POMPY CIEPŁA

W dobie dbałości o środowisko naturalne oraz nieustannie wzrastające ceny paliw, stajemy przed trudnym wyborem odpowiedniego systemu ogrzewania. Jednym z decydujących czynników mających znaczenie przy wyborze systemu są koszty eksploatacyjne. Ze względu na to warto się przyjrzeć pompie ciepła. Pompa ciepła to ogrzewanie ekologiczne umożliwiające wykorzystanie energii cieplnej nagromadzonej w środowisku naturalnym. Pompy ciepła są obecnie najtańszym w eksploatacji źródłem ciepła do ogrzania domu i przygotowania ciepłej wody, gdyż wykorzystują energię odnawialną zgromadzoną w środowisku: w gruncie, w wodzie lub w powietrzu. Współczynnik efektywności pomp ciepła jest niezwykle wysoki: w zależności od temperatury zewnętrznej wynosi od 3 do 5; średnio 4 w całym sezonie grzewczym - oznacza to, że średnio w każdych 5 kW energii dostarczonej do kaloryferów lub do zbiornika ciepłej wody 1 kW pochodzi z sieci elektrycznej, natomiast pozostałe 4 kW - z gruntu, wody lub powietrza. Dla porównania: w kotłach gazowych lub olejowych współczynnik ten oscyluje w okolicach 0.9, a w nowoczesnych kotłach kondensacyjnych nieznacznie przekracza 1.

Standardowy typoszereg pomp ciepła stanowią pompy o mocach grzewczych od 8 do 48 kW. Większe agregaty konstruowane są według indywidualnych zamówień.

Ogólne warunki instalacji pomp ciepła

Zapotrzebowanie budynku na ciepło zależy od jego wielkości oraz od stopnia izolacji powierzchni zewnętrznych: ścian, sufitów, podłóg, okien i drzwi. Najczęściej każdy budynek posiada obliczone w projekcie technicznym lub w dokumentacji powykonawczej zapotrzebowanie mocy grzewczej. Jeżeli zapotrzebowanie mocy grzewczej budynku nie jest znane, wówczas jest obliczane na etapie wstępnych uzgodnień z inwestorem.

Pompy ciepła czerpią energię ze źródła o niskiej temperaturze (od ok. 0° do ok. 10°) i dostarczają ją do odbiornika podgrzewając wodę do temperatury ok. 50°. W związku z tym najlepszymi odbiornikami ciepła generowanego przez pompę są systemy niskotemperaturowe: ogrzewanie podłogowe, panele ścienne lub klimakonwektory. Te ostatnie po odwróceniu obiegu pompy mogą pracować latem jako klimatyzatory. Jeżeli pompa ciepła będzie zasilać system grzewczy z zainstalowanymi kaloryferami, to muszą one być zaprojektowane do ogrzewania niskotemperaturowego 50/40° - praktycznie muszą posiadać odpowiednio większą powierzchnię wymiany ciepła. Ogrzewanie kaloryferowe wymaga ponadto zabudowy w kotłowni dodatkowego zbiornika wody, tzw. sprzęgła cieplnego.
Ogrzewanie przez pompę ciepła ciepłej wody użytkowej na potrzeby domowe nie odgrywa większej roli w bilansie energetycznym systemu grzewczego. Jeżeli natomiast przewidziane jest większe zapotrzebowanie wody, np. do domowego basenu to musi być ono uwzględnione przy określeniu mocy instalowanej pompy.
Pompa ciepła może współpracować z innymi źródłami energii: piecem gazowym lub olejowym, kominkiem, bateriami słonecznymi, itp. Działanie współpracujących ze sobą różnych źródeł energii zarządzane jest mikroprocesorowym sterownikiem pompy ciepła. Schemat połączeń różnych źródeł ciepła ustalany jest odpowiednio do indywidualnych potrzeb użytkownika.
Pompa ciepła jest urządzeniem samoczynnym - praca lub postój urządzenia są uzależnione od wskazań czujników temperatury oraz zaprogramowanych parametrów, których zadaniem jest utrzymywanie odpowiedniego komfortu cieplnego w ogrzewanym budynku.
Standardowy sterownik pompy, oprócz swoich wewnętrznych funkcji (zarządzania pracą: podzespołów, systemu grzewczego, systemu bezpieczeństwa) pozwala na:
- programowanie pogodowe - użytkownik może zaprogramować obniżenie temperatury w budynku podczas cieplejszych okresów zimy, aby uniknąć przegrzewania,
- programowanie dobowe i tygodniowe - użytkownik może zaprogramować różną temperaturę i intensywność ogrzewania w różnych porach dnia oraz w ciągu tygodnia (np. obniżenie temperatury na czas wyjścia do pracy, podwyższenie temperatury w weekendy itp.),
- programowanie ekonomiczne - użytkownik może zaprogramować intensywne podgrzewanie w celu akumulacji ciepła w układzie CO i CWU w okresach obniżonej taryfy cenowej za energię elektryczną.

