Jeśli zamierzamy kupić pompę ciepła, musimy zapoznać się z menu i wybrać odpowiedni typ. Jakie są główne zalety i wady indywidualnych systemów pomp ciepła?
Pompy ciepła powietrze/woda działają w oparciu o pobieranie ciepła z otaczającego powietrza. Wytworzone ciepło jest przekazywane do wody grzewczej. Obecnie jest jednym z najlepiej sprzedających się w Europie. Do największych zalet można zaliczyć relatywnie niskie koszty inwestycyjne, szybki i łatwy montaż oraz łatwą dostępność podstawowego źródła energii: otaczającego nas powietrza.
Wadą może być hałas lub zakłócenie estetyczne otoczenia naszego domu. Pompy ciepła powietrze/woda nadają się nie tylko do ogrzewania, całorocznego podgrzewania ciepłej wody użytkowej czy ogrzewania basenu, ale także do chłodzenia budynku. Pod względem wydajności ogrzewania lub chłodzenia układ powietrzno-wodny jest mniej wydajny niż gruntowo-wodny lub wodno-wodny. Zużycie energii na odszranianie parownika, które występuje przy niższych temperaturach zewnętrznych, najbardziej przyczynia się do obniżenia wydajności grzewczej.
Za pewną wadę należy też uznać konieczność posiadania dodatkowego (tzw. biwalentnego) źródła ciepła w przypadku skrajnie niskich temperatur zewnętrznych. Montaż instalacji powietrzno-wodnej można polecić szczególnie w budynkach o niższym zużyciu energii. Jednak nawet domy o dużych stratach ciepła, w tym bloki mieszkalne i duże budynki, mogą być skutecznie ogrzewane lub chłodzone powietrzną pompą ciepła, jeśli nie ma możliwości zainstalowania systemu gruntowo-wodnego.
W praktyce możemy spotkać następujące typy pomp ciepła powietrze-woda:
Część pompy ciepła zawierająca skraplacz i pompę obiegową znajduje się wewnątrz budynku, druga część z parownikiem i wentylatorem znajduje się na zewnątrz domu. Obecnie pompy ciepła typu split są często oparte na zmodyfikowanych jednostkach klimatyzacyjnych, w których jednostka zewnętrzna zawiera sprężarkę. Jednak ten układ jest szczególnie odpowiedni do chłodzenia, gdy ciepło wytwarzane przez sprężarkę jest rozpraszane do otaczającego powietrza bezpośrednio na jej wylocie.
Pompy ciepła Master Therm bazują na klasycznej konstrukcji do ogrzewania i dlatego posiadają sprężarkę umieszczoną w jednostce wewnętrznej, gdzie wytworzone ciepło jest od razu przekazywane do wody grzewczej, co jest bardziej energooszczędne. Konstrukcja dzielona wymaga montażu komory chłodniczej podczas instalacji (podłączenie obiegu chłodzącego pomiędzy dwiema częściami urządzenia).
Zaletą monobloku jest to, że nie obciąża on wewnętrznych przestrzeni domu i upraszcza instalację urządzenia. Cała technologia pompy ciepła zawarta jest w jednej szafie znajdującej się na zewnątrz domu. Hydrauliczny obieg grzewczy prowadzony jest z budynku do pompy ciepła iz powrotem. Dużą zaletą monobloku jest brak montażu chłodniczego podczas instalacji urządzenia: obieg chłodniczy nie jest w żaden sposób ingerowany podczas montażu.
Z kolei w przypadku wyprowadzenia wody grzewczej z domu należy zabezpieczyć wodę grzewczą i pompę ciepła przed zamarznięciem w przypadku długotrwałej przerwy w dostawie prądu. energię w mroźne dni. Wiąże się to z napełnieniem obiegu grzewczego środkiem przeciw zamarzaniu lub innymi środkami.
Powietrze z zewnątrz doprowadzane jest kanałem powietrznym do pompy ciepła powietrze-woda, która w całości znajduje się w maszynowni, a po schłodzeniu odprowadzane jest z powrotem na zewnątrz. Główną zaletą jest całkowite wyeliminowanie hałasu z zewnątrz oraz całkowicie niezakłócony wygląd domu i jego otoczenia.
Wręcz przeciwnie, wymagania dotyczące przestrzeni i hałasu w maszynowni są wyższe. Konstrukcja całego urządzenia jest bardziej wymagająca pod względem wysokiej jakości izolacji termicznej ze względu na skraplanie się wilgoci powietrza w wyniku dopływu zimnego powietrza zewnętrznego, co skutkuje wyższymi kosztami zakupu. Maszynownia musi być również wyposażona w odpływ kondensatu.
System pompy ciepła woda gruntowa ma dłuższą tradycję i jest stosowany na szerszą skalę w Europie od drugiej połowy XX wieku. Obieg pierwotny składa się z mieszanki przeciwzamrożeniowej krążącej w kolektorze gruntowym wykonanym z rurek z tworzywa sztucznego (PE), który pobiera ciepło z gruntu i przekazuje je do parownika pompy ciepła. Zaletą systemu woda gruntowa jest stabilność temperaturowa źródła (gruntu), która jest całkowicie lub prawie niezależna od pory roku, w zależności od rodzaju kolektora. Dzięki stabilnemu źródłu, brakowi odszraniania parownika i mniejszej pracy pompowania obiegu pierwotnego, woda gruntowa ma wyższą średnią efektywność grzewczą w porównaniu z układem powietrzno-wodnym.
