Ceny ropy naftowej wielokrotnie przekroczyły już granicę 100$ za baryłkę, a to skutkuje wysokimi i niestabilnymi cenami oleju opałowego.

Patrząc na sytuację z ubiegłej zimy, gdzie dostawy gazu były niestabilne w okresie największego zapotrzebowania na gaz, warto zastanowić się nad jakimś alternatywnym źródłem energii. Może warto pomyśleć w takiej sytuacji o instalacji pompy ciepła?

Pompa ciepła jako element ogrzewania
Do podgrzewania wody lub powietrza wykorzystuje się ciepło oddane w skraplaczu. Jego wielkość zależy od użytego czynnika roboczego (chłodniczego) i ciśnienia skraplania. Ciśnienie robocze czynnika ma istotny wpływ na wskaźnik efektywności (stosunek ciepła oddawanego do otoczenia i pracy wykonanej w sprężarce) sprężarkowych pomp ciepła.

W pompach ciepła małej i średniej mocy najczęściej stosowane są organiczne czynniki robocze (freony ze względu na negatywne oddziaływanie na warstwę ozonową są juz niestosowane). Są to czynniki bezbarwne, nietrujące i bez zapachu, np. R134a.
Przy ocenie pompy ciepła rozpatruje się współczynnik wydajności grzejnej i temperaturę skraplania. Współczynnik wydajności cieplnej oblicza się ze wzoru φteoretyczny = T2 / (T2 – T1) (T- temperatury dolnego i górnego źródła w K). Rzeczywisty współczynnik to 50 – 60% teoretycznego. Porównywanie danych katalogowych różnych konstrukcji pomp ciepła nie jest proste, ponieważ producenci podają je dla różnych parametrów dolnego i górnego źródła ciepła. Współczynnik φ dla parametrów +5 / 35°C nie jest tym samym dla parametrów +10 / 55°C.

Zakup pompy ciepła
W przypadku pomp ciepła ogrzewających wodę podstawowym pytaniem jest, czy wymagane parametry są osiągalne przy zastosowaniu pompy ciepła, tzn. czy do dyspozycji jest pompa ciepła o odpowiednio wysokiej temperaturze skraplania. Osiągana temperatura jest zależna od rodzaju czynnika roboczego, jego temperatury parowania i skraplania oraz ciśnienia, przy której to skraplanie następuje.

Istotną cechą czynnika roboczego jest jego objętościowa wydajność grzejna (można ją nazwać możliwością transportową ciepła), gdyż wpływa to na wymiary sprężarek, a przez to na wielkość całego urządzenia. Należy sprawdzić w katalogu technicznym takie dane, jak na moc pompy ciepła i temperatury parowania i skraplania.

rehau reklama

Drugą bardzo ważną informacją jest źródło dolne (niskotemperaturowe), z którego będziemy pobierać ciepło. Planuje się to stosownie do aktualnych możliwości. Na przykład zakłady przemysłowe mogą mieć do dyspozycji ciepło technologiczne i odpadowe, (i powinno ono być wzięte pod uwagę przy projektowaniu instalacji pompy ciepła) a rzadko się zdarza, aby taką możliwość posiadały domki jednorodzinne czy duże domy mieszkalne.
Potencjalne źródła ciepła niskotemperaturowego to: powietrze zewnętrzne, grunt, promieniowanie słoneczne, woda powierzchniowa, woda gruntowa. W naszych warunkach klimatycznych powietrze jako źródło ciepła może być wykorzystywane przy temperaturach dodatnich i najlepiej wyższych niż +5 oC. Są wprawdzie pompy ciepła reklamowane przez producentów jako dobre źródło przez całą zimę, ale próba dowiedzenia się trochę więcej, niż to jest w reklamie, jak taka pompa ciepła radzi sobie z odmrażaniem parowacza i jak to wpływa na efekt końcowy wykorzystania takiej pompy ciepła, nie jest prosta. Instalatorzy pozostają sceptyczni wobec takich rozwiązań.

Grunt jako źródło ciepła
jest dostępny wszędzie (w przeciwieństwie do wody gruntowej i powierzchniowej). Częstym ograniczeniem jest tylko zbyt mała działka. Bardzo istotny jest rodzaj ziemi: grunt piaszczysty i suchy posiada współczynnik przewodzenia ciepła 1,16 W/ mK, podczas gdy grunt wilgotny 2,1 W/ mK. Wymiennik musi być ułożony na odpowiedniej głębokości (1,2 -2,0 m).

Woda jako źródło ciepła
Duża pojemność cieplna ciepła pozwala na budowę małych gabarytowo wymienników ciepła. Woda powierzchniowa (rzeki, jeziora) najczęściej jest zasysana przez pompę i tłoczona do parowacza. Podobnie jest z ujęciami wody gruntowej. Jednostkowa ilość uzyskiwanego ciepła z wody to 4500 – 5900 Wh/m³ przy schłodzeniu 4 – 5 K. Przy współczynniku wydajności grzejnej φr = 3, z 1 m³ wody można w skraplaczu uzyskać 6,8 – 9,0 kWh. Przy pobieraniu wody gruntowej nie powinno się zapomnieć o sprawdzeniu jej składu chemicznego. Duże zasolenie wody wymaga zastosowania wymiennika pośredniego.

Promieniowanie słoneczne
jako źródło ciepła, często jest wykorzystywane w systemach ogrzewania i przygotowania c.w.u., nie tylko w układzie z pompą ciepła, ale także jako źródło samodzielne. Gęstość energii całkowitego promieniowania słonecznego przy korzystnych warunkach dochodzi do 1100 kWh/ m². Promieniowania słonecznego jest jednak dużo akurat wtedy, gdy jest najmniej potrzebne. Aby więc je w pełni wykorzystać trzeba instalować duże zasobniki ciepłej wody. W instalacjach z pompą ciepła stosuje się kolektory słoneczne w powiązaniu z wymiennikami gruntowymi jako drugie źródło ciepła.

Zaprojektowanie pełnej instalacji jest dość złożone. Zbyt mała powierzchnia wymiennika, nie osiągane założone schłodzenie (inne parametry wody lub gruntu niż przyjęte w projekcie) spowodują ograniczenie mocy pompy ciepła, nawet wtedy, gdy przyjęto większy agregat niż był potrzebny. Aby uniknąć takich sytuacji niektórzy w swoich cennikach podają osobno cenę poszczególnych elementów całej instalacji z pompą ciepła, ale na końcu piszą „do nabycia w komplecie z agregatem”. Biorą w ten sposób odpowiedzialność za pracę całej instalacji.