Źródła energii
Pompy ciepła mogą pobierać energię z wód podziemnych lub z gruntu. Bardziej wydajne jest korzystanie z wód podziemnych, które zachowują stałą temperaturę w granicach 8 - 10°, bez względu na porę roku. Wadą tego rozwiązania jest wysoki koszt budowy studni oraz uciążliwe i kosztowne formalności związane z uzyskaniem pozwolenia wodnoprawnego, gdyż pobieranie energii z wody wymaga około 4 m3 wody na dobę na 1 kW mocy pompy ciepła. W korzystnych okolicznościach ciepło można odzyskiwać również z innych obiektów, np. z kolektorów ściekowych, zużytych wód basenowych, gnojowników, itp.
Z powyższych względów najbardziej dostępnym i relatywnie niedrogim źródłem energii jest grunt, który gromadzi energię promieniowania słonecznego, odzyskuje ciepło z deszczów oraz akumuluje ciepło konwekcyjne z głębi Ziemi. Pozyskiwanie przez pompę ciepła energii z gruntu odbywa się za pomocą wkopanych w grunt rur polietylenowych (PE). Rzadziej stosowane są rury PCV czy miedziane. Krążący w zamkniętym układzie tych rur czynnik chłodniczy oddaje ciepło w pompie i nagrzewa się w gruncie. .
Kolektory gruntowe budowane są w postaci poziomej, prostej lub spiralnej wężownicy, zakopanej na głębokości ok. 1,8 m (kolektor poziomy) albo wpuszczonych do otworów wiertniczych (kolektor pionowy). Wybór odpowiedniego rodzaju kolektora zależy przede wszystkim od wielkości wolnej powierzchni, jaka jest do dyspozycji w sąsiedztwie ogrzewanego obiektu.
Najbardziej efektywnym i najmniej pracochłonnym rozwiązaniem jest kolektor poziomy spiralny - rury PE o średnicy 25 lub 32 mm układane są w wykopie ziemnym o szerokości około 1 m w postaci spirali o gęstości ok. 4 mb rur na 1 m2 wykopu. Całkowita długość kolektora gruntowego zależy od mocy pompy ciepła, przy czym kolektor poziomy w zdecydowanie większym stopniu niż pionowy dodatkowo jest uzależniony od rodzaju i stopnia wilgotności gruntu, w którym jest instalowany.
Kolektor pionowy w postaci U - rurki z rur PE instaluje się w otworach wiertniczych o długości od 20 do 100 m, przy czym zalecane jest, aby wymagana dla pompy ciepła suma głębokości odwiertów była podzielona na otwory o jednakowej długości, a odległość między sąsiednimi otworami nie była mniejsza niż 5 m.
Należy pamiętać, że w miejscu zabudowy poziomego kolektora ziemnego nie można posadowić żadnego obiektu budowlanego, czy nawet prowizorycznych zadaszeń.

Jeśli zdecydujecie się Państwo na ogrzewanie z pompą ciepła, otrzymacie bezpieczny i przyjazny dla środowiska system ogrzewania Waszego domu, jak również odczujecie znaczące obniżenie kosztów ogrzewania.
Niezależnie od tego czy zamierzacie wybudować nowy dom, zamienić stary system grzewczy czy tez mieć dodatkowy, możemy zaoferować Państwu stosowne rozwiązanie.
Dla tych, którzy stosują tradycyjne metody ogrzewania oznacza to ciepły dom przy znaczącej redukcji kosztów.



