzinnych.

 

Instalacje z pompą ciepła mogą również odzyskiwać ciepło odpadowe z procesów technologicznych w przemyśle np. zakładach  tworzyw sztucznych, mleczarniach czy oczyszczalniach ścieków. Zastosowanie pompy ciepła pozwala tutaj jednocześnie dostarczyć energię do ogrzewania oraz obsłużyć procesy chłodnicze.


 
 

Kontakt

 

GREENEN

AGA-Bauservice Sp. z o.o.

ul. Żabiniec 35,
31-215 Kraków

tel.: +48 (0)12/419-90-60;

fax: +48 (0)12/416-20-00;

email: biuro@greenen.pl

zielonaenergia.gif

Stworzone dzięki Joomla!. Valid XHTML and CSS.

Uslugi Informatyczne KajWare