Jest kilka źródeł naturalnej energii, którą wykorzystuje pompa ciepła. W porównaniu do tradycyjnego sposobu, w jaki uzyskuje się ciepło, czyli np. spalania węgla, używanie naturalnych źródeł energii jest nie tylko o wiele tańsze (bo darmowe), ale również wygodniejsze. Całość procesu ogrzewania, od pobrania energii do ogrzania domu, jest wykonywana automatycznie i nie trzeba sobie nią zaprzątać głowy. Źródła energii wykorzystywane przez pompę ciepła.
Grunt
Grunt jest dobrym akumulatorem ciepła, ponieważ przez cały rok zachowuje stosunkowo równomierne temperatury rzędu 7 do 13 st C (na głębokości 2 m). Energia z gruntu może być pobierana przez poziomy kolektor lub przez wymiennik pionowy tzw. sondy gruntowe. Przez kolektor lub sondy gruntowe przepływa solanka (mieszanina wody i glikolu o temperaturze zamarzania: -15 st C), która odbiera ciepło z gruntu i transportuje do parownika pompy ciepła solanka/woda. Kolektor gruntowy jest to ułożony na dużej powierzchni system rur z tworzyw sztucznych i poniżej strefy przemarzania gruntu. Rury układa się w gruncie na głębokości 1,2 do 1,5 m. Poszczególne pętle powinny być równe i nie dłuższe niż 100 m, ponieważ opory przepływu a tym samym potrzebna moc pompy obiegowej będą zbyt duże. Odstępy pomiędzy pętlami zależą od średnicy przewodów i wynoszą zazwyczaj od 50 do 70 cm. Z kolektora gruntowego najintensywniej pobierane jest ciepło w okresie zimowym, natomiast regeneruje się przede wszystkim w okresach cieplejszych, tj. wiosną i latem. Regeneracja gruntu następuje przede wszystkim dzięki promieniowaniu słonecznemu oraz opadom atmosferycznym, co zapewnia że grunt zakumuluje znowu ciepło na następny sezon grzewczy.
Właściwości akumulacyjne i przewodność cieplna są tym większe im bardziej grunt jest nasycony wodą, im więcej jest składników mineralnych i im mniejsza jest porowatość. Możliwe do pobrania z gruntu moce jednostkowe mieszczą się w zakresie od ok. 10 do 35 W/m2 powierzchni gruntu (grunt piaszczysty, suchy: 10 do 15 W/m2; piaszczysty, wilgotny: 15 do 20 W/m2; grunt ilasty, suchy: 20 do 25 W/m2; ilasty, wilgotny: 25 do 30 W/m2; grunt wodonośny: 30 do 35 W/m2). Sondy gruntowe nie wymagają dużej powierzchni ponieważ rury wprowadzane są pionowo w głąb gruntu, zwykle na głębokość od 50 do 100 metrów. W odwiert wpuszcza się prefabrykowaną sondę, a następnie wolna przestrzeń zasypywana jest materiałem wypełniającym. Sondy wykonuje się w formie pojedynczej lub podwójnej U-rury (rury PE). Podwójna U-rura jest o tyle pewniejsza, że w przypadku uszkodzenia jednej pętli, nie dyskwalifikuje to całego odwiertu. Przy normalnych warunkach hydrogeologicznych można przyjąć orientacyjną średnią moc jednostkową sondy gruntowej 50 W/m długości sondy.
Woda gruntowa
Woda gruntowa również jest dobrym akumulatorem ciepła słonecznego. Nawet w zimne, zimowe dni utrzymuje stałą temperaturę od 7 do 12 st C. Woda gruntowa pobierana jest ze studni czerpalnej i tłoczona do parownika pompy ciepła woda/woda. Następnie schłodzona woda odprowadzana jest do studni chłonnej. Woda gruntowa może być złej jakości. Dla tego, aby ochronić parownik w pompie ciepła należy zawsze stosować dodatkowy wymiennik ciepła tzw. pośredni. Nawet jeśli przy badaniu wody gruntowej okaże się że nie są przekroczone określone przez producenta składniki, to nie mamy pewności że skład ten nie zmieni się w przyszłości. Czynnikiem, który również należy uwzględnić przewidując głębokość studni współpracujących z pompą ciepła jest poziom zwierciadła wód gruntowych, który może się zmieniać.
Powietrze atmosferyczne
Najmniejsze koszty wykonania dolnego źródła ciepła są w przypadku powietrza zewnętrznego. Zasysane jest ono kanałem, schładzane bezpośrednio w parowniku pompy ciepła i ponownie odprowadzane na zewnątrz. Nowoczesne pompy ciepła mogą wytwarzać ciepło grzewcze nawet przy temperaturze zewnętrznej –20 st C. Jednak przy tak niskiej temperaturze może nie pokryć całkowitego zapotrzebowania ciepła na ogrzewanie pomieszczeń. W mroźne dni konieczne będzie dogrzewanie wody grzewczej do wymaganej temperatury na zasilaniu np. przez grzałkę elektryczną. Należy pamiętać, że pompa powietrze/woda w warunkach polskiego klimatu wymaga wspomagania dodatkowym źródłem ciepła. Projektując wyrzutnię powietrza, należy wykonać to w taki sposób, aby strumień odprowadzanego na zewnątrz powietrza i efekty akustyczne z tym związane nie były uciążliwe dla sąsiednich budynków.
Redakcja ekooszczedni.pl na podstawie materiałów z:
Viessmann Sp. z o.o.
Przeczytaj pozostałe artykuły na temat pomp ciepła:
Pompa ciepła- projektowanie i montaż
Pompy ciepła- energia z powietrza i ziemi
Pompa ciepła- planowanie instalacji
Pompy ciepła- automatyka
Pompa ciepła- na co należy zwrócić uwagę przy wyborze