OBLICZENIE KOSZTÓW INSTALACJI POMPY CIEPŁA
Przyblizony koszt wykonania kotłowni z ciepła woda opartej na pompie ciepła
1140-10kW (NIBE-BIAWAR)
1. Zakres prac:
- Dostawa urzadzen.
- Montaz instalacji.
- Podłaczenie do istniejacej instalacji co i cwu.
- Wykonanie dolnego zródła ciepła.
- Uruchomienie serwisowe i regulacja instalacji.

2. Załozenia do wyliczen:
- Powierzchnia do ogrzania: 180 mkw
- Dolne zródło ciepła: studnie głebinowe
- Cena netto 1 kWh energii elektrycznej: 16gr

3. Wartosc oferty:
Łaczny koszt inwestycji netto: 52 900,00zł
Koszt dobranej pompy ciepła: 23 900,00zł
Przewidywany roczny koszt eksploatacji netto: 900,00zł

DOKŁADNY KALKULATOR WYKONANIA INSTALACJI POMPY CIEPŁA DLA TWOJEGO DOMU: http://www.ekoterm.net/index.php?id=2

Dlaczego pompy ciepła lubią ogrzewanie podłogowe?

Jako jedną z wad pomp ciepła podaje się niekiedy wyższy koszt instalacji ogrzewczej, która musi współpracować z tym źródłem ciepła. Przeciwnicy tego typu źródeł ciepła zaznaczają bowiem (słusznie), że pompa ciepła najlepiej pracuje dopiero z ogrzewaniem podłogowym, które jest droższe, niż tradycyjna instalacja wysokotemperaturowa z grzejnikami.

I choć nad tym, czy ogrzewanie podłogowe jest droższe, niż grzejniki, można dyskutować, o tyle z całą pewnością pompy ciepła rzeczywiście najlepiej funkcjonują wtedy, gdy są podłączone do ogrzewania podłogowego. Z całą pewnością zużywając daną ilość prądu dostarczają wtedy największą ilość ciepła, co oznacza, że osiągają maksimum tzw. współczynnika wydajności pompy ciepła.

Z czego to wynika?

Pompa ciepła jako urządzenie realizujące szereg przemian termodynamicznych działa najlepiej wtedy, gdy między dolnym źródłem (miejscem, z którego ciepło jest czerpane — może być to wymiennik gruntowy, woda pobierana z jeziora, albo powietrze atmosferyczne) a górnym źródłem (jest to obieg grzewczy, wymiennik do produkcji ciepłej wody użytkowej albo wymiennik podgrzewający nawiewane do pokoju powietrze) panuje jak najmniejsza różnica temperatur. Czyli gdy pobieramy ciepło w możliwie wysokiej temperaturze i oddajemy je w temperaturze jak najniższej.

Ogrzewanie podłogowe ze swej natury jest systemem ogrzewania niskotemperaturowego. Jest to możliwe dzięki znacznie efektywniejszemu przekazywaniu ciepła do ogrzewanego pomieszczenia, niż w przypadku grzejników. Nie dość, że powierzchnia podłogi jest znacząco wyższa, niż grzejnika, to jeszcze cała efektywnie oddaje ciepło. Bo cała powierzchnia podłogi przekazuje ciepło na drodze promieniowania i konwekcji, podczas gdy w przypadku grzejnika tylko jego część wypromieniowuje ciepło do pokoju (ta część skierowana do wnętrza pokoju, a nie do ściany).

Dlatego temperatura podłogi w przypadku zastosowania tego typu ogrzewania rzadko przekracza poziom 26-28°C, co jest wystarczające dla dostarczenia odpowiedniej ilości ciepła, aby w pokoju można było utrzymać komfortową temperaturę 20°C.

Jeśli koniecznie chcemy podłączyć pompę ciepła do grzejników, musimy zastosować znacznie większe grzejniki. W przeciwnym wypadku temperatura czynnika grzewczego w instalacji ogrzewczej będzie musiała zostać podniesiona, co niekorzystnie odbije się na jej efektywności.

Równie istotny wpływ na wydajność pompy ciepła i efektywność jej pracy ma jakość wykonania dolnego źródła. Jeśli ma ono zbyt małą wydajność, okolica wymiennika ciepła jest szybko przechładzana i zamrażana, a oblodzenie rurek wymiennika wymusza dalsze obniżenie temperatury pobierania ciepła. A to z kolei oznacza znaczące pogorszenie współczynnika wydajności pompy ciepła.

