Pompy ciepła - dobór pomp ciepła solanka-woda

Krok 1. Straty ciepła budynku

Informację o stratach ciepła budynku znajdziecie Państwo w projekcie architektonicznym. Projektanci umieszczają obliczeniową moc strat cieplnych dla danej strefy klimatycznej przy założeniu normatywnych parametrów temperatury w pomieszczeniach mieszkalnych. Przy braku danych dot. strat ciepła budynku, możemy skorzystać z przybliżonych wartości zapotrzebowania jednostkowego oraz wskaźników korekcyjnych w zależności od strefy klimatycznej. Pozwoli to Państwu wstępnie oszacować moc strat cieplnych. Oczywiście szacunkowe wyniki obliczeń, należy przed zakupem  urządzeń zweryfikować u projektanta.

Krok 2. Zapotrzebowanie na moc cieplną do przygotowania ciepłej wody użytkowej

Ta informacja nie zawsze jest zamieszczana w projektach, dlatego do oszacowania zapotrzebowania na moc cieplną do przygotowania c.w.u. przyjmuje się wartość obliczoną jako: ilość osób w gospodarstwie domowym x 250 W/osobę/dobę.

Krok 3. Grunt i zabudowa

Niezbędne jest ustalenie rodzaju gruntu, w jakim ułożymy kolektor gruntowy, wolnej od zabudowy przestrzeni oraz usytuowania studzienki  rozdzielacza dolnego źródła. Należy pamiętać, by znajdowała się ona, jeżeli to możliwe, w najwyższym punkcie instalacji ziemnej. Od rodzaju gruntu zależeć będzie wydajność cieplna z 1 mb kolektora gruntowego. Przyjmuje się następujące wskaźniki: dla kolektora poziomego (czas pracy od 1600 do 1800 [h/a]):

• piasek suchy: 10 [W/mb]
• piasek wilgotny: 15–20 [W/mb]
• glina sucha: 20–25 [W/mb]
• glina wilgotna: 25–30 [W/mb]
• grunt nasączony wodą: 35 [W/mb]

Krok 4. Pompa ciepła i kolektor gruntowy

Należy dobrać moc grzewczą pompy ciepła, obliczyć długość rurociągu kolektora gruntowego oraz zaplanować jego rozmieszczenie na działce, pamiętając by stosować bezpieczną odległość od budynków, którą zazwyczaj przyjmuje się na ok. 1,5 m od murów mierząc poziomo.

Krok 5. Bufory c.o. i c.w.u.

Należy dobrać objętość bufora c.o. pamiętając, aby jego objętość zapewniła minimalny czas pracy pompy ciepła oraz objętość podgrzewacza c.w.u. i wydajność pomp obiegowych.

Krok 6. Montaż i uruchomienie pompy ciepła

Należy połączyć urządzenia technologii pompy ciepła i uruchomić ją zwracając uwagę na prawidłowe zasilanie i odpowietrzenie instalacji

Przykład doboru pompy ciepła solanka-woda

Dane wyjściowe:

• budynek mieszkalny, tradycyjny dwuwarstwowy izolowany styropianem (12 cm), wysokość kondygnacji 2,5 m, powierzchnia ogrzewana 250 m2
• dolne źródło: kolektor poziomy
• rodzaj gruntu: glina sucha (q = 20 W/m)
• ilość mieszkańców: 4 osoby
• strefa klimatyczna: II (Ta = –18°C)
• temperatura w pomieszczeniu: Ti = 20°C

Obliczenia:

• straty ciepła budynku: 250 m2 x 50 W/m2 x 1,1 = 13 750 W
• zapotrzebowanie na moc cieplną do przygotowania c.w.u.= 4 osoby x 250 W/osobę/dobę = 1000 W
• udział mocy cieplnej na c.w.u. do mocy cieplnej potrzebnej na pokrycie strat budynku: 1000/13750 = 0,072 (7,2%); jeżeli udział mocy cieplnej do podgrzewu c.w.u. jest mniejszy niż 10% możemy go pominąć

• przyjęte zapotrzebowanie do wstępnego doboru pompy ciepła: 13 750 W

Wstępne dobory:

• dobrana pompa ciepła: VBI 14 LT (dla punktu pracy B0/ W35, moc cieplna wynosi Pc = 14 500 W, moc elektryczna pobrana z sieci Pe = 3 220 W, znamionowy strumień czynnika grzewczego Qn = 1,3 m3/h)
• moc cieplna pobrana z gruntu (tzw. moc chłodnicza): Ph = Pc – Pe = 14 500 W – 3220 W = 11 280 W
• długość obliczeniowa kolektora poziomego: Ld = kr x Ph/q (gdzie kr to współczynnik korekcji dolnego źródła, uwzględniający niejednorodność gruntu, zwiększone zapotrzebowanie energetyczne, niestaranność wykonania dolnego źródła) Ld = 1,2 x 11 280 W/ 20 W/mb = 676,8 mb
• dolne źródło wykonane zostanie w postaci kolektora pętlicowego składającego się z pętli rury PE 32 x 2,4 o długości 100 mb
• ilość pętli dolnego źródła: Ip = 676,8 mb/100 mb = 6,7678;przyjęto 7 pętli po 100 mb
• długość wykopu jest równa: 100 mb/2 = 50 mb
• odległość minimalna między rurami dolnego źródła: 1 m
• powierzchnia minimalna zajmowana przez kolektor gruntowy: Sk = 50 mb x (1 m + 1 m) x 7 = 700 m2; obliczona powierzchnia minimalna nie obejmuje strefy bezpieczeństwa (min. 1,5 m od zabudowań)

• kolektor należy ułożyć 0,4 m poniżej strefy przemarzania, np. dla strefy przemarzania 1,2 m, głębokość ułożenia kolektora gruntowego wyniesie: 1,2 m + 0,4 m = 1,6 m.

Do stabilizacji pracy pompy ciepła (zachowanie minimalnego czasu pracy), zastosujemy bufor o pojemności minimalnej: Wb =T min. x Qn, gdzie: T min. = 6 min. = 1/10 h , Qn = 1,3 m3/h Wb = 1/10 h x 1,3 m3/h = 0,13 m3 = 130 l Do naszej pompy ciepła dobierzemy podgrzewacz: VWT 400 i pompę ładującą o stałej wydajności UP 25-80.

Instalację zarówno dolnego źródła, jak i technologię pompy ciepła wykonać należy zgodnie z wytycznymi. Warto, by na etapie wykonywania kolektora gruntowego, sporządzić mapę jego rozmieszczenia oraz wykonać zdjęcia.

Pętle kolektora gruntowego napełniamy wodnym roztworem glikolu propylenowego, którego temp. krystalizacji wynosi ok. Tk = –15°C. Płyn powinien być przygotowany (wymieszany) przed wlaniem go do instalacji gruntowej. Niedopuszczalne jest napełnianie dolnego źródła na przemian wodą i stężonym glikolem propylenowym. Kolektor gruntowy poziomy nie może być zabudowywany ani przykryty warstwami materiałów, które nie przepuszczają wody, bo zakłóci to proces jego regeneracji.