pompy ciepła.pdf
(
926 KB
)
Pobierz
BD3_194-205.pdf
rafiliœmy w dziesi¹tkê. Rozpoczêty w poprzednim wydaniu BD
cykl edukacyjny ROK POMPY CIEP£A spotka³ siê z ogromnym
zainteresowaniem. To naprawdê gor¹cy temat. Nasza sonda wœród
cz³onków Klubu Buduj¹cych Dom pokaza³a, ¿e ok. 3%
(jeden na trzydziestu) respondentów zastosowa³o ju¿ w swoich domach
ogrzewanie pomp¹ ciep³a, a 35% (jeden na trzech) rozwa¿a
zastosowanie takiej instalacji. Od podjêcia decyzji „na tak”
powstrzymuj¹ ich najczêœciej dwie obawy.
Pierwsza, to pokutuj¹ce ci¹gle przekonanie, ¿e inwestycja
poch³onie od 70 do 100 tys. z³.
Druga obawa dotyczy braku mo¿liwoœci kontroli rozwi¹zañ
proponowanych przez firmê, bo to wiedza dla inwestora tajemna
i pozostaje mu zdaæ siê na uczciwoœæ i solidnoœæ firmy.
Te obawy mo¿na rozwiaæ czytaj¹c cykl naszych artyku³ów.
Nic tu nie ma trudnego. Wystarczy znaæ cztery dzia³ania arytmetyczne,
¿eby wszystko sprawdziæ i policzyæ. A warto kontrolowaæ i ogarniaæ
w³asnym rozumem propozycje i dzia³ania firm. Doskonale ilustruje to
artyku³ „Case study, czyli oferty z ¿ycia wziête”. Koniecznie przeczytajcie.
Przekonacie siê, ¿e skrupulatna i krytyczna analiza ofert firmowych
pozwala skalkulowaæ koszty inwestycji na poziomie 30 000-40 000 z³.
Nasz cykl ROK POMPY CIEP£A zaczêliœmy od przegl¹du rozwi¹zañ
systemowych instalacji z pomp¹ ciep³a (artyku³ z BD 1-2/07 jest
dostêpny w ca³oœci na www.budujemydom.pl). Teraz zajmiemy siê
wyborem dolnego Ÿród³a ciep³a. To najpowa¿niejsza decyzja
i podejmuje j¹ inwestor.
1
Dlaczego i dla kogo pompa
ciep³a? Przegl¹d rozwi¹zañ
systemowych
5
Ciep³a woda u¿ytkowa (c.w.u.)
w systemie z pomp¹ ciep³a
6
Pompa ciep³a w klimatyzacji.
Ch³odzenie i rekuperacja
2
3
Ÿ
ród³o dolne
– co wybraæ?
7
Pompa ciep³a
a technologia domu
Ÿ
ród³o górne – jak rozprowa-
dziæ ciep³o? Ogrzewanie
i dogrzewanie pomp¹ ciep³a
8
Eksploatacja i konserwacja
systemu z pomp¹ ciep³a
9
Wymiana kot³a c.o. na pompê
ciep³a – modernizacja
ogrzewania
4
Pompa ciep³a – wybieramy
i kupujemy. Przegl¹d oferty
rynkowej
T
Sk¹d braæ ciep³o?
Z powietrza, wody czy
z ziemi? To najwa¿-
niejsza decyzja
w ogrzewaniu pomp¹
ciep³a. To pytanie za
20 000 z³, bo tyle
mo¿e kosztowaæ roz-
wi¹zanie najdro¿sze.
Najtañsze jest za
darmo. Ale licz¹ siê
te¿ inne kryteria
wyboru.
WYBÓR
Ÿ
RÓD£A DOLNEGO
Ÿród³o dolne
PROF. WIES£AW MARCINIAK
– co wybraæ?
nstalacja grzewcza z pomp¹ ciep³a
sk³ada siê z trzech zasadniczych
czêœci
1
:
Q
Ÿród³a dolnego;
Q
wêz³a cieplnego, którego najwa¿niej-
szym elementem jest pompa ciep³a;
Q
Ÿród³a górnego.
Ÿ
ród³o górne grzeje pomieszczenia – to
pod³ogówka, grzejniki lub jedno i drugie.