Jednym ze sposobów na obniżenie kosztów ogrzewania domu, jest samodzielne wykonanie instalacji ogrzewczej. Obniżenie kosztów wtedy polega nie tyle na zmniejszeniu rachunków za ogrzewanie, a na zmniejszeniu kosztu jego instalacji, widocznego w racie kredytu hipotecznego wziętego na budowę i urządzenie domu.
Jestem gorącym zwolennikiem wykonywania wielu prac na budowie tymi rękami, o ile tylko inwestor ma taką możliwość. W wielu przypadkach może się okazać, że kilka dni bezpłatnego urlopu będzie tańsze, niż spędzenie tych kilku dni na etacie i opłacenie fachowca, który w tym czasie tę samą pracę dla nas wykona.
[Image]
Ogrzewanie podłogowe jest jednym z najlepszych sposobów na dostarczenie ciepła do pomieszczeń. A oprócz tego, wykonanie instalacji ogrzewania podłogowego możliwe jest samodzielnie, bo nie jest trudne ani wymagające fachowej wiedzy. Inwestorzy, którzy pokusili się na wykonanie ogrzewania podłogowego własnymi rękami, często mówią, że to najłatwiej zaoszczędzone pieniądze na budowie domu. Nic dziwnego, wyceny firm instalatorskich niekiedy są wzięte z sufitu.


Ułożone przewody wodnego ogrzewania podłogowego. Foto: grubsroom.

W mojej opinii, proces wykonania ogrzewania podłogowego można podzielić na cztery etapy:
obliczenie zapotrzebowania budynku na ciepło i zaprojektowanie instalacji ogrzewania podłogowego,
ułożenie rur na podłodze,
podłączenie ich z rozdzielaczami, zaworami i całą resztą armatury, test szczelności,
zalanie rurek wylewką.

Pierwsze dwa etapy można z powodzeniem wykonać własnoręcznie. I na tym można najwięcej oszczędzić.
Jak zaprojektować ogrzewanie podłogowe?

Tak naprawdę najistotniejsze, co należy zrobić przy ogrzewaniu podłogowym, to obliczenie zapotrzebowania na moc cieplną do ogrzania poszczególnych pomieszczeń, wyrażonego w watach [W]. Można też obliczyć jednostkowe zapotrzebowanie na moc, wyrażoną w watach na metr kwadratowy powierzchni [W/m²]. Znając jedną z tych dwóch wielkości, dobiera się odpowiedni rozstaw rurek w ogrzewaniu podłogowym.


Poszczególne pętle podłączone do rozdzielacza, już po zalaniu podłóg. Foto: Holy Apostles.

Zbyt duży rozstaw rurek powoduje, że temperatura wody w ogrzewaniu podłogowym będzie musiała być większa. To z kolei oznacza nic innego, jak tylko gorszą sprawność instalacji ogrzewczej, bo największe korzyści z istnienia takiego ogrzewania są wtedy, gdy temperatura czynnika grzewczego jest najniższa.

Zbyt mały rozstaw, czyli zbyt gęste ułożenie rurek, ma tak naprawdę tylko skutek finansowy. W takiej sytuacji, do ogrzewania zużyjemy więcej rurek, będziemy mieli więcej pętli (obiegów), mocniejszą pompę obiegową, itd. Warto więc nie przewymiarowywać zbytnio instalacji.
Rozkładanie i montowanie rurek ogrzewania podłogowego

Rozkładanie rurek jest chyba najprzyjemniejszym etapem pracy, bo najłatwiejszym. Nie wymaga ani specjalnych umiejętności, ani specjalnych narzędzi. Ot, rozwija się odpowiedni odcinek ze szpuli, układa go na podłodze (a dokładniej na folii położonej na styropianie) i montuje do niej.

Przy tej pracy, warto mieć do pomocy drugą osobę, aby jedna rozwijała rurkę a druga ją układała i montowała.

Uchwyty mocujące rurki do podłoża po prostu wciska się w styropian. Ale na rynku jest też sporo alternatywnych rozwiązań.

Można kupić specjalne płyty styropianowe z wytłoczeniami pozwalającymi na zamontowanie przewodów, jak na poniższej fotografii (ze zbiorów autora).