Przebiega to w następujący sposób: niskotemperaturowe ciepło z gruntu lub wody przekazywane jest przez parownik do instalacji pompy wypełnionej cieczą niskowrzącą, zamieniającą się w gaz. Sprężarka pompy spręża ogrzany gaz, tym samym podnosząc jego temperaturę. W skraplaczu następuje oddanie ciepła wodzie, wypełniającej grzejniki (najlepiej płaszczyznowe), a ochłodzony płyn przepływa przez zawór rozprężny, wracając do parownika. I tak cały proces rozpoczyna się ponownie. Do zadań pompy należy przeniesienie (a nie produkcja) ciepła ze źródła o niższej temperaturze (dolnego źródła) do źródła o temperaturze wyższej (górnego źródła, np.: ogrzewanie podłogowe). Żeby osiągnąć 100% mocy grzewczej, pompa ciepła wykorzystuje ponad 70% energii zawartej w gruncie lub w powietrzu i ok. 30% energii elektrycznej. Pompę ciepła można wykorzystywać do celów ogrzewania, jak również do przygotowywania ciepłej wody użytkowej, a nawet do chłodzenia (tzw. pompy z rewersem). Współczynnik efektywności COP (Coeffficient Of Performance) jest parametrem pozwalającym porównywać osiągi pomp ciepła. Mówi on w jakim stopniu urządzenie wykorzystuje darmowe ciepło ze środowiska naturalnego w stosunku do zużytego prądu. Innymi słowy określa skuteczność działania pompy:
COP = Q/Qe, gdzie:
Q – ciepło przekazane w trakcie pomiaru; Qe – zużycie energii elektrycznej w trakcie pomiaru.
Pompa ciepła pracuje efektywniej, gdy jej COP osiąga najwyższą wartość. Z koeli ta jest ściśle zależna od dwóch temperatur: na wejściu do pompy ciepła z dolnego źródła i na zasilaniu systemu grzewczego. Efektywność pompy będzie większa, im mniejsza będzie różnica między tymi temperaturami.
Przykłady oznaczeń pomp ciepła
B0/W35, W10/W55, A2/W35 – w którym sposób oznaczania ich parametrów: dolnego źródła ciepła i parametrów odbiornika ciepła oraz ich temperatury przedstawiony jest poniżej:
Zgodnie z normą PN-EN 14511 minimalne wymagane wartości COP dla pomp ciepła wynoszą obecnie:
Typ pompy ciepła: Min. COP wg PN-EN 14511-2
Jeszcze nie tak dawno temu, by pozyskać ciepło z gruntu, trzeba było wykonać głębokie odwierty pionowe (tzw. pionowa instalacja sond) albo układać kolektory płaskie na dużym obszarze. Rozwiązanie to generowało wysokie koszty instalacji i ingerowało w środowisko naturalne. Jednak badania gruntu wykazały, że najefektywniejsza głębokość odwiertów mieści się w zakresie od 10 do 20 metrów. Z tego względu została opracowana nowoczesna technologia GRD (Geothermal Radial Drilling – geotermalne wiercenie radialne). Polega ono na układaniu promieniowo sond ziemskich, skośnie w różnych kierunkach i pod różnym kątem. Od warunków architektonicznych i glebowych zależy liczba i długość odwiertów w technologii GRD. Tylko maszyna wiercąca GeoDRILL wykonuje całą instalację sond. Montuje w gruncie sondy pod kątem 35-65° w warstwach regeneratywnych na głębokości od 10 do 30 m. System wiertniczy składa się z jednostki transportującej ze stacją hydrauliczną i wiertnicy samojezdnej z pierścieniem (wieńcem). Może być obsługiwany tylko przez dwie osoby.
Zalety nowej technologii:
Sondy współśrodkowe (koaksjalne) są stosowane w unikalnych odwiertach ukośnych. Z tego powodu zimny glikol z pompy nie ma kontaktu z gruntem. Dzięki temu nie dochodzi do wymrażania okolic studzienki. Wiercenie odbywa się przy pomocy dwóch żerdzi. Z koeli otwór po wierceniu wypełnia się certyfikowanym termocementem. Ponadto ciecz nośnika ciepła musi spełniać wymagania normy VDI 4640. W przeliczeniu na watu otrzymanej mocy jest to najbardziej ekonomiczna metoda wykonania dolnego źródła ciepła.
Opracowanie, redakcja: M.T.
Na podstawie materiałów firmy Optima Polska
Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji.