Gruntowa pompa ciepła jest urządzeniem, dzięki któremu możesz ogrzać budynek o właściwie każdych gabarytach. Jest to ekologiczne rozwiązanie, które pozwala na wykorzystanie energii cieplnej zgromadzonej w gruncie. Używanie systemu grzewczego, który opiera się na pompie ciepła gruntowej, przyczynia się więc nie tylko do osiągnięcia idealnego komfortu cieplnego w domu, ale też do dbania o środowisko.
Z tekstu dowiesz się:
- jakie są zasady działania pompy ciepła,
- jakie warunki muszą być spełnione, aby dokonywać odwiertów pod instalację,
- gdzie sprawdzi się pompa gruntowa.
Pompy ciepła gruntowe do poprawnej pracy wymagają dolnego źródła, czyli odwiertów, z których pobierana jest energia. Ilość odwiertów uzależniona jest wymaganej mocy. Najczęściej są to odwierty do głębokości 100 metrów. Niekiedy są one mylone z odwiertami stosowanymi przy pobierze energii z głęboko położnych warstw wodonośnych z gorącą wodą. W tym artykule wyjaśnimy różnice pomiędzy źródłami termalnymi, a odwiertami niskotemperaturowymi, wykonywanymi z pompami ciepła w domu jednorodzinnym.
Gruntowa pompa ciepła – zasady działania
Wszystko co nas otacza ma określoną temperaturę, czyli określoną ilość energii, którą możemy zwiększać ogrzewając lub zmniejszać schładzając. Podobnie jest z gruntem, z którym współpracują pompy ciepła gruntowe.
Średnia temperatura gruntu mierzona poniżej 10 metrów stabilizuje się i wynosi około 10 stopni. Wykonując odwierty w głąb gruntu tworzymy układ przewodów, w których płynie solanka, czyli niezamarzająca ciecz, której temperatura jest niższa niż temperatura gruntu. Temperatura solanki, która przepływa przez odwierty może wynosić nawet 0 stopni. Dzięki tej różnicy temperatur możliwy jest pobór ciepła z gruntu.
Następnie solanka, która pobrała energię z gruntu trafia do pompy ciepła, gdzie przekazywana jest do czynnika chłodniczego, a ten dzięki sprężarce zwiększa swoje ciśnienie i temperaturę. Wysoka temperatura ogrzewa wodę w instalacji i ta trafia do grzejników lub ogrzewania podłogowego. Po przekazaniu energii czynnik chłodniczy rozpręża się, schładza solankę, aby ta znów mogła trafić do naszego odwiertu, skąd ponownie pobierze energię. Oczywiście energia gruntu nie jest nieskończona, dlatego wielkość odwiertu zależy od tego jak dużego ciepła potrzebujemy, jak długo korzystamy i od tego jakie zdolności regeneracyjne ma nasz grunt.
Jak zamontować pompę ciepła? Zasady działania przy wykonywaniu odwiertów
Głębsze odwierty charakteryzują się bardziej stabilną temperaturą, dlatego lepszym rozwiązaniem jest wykonanie dwóch odwiertów po 100 metrów niż czterech po 50 metrów. Pierwszym pytaniem, które przychodzi na myśl jest to, dlaczego więc nie wykonujemy jednego odwiertu o głębokości 200 metrów? Wynika to z przepisów prawa geologicznego i górniczego. Odwierty do 100 metrów wymagają projektu robót geologicznych, natomiast głębsze odwierty wymagają wykonania i zatwierdzenia planu ruchu zakładu górniczego. Odwierty do 100 metrów głębokości nie wymagają natomiast w ogóle pozwolenia na budowę.
Odwierty wykonywane w ciepłowniach geotermalnych mają głębokości przekraczające nawet 5000 metrów. Różnica jest taka, że przez odwierty pobierana jest woda o temperaturze przekraczającej 100°C. W procesach tych energia jest przekazywana bezpośrednio do sieci, bez sprężania czynnika chłodniczego, z pominięciem sprężarki napędzanej prądem elektrycznym. W Polsce największe źródła takiej energii wykorzystywane są na Podhalu. Jak można zauważyć, głębokości odwiertów są zdecydowanie różne, również temperatury są inne, dlatego nie powinniśmy mylić tych technologii.
Pompy ciepła gruntowe mogą czerpać energię z kolektora poziomego, ułożonego na małej głębokości. Różnica jest taka, że wielkość tego kolektora będzie większa, ponieważ wahania temperatury gruntu na małych głębokościach są większe. Obecnie małe budynki jednorodzinne ogrzewane są również przez powietrzne pompy ciepła, które energię pobierają z powietrza, a zamiast odwiertów montuje się parownik lamelowo-rurowy. Różnica temperatur powietrza w skali roku jest zdecydowanie większa niż w gruncie, a więc sprawność tych pomp jest zróżnicowana. Przewagą pompy gruntowej jest więc stabilne dolne źródło o jednakowej temperaturze przez cały rok.
Jak działa pompa ciepła gruntowa – gdzie sprawdzi się jej montaż?
Dzięki stabilnemu źródłu ciepła, pompa ciepła gruntowa sprawdzi się zarówno w małych, jak i dużych budynkach. Firma Vaillant oferuje pompy ciepła flexoTHERM o mocach od 5kW do 19kW oraz geoTHERM o mocy do 78kW, które można kaskadować. Tak duży zakres umożliwia dobry dobór pompy do nowego domu o powierzchni 100 m2 oraz do bloków składających się z kilkudziesięciu mieszkań.
Zgodnie z informacjami o dolnym źródle, jedynym ograniczeniem jest więc miejsce, w którym wykonane będą odwierty. W większości przypadków wystarczy ogród, w którym dokonane będą dwa lub trzy odwierty, jednak przy dużych inwestycjach odwiertów wymaga się znacznie więcej.
Gruntowe pompy ciepła zapewniają nie tylko ogrzewanie, ale również są sposobem na przygotowanie ciepłej wody. Ciepła woda może być przygotowywana przez cały rok, a pompy mogą stanowić jedyne źródło ciepła. Dodatkowo istnieje możliwość montażu wymiennika chłodzenia pasywnego, dzięki czemu pompa ma możliwość chłodzenia domu latem. Funkcja ta ma dodatkową zaletę, jaką jest regeneracja dolnego źródła. Ciepło, które dostało się do naszego domu poprzez zyski słoneczne jest odbierane i trafia do gruntu, zwiększając jego temperaturę.
Budując nowy dom, warto wybrać ekologiczne ogrzewanie z gruntową pompą ciepła. Jest to bardzo tani sposób ogrzewania, nie przyczyniający się do zanieczyszczenia powietrza. Montaż takich pomp jest także wspierany przez program Czyste Powietrze, dzięki czemu można uzyskać na nie dofinansowanie. Warto podkreślić, że wszystkie pompy ciepła marki Vaillant spełniają wymagania projektu Czyste Powietrze.
