Rodzaje pomp ciepła - SANITARKA Białystok

I. Gruntowa pompa ciepła

Dolnym źródłem w takich pompach jest ciepło z gruntu. Gruntowa pompa ciepła do produkcji energii cieplnej wykorzystuje ciepło z ziemi i przekazuje je do górnego źródła tj. instalacji grzewczej w budynku. Dolne źródło wykonać możemy w postaci odwiertów pionowych lub wymiennika poziomego. Pompy gruntowe posiadają wyższe COP w stosunku do pomp powietrznych. Należy jednak podkreślić, że z uwagi na duże koszty wykonania dolnego źródła, gruntowe pompy ciepła zostają wypierane przez pompy ciepła powietrze – woda.

Gruntowa pompa ciepła zintegrowana z zasobnikiem CWU

Gruntowa pompa ciepła z oddzielnym zasobnikiem CWU

Rodzaje dolnego źródła gruntowej pompy ciepła

Pionowy gruntowy wymiennik ciepła

Wykonanie dolnego źródła w formie pionowych sond zapuszczonych w głąb ziemi stosuje się w celu efektywnego wykorzystania ciepła zawartego w gruncie. Wraz z głębokością temperatura w gruncie stabilizuje się oraz wzrasta. Oznacza to, że im głębiej tym temperatura ziemi jest mniej podatna na wahania warunków atmosferycznych. Również moc cieplna sondy wzrasta wraz z jej długością.

Wiercenie długiego otworu wiąże się jednak z pewnymi obowiązkami wynikającymi z Prawa Geologicznego i Górniczego. Gdy odwiert przekracza długość 30 m w głąb ziemi, konieczne jest przygotowanie Projektu Robót Geologicznych oraz Dokumentacji Powykonawczej, natomiast przy wykonywaniu odwiertów dłuższych niż 100 m niezbędne jest sporządzenie tzw. Planu Ruchu. Wymagania te wiążą się z pewnymi nakładami czasowymi oraz finansowymi. Oferujemy zatem możliwość wykonania dolnego źródła w formie kilku dłuższych odwiertów lub większej ilości mniejszych odwiertów do 30 m.

Dopasowanie dolnego źródła, zależy zatem od Państwa preferencji a także innych uwarunkowań takich jak zabudowa terenu działki,

Wykonanie pionowego wymiennika ciepła odbywa się w kilku etapach:

Wiercenie otworu z rurami osłonowymi lub bez, co zależy od warunków geologicznych panujących w obrębie inwestycji
Po wykonaniu otworu na wymaganą długość oraz potwierdzeniu stabilności jego ścian wprowadza się sonde wymiennika.
Pozostałą przestrzeń otworu wypełnia się specjalnym materiałem wypełniającym o zwiekszonej przewodności cieplnej.
Powyższe czynności wykonuje się dla pozostałych sond.
Po wykonaniu wszystkich wymienników dokonuje się ponownego sprawdzenia ich szczelności a następnie montuje się rozdzielacze wraz z niedbędną armaturą, kończąc na napełnianiu instalacji dolnego źródła płynem roboczym.

Takwykonany pionowy wymiennik jest gotowy do podłączenia z pompą ciepła. Warto pamiętać, iż przygotowywane przez nas wyceny wykonania dolnego źródła w wersji pionowej uwzględniają wszelkie aspekty związane z realizowanymi pracami: od sporządzenia dokumentacji po wykonanie otworów, zapuszczenie sond wymiennika, wypełnianie otworów oraz napełnianie instalacji czynnikiem roboczym. Ostateczna cena wykonania instalacji dolnego źródła w wersji pionowej zależeć będzie od uwarunkowań geologicznych na terenie inwestycji. Grunt o niekorzystnej budowie geologicznej może spowodować wzrost ceny wykonania wymiennika.

Poziomy gruntowy wymiennik ciepła

Najbardziej ekonomicznym rodzajem wymiennika gruntowego jest rozwiązanie poziome. Taki wymiennik składa się z pętli rurowych o długości około 70-100 m ułożonych poziomo na głębokości ok. 1,5 metra. Wymiennik ten nie znajduje się na znacznych głębokościach jak w przypadku wymienników pionowych, również metoda wykonania jest mniej skomplikowana. Dzięki temu koszty związane z wykonaniem dolnego źródła w takiej wersji jest znacznie tańsze niż wersji pionowej bądź wymiennika w technologii GRD.

Mankamentem tego rozwiązania może być ograniczona powierzchnia terenu gruntu dostępnego pod wymiennik. W tej sytuacji można zastosować rozwiązanie dwupoziomowe zmniejszające wymaganą powierzchnię o połowę lub zastosować pionową wersję dolnego źródła. W związku z tym, iż bardzo istotna jest regeneracja temperatury w gruncie, którą zapewnia woda opadowa infiltrująca w glebę w okresie wiosenno letnim. Dlatego warto mieć na uwadze iż na terenie ponad wymiennikiem musi znajdować się powierzchnia przepuszczalna zapewniająca dopływ wód opadowych.

Wykonanie poziomego wymiennika ciepła odbywa się w kilku etapach:

Wykonanie wykopu pod wymiennik.
Ułożenie pętli dolnego źródła.
Montaż rozdzielaczy oraz wykonanie próby szczelności instalacji dolnego źródła.
Zasypanie oraz oznaczenie folią ochronną wymiennika.
Napełnienie dolnego źródła czynnikiem roboczym.

