Grunt, to ciepło!

Pompy ciepła to urządzenia mające już swój znaczący udział w rynku systemów grzewczych. Mogło by się wydawać, że dynamiczny rozwój i łatwość montażu pomp powietrznych zdominuje tę branżę. Jednak gruntowe pompy, mimo wyższych nakładów inwestycyjnych, wciąż stanowią mocny fi lar wśród ekologicznych rozwiązań. Przemawia za nimi stabilność dolnego źródła i, co się z tym wiąże, przewidywalność kosztów eksploatacji. Co jeszcze warto o nich wiedzieć? Naszym ekspertom przedstawiliśmy pytania od naszych czytelników.

Fot. 1. Wybierając model pompy ciepła warto zwrócić uwagę na możliwości jej sterowania. Fot. DAIKIN
Fot. 1. Wybierając model pompy ciepła warto zwrócić uwagę na możliwości jej sterowania. Fot. DAIKIN

1.Kiedy wykonać kolektor poziomy a kiedy lepiej zdecydować się na pionowy? Czy jakość gruntu ma znaczenie dla wydajności systemu?

Michał Stawiarski z firmy Nabilaton tłumaczy: „Instalacja kolektora poziomego prostego polega na zakopaniu w ziemi rur polietylenowych na głębokości poniżej poziomu przemarzania gruntu. W zależności od rejonu kraju jest to głębokość od 1,2 do 2 m. Zwykle stosuje się do 6 wiązek rury polietylenowej o średnicy 3/4 do 5/4 cala. Nitki kolektora poziomego ułożone są w odległości 0,5-1,09 m od siebie. Modyfikacją kolektora poziomego prostego jest kolektor spiralny. Instalacja ta ma na celu zwiększenie powierzchni wymiany ciepła pomiędzy kolektorem, a ziemią. Rurki kolektora ułożone są w kształcie spirali w rowach o szerokości 80 cm, rowy są w odległości 2 m od siebie. Warto zaznaczyć, że kolektor czerpie ciepło z gruntu wykorzystując ciecz płynącą w rurach, dlatego samo zwiększanie pola powierzchni wymiany ciepła bez zwiększenia powierzchni kolek tora, nie przynosi znacznego wzrostu ciepła pobieranego za pomocą nitek kolektora podczas sezonu grzewczego.

Najlepszym środowiskiem, w którym może zostać ułożony kolektor poziomy jest wodonośny żwir, wodonośny piasek i mocno wilgotna glina. Najgorszym środowiskiem na ułożenie kolektora jest suchy piasek. Jeśli nie dysponujemy dostateczną powierzchnią działki powinniśmy zainstalować rurowy wymiennik pionowy – sondę o głębokości 60-120 m. Uzyskiwana w ten sposób temperatura zasilania jest dosyć stała i zawiera się w granicach 6-8°C. Uzysk energetyczny waha się w granicach 25-50 W/mb odwiertu, lecz może zostać dokładniej stwierdzony dopiero w momencie wykonywania odwiertu. Do 10 m wymiana ciepła w kolektorze jest na niskim poziomie. Ponieważ temperatury zasilania pompy ciepła i gruntu są na podobnym poziomie, nie następuje wymiana energii (ciepła). Przyjmuje się, że od ok. 14 m następuje pobór energii. Decydując się na odwierty np. 60 m należy pamiętać, że 25% takiego odwiertu jest wydatkiem nie przynoszącym żadnych korzyści energetycznych

Fot. 2. Ze względu na mniejszy stopień skomplikowania technologii glikolowe pompy ciepła są bardziej popularne niż bezpośredniego odparowania Fot. DE DIETRICH
Fot. 2. Ze względu na mniejszy stopień skomplikowania technologii glikolowe pompy ciepła są bardziej popularne niż bezpośredniego odparowania Fot. DE DIETRICH

2.Czy na wykonanie kolektora potrzebne są specjalne pozwolenia?

Natalia Sitkowska z DeDietrich odpowiada: „Decydując się na gruntową pompę ciepła i kolektor poziomy do przeprowadzenia prac ziemnych nie potrzeba posiadać żadnych zezwoleń. W przypadku kolektorów pionowych ich montaż wiąże się już z ingerencją w podłoże działki. Oznacza to, że w niektórych przypadkach działanie to wymaga spełnienia określonych formalności wynikających z przepisów ustawy z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze: otwory o głębokości powyżej 30 m, otwory na obszarach górniczych. W tych warunkach każdy inwestor ma obowiązek sporządzenia projektu robót geologicznych, który podlega zgłoszeniu w starostwie. Jeśli starosta w ciągu 30 dni od złożenia projektu nie wniesie sprzeciwu, można przystąpić do wykonania odwiertów. Istnieje również możliwość wykorzystania zbiorników wodnych i cieków powierzchniowych jako dolne źródło ciepła. Podobnie jak w przypadku odwiertów w gruncie, tutaj także działania podlegają wspomnianym wcześniej przepisom prawa geologicznego i górniczego. Do tego dochodzą również przepisy ustawy z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne. Do wniosku o pozwolenie wodnoprawne trzeba dołączyć m.in. operat wodnoprawny, a dokumenty należy złożyć w starostwie.”