Energiê ciepln¹ dostarcza do Ÿród³a gór-
nego pompa ciep³a. Jest to energia pobie-
rana przez pompê ciep³a z powietrza, wo-
dy lub gruntu za pomoc¹ instalacji nazy-
wanej
Ÿród³em dolnym
. Fachowcy twier-
dz¹, ¿e nie pompa ciep³a, lecz Ÿród³o dol-
ne decyduje o jakoœci ca³ego systemu
grzewczego. Du¿o w tym racji – pompa
ciep³a to w istocie sprê¿arka, której fi-
zyczna zasada pracy jest zawsze taka sa-
ma. Jej mo¿liwoœci i ograniczenia wyni-
kaj¹ wiêc g³ównie z praw fizyki, nieza-
le¿nych od starañ konstruktora i produ-
centa.
Ka¿da pompa ciep³a zawsze zrobi swoje –
„przepompuje” ciep³o ze Ÿród³a dolnego
do górnego, jeœli tylko Ÿród³o dolne jest
odpowiednio wydajne. Jeœli Ÿród³o dolne
jest Ÿle wybrane, Ÿle zaprojektowane lub
Ÿle wykonane, nawet najlepsza pompa
ciep³a nic nie pomo¿e.
JEST Z CZEGO WYBIERAÆ
Wiemy ju¿, ¿e sprawnoœæ ogrzewania
pomp¹ ciep³a, okreœlana wspó³czynni-
kiem
COP
jest tym wiêksza, im mniejsza
jest ró¿nica temperatury ∆
T
miêdzy Ÿró-
d³em górnym
(T
2
)
a Ÿród³em dolnym
(T
1
)
tj. COP ~ . Jest to zale¿noœæ in-
tuicyjnie oczywista, gdy¿ pompowanie
ciep³a „pod górkê” tj. z materii ch³odniej-
szej do cieplejszej, wymaga tym wiêkszej
pracy im wy¿sza jest „górka”, czyli im
wiêksza jest ró¿nica temperatur ∆
T
.
W przypadku zastosowania ogrzewa-
nia pod³ogowego (jest to rozwi¹zanie
Ÿród³o górne
pompa ciep³a
Ÿród³o dolne
1
Ogólny schemat systemu ogrzewania z pomp¹ ciep³a
3
2007
195
i
T
2
∆
T
ROK POMPY CIEP£A
dwie studnie
jest nieco gorsza ni¿ dla wody grunto-
wej (COP = 4 ÷ 5). Wy¿sze s¹ koszty
inwestycyjne, k³opotliwe jest zaanga¿o-
wanie du¿ej powierzchni dzia³ki (dla
kolektora poziomego), ale jest to roz-
wi¹zanie o wysokim stopniu niezawod-
noœci, gdy¿ uk³ad zamkniêty jest nie-
wra¿liwy na zanieczyszczenia czy ewen-
tualne zmiany warunków hydrogeolo-
gicznych.
Najtañsze, bo nie wymagaj¹ce ¿adnych
prac inwestycyjnych jest wykorzystanie
powietrza jako dolnego Ÿród³a. Naj-
wiêkszym mankamentem tego rozwi¹-
zania s¹ sezonowe i pogodowe zmiany
temperatury powietrza, przy czym naj-
gorsze warunki s¹ w zimie, kiedy pom-
pa ciep³a jest mocno eksploatowana,
a jej sprawnoœæ spada w miarê obni¿ania
siê temperatury powietrza (dla T poni-
¿ej -10°C wspó³czynnik COP wynosi za-
ledwie 2 ÷ 3). Jako dolne Ÿród³o mo¿e
te¿ byæ wykorzystane powietrze we-
wn¹trz domu (5 ÷ 20°C), ale dotyczy to
ograniczonych zastosowañ pompy cie-
p³a wy³¹cznie do wytwarzania c.w.u. lub
do klimatyzacji (w roli rekuperatora).
kolektor p³aski
2
Klasyfikacja Ÿróde³ energii cieplnej pobieranej
przez pompê ciep³a
zalecane) temperatura
T
2
wynosi ok.
