Gruntowe pompy ciepła

Zagadnienia techniczne bywają skomplikowane, dlatego przedstawiamy Państwu zasady działania pomp ciepła, pragnąc przybliżyć każdemu ich zalety oraz możliwości, jakie dają. Szczegółowe informacje można uzyskać również w naszych biurach na Śląsku – w Częstochowie albo Nysie.

Do czego służą pompy ciepła?

Czym więc są pompy ciepła, w których sprzedaży i naprawie specjalizują się nasi śląscy fachowcy? Są to urządzenia, które wymuszają przepływ energii z obszaru o niższej temperaturze, do obszaru, gdzie jest ona wyższa. W procesie tym kierunek przepływu jest nienaturalny i cały proces zachodzi przy udziale zewnętrznej energii mechanicznej (w modelach sprężarkowych) lub cieplnej (w modelach absorpcyjnych).

W każdej zamrażarce i chłodziarce ciepło jest „wypompowywane” ze znajdujących się w niej produktach, czego efektem jest obniżenie temperatury. Podobny proces zachodzi również w gruncie, jeżeli jest on stosowany jako źródło energii. Ciepło jest następnie oddawane do pomieszczenia, w którym znajduje się urządzenie albo wykorzystuje się je do ogrzania wody. Pompa ciepła, stosowana do podwyższania temperatury w pomieszczeniach, „wypompowuje” ciepło z obszaru o niskiej temperaturze (np. z gruntu lub zewnętrznego powietrza) i oddaje ciepło do pomieszczeń już po podwyższeniu temperatury czynnika roboczego.

W sprężarkowych pompach ciepła mamy do czynienia z obiegiem termodynamicznym, zwanym również obiegiem Lindego, który stanowi odwrócenie obiegu silnika cieplnego. Energia pobierana jest tutaj przez ciekły czynnik roboczy (freon, amoniak lub CO2), znajdujący się pod stałym, niskim ciśnieniem wewnątrz urządzenia (dokładniej w parowniku, będącym dolnym źródłem). Jako para wodna trafia w dalszej kolejności do sprężarki, w której podwyższone zostają jej ciśnienie i energia wewnętrzna. Oddaje ona następnie energię w wyniku skraplania się w wymienniku (skraplaczu, będącym górnym źródłem) i w postaci cieczy trafia znowu do parownika przez obniżający ciśnienie zawór dławiący, rurkę kapilarną albo turbinę rozprężną.

Gruntowe pompy ciepła wykorzystują niskotemperaturową energię cieplną (od 0 do 60 stopni C), w przypadku której trudno o inne przydatne wykorzystanie. Dolnym źródłem energii jest w tym przypadku ziemia, woda albo powietrze, gdzie znajdują się odpowiednie ilości ciepła. W przypadku gruntu, energia pobierana jest z głębokości od 1,2 do 1,7 metra i nazywana jest płytką geotermią. Dochodzi tutaj do bardzo szybkiego odzyskiwania energii, na co wpływ mają np. opady deszczu albo woda powstająca w procesie topienia się śniegu. Dzięki współczesnym technologiom, takie pokłady są bardzo proste w pozyskiwaniu. Gruntowym źródłem ciepła są również odwierty pionowe, w których specjalizuje się nasza śląska firma. Mogą one sięgać nawet głębokości do 200 metrów i pozwalają uzyskać bardzo wiele energii. Wysoki koszt odwiertów jest więc inwestycją, która zwraca się na przestrzeni lat i umożliwia zaopatrzenie obiektu w dużą ilość energii. Źródłami są również woda powierzchniowa lub głębinowa, która jednak musi odznaczać się wysoką jakością, a także powietrze, z którego ciepło pobiera się najłatwiej. Nowoczesne pompy ciepła umożliwiają efektywne pozyskanie energii nawet z temperatur ujemnych.

Efektywność i funkcjonalność gruntowych pomp ciepła

Wydajność urządzenia jest stosunkiem efektu (ilości energii płynącej z górnego źródła), do nakładu (ilości energii ze sprężarki w postaci strumienia pracy). Wartość owej pracy jest różnicą jaka występuje pomiędzy ilością ciepła z górnego źródła a jego ilością w dolnym źródle. Parametry idealnej pompy ciepła określa cykl Carnota, według którego jej największą efektywność określa pomnożoną przez przyrost entropii temperaturę górnego źródła. W idealnym obiegu zmiana entropii to wartość zerowa, w związku z czym prawidłowym wzorem określającym wydajność pompy gruntowej jest iloraz temperatury górnego źródła do różnicy temperatur źródeł górnego i dolnego. Szczegółowych informacji udzielą Państwu specjaliści z naszego częstochowskiego lub nyskiego biura.

Najczęściej temperatura skraplacza ma większą wartość (nawet kilkanaście stopni Celsjusza) niż temperatura pomieszczenia, które ogrzewamy, zaś parownika niższa niż temperatura dolnego źródła.

Wzór ten pokazuje, że gruntowe pompy ciepła odznaczają się największą efektywności zawsze wtedy, gdy różnica temperatur jest niewielka, a wraz z jej wzrostem tracą wydajność. O doskonałej wydajności można mówić wtedy, gdy wynikiem tego wzoru jest równość. Najczęściej jednak efektywność jest niższa i wynika to przede wszystkim z dwóch czynników:

• nieodwracalnych przekazów ciepła zachodzących w parownikach i skraplaczach (gdyby było odwracalne, biegłyby bardzo wolno, w związku z czym byłyby całkowicie bezużyteczne),
• strat energii oraz oporu powstającego w wyniku przepływu czynnika chłodzącego.

W większości przypadków urządzenia te osiągają około 50-60-procentową sprawność w porównaniu do wydajności pompy doskonałej. Jeżeli więc weźmiemy pod uwagę wystandaryzowane warunki pracy (temperatura parownika 0 °C = 273 K, temperatura skraplacza 50 °C = 323 K) okaże się, że wartość efektywności urządzenia wynosi 3,5, a więc 70 procent dostarczonego ciepła powstało w dolnym źródle, zaś pozostałe jest wynikiem sprężania.

Warto dodać, że w sytuacji kiedy parownik czerpie energię z powietrza, w którym znajduje się para wodna, mamy do czynienia ze skokowym spadkiem sprawności przy temperaturze równej 0 stopni C (na powierzchni parownika). Powoduje to oszronienie parownika i wymusza na użytkownikach konieczność cyklicznego odszraniania.

Oferujemy wysokiej klasy gruntowne pompy ciepła na Śląsku o bardzo dobrej wydajności. Zapraszamy do kontaktu z naszymi biurami techniczno-handlowymi w Częstochowie i Nysie w celu uzyskania dodatkowych informacji.