Jakie mogą być dolne źródła ciepła?
Do parametrów określających ilościowo dolne źródło ciepła należą zawartość ciepła, temperatura źródła i jej zmiany w czasie.
Od strony technicznej istotne są takie czynniki jak możliwość ujęcia i pewność eksploatacji.
Źródła naturalne:
- Wody powierzchniowe - energia zawarta w wodach powierzchniowych pochodzi z wymiany ciepła pomiędzy wodą a powietrzem atmosferycznym i gruntem. Wadą wód powierzchniowych jako dolnego źródła są problemy z poborem energii w okresach niskich temperatur, a także występowanie oblodzenia. Ze względu na zanieczyszczenie wód powierzchniowych wymagane jest stosowanie wymienników pośrednich i odpowiednich układów filtrujących. Zmniejsza efektywność energetyczną pomp ciepła i znacznie podnosi koszty inwestycyjne.
- Wody podziemne - stanowią źródło o stabilnej temperaturze i łatwej dostępności. Wody te mogą być kierowane bezpośrednio do parownika. Wadę stanowi wysoki inwestycyjny i eksploatacyjny ujęcia.
- Grunt - może być użyty jako dolne źródło tylko dla pomp ciepła o stosunkowo niewielkich wydajnościach cieplnych.
- Powietrze atmosferyczne - najtańsze, bo nie wymagające żadnych prac inwestycyjnych jest wykorzystanie powietrza jako dolnego źródła. Jest po prostu zasysane z zewnątrz lub wewnątrz budynku i po pobraniu z niego ciepła w parowniku, schłodzone jest odprowadzane kanałem odlotowym. Pobrane z powietrza ciepło może być przekazywane do wody krążącej w obiegu grzejnym podłogówki lub do powietrza wdmuchiwanego przez klimakonwektory. W naszym klimacie zastosowanie powietrza jako źródło dolne ciepła do ogrzewania domu jest mało efektywne. Największym mankamentem tego rozwiązania są sezonowe i pogodowe zmiany temperatury powietrza, przy czym najgorsze warunki są w zimie, kiedy pompa ciepła jest mocno eksploatowana, a jej sprawność spada w miarę obniżania się temperatury powietrza (dla T poniżej -10°C współczynnik COP wynosi zaledwie 2 ÷ 3). Powietrze atmosferyczne charakteryzuje się dużą zmiennością temperatur zarówno w okresie dobowym, jak i w całym okresie grzewczym. W zakresie temperatur ujemnych występują poważne problemy z oszranianiem urządzeń. Jako dolne źródło może też być wykorzystane powietrze wewnątrz domu (5 ÷ 20°C), ale dotyczy to ograniczonych zastosowań pompy ciepła wyłącznie do wytwarzania c.w.u. lub do klimatyzacji (w roli rekuperatora).
Dolne źródła ciepła stanowić może również odpadowe ciepło technologiczne i komunalne (np. chłodnie kominowe i wentylatorowe, układy wentylacyjne itp.).
Najcieplejszym i najbardziej stabilnym temperaturowo źródłem dolnym może być sztuczne źródło ciepła, takie jak ścieki, woda powrotna w systemach ciepłowniczych, inne ciecze, gazy lub powietrze ogrzewane w jakimś procesie technologicznym. Możliwości takich rozwiązań istnieją w przemyśle lub budownictwie komunalnym, natomiast bardzo rzadko zdarzają się w domach jednorodzinnych.
Pozostają nam zatem źródła naturalne (odnawialne) wymienione powyżej. Spośród tych najwyższą temperaturę ma woda gruntowa, ok. 10°C, niezależnie od głębokości i pory roku. Rozwiązanie z wodą gruntową jako dolne źródło jest więc bardzo korzystne pod względem sprawności (COP osiąga wartości 5÷6), ale wymaga sprawdzenia parametrów wody, której zanieczyszczenia mogą powodować korozję wymiennika ciepła lub powstawanie osadów.
Opracowanie redakcja www.klimatyzacja.pl, www.ogrzewnictwo.pl [AJ].
Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji.
