Pompy ciepła gruntowe – zasada działania
Grunt wokół Twojego domu jest ogromnym źródłem energii, którą możesz wykorzystać do ogrzewania, produkcji ciepłej wody użytkowej oraz do chłodzenia pomieszczeń w okresie letnim. Aby jednak czerpać z tego źródła, należy zainstalować w gruncie odpowiedni system do poboru zakumulowanej tam energii niezbędnej do zasilania pompy ciepła.
W dalszej części przedstawiamy kilka najczęściej stosowanych rozwiązań.
Działanie pompy ciepła
System z pompą ciepła to bardzo zależne od siebie trzy obiegi (kolektor gruntowy – moduł chłodniczy – system grzewczy), które można porównać do trzech kół zębatych. Gdy jedno z nich się zatrzyma, przestanie pracować cały system.
Pierwszy obieg to dolne źródło czyli kolektor gruntowy, sonda pionowa lub woda gruntowa. Odebrane z ziemi ciepło transportujemy do pompy ciepła. Posługując się schematem, dostarczamy do pompy ciepła czynnik o temperaturze 0°C. Jest to wystarczająca temperatura, aby w wymienniku płytowym (parownik) odparował czynnik obiegu drugiego, tzn. czynnik chłodniczy w module chłodniczym. Czynnik chłodniczy już w postaci gazowej jest następnie sprężany przez sprężarkę. Gwałtownemu wzrostowi ciśnienia towarzyszy znaczny przyrost temperatury, gaz za sprężarką może osiągnąć temperaturę nawet 90°C. W postaci przegrzanej pary czynnik chłodniczy wpływa do kolejnego wymiennika (skraplacz), w którym następuje wymiana ciepła do obiegu trzeciego – systemu grzewczego (woda grzewcza). W skraplaczu gaz ulega skropleniu i w postaci ciekłej dopływa do zaworu rozprężnego, w którym następuje redukcja ciśnienia, a wraz z nim temperatury. Ochłodzony czynnik chłodniczy po raz kolejny wpływa do parownika zamykając cykl pracy.
Kolektor gruntowy
W czasie lata energia słoneczna jest akumulowana przez powierzchnię ziemi. Ciepło odbierane jest z gruntu za pomocą rur z tworzyw sztucznych (polietylenowych) zakopanych w ziemi około 20 cm poniżej głębokości przemarzania dla lokalnej strefy. Odstępy między rurami: 80-100 cm. Układ ten nazywany jest poziomym kolektorem gruntowym. W kolektorze , w zamkniętym obiegu, krąży niezamarzający płyn, odbierając ciepło z gruntu i przekazując je do pompy ciepła. Wykorzystanie tej energii na cele grzewcze jest przykładem praktycznego rozwiązania kwestii ogrzewania domu usytuowanego na dużej działce. Największą ilość energii można uzyskać z gruntów o wysokiej zawartości wody. Kolektor nie może znajdować się pod budynkami, a także nie powinien być oddzielony od atmosfery żadną szczelną nawierzchnią, np. asfaltową lub betonową na parkingach, która praktycznie uniemożliwia regenerację kolektora przez opady deszczowe. Zimą natomiast powierzchnie te są odśnieżane, przez co usuwana jest warstwa izolacyjna pomiędzy gruntem a zimnym powietrzem.
Sondy pionowe
Sondy pionowe, zwane też pionowym kolektorem gruntowym, są to zwykle rury z tworzywa sztucznego umieszczone w pionowych odwiertach, których głębokość i ilość ściśle zależy od mocy grzewczej pompy ciepła. Zasada działania jest podobna jak w kolektorze poziomym: w zamkniętym obiegu krąży niezamarzający płyn odbierając ciepło z gruntu oraz wód podziemnych i przekazuje je do pompy ciepła. W dolnych partiach gruntu gromadzi się ciepło, które praktycznie zachowuje stałą temperaturę przez cały rok. Wykorzystanie ciepła pochodzącego z tego podłoża jest bezpiecznym i przyjaznym dla środowiska sposobem ogrzewania każdego rodzaju budynków, zarówno dużych jak i małych, prywatnych i publicznych. Koszt wykonania sond pionowych jest stosunkowo wysoki, ale w zamian uzyskujemy niezawodną, energooszczędną formę ogrzewania o stosunkowo wysokiej temperaturze na wejściu do pompy ciepła. Kolektor zajmuje niewielką przestrzeń i można go zainstalować nawet na małych działkach. Po wywierceniu otworu nie ma konieczności przeprowadzania dużych prac rekultywacyjnych, zatem wpływ na najbliższe otoczenie jest minimalny. Wody gruntowe nie są wykorzystywane, więc ich poziom nie zmienia się.