30°C (ok. 300 K). Najcieplejszym Ÿró-
d³em dolnym mo¿e byæ sztuczne Ÿród³o
ciep³a, takie jak œcieki, woda powrotna
w systemach ciep³owniczych, inne cie-
cze, gazy lub powietrze ogrzewane w ja-
kimœ procesie technologicznym. Mo¿li-
woœci takich rozwi¹zañ istniej¹ w prze-
myœle lub budownictwie komunalnym,
natomiast bardzo rzadko zdarzaj¹ siê w
domach jednorodzinnych. Pozostaj¹
nam Ÿród³a naturalne (odnawialne) wy-
mienione na rys.
2
i przedstawione
schematycznie na rys.
3
. Najwy¿sz¹
temperaturê ma woda gruntowa, ok.
10°C, niezale¿nie od g³êbokoœci i pory
roku. Rozwi¹zanie z wod¹ gruntow¹ ja-
ko dolne Ÿród³o jest wiêc bardzo ko-
rzystne pod wzglêdem sprawnoœci
(
COP
osi¹ga wartoœci 5÷6), niezbyt
drogie inwestycyjnie, ale wymaga
sprawdzenia parametrów wody, której
zanieczyszczenia mog¹ powodowaæ ko-
rozjê wymiennika ciep³a lub powstawa-
nie osadów.
Kolektor gruntowy
to kil-
kaset metrów zakopanej w ziemi rury
nape³nionej glikolem. Mo¿e byæ
pozio-
my
(p³aski lub spiralny) zakopany na
g³êbokoœæ ok. 1,5 m pod powierzchni¹
gruntu lub
pionowy
w odwiertach
o g³êbokoœci do 200 m.
Glikol kr¹¿¹cy w kolektorze gruntowym
ma zwykle temperaturê od -2 do +5°C,
w pierwszym przybli¿eniu przyjmuje
siê 0°C. Sprawnoœæ systemów z kolekto-
rem gruntowym nape³nionym glikolem
kolektor spiralny
WODA GRUNTOWA
– DWIE STUDNIE
To najprostsze rozwi¹zanie. Grunt,
a wiêc równie¿ woda gruntowa, na g³ê-
bokoœci wiêkszej ni¿ 6 m ma w zasadzie
sta³¹ temperaturê, która wynosi w Pol-
sce ok. 10°C, niezale¿nie czy jest zima,
czy lato (mo¿na siê liczyæ ze zmianami
w przedziale 7 ÷ 12°C). Najtañszym in-
westycyjnie sposobem pobierania ciep³a
z gruntu jest pompowanie wody z g³ê-
bokoœci poni¿ej 6 m (oczywiœcie, lustro
wody gruntowej mo¿e byæ na poziomie
wy¿szym , np. 1 lub 2 m pod powierzch-
ni¹ gruntu). Budujemy dwie studnie –
czerpaln¹
do poboru wody,
ch³onn¹
do
odprowadzenia (zrzutu) wody sch³odzo-
nej, która wyp³ywa z pompy ciep³a.
W typowych warunkach geologicznych,
gdy woda jest czerpana z warstwy wodo-
noœnej na g³êbokoœci 6 ÷ 15 m, koszt
budowy takich dwóch studni wynosi
ok. 2000 z³. Odleg³oœæ pomiêdzy stud-
ni¹ czerpaln¹ i ch³onn¹ powinna byæ jak
najwiêksza (co najmniej 15 m), ¿eby
ch³odna woda zrzucana nie miesza³a siê
z wod¹ czerpan¹, niekorzystnie obni-
¿aj¹c jej temperaturê.
Obie studnie musz¹ korzystaæ z tej sa-
mej warstwy wodonoœnej, przy czym
kolektor pionowy
powietrze
3
Podstawowe rodzaje dolnego Ÿród³a
196
2007
3
studnia czerpalna powinna znajdowaæ
siê przed ch³onn¹ wzglêdem kierunku
przep³ywu wody w tej warstwie. Chodzi
o to, by woda sch³odzona nie wraca³a do
studni czerpalnej.
WydajnoϾ pompowania wody grunto-
wej powinna wynosiæ ok. 1,5 m
3
/h
(szczegó³owe obliczenia w ramce obok),
do czego wystarcza pompa samozasysa-
j¹ca o mocy 200 W (jeœli lustro wody
jest nie g³êbiej ni¿ 6 m). Nie zawsze wa-
runki gruntowo-wodne s¹ korzystne dla
tego rozwi¹zania.
