Jak się ogrzać? To pytanie spędza sen z powiek każdemu Eskimosowi. Ale nas także to dotyczy – mimo, że temperatura nie osiąga poziomu – 50 stopni Celsjusza. Ognisko to piękny obrazek z dzieciństwa, ale jak w ten sposób ogrzać dom? Jeżeli się nad tym zastanawisz, a czytając poprzedni artykuł zaciekawiły Cię patenty na ciepło “z niczego” czyli pompy ciepła – zapraszamy, ubierz się ciepło i przeczytaj nasze, krótkie porównanie – zalety i wady trzech systemów pomp ciepła.
Jak ogrzać dom
Jak ogrzewać dom? Jaki wybrać rodzaj paliwa? Jaki wybrać system ogrzewania? Oto wybory, przed którymi stoi każdy inwestor, wybierając projekt domu jednorodzinnego. Coraz więcej osób dokonując takich wyborów uwzględnia też czynnik ekologiczny. Modne stają się obecnie systemy i urządzenia, które można uznać za ekologiczne. Ekologiczne na pewno są nowoczesne kotły na drewno i biomasę. Podobnie można zakwalifikować systemy kominkowe (kominek z płaszczem wodnym lub system DGP) używające jako paliwa drewna, bowiem ilość dwutlenku węgla trafiającego do atmosfery podczas spalania drewna, czy biomasy, jest równa ilości tego gazu pobranej wcześniej przez rośliny w procesie fotosyntezy. Mało zanieczyszczeń powstaje podczas spalania gazu ziemnego, trudno jednak uznać go za paliwo w pełni czyste i ekologiczne. Podobnie sytuacja wygląda w przypadku gazu płynnego i oleju opałowego. Urządzenia grzewcze zasilane energią elektryczną, które należą do najbardziej komfortowych w obsłudze i użytkowaniu, nie produkują żadnych zanieczyszczeń, trudno jednak uznać je za ekologiczne. Większość energii elektrycznej w Polsce jest przecież produkowana w elektrowniach, które wytwarzają energię ze spalania węgla, a elektrownie wiatrowe lub wodne stanowią na razie margines. W domach pasywnych i ekologicznych coraz częściej używa się też paneli fotowoltaicznych i turbin wiatrowych, dostarczających darmowej energii elektrycznej, której można następnie użyć w systemach ogrzewania elektrycznego. Oczywiście, ekologiczne są też systemy i urządzenia, które do ogrzewania wykorzystują odnawialne źródła energii, a więc wiatr, słońce czy ciepło z gruntu. Do urządzeń tych należą też kolektory słoneczne i pompy ciepła.
Coraz większą popularność zdobywają zwłaszcza pompy ciepła. Są to systemy, które spełniają swoje funkcje poprzez zintegrowane zastosowanie dwóch źródeł ciepła:
• dolnego, a więc czerpiącego ciepło z gruntu, powietrza, wody;
• górnego, które stanowią grzejniki lub instalacja ogrzewania podłogowego.
Zważywszy na rodzaj zastosowanego źródła dolnego, w sprzedaży znajdują się trzy rodzaje urządzeń:
typu grunt-woda,
typu woda-woda oraz typu
powietrze-woda.
Podejmując decyzję o wyborze rodzaju pompy należy rozważyć kilka kwestii, np.
jaki jest poziom oraz skład chemiczny wód gruntowych na działce,
przekrój geologiczny gruntu, a także
wielkość działki,
zapotrzebowanie domu na ciepło oraz last but not least
możliwości finansowe inwestora.
Do dzieła – przeanalizowaliśmy wszystkie te czynniki dla Ciebie aby ułatwić Ci decyzję. Pora na dawkę wiedzy o rodzajach pomp ciepła.
Pompa ciepła typu grunt-woda
Pompa ciepła korzysta tu z dolnego źródła ciepła, którym jest grunt. Energia cieplna jest pobierana za pośrednictwem kolektorów o różnym kształcie (płaskim, spiralnym, pionowym). Są to ułożone pod powierzchnią gruntu rury z tworzywa sztucznego (zwykle stosowany jest polietylen PE) przez które przepływa specjalny płyn, zazwyczaj mieszanina glikolu i wody (tzw. solanka).
Kolektor płaski
Tworzy go układ przewodów, rozmieszczonych poniżej poziomu zamarzania gruntu na głębokości 1,5-2 m. Odstępy między pętlami są zależne od średnicy przewodów i wahają się w granicach 1-1,5 m. Jeden obieg powinien mieć długość nie większą niż 100 m, w przeciwnym razie opory hydrauliczne będą zbyt duże. Szacuje się, że z jednego 1 m2 powierzchni gruntu wypełnionego kolektorem płaskim można wytworzyć 10-40 W.
Odpowiednią wydajność takiego układu można zaprojektować jedynie w oparciu o uprzednie badanie geologiczne gruntu. Najbardziej wydajne jest podłoże wilgotne i gliniaste, bogate w składniki mineralne, mało porowate. Umożliwia ono odbiór ciepła z 1 m2 na poziomie 30-40 W. Gleba piaszczysta i sucha bywa nawet trzykrotnie mniej wydajna. Wykonanie kolektora poziomego (płaskiego i spiralnego) jest stosunkowo tanie (kilka tysięcy złotych), wymaga jednak działki określonej wielkości.
Kolektor spiralny lub pionowy
Jeżeli rozmiar działki nie pozwala na zastosowanie kolektora płaskiego używa się kolektora spiralnego lub pionowego. W pierwszym przypadku formuje się przewód w spiralę w rowie o szerokości około 80 cm. Należy jednak pamiętać, że kolektor spiralny, ze względu na wyraźnie większe opory przepływu, będzie wymagał użycia pompy ciepła o znacznie większej mocy. W drugim przypadku przewody są umieszczane w pionowych odwiertach na głębokości 30-50 m. Do uzyskania wystarczającej podaży energii cieplnej potrzeba zazwyczaj kilku odwiertów, umieszczonych w odległości nie mniejszej niż 5-6m. Jest to dobre rozwiązanie dla inwestorów dysponujących mniejszą działką, zapewniające również większą wydajność cieplną ze względu na wyższą temperaturę podłoża na większej głębokości. Ocenia się, że z 1 m odwiertu można uzyskać średnio 50 W. Kolektor pionowy można zmieścić nawet na małej działce, koszt jego wykonania jest jednak wyższy od kosztu wykonania kolektora poziomego (ok. 20 000 zł).
Właściwie dobrana moc gruntowej pompy ciepła pozwala na ogrzanie pomieszczeń mieszkalnych nawet w czasie występowania bardzo dużych spadków temperatury, a kluczowe znaczenie ma tu poprawne wyliczenie wielkości powierzchni przeznaczonej dla źródła dolnego. Przyjmuje się, że kolektor płaski powinien zajmować powierzchnię od dwóch do pięciu razy większą od powierzchni ogrzewanego budynku. Istotne znaczenie ma również wydajność cieplna gruntu. Na przykład przy wydajności cieplnej gruntu na poziomie 25 W/m2 oraz zastosowaniu pompy ciepła o mocy grzewczej wynoszącej 10 kW, kolektor poziomy powinien zająć powierzchnię około 340 m2.
Woda-woda
Najwięcej ciepła można uzyskać z wody (gruntowej lub powierzchniowej). Woda ma wysoką temperaturę nawet w okresie zimowym (7-12°C). Najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest układ studni – jednej czerpalnej i jednej lub kilku zrzutowych. Głębokość studni wynosi najczęściej ok. 15 m. Są one usytuowane w jednym złożu, a więc pobór i zrzut musi być zgodny z kierunkiem przepływu wody w warstwie wodonośnej (w kolejności: 1. pobór, 2. zrzut). Najpierw woda ze studni czerpalnej jest tłoczona do parownika pompy i przekazuje energię cieplną wodzie znajdującej się w górnym źródle, a następnie po ochłodzeniu trafia do studni zrzutowej.
Instalacja typu woda-woda wymaga jednak kosztownej i dość pracochłonnej konserwacji. W polskich warunkach poważnym problemem jest mała chłonność studni (wydajność studni dla domu jednorodzinnego powinna wynosić 1,5-3 m3/h). Może się ona nawet jeszcze zmniejszać (najlepiej wykonać uprzednio badanie geologiczne). Nie bez znaczenia pozostaje też jakość wody. System jest sprawny i bezawaryjny, jeżeli korzysta z wody o właściwym składzie chemicznym. Dużo manganu, wapnia i żelaza może bowiem uszkodzić wymiennik ciepła i prowadzić do zamulenia studni zrzutowej (studnia przestaje wówczas działać). Jeśli woda jest twarda, kamień obniży sprawność cieplną urządzenia. Poza tym, skład chemiczny wody może ulegać niekorzystny zmianom.
Powietrze-woda
Innym interesującym rozwiązaniem są pompy ciepła nowej generacji typu powietrze-woda, które czerpią energię cieplną z powietrza atmosferycznego. Pompa taka ma mniejszą sprawność niż pompa gruntowa, jednakże koszty inwestycyjne w tym wypadku są zdecydowanie niższe i wahają się już w granicach 20000 zł. Zaletą jest również brak robót ziemnych, a pompa typu powietrze-woda odznacza się wszystkimi zaletami klasycznej pompy ciepła: zapewnia ogrzewanie domu i wody użytkowej oraz klimatyzowanie pomieszczeń mieszkalnych w lecie. Zwłaszcza w dziedzinie ogrzewania wody użytkowej urządzenia te stają rynkowym hitem. Nawet pompy o małej mocy wygrywają konkurencję z kolektorami słonecznymi, nie tylko ze względu na koszty inwestycyjne, ale również z powodu łatwości montażu. Należy przygotować tylko cokół pod jednostkę zewnętrzną, następnie zamontować jednostkę wewnętrzną i połączyć urządzenia dwoma przewodami oraz podłączyć instalację elektryczną. Również wydajność pompy powietrznej jest bardzo dobra. Wspomniane urządzenia odznaczają się współczynnikiem COP zazwyczaj na poziomie 4-5. Całkowity koszt ogrzewania domu o powierzchni 150-200 m2 można zatem oszacować na 1200-1400 zł za sezon grzewczy. Minusem tego rozwiązania może być jednak konieczność wspomagania urządzenia dodatkowym źródłem ciepła (grzałka elektryczna), gdy temperatura zewnętrzna spada poniżej określonego poziomu. Najnowsze urządzenia tego typu odznaczają się wszakże bardzo dobrymi parametrami i wymagają wspomagania przy temperaturze powietrza poniżej –25°C. A to przecież, przynajmniej w ostatnim okresie, należy pod naszą szerokością geograficzną do rzadkości.
Podsumowanie
Myślę, że po takim zestawieniu jesteś bardzo bliski decyzji na jaki system pompy ciepła się zdecydować. Jeżeli możemy coś jeszcze wyjaśnić czy podpowiedzieć – nie zawahaj się użyć telefonu i zadzwonić do nas na telefony z zakładki Kontakt. Zapraszamy.
