Regeneracja dolnego źródła ciepła

Z tekstu dowiesz się:

• co należy wiedzieć o temperaturze dolnego źródła pompy ciepła,
• jak przygotować dolne źródło pomp ciepła,
• co przyspiesza regenerację dolnego źródła ciepła,
• co zrobić, jeśli dolne źródła ciepła dla pomp ciepła okazują się niewystarczające.

Gruntowa pompa ciepła pracuje zazwyczaj ok. 1400-1800 godzin rocznie (maksymalny czas pracy to 2400 godzin na rok) – urządzenie rozprowadza ciepło za pomocą górnego źródła pompy ciepła. W tym czasie temperatura dolnego źródła pompy ciepła systematycznie się obniża. Aby wróciła do pierwotnego poziomu, konieczny jest okres wyłączenia lub ograniczenia pracy pompy.

Dolne źródło pompy ciepła – co warto o tym wiedzieć przed regeneracją ciepła?

Pod względem zmienności temperatury można wyróżnić 3 strefy w gruncie:

• strefa sezonowa – 15-20 m w głąb ziemi. Charakteryzuje się silną zmiennością temperatury, która zależy od pory roku;
• strefa neutralna – 21-79 m w głąb ziemi. Panuje tam stabilna temperatura, niezależnie od pory roku;
• strefa gradientu temperatury – 80-100 m w głąb ziemi. W strefie tej temperatura zaczyna rosnąć, aby w niższych warstwach zwiększać się o 3 stopnie na każde 100 m głębokości.

Temperatura na głębokości do 100 m jest wynikiem adwekcji, czyli poziomego przepływu wód oraz oddziaływania energii słonecznej. Dopiero na dalszej głębokości można zauważyć niewielką ilość ciepła oddawaną z wnętrza Ziemi. Sondy pionowe pracują w strefie bardziej stabilnej niż kolektory poziome usytuowane płytko w gruncie.

Przygotowanie dolnego źródła ciepła – pompy ciepła o odpowiednich wymiarach i mocy

W przygotowaniu dolnego źródła ciepła dla pomp ciepła kluczową rolę odgrywa prawidłowo zwymiarowane dolne źródło ciepła: sondy pionowe lub kolektor gruntowy poziomy. Ważne jest także wybranie pompy ciepła o odpowiedniej mocy. W pierwszej kolejności pod uwagę należy wziąć właściwości gruntu. Projektowe wytyczne producentów wskazują, na jaką ilość ciepła można liczyć przy określonym rodzaju gruntu i jego wilgotności.

Regeneracja dolnego źródła pompy ciepła – co jej sprzyja?

Idealna regeneracja ciepła dolnego źródła ciepła powinna zapewnić doprowadzenie gruntu do takiej samej temperatury u progu sezonu grzewczego jak rok wcześniej. Na przebieg regeneracji cieplnej korzystnie wpływa skrócenie czasu pracy pompy ciepła w ciągu roku. Można to uzyskać np. dzięki zastosowaniu systemu fotowoltaicznego. W ten sposób odciąża się pompę ciepła od pracy poza sezonem grzewczym. Instalacja fotowoltaiczna może zapewnić w miesiącach letnich nawet pełne pokrycie potrzeb ciepła dla podgrzewania wody użytkowej.

Bardzo dobre efekty regeneracji dolnego źródła pomp ciepła uzyskuje się również przy zastosowaniu chłodzenia pasywnego. W przeciwieństwie do chłodzenia aktywnego nie wymaga ono pracy sprężarki i wykorzystania ciepła gruntu. Przy okazji chłodzenia pasywnego ciepło odbierane z budynku trafia poprzez obieg glikolowy do dolnego źródła ciepła (gruntu). Tym sposobem podwyższa się dodatkowo temperaturę dolnego źródła pompy ciepła poza sezonem grzewczym, a efektywność COP pompy może wzrosnąć o ok. 2-3% w skali całego roku.

Dolne źródło ciepła dla pomp ciepła – co jeśli dobór dolnego źródła ciepła okaże się niewystarczający?

Jeżeli na etapie projektowania okaże się, że występują trudności z doborem dolnego źródła ciepła zagrażające prawidłowej regeneracji cieplnej, należy rozważyć zastosowanie pompy typu powietrze-woda. W nowych budynkach mogą one zapewnić samodzielnie pokrycie potrzeb cieplnych. W przypadku budynków modernizowanych można je połączyć z kotłem grzewczym w tzw. układzie hybrydowym. Regeneracja dolnego źródła ciepła nie stanowi wówczas żadnego problemu – powietrze to nieograniczony magazyn ciepła. Nie zapewnia jednak w długim czasie tak stabilnej i wysokiej temperatury jak grunt.

Przeczytaj też: Ogrzewanie hybrydowe – czym są instalacje hybrydowe? Poznaj najważniejsze korzyści wynikające z ich montażu