Pompy Ciepła
odsłony 2438
0
osób obserwuje to
Pompy Ciepła
Jak działa pompa ciepła?
Pompa ciepła wykorzystuje garmową energię ze środowiska naturalnego. Ciepło słoneczne zakumulowane w gruncie, wodzie gruntowej lub z powietrza atmosferycznego (okreslane jako dolne źródła ciepła) i przy pomocy energii elketrycznej przekształca w komfortowe ciepło grzewcze.
A dokładniej - w parowniku, energia środowiska naturalnego przekazywana jest czynnikowi roboczemu krążącemu w pompie ciepła. Jako czynniki robocze stosowane są zazwyczaj: R407C, R410A, R404A i R134A – nie zawierają halogenów, są nietoksyczne, biologicznie degradowalne i niepalne. Czynnik roboczy o niskiej temperaturze wrzenia (nawet poniżej 0°C), ulega odparowaniu a tym samym odbiera pewną ilość ciepła ze środowiska naturalnego. Następnie, odparowany czynnik roboczy zasysany jest przez sprężarkę gdzie jest sprężany – wzrasta jego ciśnienie i temperatura.
Para czynnika o podwyższonym ciśnieniu i temperaturze kierowana jest do skraplacza gdzie ulega skropleniu i przekazuje ciepło wodzie grzewczej zasilającej instalację centralnego ogrzewania budynku (górne źródło ciepła). W pompach ciepła jako parownik (oprócz pompy wykorzystującej powietrze jako źródło ciepła) i skraplacz stosuje się głównie płytowe wymienniki ciepła ze stali szlachetnej.
Po oddaniu ciepła w skraplaczu czynnik roboczy przepływa przez zawór rozprężny gdzie powraca do parametrów wyjściowych tj. niskiego ciśnienia i temperatury. Ponownie ulega odparowaniu w parowniku i cykl się powtarza.
Można powiedzieć, że pompa ciepła transportuje ciepło z dolnego źródła ciepła do górnego. Przy czym pobiera również energię elektryczną potrzebną do napędu sprężarki. Energia przekazana wodzie grzewczej jest więc sumą ciepła pobranego w parowniku (ciepło ze środowiska) i energii elektrycznej pobieranej do napędu sprężarki. Nowoczesne pompy ciepła pobierają około 70% ciepła potrzebnego do ogrzewania budynku ze środowiska naturalnego, a jedynie w 30% energię elektryczną do napędu sprężarki i wszystkich urządzeń elektrycznych pracujących w instalacji.
Jaką pompę ciepła wybrać?
Wybór odpowiedniej pompy ciepła będzie zależał między innymi od tego skąd będzie ona pobierać ciepło: grunt, woda, powietrze. W zależności od rodzaju źródła ciepła pompy ciepła możemy podzielić na: solanka/woda, woda/woda, powietrze/woda. Pierwszy człon określa właśnie źródło ciepła (tzw. dolne źródło ciepła), np. „solanka” – pompa pobiera ciepło z gruntu. Natomiast drugi człon „woda” określa rodzaj instalacji grzewczej w budynku – wodna (grzejniki, ogrzewanie podłogowe, ścienne).
Najczęściej stosowane są pompy ciepła solanka/woda i woda/woda, które mogą być jedynym źródłem ciepła do ogrzewania budynku nawet w zimie przy maksymalnie niskich temperaturach zewnętrznych. Coraz większe znaczenie zyskują pompy ciepła powietrze/woda ponieważ ich instalacja jest prostsza i tańsza, mimo że muszą współpracować z dodatkowym źródłem ciepła.
Właściwości akumulacyjne i przewodność cieplna są tym większe im bardziej grunt jest nasycony wodą, im więcej jest składników mineralnych i im mniejsza jest jego porowatość.
Możliwe do pobrania z gruntu moce jednostkowe mieszczą się w zakresie od ok. 10 do 35 W/m2 powierzchni gruntu (grunt piaszczysty, suchy: 10 do 15 W/m2; piaszczysty, wilgotny: 15 do 20 W/m2; grunt ilasty, suchy: 20 do 25 W/m2; ilasty, wilgotny: 25 do 30 W/m2; grunt wodonośny: 30 do 35 W/m2).
Przykład: Pompa ciepła o mocy grzewczej 10 kW, przy średniej wydajności poboru ciepła z gruntu 25 W/m2 – powierzchnia gruntu dla ułożenia kolektora gruntowego wyniesie ok. 340 m2.
Najczęściej po wykonaniu pierwszego odwiertu można dokładnie określić rodzaj i strukturę gruntu – na tej podstawie można określić czy obliczeniowa długość sondy będzie wystarczająca, czy też konieczne będzie wykonanie głębszego odwiertu.
Przykład: pompa ciepła o mocy grzewczej 10 kW, przy średniej wydajności 50 W/m długości sondy – dwie sondy gruntowe (dwa odwierty), każda o głębokości 85 m.
Woda gruntowa może zawierać dużo wziiązków mineralnych i zanieczyszczeń. Dla tego, aby ochronić parownik w pompie ciepła należy zawsze stosować dodatkowy wymiennik ciepła tzw. pośredni. Nawet jeśli przy badaniu wody gruntowej okaże się że nie są przekroczone określone przez producenta składniki, to nie mamy pewności że skład ten nie zmieni się w przyszłości.
Czynnikiem, który również należy uwzględnić przewidując głębokość studni współpracujących z pompą ciepła jest poziom zwierciadła wód gruntowych, który może się zmieniać.
Przykład: minimalny przepływ wody gruntowej przez pompę ciepła o mocy grzewczej 10 kW wynosi 2100 litrów/h.
Projektując wyrzutnię powietrza, należy wykonać to w taki sposób, aby strumień odprowadzanego na zewnątrz powietrza i efekty akustyczne z tym związane nie były uciążliwe dla sąsiednich budynków.
ddddddddddddddddddddPompa ciepła wykorzystuje garmową energię ze środowiska naturalnego. Ciepło słoneczne zakumulowane w gruncie, wodzie gruntowej lub z powietrza atmosferycznego (okreslane jako dolne źródła ciepła) i przy pomocy energii elketrycznej przekształca w komfortowe ciepło grzewcze.
A dokładniej - w parowniku, energia środowiska naturalnego przekazywana jest czynnikowi roboczemu krążącemu w pompie ciepła. Jako czynniki robocze stosowane są zazwyczaj: R407C, R410A, R404A i R134A – nie zawierają halogenów, są nietoksyczne, biologicznie degradowalne i niepalne. Czynnik roboczy o niskiej temperaturze wrzenia (nawet poniżej 0°C), ulega odparowaniu a tym samym odbiera pewną ilość ciepła ze środowiska naturalnego. Następnie, odparowany czynnik roboczy zasysany jest przez sprężarkę gdzie jest sprężany – wzrasta jego ciśnienie i temperatura.
Para czynnika o podwyższonym ciśnieniu i temperaturze kierowana jest do skraplacza gdzie ulega skropleniu i przekazuje ciepło wodzie grzewczej zasilającej instalację centralnego ogrzewania budynku (górne źródło ciepła). W pompach ciepła jako parownik (oprócz pompy wykorzystującej powietrze jako źródło ciepła) i skraplacz stosuje się głównie płytowe wymienniki ciepła ze stali szlachetnej.
Po oddaniu ciepła w skraplaczu czynnik roboczy przepływa przez zawór rozprężny gdzie powraca do parametrów wyjściowych tj. niskiego ciśnienia i temperatury. Ponownie ulega odparowaniu w parowniku i cykl się powtarza.
Można powiedzieć, że pompa ciepła transportuje ciepło z dolnego źródła ciepła do górnego. Przy czym pobiera również energię elektryczną potrzebną do napędu sprężarki. Energia przekazana wodzie grzewczej jest więc sumą ciepła pobranego w parowniku (ciepło ze środowiska) i energii elektrycznej pobieranej do napędu sprężarki. Nowoczesne pompy ciepła pobierają około 70% ciepła potrzebnego do ogrzewania budynku ze środowiska naturalnego, a jedynie w 30% energię elektryczną do napędu sprężarki i wszystkich urządzeń elektrycznych pracujących w instalacji.
Jaką pompę ciepła wybrać?
Wybór odpowiedniej pompy ciepła będzie zależał między innymi od tego skąd będzie ona pobierać ciepło: grunt, woda, powietrze. W zależności od rodzaju źródła ciepła pompy ciepła możemy podzielić na: solanka/woda, woda/woda, powietrze/woda. Pierwszy człon określa właśnie źródło ciepła (tzw. dolne źródło ciepła), np. „solanka” – pompa pobiera ciepło z gruntu. Natomiast drugi człon „woda” określa rodzaj instalacji grzewczej w budynku – wodna (grzejniki, ogrzewanie podłogowe, ścienne).
Najczęściej stosowane są pompy ciepła solanka/woda i woda/woda, które mogą być jedynym źródłem ciepła do ogrzewania budynku nawet w zimie przy maksymalnie niskich temperaturach zewnętrznych. Coraz większe znaczenie zyskują pompy ciepła powietrze/woda ponieważ ich instalacja jest prostsza i tańsza, mimo że muszą współpracować z dodatkowym źródłem ciepła.
Właściwości akumulacyjne i przewodność cieplna są tym większe im bardziej grunt jest nasycony wodą, im więcej jest składników mineralnych i im mniejsza jest jego porowatość.
Możliwe do pobrania z gruntu moce jednostkowe mieszczą się w zakresie od ok. 10 do 35 W/m2 powierzchni gruntu (grunt piaszczysty, suchy: 10 do 15 W/m2; piaszczysty, wilgotny: 15 do 20 W/m2; grunt ilasty, suchy: 20 do 25 W/m2; ilasty, wilgotny: 25 do 30 W/m2; grunt wodonośny: 30 do 35 W/m2).
Przykład: Pompa ciepła o mocy grzewczej 10 kW, przy średniej wydajności poboru ciepła z gruntu 25 W/m2 – powierzchnia gruntu dla ułożenia kolektora gruntowego wyniesie ok. 340 m2.
Najczęściej po wykonaniu pierwszego odwiertu można dokładnie określić rodzaj i strukturę gruntu – na tej podstawie można określić czy obliczeniowa długość sondy będzie wystarczająca, czy też konieczne będzie wykonanie głębszego odwiertu.
Przykład: pompa ciepła o mocy grzewczej 10 kW, przy średniej wydajności 50 W/m długości sondy – dwie sondy gruntowe (dwa odwierty), każda o głębokości 85 m.
Woda gruntowa może zawierać dużo wziiązków mineralnych i zanieczyszczeń. Dla tego, aby ochronić parownik w pompie ciepła należy zawsze stosować dodatkowy wymiennik ciepła tzw. pośredni. Nawet jeśli przy badaniu wody gruntowej okaże się że nie są przekroczone określone przez producenta składniki, to nie mamy pewności że skład ten nie zmieni się w przyszłości.
Czynnikiem, który również należy uwzględnić przewidując głębokość studni współpracujących z pompą ciepła jest poziom zwierciadła wód gruntowych, który może się zmieniać.
Przykład: minimalny przepływ wody gruntowej przez pompę ciepła o mocy grzewczej 10 kW wynosi 2100 litrów/h.
Projektując wyrzutnię powietrza, należy wykonać to w taki sposób, aby strumień odprowadzanego na zewnątrz powietrza i efekty akustyczne z tym związane nie były uciążliwe dla sąsiednich budynków.