Dolne źródło pompy ciepła – co to jest i jakie powinno mieć parametry?

Dolne źródło pompy ciepła to podstawa pozyskiwania energii niezbędnej do ogrzewania budynków oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Jest to medium, z którego pompa ciepła pobiera ciepło, aby następnie przekazać je do systemu grzewczego. W zależności od rodzaju pompy, dolnym źródłem może być powietrze atmosferyczne, grunt, woda gruntowa, zbiorniki lodowe czy ścieki. Wybór odpowiedniego dolnego źródła ma bezpośredni wpływ na efektywność i wydajność całego systemu.

Rodzaje dolnych źródeł ciepła

W systemach pomp ciepła wyróżnia się kilka głównych typów dolnych źródeł.

1. Powietrze atmosferyczne: wykorzystywane w pompach typu powietrze-woda. Jest to najłatwiej dostępne źródło ciepła, jednak jego efektywność zależy od warunków klimatycznych. W niskich temperaturach zewnętrznych sprawność systemu może się obniżać, wpływając na zwiększone zużycie energii elektrycznej.
2. Grunt: stosowany w pompach gruntowych, gdzie ciepło pozyskiwane jest za pomocą poziomych kolektorów lub pionowych sond geotermalnych.
3. Woda gruntowa: wykorzystywana w systemach woda-woda. Woda gruntowa charakteryzuje się stałą temperaturą przez cały rok, jest więc bardzo efektywnym dolnym źródłem ciepła. Jednak zastosowanie tego rozwiązania wymaga spełnienia określonych warunków hydrologicznych oraz uzyskania odpowiednich pozwoleń.
4. Zbiorniki lodowe: stanowią alternatywne dolne źródło ciepła. Są to betonowe lub tworzywowe zbiorniki wypełnione wodą i zakopane w gruncie. Podczas procesu zamarzania wody uwalniana jest znaczna ilość energii cieplnej, którą pompa ciepła może wykorzystać do ogrzewania. Nawet przy ujemnych temperaturach system jest w stanie efektywnie pozyskiwać ciepło.
5. Ścieki: energia cieplna zawarta w ściekach to dość niedocenione dolne źródło taniej energii dla pomp ciepła. Temperatura ścieków w ciągu roku wynosi od 10 do 20°C, co czyni je stabilnym źródłem ciepła. Przy dużych, zbiorczych kolektorach sanitarnych, możliwe jest efektywne wykorzystanie tej energii.

Ważne parametry dolnego źródła

Efektywność pompy ciepła w dużej mierze zależy od parametrów dolnego źródła. Do najważniejszych z nich należą:

• temperatura: im wyższa i bardziej stabilna temperatura dolnego źródła, tym wyższa efektywność pompy ciepła. Na przykład, temperatura gruntu na głębokości około 10 metrów wynosi około 10°C przez cały rok, sprzyjając stabilnej pracy systemu.
• pojemność cieplna: dolne źródło powinno dysponować odpowiednią ilością energii cieplnej, aby zapewnić ciągłą pracę pompy ciepła bez nadmiernego wychładzania medium. W przypadku gruntu oznacza to odpowiednią wielkość i głębokość wymiennika, a dla wody gruntowej – odpowiedni przepływ i regenerację cieplną.
• właściwości fizykochemiczne: w przypadku systemów gruntowych istotne są właściwości termiczne gruntu, takie jak wilgotność czy przewodność cieplna, które wpływają na efektywność wymiany ciepła.

Wybór dolnego źródła

Decyzja o wyborze konkretnego dolnego źródła pompy ciepła powinna być poprzedzona analizą geologiczną i klimatyczną. Dla budynków położonych w regionach o łagodnym klimacie efektywnym rozwiązaniem może być system powietrzny, wymagających najmniejszych nakładów inwestycyjnych. W miejscach o dostępie do stabilnych pokładów wód gruntowych warto rozważyć rozwiązanie oparte na wymiennikach wodnych, zapewniających wysoką efektywność energetyczną. W przypadku gruntowych źródeł ciepła konieczne jest uwzględnienie rodzaju gruntu – gleby o wysokiej pojemności cieplnej, np. gliny i iły, pozwalają na skuteczniejsze magazynowanie energii cieplnej. Warto również uwzględnić dostępne urządzenia na rynku, takie jak pompy Dimplex czy Panasonic, które oferują różne warianty technologiczne dopasowane do specyficznych warunków dolnego źródła.