Prawidłowo wykonany poziomy wymiennik jest gotowy do podłączenia z pompą ciepła oraz uruchomieniem instalacji. Podsumowując jest to rozwiązanie ekonomiczne jednak ze względu na spore wymagania powierzchni niemożliwe do zastosowania na terenie każdej inwestycji.

Nasi doradcy starają się dopasować optymalne rozwiązanie dla Państwa inwestycji. Zachęcamy do kontaktu oraz zapoznania się z wykonanymi przez nas instalacjami poziomego wymiennika gruntowego.

Technologia GRD - gruntowy wymiennik ciepła

Technologia ta charakteryzuje się wykonywaniem wielu odwiertów tzw. „dolnego źródła” z jednej studni, dla potrzeb zasilania pomp ciepła. Jest to jedyna stosowana i chroniona patentem metoda na terenie Europy, w której odwierty wykonywane są promieniowo pod różnymi kątami względem kierunku pionowego. Długość pojedynczego odwiertu może dochodzić do 40-60 m.

W standardowej studni można wykonać do 20 odwiertów, co łącznie daje ok. 1200 mb zainstalowanych wymienników. Przyjmując, że średnia energetyczność gruntu jest na poziomie 35 – 40 W/metr odwiertu, uzależnione oczywiście od budowy geologicznej danego regionu, z jednej studni można uzyskać blisko 40-50 kW mocy.

Metoda GRD zawiera w sobie pozytywne cechy metody wiercenia pionowego jak również metody poziomej tzn. korzystamy ze stabilnego ciepła głębszych warstw górotworu jak również ciepła warstw przypowierzchniowych podlegających cyklicznej regeneracji w okresie wiosenno letnim.

Innowacyjność technologii GRD polega na sposobie instalacji otworowych wymienników ciepła pod kątem 35-65 stopni z jednej studni startowej wokół jej osi. Dzięki temu można maksymalnie wykorzystać warstwy najbardziej energetyczne występujące w danym profilu litologicznym, poprzez zaprojektowanie i wykonanie wymienników pod odpowiednim kątem, odpowiadającym uzyskaniu największej średniej wartości współczynnika przewodzenia ciepła.

Wykonanie dolnego źródła rozpoczyna się od rozpoznania budowy geologicznej danego regionu, projektowania otworów wiertniczych oraz optymalizacji konstrukcji otworów pod kątem efektywności energetycznej. Następnie wykwalifikowani wiertacze przystępują do procesu wiercenia, który składa się z następujących etapów:

Instalacja studni startowej o średnicy DN 1000 – studnie wykopuje się i instaluje w miejscu planowanych odwiertów.
Ustawienie wiertnicy na studni.
W zależności od budowy geologicznej i warunków hydrogeologicznych, wiercenie przeprowadza się z rurami osłonowymi, lub bez nich, samym przewodem wiertniczym. Istnieje również możliwość pracy w bardzo trudnych warunkach geologicznych przy zastosowaniu „młotka wgłębnego”
Po uzyskaniu zakładanej głębokości i upewnieniu się, że ściany otworu są stabilne, przewód wiertniczy jest wyciągany i wprowadzany jest otworowy wymiennik ciepła.
Następnie przestrzeń pierścieniowa jest uszczelniana zaczynem wypełniającym o zwiększonej przewodności cieplnej, przy zastosowaniu metody betonowania podwodnego ogólnie nazywaną metodą „Contractor”.
Kolejne wymienniki wiercone są wg. powyższego schematu.
Ostatnim etapem jest ponowne sprawdzenie szczelności wymienników, zabudowanie głowic odwiertów a następnie montaż rozdzielaczy wraz z niezbędną armaturą i wypełnienie całej instalacji cieczą roboczą – glikolem.

II. Pompa ciepła powietrze-woda

Dolnym źródłem w takich pompach ciepła jest ciepło z powietrza. Powietrzna pompa ciepła do produkcji energii cieplnej wykorzystuje ciepło zgromadzone w powietrzu i przekazuje je do górnego źródła tj. instalacji grzewczej w budynku. Pompy powietrzne posiadają niższą efektywność w stosunku do pomp gruntowych, jednak koszt inwestycyjny związany z ich montażem jest znacznie niższy. Jeżeli dodamy do tego, że mogą pracować nawet do -25°C w trybie monoenergetycznym ( wspomaganym tylko grzałką ) to pompy ciepła powietrze – woda okazują się najlepszym wyborem. Technologia powietrznych pomp ciepła powietrze – woda dzieli się na dwa typy: SPLIT i MONOBLOK

SPLIT – najbardziej wydajne pompy typu powietrze – woda. Instalacja pompy ciepła składa się z dwóch jednostek: zewnętrznej zawierającej parowacz, sprężarkę oraz wewnętrznej tzw. hydro-moduł w którym przekazywana jest energia cieplną.
Układ tego typu połączony jest instalacją chłodniczą, w której krąży czynnik chłodniczy. W rozwiązaniu typu split energia cieplna przekazywana jest za pomocą skraplacza bezpośrednio do górnego źródła (wody kotłowej).

MONOBLOK – rozwiązanie mniej rozbudowane od układu split, w jednej obudowie znajdują się wszystkie elementy instalacji chłodniczej: parowacz, sprężarka, skraplacz. Urządzenie typu monoblok umieszcza się na zewnątrz budynku
i doprowadza do niego bezpośrednio lub pośrednio górne źródło.

STERFA POMP CIEPŁA ze względu na szereg korzyści szczególnie poleca montaż instalacji pomp ciepła w układzie typu SPLIT.

Pompy ciepła typu split, po uwzględnieniu wszystkich urządzeń pośrednich posiadają wyższe COP w stosunku do pomp typu monoblok.