970×90

Pompy ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej

Zainteresowanie pompami ciepła w Polsce nieustannie rośnie. Według danych Polskiej Organizacji Rozwoju Technologii Pomp Ciepła (skrót: PORT PC) w 2012 r. sprzedano w Polsce ponad 12 600 pomp ciepła. Jest to ponad 20% wzrost sprzedaży w stosunku do roku 2011[1] Prognozy sprzedaży pomp ciepła zakładały, że próg 11 000 sztuk zostanie przekroczony dopiero w 2014 r. Założenie to okazało się być błędne[2].

Ciepło przepływa naturalnie z obszarów o temperaturze wyższe do ośrodka o temperaturze niższej. Pompa ciepła odwraca jednak ten cykl. Dzięki niej ciepło z źródeł odnawialnych czy ciepło odpadowe może zasilić między innymi instalację ciepłej wody użytkowej.

Schemat pompy ciepła

Zasada działania pompy ciepła

W parowniku krążący w obiegu czynnik chłodniczy pobiera ciepła z dolnego źródła ciepła. Po przejściu przez parownik czynnik ma niską temperaturę i niskie ciśnienie, trafia wówczas do sprężarki, która jest jedynym urządzeniem na wyżej pokazanym schemacie do którego należy dostarczyć energię. Energia elektryczna dostarczana do sprężarki powoduje wzrost ciśnienia czynnika roboczego.  Ze wzrostem ciśnienia ma miejsce również wzrost temperatur (podobnie jak w dętce rowerowej- podczas pompowania czyli wzrostu ciśnienia rośnie temperatura). Czynnik o podwyższonej temperaturze trafia do skraplacza. Jest to górne źródło, w którym energia w postaci ciepła jest pobierana z układu podgrzewa wodę krążącą w instalacji c.w.u. Chłodny czynnik o wysokim ciśnienia trafia na zawór dławiący, na którym następuje spadek ciśnienia. Obieg powtarza się cyklicznie.

Najważniejszą sprawą jest dobór dolnego źródła ciepła dla pompy ciepła.

Najczęstszym przykładem jest grunt, jako źródło o stałej temperaturze rocznej i bardzo dostępne. Pobór ciepła umożliwiany jest przez sondy poziome lub pionowe. Dobrą alternatywą dla drogich i kłopotliwych w wykonaniu studni wody gruntowej, kolektorów gruntowych pionowych i poziomych jest wykorzystanie powietrza. Powietrzne pompy ciepła mogą wykorzystywać zarówno energię cieplną z powietrza zewnętrznego (większe moce), jak i wewnętrznego w przypadku niedużych mocy. Coraz bardziej popularnym na rynku instalacyjnym staje się zapewnienie ciepła na potrzeby ogrzewania z konwencjonalnego źródła (np. gazu), natomiast ciepło na cele ciepłej wody użytkowej dostarczane jest przez stosunkowo tanią i łatwą w instalacji pompę powietrzną. Rozwiązanie to pozwala rozsądnym kosztem zapewnić sobie tanie i praktycznie bezobsługowe przygotowanie ciepłej wody użytkowej. W przypadku większych budynków mieszkalnych, w których zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową jest znaczne, sensowne bywa również zaspokojenie tych potrzeb poprzez pompę z kolektorem gruntowym lub czerpiącą energię z wód gruntowych.

Dolne źródła ciepła

Istnieje wiele możliwości pracy pompy ciepła z instalacją ciepłej wody. Możliwa jest współpraca pompy z dodatkowym źródłem ciepła (układ biwalentny) lub samodzielna praca urządzenia (układ monowalentny). Pierwsze rozwiązanie pozwala na zastosowanie mniejszej pompy ciepła, która będzie wspomagana dodatkowym źródłem ciepłą w okresie największego zapotrzebowania. W układzie monowalentnym nie ponosi żadnych dodatkowych kosztów, a całość ciepła nie pochodzi z paliw kopalnych.

W praktyce istnieją dwa rodzaje przygotowania c.w.u przy użyciu pomp ciepła. Pierwszy z nich stosuje się wyłącznie w okresie letnim i okresie przejściowym (w czasie w którym nie działa instalacja centralnego ogrzewania). Najczęstszym urządzeniem jest  sprężarkowa pompa ciepła (SPC) systemu „woda-powietrze” z zasobnikiem ciepła. Pojemnościowe podgrzewacze c.w.u. mogą być dodatkowo wyposażone w elektryczne grzałki oporowe, które podgrzewają wodę w momencie szczytowego zużycia, gdy moc pompy ciepła  jest niewystarczająca do pokrycia zapotrzebowania na ciepło.

Drugi typ jest układ biwalentny, w którym SPC współpracuje z kotłem szczytowym. W tym przypadku układ jest skojarzony z instalacją c.o. Najczęściej stosuje się silnikowy zawór mieszający, który umożliwia działania instalacji w lecie w trybie monowalentnym, a zimą dokładną regulację temperatury wody poprzez mieszanie wody pochodzącej z pompy ciepła z wodą pogrzaną w kotle.

 

Opracował: inż. Wojciech Szkudliński
Źródło:
[1] portpc.pl
[2] Smuczyńska M., Struktura sprzedaży według producentów, rodzajów pomp ciepła. Rynek pomp ciepła w Polsce, Instal 3/2011

Zostaw odpowiedź

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


+ sześć = 8