Słońce, ziemia, powietrze, woda – każdy z tych naturalnych zasobów naszej planety może stać się źródłem energii potrzebnej do ogrzewania domu lub podgrzewania ciepłej wody. Jednymi z najpopularniejszych urządzeń wykorzystujących OZE są gruntowe pompy ciepła. Na jakiej zasadzie działają? Czym się kierować, wybierając konkretny model?
Na popularność pomp gruntowych mają wpływ zmienne warunki klimatyczne w naszym kraju. Zimą, gdy temperatury spadają poniżej zera, pompa gruntowa nie musi wspierać się grzałką, aby pobrać energię, tak jak ma to miejsce w przypadku pompy powietrznej. Temperatura zewnętrzna nie ma wpływu na temperaturę źródła praktycznie od głębokości 8 metrów a od 15 metrów stabilizuje się na poziomie 10ºC, co sprawia, że pompa gruntowa jest praktycznie niezależna od pogody.
Jak działa gruntowa pompa ciepła?
Pompy geotermalne pobierają ciepło z gruntu poprzez system wymienników poziomych lub pionowych. W sprzyjających warunkach można pobierać ciepło z warstw wodonośnych lub specjalnie przygotowanych studni. Nośnikiem ciepła jest zazwyczaj mieszanka glikolu z wodą, która w dodatniej temperaturze dociera do parownika. Czynnik chłodniczy krążący w module termodynamicznym ma specyficzne właściwości – wrze w bardzo niskiej temperaturze i zamienia się w parę. Para pod ciśnieniem wydostaje się z parownika i dociera do sprężarki. Ten element pompy ciepła odpowiada za sprężenie pary do wysokiego ciśnienia i podniesienie jej temperatury – wymaga do swojego działania niewielkiej ilości energii elektrycznej. Gaz dociera do skraplacza, za pośrednictwem którego ciepło jest oddawane do instalacji grzewczej. Następnie czynnik chłodniczy schładza się, skrapla i wraca do parownika. Cały proces powtarza się wielokrotnie. Rzadziej stosowane rozwiązanie to pompy bezpośredniego parowania, gdzie czynnik chłodniczy krąży również w kolektorach.
Co wziąć pod uwagę przy wyborze?
Jednym z najbardziej obiektywnych kryteriów wyboru pompy ciepła jest współczynnik COP określający wydajność urządzenia. Jest to stosunek ciepła użytkowego wyprodukowanego przez pompę do energii niezbędnej do jego wytworzenia. – Wartości COP są podawane zawsze dla konkretnych parametrów dolnego źródła i wody grzejnej. Jeśli gruntowa pompa ciepła pobierając energię z gruntu o temperaturze 10C i podgrzewając wodę do temperatury 35C, wykorzystuje 1kW energii, aby wyprodukować 4,5 kW, wówczas COP wynosi 4,5 – tłumaczy Waldemar Matuszyński, Product Manager z firmy De Dietrich Technika Grzewcza.
Realna wydajność pompy ciepła będzie uzależniona od czynników związanych z samym budynkiem, jak izolacja czy powierzchnia do ogrzania, a także od oczekiwanego komfortu cieplnego. Podstawową decyzją, którą musi podjąć inwestor, poza wyborem konkretnego modelu, jest ta o rodzaju kolektora. Pompa ciepła może pobierać energię z gruntu przy pomocy kolektora poziomego lub pionowego. W przypadku kolektorów poziomych energia jest odzyskiwana z głębokości od 80 do 120 cm. W przypadku poboru pionowego kolektor znajduje się w odwiercie, który może mieć do 100 m głębokości. Przy poborze energii z wody gruntowej wykonuje się odwiert o głębokości od 5 do 10 m lub studnię.
Na kolektor poziomy decydują się osoby dysponujące dużym ogrodem o ukształtowaniu terenu umożliwiającym montaż. Kolektor poziomy zwykle zajmuje od 120 do nawet 300% powierzchni, która ma być ogrzana. Aby zaoszczędzić przestrzeń, kolektory można jednak kłaść jeden nad drugim. Kolektory pionowe montują właściciele niewielkich działek lub takich z nieregularnym ukształtowaniem terenu. Konieczność wykonania odwiertu zwiększa jednak koszt inwestycji.