Podstawowym przeciwwskazaniem mo-
¿e byæ g³êboki poziom lustra wody
gruntowej, co zmusza do stosowania
dro¿szych rozwi¹zañ – pomp g³êbino-
wych i g³êbokich wierceñ.
Uwaga
– na
studnie g³êbsze ni¿ 30 m wymagane jest
pozwolenie wodnoprawne. Jest te¿ dru-
gi warunek (nie zawsze przestrzegany),
¿e trzeba niezale¿nie od g³êbokoœci
studni mieæ pozwolenie wodnoprawne
na czerpanie wody w iloœci wiêkszej ni¿
15 m
3
/dobê.
Jest to warunek na ogó³ spe³niany „na
styk”, gdy¿ przy pompowaniu w tempie
JAKA POMPA WODNA W SYSTEMIE WODA-WODA?
Policzmy, w jakim tempie trzeba pompowaæ wodê
gruntow¹, aby pobieraæ z niej wystarczaj¹c¹ iloœæ
ciep³a. Do ogrzewania wspó³czeœnie zbudowane-
go domu jednorodzinnego, czyli domu spe³niaj¹-
cego obecne normy termoizolacji, potrzebna jest
moc grzewcza 50 W/m
2
. Zatem zapotrzebowanie
na moc ciepln¹ do ogrzewania domu o po-
wierzchni 200 m
2
wynosi ok. 10 kW (200 m
2
x
50 W/m
2
).
Ÿ
ród³o ciep³a o takiej mocy dostarczy
w ci¹gu godziny 10 kWh energii cieplnej. Za³ó¿my
COP = 5, zatem z wody jest pobierane 4/5 ener-
gii grzewczej tj. 8 kWh (pozosta³a 1/5 pochodzi
wprost z energii elektrycznej zasilaj¹cej sprê¿ar-
kê). Przeliczmy to na kalorie. Trzeba sobie przypo-
mnieæ ze szko³y, ¿e 1 cal (kaloria) = 4,2 J (d¿ula),
a 1 J = W·s.
Zatem 8 kWh = 8000 W·3600 s = 28 800 000 J,
st¹d 28 800 000 J : 4,2 J = 6 857 000 cal
≈
6 900 kcal ciep³a. Ile do tego potrzeba wody?
Jeœli za³o¿ymy, ¿e czerpiemy z gruntu wodê
o temperaturze 10°C i sch³adzamy do 5°C,
to ka¿dy litr wody oddaje: 1000 cm
3
·(10
÷
5°C)
= 5 kcal.
Jeœli 1 litr wody gruntowej odda 5 kcal ciep³a,
a w ci¹gu godziny potrzebujemy do ogrzania
domu 6900 kcal, to iloœæ wody, jak¹ trzeba wpom-
powaæ w ci¹gu godziny wynosi 6900 kcal : 5 kcal/l
= 1380 l, czyli wydajnoϾ pompowania powinna
wynosiæ ok. 1,4 m
3
/h lub inaczej 23 l/min. To pro-
ste obliczenie wskazuje, jakiej pompy potrzebuje-
my. Otó¿ wydajnoœæ ok. 30 l/min. zapewnia ma-
lutka pompa samozasysaj¹ca o mocy rzêdu
100-200 W. A znane s¹ przypadki, gdy do pompy
ciep³a pobieraj¹cej 1,1 kW mocy elektrycznej
zastosowano pompê wodn¹ o mocy 1,2 kW!
To wielki b³¹d, takie dziesiêciokrotne „przewymia-
rowanie” pompy wodnej powoduje, ¿e za pr¹d zu-
¿ywany na czerpanie wody zap³acimy tyle samo,
co za energiê elektryczn¹ zu¿ywan¹ przez pompê
ciep³a. Podobnie nieoptymalne jest korzystanie
ze wspólnej pompy wodnej – do wody u¿ytkowej
i do studni czerpalnej dla ogrzewania pomp¹
ciep³a.
Zwykle pompa wodna u¿ywana do wody u¿ytko-
wej ma moc oko³o 1 kW, a wiêc o wiele za du¿¹
dla potrzeb systemu grzewczego z pomp¹ ciep³a.
Na wypadek awarii którejœ pompy, warto jednak
zamontowaæ zawór umo¿liwiaj¹cy pracê jednej
z pomp w obu funkcjach do czasu naprawy
drugiej.
REKLAMA
ROK POMPY CIEP£A
Bezpieczne parametry
wody gruntowej
parametr
wartoϾ
graniczna
wartoϾ pH
7 do 9
siarczany SO
4
<70 mg/l
wolny chlor Cl
2
<0,5 mg/l
chlorki
<300 mg/l
azotany NO
3
<100 mg/l
twardoϾ CaCO
3
<300 mg/l
wolny kwas wêglowy H
2
CO
3
<20 mg/l
¿elazo
<3 mg/l
mangan
<2 mg/l
utlenialnoϾ 02
<2 mg/l
amoniak NH3
<2 mg/l
Uwaga. Ka¿dy producent mo¿e indywidualnie okreœliæ
parametry graniczne dla swojego urz¹dzenia. Na
przyk³ad u niektórych producentów ograniczenia na
¿elazo i mangan wynosz¹ odpowiednio <0,2 mg/l
oraz <0,1 mg/l – jak dla wody pitnej.
4
Przyk³adowy uk³ad pêtli kolektora poziomego
1,5 m
3
/h oznacza maksymalnie 10 go-
dzin pracy pompy wodnej na dobê.
Te graniczne parametry mo¿na odnieœæ
do pompy ciep³a o mocy 7 ÷ 8 kW. Dla
pompy ciep³a o wiêkszej mocy wydaj-
noœæ pompowania wody musi byæ wiêk-
sza ni¿ 1,5 m
3
/h, zatem warunek czerpa-
nia wody w iloœci wiêkszej ni¿ 15 m
3
/dobê
zostanie przekroczony i trzeba wyst¹piæ
o pozwolenie.
Czêsto wyra¿ane s¹ obawy o nied³ugi
czas ¿ycia studni – zarówno czerpalnej,
której wydajnoœæ z czasem mo¿e siê ob-
ni¿yæ, jak te¿ zrzutowej, której ch³on-
noœæ mo¿e nie byæ wystarczaj¹ca po pew-
nym czasie. Jednak ewentualnej degra-
dacji studni wierconej nie nale¿y spo-
dziewaæ siê wczeœniej ni¿ po 15 ÷ 20 la-
tach. Jeœli ju¿ tak siê stanie, to nie bêdzie
wielkim problemem finansowym ani
technicznym wywiercenie nowych stud-
ni, zatem tym ograniczeniem nie powin-
niœmy siê nadmiernie przejmowaæ. In-
nym k³opotem systemu woda-woda mo-
¿e byæ z³a jakoœæ wody – du¿a zawartoœæ
¿elaza i manganu jak równie¿ bardzo wy-
soka twardoϾ (tabela). Do producenta
pompy ciep³a nale¿y ocena, czy z³e parame-
try jakoœciowe wody mog¹ istotnie wp³yn¹æ
na niszczenie lub z³¹ pracê pompy ciep³a.
GroŸne i, niestety, doœæ czêste w naszych
warunkach jest nadmierne za¿elazienie wo-
dy. ¯elazo nie jest szkodliwe dopóki siê nie
utleni. Osad tlenku ¿elaza mo¿e „zatkaæ”
wymiennik, tak¿e studniê ch³onn¹. Dlatego
w przypadku mocno za¿elazionej wody nie-
zmiernie wa¿ne jest, by ca³y uk³ad od pobo-
ru wody w studni czerpalnej do zrzutu
w studni ch³onnej by³ szczelny i nie „nabie-
ra³” powietrza.
Niektórzy producenci oferuj¹ opcjonal-
nie parowniki w specjalnym wykona-
niu, odpornym na korozyjne dzia³anie
wody o „z³ych” parametrach. Stosuje siê
te¿ dodatkowy wymiennik ciep³a od-
porny na „z³¹” wodê. W obiegu wtór-
nym takiego wymiennika, poœrednicz¹-
cym miêdzy wod¹ ze studni a parowni-
kiem pompy ciep³a, kr¹¿y woda z 10%
zawartoœci¹ etylenu.
