Esi-tech - pompa ciepła - ciepło z naturyEsi-tech - pompa ciepła - ciepło z natury

   Baseny   Ogrzewanie podłogowe   Kolektory słoneczne   GWC   Pompa ciepła  

Pompy ciepła dużej mocy

Pompy ciepła są coraz powszechniej stosowane do ogrzewania budynków mieszkalnych. Jest to rozwiązanie ekonomiczne i ekologiczne. Jeżeli stosujemy tak efektywnych sposób zasilania domów jedno- i wielorodzinnych w energię , to czemu by nie wykorzystać pomp ciepła do większych obiektów? Oczywistym jest, że do takich przedsięwzięć konieczne będzie wykorzystanie urządzeń o dużo większej mocy.

Naprzeciw takim potrzebom wychodzą pompy ciepła KVT. Funkcjonalnie sprężarkowa duża pompa ciepła nie różni się zbytnio od małej. Układ roboczy zbudowany jest również z 4 głównych elementów:

  • sprężarka
  • parownik
  • skraplacz
  • zawór rozprężny

Techniczne i eksploatacyjne różnice są już dużo poważniejsze. Przede wszystkim w przypadku urządzeń powyżej mocy ok. 200 kW nie można już mówić o produkcji seryjnej. Każdy budynek i układ hydrauliczny ma swoją specyfikę i dlatego duże jednostki konfigurowane są indywidualnie dla konkretnego obiektu, aby zapewnić najlepiej dobrane z możliwych parametry pracy. I tak dla danego układu dobiera się:

  • ilość stopni pracy (a więc ilość sprężarek)
  • tryb pracy sprężarek: on/off, stopniową lub płynną regulację wydajności
  • typ sprężarek np. scroll, tłokowe lub śrubowe
  • wielkość, ilość i typ wymienników w zależności od parametrów pracy i przepływających przez nie mediów
  • czynnik roboczy dla zapewnienia najlepszej sprawności w zadanych temperaturach roboczych. Najczęściej są to freony bezchlorowe z grupy R134a, R407C, R404A, ale stosuje się też naturalne czynniki robocze
  • dodatkowe funkcje np. równoległy podgrzew ciepłej wody użytkowej, chłodzenie naturalne (NC) lub chłodzenie aktywne (AC), czyli tryb pracy jako wytwornica wody lodowej
  • konfigurację automatyki, która oprócz funkcji zabezpieczających i sterujących pompą ciepła może zarządzać pracą urządzeń peryferyjnych w trybie pełnej wizualizacji, a także umożliwiać zdalny nadzór i monitoring
  • Tak skonfigurowane pompy ciepła spełniają wszystkie wymagania użytkownika i zapewniają najwyższą sprawność użytkowania, co przekłada się na najniższe koszty eksploatacji.

    Pompę ciepła można zastosować niemalże wszędzie. Trzeba sobie jednak uświadomić pewne ograniczenia. Wynikają one przede wszystkim z charakteru odbiorników ciepła i dolnego źródła, z którego pompa ciepła pobiera większość energii. Pompy ciepła to urządzenia niskotemperaturowe, których sprawność jest najlepsza gdy na zasilaniu temperatura jest najniższa.Najnowsze jednostki osiągają nawet 75°C, ale dużo korzystniej jest je eksploatować przy temperaturach do 50°C. Nie stanowi to problemu przy nowych obiektach, gdzie można dopasować cały system grzewczy dla zapewnienia pompie ciepła warunków do najkorzystniejszej pracy. Modernizując, szczególnie obiekty zabytkowe, często jedynym sposobem jest zastosowanie układu biwalentnego. Pompa ciepła współpracuje wówczas z kotłem grzewczym podnoszącym temperaturę do poziomu wymaganego przez instalację.

    Znacznie istotniejsze znaczenie ma dolne źródło, skąd pompa ciepła pobiera całą energię. Duże jednostki można przystosować do odbioru ciepła praktycznie z dowolnego źródła o temperaturze w zakresie od -25°C do +40°C. Może to być ciepło gruntu odbierane kolektorami lub sondami gruntowymi, woda gruntowa lub powierzchniowa, powietrze atmosferyczne lub wyrzutowe z wentylacji, jak również wszelkie rodzaje ciepła odpadowego ze ścieków przemysłowych i komunalnych, woda chłodząca z procesów przemysłowych itp.

    Istotną sprawą przy planowaniu pompy ciepła jest dostępność i wydajność dolnego źródła.

    Praktycznie w każdej sytuacji możemy liczyć na powietrze atmosferyczne, o ile tylko istnieje możliwość ustawienia chłodnic wentylatorowych (tzw. dry coolerów), które przy dużych mocach potrzebują wiele miejsca. Niestety wydajność i sprawność pomp ciepła powietrze–woda jest radykalnie ograniczona gdy spada temperatura zewnętrzna. Prawie zawsze konieczne jest więc drugie źródło ciepła, które wspomaga pompę ciepła, a poniżej pewnej temperatury powietrza całkowicie musi przejąć wytwarzanie energii.

    Wymienniki gruntowe są faworyzowanym dolnym źródłem dzięki stabilnej temperaturze umożliwiającej pracę z wysoką sprawnością przez cały rok. Z uwagi na dużą potrzebną powierzchnię w wypadku większych obiektów kolektory poziome należą do rzadkości. Najczęściej stosowane są pionowe sondy gruntowe umieszczone w odwiertach o głębokości 100-200 m. Wykazują dużo lepszy uzysk ciepła i potrzebują stanowczo mniejszej powierzchni, tym bardziej, że w przypadku nowo budowanych obiektów można wykonać odwierty pod płytą fundamentową. Ciekawym rozwiązaniem są tzw. pale energetyczne. Jako odbiorniki ciepła z ziemi wykorzystuje się pale żelbetowe stosowane do stabilizacji gruntu.

    Jeżeli tylko mamy możliwość naprawdę warto jest skorzystać z ogromnych ilości ciepła dostarczanych przez wody gruntowe. Z uwagi na stabilność temperaturową (+10°C) najbardziej atrakcyjne rezultaty oferują wody gruntowe W miarę dostępności wykorzystuje się również wody powierzchniowe takie jak rzeki, jeziora i morza. Tu jednak układy wymiany ciepła są bardziej skomplikowane, ponieważ pracują one w okolicach gdzie woda morze zamarznąć i trzeba zapobiegać oblodzeniu wymienników.

    Oczywiście najlepsze efekty osiągnąć można, jeżeli posiadamy już dolne źródło w postaci ciepła odpadowego. Obniża to znacznie koszty inwestycyjne i zapewnia wysoką efektywność układu, gdyż temperatury dolnego źródła wynoszą zazwyczaj 10–30°C.