Author Archives: admin

Zasada działania

Pompa ciepła – duża lodówka

Zasada działania pompy ciepła znana jest od ponad wieku. Lodówki bowiem działają na podobnej zasadzie, co pompy ciepła – pompują ciepło z komory chłodniczej do pomieszczenia. W przypadku pompy ciepła sytuacja jest taka sama z tą różnicą, że pompa ciepła wyposażona jest w większa sprężarkę i tłoczy ciepło z otoczenia do budynku. Można sobie wyobrazić, że pompa ciepła spręża energię zgromadzoną w jednym miejscu np. w gruncie i pompuje ją w drugie miejsce. W ten sposób ogrzewa się dowolny budynek wykorzystując ciepło, nawet rzędu tylko kilku st. C, i spręża je do temperatury potrzebnej w systemie centralnego ogrzewania. Więcej na wikipedii: pompa ciepła.

Obieg termodynamiczny – technologia pracy pompy ciepła

Jak to możliwe, żeby ogrzewać budynek bez spalania drewna, węgla, gazu czy ropy naftowej? W pompie ciepła znalazło swoje zastosowanie jedno z podstawowych praw fizyki – inne niż proces spalania, który uwalnia energię chemiczną skumulowaną w paliwie. Jaki to proces? Najprościej będzie przytoczyć przykład: podczas pompowania piłki do koszykówki, pompka rozgrzewa nam się w dłoniach. Potrafi być tak gorąca, że aż parzy. Dzieje się tak, gdyż sprężanie powietrza powoduje wzrost jego temperatury. Jeśli zimne powietrze najpierw lekko podgrzejemy (np. ciepłem z gruntu), a potem sprężymy, to uzyskamy wysoką temperaturę potrzebną do ogrzewania. Energię przekażemy do budynku i proces możemy powtórzyć. I tak w koło. Taka właśnie jest zasada działania pompy ciepła. Cykl ten, zwany jest obiegiem termodynamicznym lub, od nazwiska jego wynalazcy, obiegiem Carnota.

Rodzaje pompy ciepła

Pompy ciepła wykorzystują w swojej pracy przemianę gazową zgodnie z obiegiem Carnota, różnią się natomiast sposobem, w jaki pobierają energię z otoczenia. Mogą pobierać energię z powietrza lub z gruntu. Co się bardziej opłaca? Które rozwiązanie jest lepsze: gruntowa pompa ciepła czy powietrzna pompa ciepła?

Zimą, w naszych szerokościach geograficznych, temperatura powietrza gwałtownie spada, czyli energii w powietrzu jest bardzo mało – nawet w słoneczne dni. Gdyby było jej wystarczająco, nie mielibyśmy przecież zimy i nie czulibyśmy chłodu. Dlatego musimy ogrzewać nasze budynki. Skąd zatem pobrać ciepło, skoro w powietrzu go nie ma? Można klasycznie spalić jakieś paliwo i w ten sposób uwolnić jego energię do pomieszczenia. Można również, z wykorzystaniem pompy ciepła, tłoczyć energię z gruntu – tam jest jej zawsze pod dostatkiem. Gruntowa pompa ciepła jest najlepszym rozwiązaniem – i jest stosowana przez Vikersønn.

Technologia geotermalnych pomp ciepła (GPC)

Nowoczesna technologia geotermalnych pomp ciepła jest znana i rozwijana na świecie już od ponad 50 lat. Technologia te związana jest z geotermią niskotemperaturową – energią cieplną czerpaną z wnętrza Ziemi. Zgodnie z danymi przedstawionymi podczas Światowego Kongresu Geotermalnego 2010 obserwuje się stały wzrost zużycia ciepła geotermalnego. Niewątpliwy wpływ na to mają liczne zalety stosowana energii geotermalnej:

• niezależność od warunków zewnętrznych,
• całoroczna dostępność (w przeciwieństwie do innych odnawialnych źródeł energii),
• komfort użytkowania,
• nowoczesna infrastruktura,
• konkurencyjność cenowa i mała wrażliwość na zmiany cen tradycyjnych nośników energii na rynkach światowych,
• efekty ekologiczne.

Według danych SVEP w Szwecji w nowo budowanych domach mieszkalnych montowanych jest ponad 80% geotermalnych pomp ciepła, w domach już istniejących sytuacja wygląda podobnie. Przeważają w nich instalacje pionowe (ok. 70%) o średniej głębokości 120m.

Geotermalna pompa ciepła

Pompa ciepła jest nowoczesnym urządzeniem umożliwiającym wykorzystanie darmowej energii cieplnej nagromadzonej w środowisku naturalnym. Przeznaczona jest do ogrzewania zimą i chłodzenia latem pomieszczeń oraz dostarczenia ciepłej wody użytkowej.

Zasada działania geotermalnej pompy ciepła

Geotermalna pompa ciepła czerpie z otoczenia rozproszoną energię cieplną i za pomocą energii dostarczanej ze sprężarki podnosi energię na wyższy poziom termodynamiczny. Procesy transformacji i wymiany ciepła realizowane są w zamkniętym obiegu termodynamicznym.

Mówiąc prościej, rola geotermalnej pompy ciepła polega na pobieraniu ciepła ze źródła o niższej temperaturze (dolnego źródła) i przekazywaniu go do źródła o temperaturze wyższej (górnego źródła), wystarczającej do zasilania systemów centralnego ogrzewania (c.o.) i przygotowania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.).

W przypadku instalacji geotermalnej pompy ciepła dolnym źródłem jest środowisko naturalne (grunt), a górne źródło stanowią ogrzewane (lub chłodzone) pomieszczenia. Ciepło (lub chłód)rozprowadzane jest przez wodę obiegu grzewczego (c.o. – ogrzewanie podłogowe, grzejniki itp.) lub wodę użytkową (c.w.u.).

Do działania geotermalnej pompy ciepła niezbędna jest energia elektryczna i jest ona odpowiednikiem paliwa w kotłach tradycyjnych. Natomiast ciepło pozyskiwane ze źródła niskotemperaturowego, zazwyczaj odnawialnego, jest darmowe.

Niskotemperaturowe źródła energii dla geotermalnych pomp ciepła

Energię cieplną można pozyskiwac z gruntu, wody i powietrza. Preferuje się jednak wykorzystywanie energii nagromadzonej w gruncie (zwłaszcza w naszej szerokości geograficznej). Czynnikami decydującymi są:

• powszechna dostępność,
• wielka pojemność cieplna,
• stabilna temperatura w ciągu całego roku (około 8st C).

Metody pozyskiwania ciepła z gruntu

Jak było powiedziane, geotermalna pompa ciepła pobiera ciepło z dolnego źródła. Wyróżnia się zasadniczo dwa rodzaje instalacji geotermalnych pomp ciepła w systemie zamkniętym: z wykorzystaniem wymienników (kolektorów) gruntowych poziomych i pionowych.

Vikersønn Polska wykonuje kolektory pionowe i te poleca swoim klientom (mimo wyższej ceny niż kolektory poziome). Dlaczego? Wymienniki gruntowe pionowe charakteryzują się:

• większą wydajnością grzejną niż kolektory poziome,
• stabilnością temperaturową dolnego źródła,
• prostotą wykonania,
• zajmują niewielki teren, który dodatkowo może być normalnie użytkowany – co ma znaczenie w przypadku małych działek.

Głębokość odwiertów z reguły mieści się w 100 m. W wywierconych otworach umieszczane są rury zagięte w kształcie litery U. Sam odwiert zostaje wypełniony gruntem albo masą bentonitowo – cementową.

Korzyści stosowania geotermalnych pomp ciepła

Własny dom ogrzewany ciepłem zgromadzonym na własnej działce stanowi wartość symboliczną, zwiększającą poczucie wolności i bezpieczeństwa.

Podsekretarz Stanu w Ministerstwie Środowiska, Główny Geolog Kraju

dr Henryk Jacek Jezierski

Inne zalety instalacji i użytkowania geotermalnych pomp ciepła Vikersønn Bjørn:

• własne niewyczerpalne źródło energii,
• niskie koszty użytkowania i długa żywotność eksploatacyjna,
• opcja klimatyzacji,
• komfort i wygoda w użyciu,
• niezawodna technologia przyjazna środowisku,
• zupełnie nowy mobilny sterownik geotermalnej pompy ciepła – już w 2013 roku,
• serwis Vikersønn 24h na terenie całego kraju!

Vikersønn Polska oferuje kompleksowe usługi związane z technologią geotermalnej pompy ciepła: usługi projektowe i doradcze, odwierty pod dolne źródło, wewnętrzne instalacje grzewcze, montaż i rozruch pompy ciepła Vikersønn Bjørn.

Jedna firma – cały system ogrzewania – Sprawdź!

WYKORZYSTANA LITERATURA:

1. Czekalski D., Nowoczesne pompy ciepła jako konkurencja dla tradycyjnych technik grzewczych. [dokument elektroniczny] W: Ekoinnowacje na Mazowszu. Poradnik dobrych praktyk w ochronie środowiska na Mazowszu. Warszawa, 2011. Dostępny online [data dostępu: 06.11.2012]: http://www.ekoinnowacjenamazowszu.pl/files/podrecznik/misc/Nowoczesne_pompy_ciepla.pdf
2. Kapuściński J., Rodzoch A., Geotermia niskotemperaturowa w Polsce – stan aktualny i perspektywy rozwoju. Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2010.
3. Kępińska B., Energia geotermalna na świecie – stan wykorzystania, perspektywy rozwoju. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia, Zrównoważony Rozwój – Geological Exploration Technology Geothermics, Sustainable Development Nr 1/2011, s. 27-35.

System Centralnego Ogrzewania z wykorzystaniem pompy ciepła

Centralne ogrzewanie (w skrócie C.O.) jest najczęściej stosowaną formą systemu grzewczego w domu. Charakteryzuje się wysoką wydajnością grzewczą, cichą i wygodną pracą układu oraz komfortem montażu. Centralne ogrzewanie może być zasilane dowolnym źródłem ciepła. Szczególnie poleca się instalację pompy ciepła, jako centralnej jednostki grzewczej, ponieważ jest to metoda ekologiczna, a ogrzewanie przy użyciu pompy jest ekonomiczne, dzięki temu możemy oszczędzić nawet do 80% kosztów ogrzewania, a koszty inwestycji mogą się nam zwrócić już po kilku latach.

W skład układu grzewczego z wykorzystaniem pompy ciepła wchodzi:

• dolne źródło ciepła – grunt, woda, powietrze,
• górne źródło – ogrzewanie płaszczyznowe, grzejniki,
• układ roboczy – urządzenie, które pobiera z dolnego źródła energie odnawialną i przekazuje ją do budynku, jednocześnie podnosząc jej temperaturę. Korzysta przy tym z energii elektrycznej.

Pompa ciepła jest sercem układu. Wykonuje ona główną pracę pozyskiwania i dostarczania ciepła z gruntu do budynku. Pompa ciepła może zapewnić nam również ciepłą wodę użytkową (C.W.U.), opcję chłodzenia lub na przykład wspomagać ogrzewanie basenu zachowując przy wszystkich tych czynnościach możliwie najwyższą sprawność.

Rys. 1. Schemat instalacji C.O. z pompą ciepła. Pobierz pdf

Projekty instalacji C.O. z pompą ciepła

Aby dobrać odpowiednią pompę ciepła do naszego domu, należy przede wszystkim zlecić wykonanie projektu instalacji C.O. Zostaną w nim bowiem określone wymagane parametry pracy urządzenia (temperatura i moc).

Informacje niezbędne do sporządzenia projektu C.O.:

• ostateczny projekt budowlany domu,
• sugerowane temperatury w poszczególnych pomieszczeniach,
• planowany rodzaj podłóg w poszczególnych pomieszczeniach,
• pomieszczenia, które będą nie ogrzewane i wyizolowane z budynku.

Wybierając urządzenie, zwróćmy szczególną uwagę na dopasowanie pompy ciepła do konkretnego budynku, a także przeanalizowanie tego, skąd będziemy czerpać energię cieplną. Równie ważne jest wykonanie odpowiedniego systemu grzewczego w domu. Korzystnym rozwiązaniem będzie montaż ogrzewania płaszczyznowego. Pompa ciepła jest urządzeniem niskotemperaturowym dlatego najlepiej współpracuje z ogrzewaniem podłogowym czy ściennym.

Rys. 2. Projekty instalacji C.O. z pompą ciepła. Pobierz pdf

Ogrzewanie płaszczyznowe

Ogrzewanie podłogowe oznacza najbardziej wydajny sposób ogrzewania. Promieniowanie cieplne rozchodzi się z dużej powierzchni i tym samym, przy dobrym projekcie i wykonaniu, otrzymujemy wysokie temperatury w pomieszczeniach, bez konieczności rozgrzewania wody w układzie powyżej 45°C. Pompa ciepła i ogrzewanie podłogowe współpracują ze sobą optymalnie zapewniając komfort, wygodę i bezpieczeństwo dla domowników. W instalacji nie stosuje się dodatkowych mieszaczy i obiegów o różnych temperaturach jak to ma miejsce w przypadku zastosowania kotłów w połączeniu z ogrzewaniem grzejnikowym.

Prace instalacyjne zaczynają się od wykonania odwiertów pod dolne źródło pompy ciepła oraz rozłożenia rur do instalacji ogrzewania podłogowego. Następnie po zalaniu posadzek i przygotowaniu pomieszczenia do montażu pompy ciepła, instalowane są grupy bezpieczeństwa, pompy obiegowe oraz wyprowadzenie pod pompę ciepła. Montaż pompy ciepła następuje po ukończeni instalacji centralnego ogrzewania (C.O.) oraz ciepłej wody użytkowej (C.W.U.). Obydwa układy muszą być napełnione, odpowietrzone i przygotowane do pracy z pompą ciepła. Wtedy też uruchamia się cały układ, reguluje jego pracę i ustala krzywe i temperatury działania.

Jakie górne źródło do pompy ciepła?

Jaki system centralnego ogrzewania najlepiej współpracuje z pompą ciepła? Czym się kierować przy wyborze sposobu ogrzewania naszego domu?

Górne źródło to instalacja grzewcza która rozprowadza ciepło w budynku. Pompa ciepła jest urządzeniem niskotemperaturowym, dlatego najlepiej współpracuje z ogrzewaniem niskotemperaturowym. Sprawność pompy ciepła zależy od różnicy temperatur dolnego i górnego źródła. Oznacza to, że im niższa temperatura zasilania górnego źródła, tym efektywność pompy ciepła jest większa i tym samym są niższe koszty ogrzewania.

Najczęściej stosowane systemy centralnego ogrzewania we współpracy z pompą ciepła to:

• ogrzewanie płaszczyznowe (ogrzewanie podłogowe, ogrzewanie ścienne),
• klimakonwektory,
• grzejniki niskotemperaturowe.

Ogrzewanie płaszczyznowe

Niskie temperatury  mają te systemy centralnego ogrzewania, w których wykorzystuje się bardzo duże powierzchnie grzewcze czyli ogrzewanie płaszczyznowe. Ogrzewanie płaszczyznowe charakteryzuje się niższą temperaturą czynnika grzewczego oraz możliwością obniżenia temperatury w pomieszczeniu przy zachowaniu optymalnego komfortu cieplnego. Najczęściej stosujemy ogrzewanie podłogowe oraz ścienne.

Zalety ogrzewania płaszczyznowego:

• energia cieplna oddawana jest głównie przez promieniowanie, konwekcja występuje w niewielkim stopniu,
• niskie koszty eksploatacyjne, ponieważ mamą niską temperaturę zasilania,
• wysoka trwałość
• energooszczędność
• nie zajmuje miejsca i pozwala na dowolna aranżację pomieszczeń
• optymalny dla człowieka rozkład temperatur w pomieszczeniu
• ciepło jest równomiernie oddwawane przez całą płaszczyznę grzejną
• ruch powietrza jest minimalny, dzięki czemu kurz nie unosi się i jest go mniej
• brak zjawiska wysuszania powietrza oraz jego niekorzystnej jonizacji
• możliwość chłodzenia przy ogrzewaniu ściennym,
• ma bardzo wysoka zdolność akumulacji ciepła co sprawia, że nawet kilkunastogodzinna przerwa w ogrzewaniu nie daje odczuwalnych zmian w utrzymaniu temperatury w pomieszczeniu.

Klimakonwektory

Innym rozwiązaniem jest zastosowanie do ogrzewania domu klimakonwektorów. Klimakonwektor jest urządzeniem służącym do utrzymywania zadanej temperatury w pomieszczeniu. Czynnikiem chłodniczym/grzewczym jest w nim woda. Klimakonwektory są dobrym rozwiązaniem dla ogrzewania domu poprzez pompę ciepła. W lecie chłodzi, a zimą grzeje pomieszczenia. Możliwość zabudowy oraz dowolności montażu, też ma znaczenie. Niestety to rozwiązanie ma pewne minusy. W klimakonwektorach podczas ogrzewania lub chłodzenia konieczna jest praca wentylatora. Chociaż pojawia się na rynku coraz więcej produktów, które charakteryzują się bardzo cichą pracą, to jednak klimakonwektory generują pewien hałas w porównaniu do innych systemów ogrzewania.

Grzejniki

Grzejniki mogą również współpracować z pompą ciepła. Wadą takiego rozwiązania jest konieczność znacznego przewymiarowania grzejników, często kilkakrotnie, tak by były one w stanie oddać wymaganą moc grzewczą przy temperaturach zasilania rzędu 35-45 stopni C, przy których sprawność pompy ciepła jest największa. Co nie zawsze jest możliwe ze względu na zajmowane miejsce oraz estetykę pomieszczenia. Ponadto grzejnika nie wykorzystamy do chłodzenia pomieszczeń, a taka opcja jest możliwa w ogrzewaniu ściennym czy klimakonwektorach.

Energia geotermalna

W ostatnim czasie obserwuje się coraz większe zainteresowanie tematem ogrzewania geotermalnego. Ogrzewanie to polega na czerpaniu ciepła z wnętrza ziemi. Przy wzrastających cenach paliw nieodnawialnych geotermia niskotemperaturowa wykorzystująca technologię pomp ciepła przeżywa prawdziwy rozkwit, ponieważ jest to metoda ekonomiczna, bezobsługowa oraz bezpieczna. Wzrasta także świadomość ekologiczna ludzi.

Energia geotermalna jest jednym z odnawialnych źródeł energii. Polega na wykorzystywaniu energii cieplnej wnętrza Ziemi, szczególnie w obszarach działalności wulkanicznej i sejsmicznej. Woda opadowa wnika w głąb ziemi, gdzie w kontakcie z młodymi intruzjami lub aktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni ziemi jako gorąca woda lub para wodna.

Energię geotermalną pozyskiwaną ze skał i wód podziemnych można podzielić na dwa rodzaje:

• wysokotemperaturowa (geotermia wysokiej entalpii – GWE) – umożliwia bezpośrednie wykorzystanie ciepła ziemi, którego nośnikiem są substancje wypełniające puste przestrzenie skalne (woda, para, gaz i ich mieszaniny) o względnie wysokich wartościach temperatur.
• niskotemperaturowa (geotermia niskiej entalpii – GNE) – nie daje możliwości bezpośredniego wykorzystania ciepła ziemi, wymaga ona stosowania urządzeń wspomagających nazywanych geotermalnymi (gruntowymi) pompami ciepła (GPC), które doprowadzają do podniesienia energii na wyższy poziom termodynamiczny. Ciepło ośrodka skalnego stanowi dla pompy tzw. dolne źródło ciepła. Dolnym źródłem mogą być także inne nośniki energii, np. powietrze czy wody powierzchniowe, jednak najlepszym rozwiązaniem w naszej szerokości geograficznej jest pobieranie energii z gruntu, ponieważ w ciągu całego roku temperatury gruntu są stałe.

Geotermalne pompy ciepła

Pompa ciepła jest nowoczesnym urządzeniem umożliwiającym wykorzystanie energii cieplnej nagromadzonej w środowisku naturalnym. Przeznaczona jest do ogrzewania pomieszczeń i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Jej rola polega na pobieraniu ciepła ze źródła o niższej temperaturze (dolnego źródła) i przekazywaniu go do źródła o temperaturze wyższej (górnego źródła, np. ogrzewanie podłogowe czy ścienne). Więcej informacji: gruntowe pompy ciepła.

Schemat działania geotermalnej pompy ciepła

Pompa ciepła spręża energię zgromadzoną w jednym miejscu np. w gruncie i pompuje ją w drugie miejsce. W ten sposób ogrzewa się dowolny budynek wykorzystując ciepło, nawet rzędu tylko kilku stopni C, i spręża je do temperatury potrzebnej w systemie centralnego ogrzewania.

Główne zalety korzystania z geotermalnych pomp ciepła to:

• niskie koszty użytkowania i długa żywotność eksploatacyjna,
• niezależność energetyczna – mamy własne niewyczerpalne źródło energii,
• technologia przyjazna środowisku,
• bezobsługowość urządzenia,
• bezpieczeństwo i wygoda użytkowania pompy ciepła

Zastosowanie energii geotermalnej

Niskotemperaturowe zasoby geotermalne używane są do zmniejszenia zapotrzebowania na energię poprzez wykorzystywanie w bezpośrednim ogrzewaniu domów, fabryk, szklarni. Źródła o wysokiej temperaturze wykorzystywane są w specjalnych instalacjach do produkcji energii elektrycznej, a także ciepła.