1,5 do 5 razy wiêksz¹ ni¿ powierzchnia
domu. Zatem do tego rozwi¹zania nie-
zbêdna jest du¿a powierzchnia dzia³ki
(np. ok. 600 m
2
dla domu o powierzchni
ogrzewanych pomieszczeñ ok. 150 m
2
, je-
œli grunt jest suchy i piaszczysty). Rury
kolektora s¹ wype³nione roztworem wod-
nym glikolu. Dawniej stosowano roztwór
wodny soli (solankê). Nazwa solanka zwy-
czajowo jest dalej u¿ywana, choæ mo¿e
odnosiæ siê do glikolu. W parownikach
pompy ciep³a glikol oddaje ciep³o och³a-
dzaj¹c siê o ok. 4 K. Œrednia temperatura
glikolu w kolektorze wynosi ok. 0°C, cho-
cia¿ po s³onecznym lecie mo¿e osi¹gn¹æ
nawet +10°, a podczas srogiej zimy mo¿e
wych³odziæ siê do kilku stopni poni¿ej ze-
ra. Trzeba pamiêtaæ, ¿e ciep³o odbierane
przez glikol z gruntu pochodzi g³ównie
z promieni s³onecznych – transport cie-
p³a z g³êbszych warstw ziemi ku po-
wierzchni jest zjawiskiem pomijalnie s³a-
bym. Dlatego bardzo wa¿na jest mo¿li-
woœæ pe³nej regeneracji cieplnej gruntu
w lecie, przed nastêpnym sezonem grzew-
czym. Nie ma wiêc sensu zakopywanie
kolektora na g³êbokoœciach wiêkszych ni¿
1,8 m, gdzie s³abo dochodzi ciep³o s³o-
neczne. Nie wolno te¿ utrudniaæ penetra-
cji energii s³onecznej przez np. zabetono-
wanie powierzchni gruntu nad kolekto-
rem. Warto tu zauwa¿yæ, ¿e energia s³o-
neczna przenika do gruntu g³ównie z wo-
d¹ deszczow¹. Brak mo¿liwoœci pe³nej re-
generacji cieplnej gruntu przez lato to ry-
zyko obni¿enia temperatury glikolu w zi-
mie poni¿ej granicznej wartoœci dla danej
pompy, co spowoduje wy³¹czenie siê
KOLEKTOR
POZIOMY P£ASKI
Wykonuje siê z rur PE o œrednicy 1 cala,
uk³adanych w wykopie o g³êbokoœci ok.
1,5 m, czyli poni¿ej strefy przemarzania,
ale nie g³êbiej ni¿ 2 m. Jest to zwykle kil-
ka pêtli, czyli odcinków rur o d³ugoœci ok.
100 m
4
. Podzia³ rury kolektora przyk³a-
dowej d³ugoœci 500 m na piêæ równole-
g³ych pêtli d³ugoœci 100 m ma na celu
zmniejszenie oporów przep³ywu, aby
pompa obiegowa wymuszaj¹ca przep³yw
glikolu nie musia³a osi¹gaæ du¿ych mocy,
zmniejszaj¹c tym samym efektywn¹
sprawnoϾ systemu ogrzewania. Przy od-
stêpach miêdzy rurami rzêdu 0,5 ÷ 0,8 m
z jednego m
2
gruntu z kolektorem otrzy-
muje siê moc 10 ÷ 40 W, w zale¿noœci od
rodzaju gleby. Gliniasty i wilgotny grunt
oddaje wiêcej ciep³a (30 ÷ 40 W), ni¿
piaszczysty, suchy (10 ÷ 20 W). St¹d przy
za³o¿eniu, ¿e do ogrzewania domu potrzeba
ok. 50 W na jeden metr kwadratowy
powierzchni pomieszczeñ, kolektor p³a-
ski powinien zajmowaæ powierzchniê
198
2007
3
Plik z chomika:
cloudzer678
Inne pliki z tego folderu:
Baterie kond.,prost., akumulatory.htm
(400 KB)
Biogaz.doc
(30 KB)
Biopaliwa płynne.pdf
(163 KB)
budowa palnika olejowego.JPG
(156 KB)
budowa palnika widok.JPG
(107 KB)
Inne foldery tego chomika:
Pliki dostępne do 21.01.2024
! NAUKA
[Devil's Film] Mom Likes It Up The Ass! (720p)
█ SERIALE
█ FILMY
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin