Budowa gruntowej pompy ciepła — na jakie elementy zwrócić uwagę?

Każda pompa ciepła dostępna na rynku ma za zadanie uzyskać ciepło z odnawialnych źródeł energii i wykorzystać je do ogrzewania pomieszczeń oraz przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Wybierając odpowiednie urządzenie, warto zapoznać się z jego budową. Tylko wtedy jesteśmy w stanie zrozumieć zasadę jej działania i tym samym prawidłowo przygotować budynek do jej montażu. Mając to na uwadze, w dzisiejszym wpisie omówimy budowę gruntowych pomp ciepła. Pomoże nam w tym wiedza przekazana przez ekspertów marki Saunier Duval.

Z artykułu dowiesz się:

1. Jakie elementy wchodzą w skład gruntowych pomp ciepła?
2. Jakie są rodzaje wymienników?
3. Co warto wiedzieć o instalacji pompy ciepła?
4. Czy budowa pompy ciepła ma wpływ na zapotrzebowanie na moc grzewczą?
5. Jakie zadania może spełniać gruntowa pompa ciepła?

Projektując dom, warto zastanowić się nad wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii. Jeśli jest to możliwe, warto zainstalować pompę ciepła. Tutaj zachodzi pytanie — jaki rodzaj urządzenia wybrać? Na rynku dostępne są gruntowe pompy ciepła, powietrzne pompy ciepła i wodne pompy ciepła. Wybierając jedno z tych rozwiązań, warto brać pod uwagę nie tylko dostępność OZE, ale także koszt zakupu i wykonania instalacji grzewczej oraz jej efektywność, od której będą zależeć późniejsze koszty eksploatacji. Aby mieć pewność, że podjąłeś słuszną decyzję wybierając gruntową pompę ciepła, w dzisiejszym wpisie przedstawimy jej budowę.

Jakie elementy wchodzą w skład gruntowych pomp ciepła?

Gruntowe pompy ciepła czerpią energię cieplną zlokalizowaną w gruncie. Wymiennikiem ciepła jest rura ułożona w ziemi, a wymiana odbywa się za pomocą wtórnego nośnika ciepła (może to być woda, jednak lepiej wybrać ciecz o niskiej temperaturze krzepnięcia, jak np. wodny roztwór glikolu), który krąży w obiegu zamkniętym przez wymiennik gruntowy. Ze względu na wspomniany roztwór gruntowe pompy ciepła nazywane są także solankowymi lub glikolowymi. Zbudowane są z:

• Dolnego źródła ciepła wyposażonego w kolektor, który odbiera ciepło z gruntu.
• Górnego źródła ciepła, czyli instalacji grzewczej.
• Sprężarki i zaworu rozprężnego.
• Parownika odbierającego ciepło z obiegu kolektora, który następnie transportuje je do obiegu wewnętrznego pompy.
• Skraplacza, który pobiera ciepło z obiegu wewnętrznego pompy i dostarcza je do instalacji grzewczej.

Jakie są rodzaje wymienników?

Montując gruntową pompę ciepła, należy umieścić wymiennik gruntowy pod powierzchnią ziemi (na odpowiedniej głębokości). Inwestor ma do wyboru dwa rodzaje wymienników gruntowych:
Pionowe, które zapewniają najlepsze warunki do pracy gruntowej pompy ciepła. Wykorzystują bowiem ciepło geotermalne (na głębokości 20 m temperatura gruntu utrzymuje się na stałym poziomie +10°C).
Poziome, przy których należy nastawić się na większe wahania temperatury w ciągu roku. Pomija się tutaj strumień ciepła geotermalnego dla wymiennika poziomego, który montuje się pod strefą przemarzania — na poziomie 1,2-1,8 m pod powierzchnią gruntu. Poziomy wymiennik korzysta prawie cały czas z promieniowania słonecznego, a jego regenerację wspomagają opady atmosferyczne. Dlatego też należy go odpowiednio dobrać.

Co warto wiedzieć o instalacji pompy ciepła?

Rozwiązania, jakie zastosowano w układzie z gruntową pompą ciepła pozwalają odebrać energię cieplną nawet z chłodnego gruntu i skutecznie wykorzystać ją do ogrzania domu i przygotowania ciepłej wody użytkowej.
Ważną rolę w prawidłowej pracy gruntowych pomp ciepła zapewnia obieg czynnika chłodniczego, który dzięki parownikowi jest podłączony do źródła ciepła, z którego skutecznie pobiera energię cieplną. Z drugiej strony, dzięki skraplaczowi, łączy się z instalacją grzewczą, do której oddaje energię cieplną. Tutaj należy pamiętać, że energia cieplna przechodzi jedynie z ciała o wyższej temperaturze na ciało o niższej temperaturze, co oznacza, że czynnik chłodniczy w parowniku musi być chłodniejszy niż źródło ciepła, a w skraplaczu musi być cieplejszy niż woda grzewcza. Tylko wtedy odda jej zgromadzoną energię cieplną.
W parowniku dochodzi do wymiany ciepła między dolnym źródłem i wewnętrznym obiegiem pompy ciepła. Gazowy czynnik chłodniczy przepływa od parownika do sprężarki, gdzie jest sprężany. Powoduje to wzrost jego temperatury i ciśnienia. Następnie przechodzi przez skraplacz, gdzie oddaje energię cieplną do wody grzewczej (w wyniku kondensacji). W kolejnym kroku czynnik chłodniczy dostaje się do zaworu rozprężnego. Tutaj się rozpręża, przez co traci podwyższoną temperaturę i ciśnienie. Temperatura jest niższa od temp. glikolu, co oznacza, że czynnik chłodniczy może przyjść kolejną porcję ciepła w parowniku i ponownie trafić do sprężarki. Następnie cykl powtarza się.

Czy budowa pompy ciepła ma wpływ na zapotrzebowanie na moc grzewczą?

Gruntowe pompy ciepła zazwyczaj wybiera się do pracy w trybie monowalentnym. Oznacza to, że będzie ona pracowała samodzielnie, bez konieczności wspomagania przez inne urządzenie. Dlatego należy dokładnie określić zapotrzebowanie na moc grzewczą budynku, aby mieć pewność, że pompa ciepła będzie pracowała bez zarzutu. 
Warto podkreślić, że dobór pompy ciepła o wyższej mocy przełoży się na wyższe koszty inwestycji i eksploatacji. Należy bowiem zamontować większy wymiennik gruntowy oraz zastosować większy zbiornik buforowy i wymiennik ciepła w zasobniku ciepłej wody użytkowej. Przekłada się to na wzrost kosztów inwestycji.

Jakie zadania może spełniać gruntowa pompa ciepła?

Gruntowe pompy ciepła nie tylko ogrzewają pomieszczenia i przygotowują ciepłą wodę użytkową. Z powodzeniem można wykorzystać je także do chłodzenia pomieszczeń latem. Podczas chłodzenia nie pracuje sprężarka pompy, dzięki czemu nie ma mowy o zużyciu energii elektrycznej.
Chłód pochodzi z gruntu, do którego pompa ciepła transportuje nadmiar ciepła powstały w budynku. Ciepło przekazywane jest do roztworu glikolu, który wypełnia rury wymiennika gruntowego, czyli dolnego źródła ciepła. Takie rozwiązanie możliwe jest tylko dzięki pracy pomp obiegowych oraz zastosowaniu dodatkowego wymiennika ciepła. Dzięki temu, że podczas chłodzenia nie pracuje sprężarka, tryb ten nazywany jest chłodzeniem pasywnym.

Podsumowanie

Gruntowe pompy ciepła to rozwiązanie najbardziej efektywne, ale również kosztowne. Dlatego wiele osób decyduje się na powietrzne pompy ciepła Saunier Duval, które do pozyskania energii cieplnej wykorzystuje powietrze atmosferyczne. Bez względu na to, czy użytkownik wybierze pompę ciepła GeniaAir Split czy GeniaAir Mono, może liczyć na efektywny układ grzewczy, który w naszych warunkach klimatycznych będzie sprawdzał się doskonale.

Autor: Aneta Wojtczak

Przeczytaj także:

• Pompa ciepła Saunier Duval a ogrzewanie podłogowe
• Pompy ciepła GeniaAir Split i GeniaAir Mono

Zapraszamy także na tematyczne e-szkolenie IK:

Instal-Konsorcjum — Twój sprawdzony Partner!