Pompa ciepła gruntowa: jak działa i jakie ma zalety?

Czego dowiesz się z tego artykułu?

• Jak działa pompa ciepła gruntowa i jakie ma zalety.
• Dlaczego solidność wydajności nie zależy od temperatury zewnętrznej.
• Jakie są różnice między pompą ciepła gruntową a powietrzną.
• Jakie są metody pozyskiwania energii z gruntu.
• Na czym polega chłodzenie pasywne w gruntowej pompie ciepła.
• Jakie opcje są dostępne w ofertach gruntowych pomp ciepła.

DEFINICJA

Pompa ciepła gruntowa (spotykana też jako: gruntowa pompa ciepła, pompa gruntowa, pompy ciepła gruntowe) to pompa ciepła typu solanka–woda, w której dolnym źródłem jest grunt. W praktyce oznacza to, że energia jest odbierana z gruntu przez wymiennik gruntowy wykonany jako:

• sondy pionowe lub
• kolektory poziome,

a następnie oddawana do instalacji w budynku (ogrzewanie, a zależnie od konfiguracji także przygotowanie CWU - jeśli urządzenie jest w wersji kompaktowej ze zintegrowanym zasobnikiem).

ZASADA DZIAŁANIA

Poniżej opisujemy, jak działa pompa ciepła gruntowa - krok po kroku - w ujęciu funkcjonalnym (na poziomie podstawowym):

    1. Pozyskanie energii z gruntu (dolne źródło)

    W gruncie pracuje wymiennik (sondy pionowe lub kolektory poziome), który umożliwia odbiór energii cieplnej z gruntu.

   2. Przekazanie energii do pompy ciepła typu solanka-woda

    Energia z dolnego źródła trafia do urządzenia i jest dalej „podnoszona” do poziomu użytecznego dla ogrzewania budynku.

   3. Oddanie ciepła do instalacji domu

    Pompa ciepła przekazuje energię do instalacji grzewczej (wodnej) w domu jednorodzinnym.

   4. Praca z modulacją mocy (w wybranych rozwiązaniach)

    W naszej ofercie dostępne są warianty inwerterowe o modulowanej mocy, co oznacza możliwość płynnego dopasowania wydajności do aktualnego zapotrzebowania.

    5. Opcjonalne chłodzenie pasywne (dla gruntowych pomp ciepła)

    W gruntowych pompach ciepła może występować chłodzenie pasywne: wykorzystujemy niską temperaturę gruntu do chłodzenia budynku bez pracy sprężarki (pracują jedynie pompy obiegowe).

Wplecione słowa kluczowe: jak działa pompa ciepła gruntowa, pompa ciepła gruntowa zasada działania, pompa ciepła z wymiennikiem gruntowym, pompa ciepła gruntowa pozioma.

ZASTOSOWANIE

Pompa ciepła gruntowa ma sens w domu jednorodzinnym, gdy:

• możemy wykonać dolne źródło w gruncie w formie sond pionowych lub kolektorów poziomych,
• oczekujemy rozwiązań o stabilnej wydajności niezależnie od temperatury zewnętrznej (cecha wskazywana dla pomp solanka–woda),
• chcemy rozważyć wersję kompaktową, bo w naszej ofercie gruntowe pompy ciepła są dostępne także jako urządzenia ze zintegrowanym zasobnikiem CWU.

W naszej ofercie spotkasz również rozwiązania gruntowe, w których:

• wskazywana jest klasa energetyczna A+++ (dla wybranych modeli),
• konstrukcja może ograniczać potrzebę stosowania bufora w wielu konfiguracjach (co oszczędza miejsce w kotłowni).

Słownik pojęć

Chłodzenie pasywne (Passive Cooling)

Tryb chłodzenia dostępny w gruntowych pompach ciepła, w którym do odbioru ciepła z budynku wykorzystuje się niską temperaturę gruntu. Chłód jest przekazywany przez wymiennik ciepła bez pracy sprężarki; pracują głównie pompy obiegowe i automatyka sterująca.

Ciepła woda użytkowa (CWU)

Woda podgrzewana do celów bytowych, takich jak kąpiel, prysznic czy zmywanie. W systemach z pompą ciepła CWU może być przygotowywana przez osobne urządzenie lub przez wersję kompaktową pompy ciepła ze zintegrowanym zasobnikiem.

COP (Coefficient of Performance)

Współczynnik wydajności pompy ciepła określający stosunek dostarczonej mocy/grzania do pobranej energii elektrycznej w konkretnym punkcie pracy. COP zależy od warunków pomiaru (np. temperatur źródła i instalacji) i służy do porównywania efektywności w ustalonych warunkach.

Dolne źródło ciepła

Środowisko, z którego pompa ciepła pobiera energię na potrzeby ogrzewania, np. grunt, woda lub powietrze zewnętrzne. W pompach gruntowych dolnym źródłem jest grunt, a energia odbierana jest przez wymiennik gruntowy (sondy pionowe lub kolektory poziome) z obiegiem solanki.

Kolektor poziomy

Rodzaj wymiennika gruntowego ułożonego płytko pod powierzchnią terenu, zwykle w formie pętli rurowych. Odbiera energię cieplną z gruntu do obiegu solanki, a jego skuteczność zależy m.in. od powierzchni działki, rodzaju gruntu i warunków wilgotnościowych.

Modulacja mocy (praca modulowana)

Sposób pracy pompy ciepła polegający na płynnej zmianie wydajności grzewczej/chłodniczej w zależności od aktualnego zapotrzebowania budynku. Celem modulacji jest ograniczenie pracy w cyklu włącz/wyłącz i stabilizacja temperatur w instalacji.

Pompa ciepła gruntowa (solanka–woda, brine-to-water)

Pompa ciepła, w której dolnym źródłem ciepła jest grunt, a nośnikiem energii w obiegu źródłowym jest roztwór solanki. Ciepło geotermalne pozyskuje się przez sondy pionowe lub kolektory poziome, a następnie przekazuje do wodnej instalacji grzewczej budynku.

SCOP (Seasonal Coefficient of Performance)

Sezonowy współczynnik efektywności, będący uśrednioną wartością sprawności pompy ciepła w całym sezonie grzewczym. Uwzględnia zmienność warunków pogodowych i pracę urządzenia w różnych punktach obciążenia, dlatego jest bardziej miarodajny dla oceny pracy rocznej niż pojedynczy COP.

Solanka

Ciecz robocza krążąca w obiegu dolnego źródła w gruntowych pompach ciepła, zwykle wodny roztwór środka obniżającego temperaturę krzepnięcia. Jej zadaniem jest bezpieczny transport energii cieplnej z wymiennika gruntowego do parownika pompy ciepła.

Sonda pionowa

Wymiennik gruntowy wykonywany w odwiertach pionowych, w których umieszcza się rury tworzące pętlę obiegu solanki. Rozwiązanie to umożliwia pobór energii z głębszych warstw gruntu i jest stosowane tam, gdzie powierzchnia działki jest ograniczona.

Sprężarka

Podstawowy element obiegu chłodniczego pompy ciepła, który spręża czynnik roboczy, podnosząc jego ciśnienie i temperaturę. Dzięki temu możliwe jest przekazanie ciepła na wyższym poziomie temperaturowym do instalacji grzewczej oraz realizacja cyklu termodynamicznego urządzenia.

Technologia inwerterowa

Rozwiązanie polegające na regulacji prędkości obrotowej sprężarki, co pozwala na płynną zmianę mocy pompy ciepła. W porównaniu z urządzeniami typu ON/OFF ogranicza liczbę cykli załączania, ułatwia dopasowanie do obciążenia i stabilizuje pracę układu.