Regeneracja dolnego źródła ciepła
Regeneracja dolnego źródła pompy ciepła dotyczy w szczególności gruntu, który stanowi dla pompy typu solanka-woda swoisty bufor ciepła. Pompa w trakcie pracy z wykorzystaniem gruntu jako dolnego źródła ciepła powoduje obniżanie jego temperatury. Niektóre czynniki, szczególnie długi, zimny sezon grzewczy, a także użytkowanie nowego domu, mogą sprawić, że pompa pracuje dłużej. Wówczas następuje nadmierne schłodzenie dolnego źródła ciepła. Aby doszło to jego pełnej regeneracji cieplnej, muszą występować korzystne warunki eksploatacyjne.
Z tekstu dowiesz się:
- jak przygotować dolne źródło pompy ciepła,
- co przyspiesza regenerację dolnego źródła ciepła,
- co zrobić, jeśli dolne źródło ciepła okazuje się niewystarczające.
Gruntowa pompa ciepła zazwyczaj pracuje ok. 1400-1800 godzin rocznie (maksymalny czas pracy to 2400 godzin na rok). W tym czasie temperatura dolnego źródła pompy ciepła systematycznie się obniża. Aby wróciła do pierwotnego poziomu, konieczny jest okres wyłączenia lub ograniczenia pracy pompy.
Pod względem zmienności temperatury można wyróżnić 3 strefy w gruncie:
- strefa sezonowa – 15-20 m, charakteryzuje się silną zmiennością temperatury, w zależności od pory roku,
- strefa neutralna – temperatura stabilna niezależnie od pory roku
- strefa gradientu temperatury – 80-100 m, temperatura wzrasta o 3 stopnie na każde 100 m głębokości.
Temperatura na głębokości do 100 m jest wynikiem niemal wyłącznie oddziaływania promieniowania słonecznego. 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.
Dolne źródło pompy ciepła – jak je przygotować?
Przede wszystkim należy prawidłowo zwymiarować 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. Wytyczne projektowe producentów wskazują, na jaką ilość ciepła można liczyć przy określonym rodzaju gruntu i jego wilgotności.
Regeneracja dolnego źródła ciepła – co jej sprzyja?
Idealna regeneracja 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 małej instalacji solarnej do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. W ten sposób odciąża się pompę ciepła od pracy poza sezonem grzewczym. Instalacja solarna może zapewnić w miesiącach letnich nawet 100-procentowe pokrycie potrzeb ciepła dla podgrzewania wody użytkowej.
Bardzo dobre efekty regeneracji dolnego źródła 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 okaże się niewystarczające?
Jeżeli na etapie projektowania okaże się, że występują trudności z doborem dolnego źródła ciepła zagrażające prawidłowej regeneracji cieplnej, to należy rozważyć zastosowanie pompy ciepła 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 także: Rodzaje pomp ciepła powietrze-woda - wady i zalety