Lepszą wydajność zapewnia układ ziemia-woda nawet w trybie chłodzenia. W dłuższej perspektywie zaletą pompy typu gruntowego są niższe koszty eksploatacji i dłuższa żywotność. Główną wadą są koszty inwestycyjne budowy kolektora. W zależności od typu wyróżniamy kolektory pionowe i poziome.
Montaż kolektora powierzchniowego jest około 2-3 razy tańszy niż kolektora pionowego. Na 1 kW strat ciepła w domach w klimacie umiarkowanym potrzeba 35-40 m² gruntu. Kolektor w postaci poziomo ułożonej plastikowej rury umieszcza się zwykle na głębokości 1,2 m pod powierzchnią terenu. W kolektorze krąży mieszanka przeciw zamarzaniu, która przekazuje ciepło gruntu do pompy ciepła. Kolektor odbiera ciepło pośrednio ze światła słonecznego.
System może służyć zarówno do ogrzewania, jak i efektywnego chłodzenia pompą ciepła latem (tzw. chłodzenie odwrócone).
Zaletą studni jest to, że wymaga niewiele miejsca. Głębokość odwiertu wynosi zwykle do 100 m, zwykle do 200 m, jeśli potrzebna jest większa moc, wykonuje się więcej odwiertów. W odwiercie umieszcza się osprzęt w postaci rury PE, w którym krąży płyn niezamarzający i gromadzi ciepło gruntowe. Na 1 kW strat ciepła w domach w klimacie umiarkowanym zwykle potrzebny jest odwiert o średnicy 15-20 m. Kolejną zaletą jest kolektor pionowy przy chłodzeniu budynku.
Gruntowo-wodna pompa ciepła z pasywnym modułem chłodzącym umożliwia bezpośrednią wymianę energii chłodniczej między gruntem a obiektem, bez konieczności uruchamiania sprężarki (tzw. chłodzenie pasywne).
Częstym argumentem przemawiającym za odrzuceniem pompy ciepła woda gruntowa jest koszt kolektora. Dla obiektywnego porównania inwestycji w pompę ciepła powietrze/woda i grunt/woda należy wziąć pod uwagę długość inwestycji. Podczas gdy żywotność pomp ciepła to około 15-20 lat, żywotność kolektora (płaskiego, pionowego) to około 100 lat. Wybudowany kolektor ma charakter inwestycji budowlanej, podnosi wartość obiektu i będzie służył jako źródło taniego ciepła (chłodu) wielokrotnie dłużej niż zamontowana pompa ciepła.
Mniej rozpowszechnioną wersją pompy ciepła woda gruntowa jest tzw. odparowanie bezpośrednie. Kolektor gruntowy z plastikowej rury z płynem niezamarzającym zastępuje się specjalną metalową rurą (zwykle miedzianą z powłoką z tworzywa sztucznego), w której krąży czynnik chłodniczy. Miedziany kolektor tworzy parownik pompy ciepła, który bezpośrednio odbiera ciepło z ziemi. Dzięki temu te pompy ciepła mają jeszcze lepszą sprawność niż konwencjonalne systemy gruntowo-wodne. Wyróżniają się również niezawodnością i niskimi wymaganiami konserwacyjnymi.
Z drugiej strony ułożenie kolektora jest bardziej wymagające, system nie pozwala na schłodzenie obiektu i ma większe wymagania co do ilości chłodziwa, co ogranicza jego zastosowanie tylko do mniejszych wydajności.
Pompy ciepła typu woda/woda zasadniczo nie różnią się zbytnio od gruntu/wody. Podstawowym źródłem ciepła jest najczęściej woda gruntowa pompowana ze studni źródłowej do parownika pompy ciepła, a następnie zawracana do gruntu studnią rozsączającą. Zaletą takiego systemu jest stosunkowo wysoka temperatura wody źródłowej (8-10°C), co przekłada się na wysoką efektywność grzewczą.
Instalacja pomp ciepła typu woda/woda jest odpowiednia na obszarach o wysokim poziomie wód gruntowych, ale stawia duże wymagania co do jej ilości i jakości oraz jest najbardziej wymagająca pod względem procesu zatwierdzania w zarządzaniu budową. Modyfikacja pompy ciepła grunt-woda na wersję woda-woda jest opcjonalnym wyposażeniem pomp ciepła Master Therm. W ograniczonym zakresie występują również układy ze źródłem ciepła w postaci wód powierzchniowych, stojących lub płynących, ale tutaj ciepło odbierane jest za pomocą kolektorów, podobnie jak w przypadku wód gruntowych.
Po zapoznaniu się z poszczególnymi układami pomp ciepła, w kolejnym artykule przyjrzymy się im bardziej szczegółowo – skupimy się na właściwym sposobie zaprojektowania mocy i ich sprawności.