3. Dlaczego nie należy używać pompy ciepła przed zakończeniem prac budowlanych w obiekcie lub planować jej pierwszego uruchomienia zimą?

Gdy GPC jest uruchamiana po raz pierwszy w okresie zimowym, może zdarzyć się, że temperatura w instalacji grzewczej jest niższa niż w dolnym źródle, czyli de facto w gruncie. Taka sytuacja natychmiast zaburza działanie pompy, jest nienaturalna, ponieważ standardowo strefa niskiego ciśnienia powinna występować w dolnym źródle ciepła, zaś strefa wysokiego ciśnienia w instalacji grzewczej. Opisane wyżej zaburzenie temperaturowe zmienia układ ciśnień, przez co pompa po uruchomieniu może nie dostarczać ciepła lub zasygnalizować stan awaryjny. Problem rozwiązuje podgrzanie instalacji grzewczej i wywołanie w ten sposób wyższego ciśnienia w jej strefie. Dość często spotkać się można z opiniami niezadowolonych inwestorów, którzy od pierwszego uruchomienia do końca pierwszego sezonu odczuwają znacznie wyższe od zakładanych koszty eksploatacji pompy ciepła. Sytuacja czasem przeciąga się nawet do drugiego sezonu po czym ustępuje i jest typowa dla świeżo postawionych budynków. Wiąże się z niedoszacowaniem strat ciepła w budynku w pierwszym okresie jego użytkowania. Błędem jest rosnące przekonanie takich inwestorów o wadliwym wykonaniu instalacji i pochopnie podejmowane decyzje o ingerencji w nią, ponieważ wyjaśnienie takich sytuacji jest dość banalne: nowy budynek dość długo schnie, zawiera w sobie dużo więcej wilgoci niż budynki wieloletnie i dlatego pompa obarczona jest wówczas dodatkowym zadaniem wygrzania budynku i usunięcia z niego wilgoci. Wyższe zapotrzebowanie budynku na ciepło musi skutkować czasowym wzrostem rachunków, lecz to naturalne zjawisko niemal zawsze zanika najdalej w trakcie drugiego sezonu grzewczego.

Fot. 3. Duży wpływ na jakość pracy gruntowej pompy ciepła ma właściwe wykonanie kolektora gruntowego. Fot. DE DIETRICH
Fot. 3. Duży wpływ na jakość pracy gruntowej pompy ciepła ma właściwe wykonanie kolektora gruntowego. Fot. DE DIETRICH

4. Jakie płyny robocze w instalacji gruntowej pompy ciepła stosuje się obecnie?

Natalia Sitkowska DeDietrich wyjaśnia: „W gruntowych pompach ciepła De Dietrich i Sofath mamy do czynienia głównie z dwiema technologiami: glikol/ woda lub bezpośrednie odparowanie/ woda. Uogólniając, ze względu na mniejszy stopień skomplikowania technologii glikolowe pompy ciepła cieszą się obecnie na rynku większą popularnością. Do instalacji odnawialnych źródeł energii wśród glikoli szczególnie zalecane są te ekologiczne, czyli oparte na glikolu propylenowym. Wykorzystywane roztwory muszą spełniać wysokie wymagania, zabezpieczając układ przed zamrożeniem czy korozją. Roztwór należy również poddawać okresowej kontroli, gdyż z biegiem czasu może ulec degradacji. W gruntowej pompie ciepła Caliane marki Sofath działającej w technologii bezpośredniego odparowania wykorzystywany jest czynnik R410A, który oprócz wysokiej wydajności jest bezpieczny, m.in. nie niszczy warstwy ozonowej. Nie ulega degradacji, więc nie ma też konieczności jego okresowej wymiany, jak w przypadku pomp glikolowych. Dzięki wyeliminowaniu roztworu glikolu i dodatkowego wymiennika pośredniczącego w wymianie ciepła uzyskuje się większą sprawność pompy ciepła.”

Fot. 4. W najbliższych latach urządzenia będą dopracowywane pod kątem efektywności, aby pracowały coraz bardziej oszczędnie i generowały jak najmniejsze koszty eksploatacji dla użytkownika. Fot. DAIKIN
Fot. 4. W najbliższych latach urządzenia będą dopracowywane pod kątem efektywności, aby pracowały coraz bardziej oszczędnie i generowały jak najmniejsze koszty eksploatacji dla użytkownika. Fot. DAIKIN

5. Na jakie wyposażenie pompy ciepła warto zwrócić szczególną uwagę przy wyborze urządzenia?

Magdalena Sawicka-Balcerzak z firmy Daikin odpowiada: „Wybierając pompę gruntową należy zwrócić uwagę, z jakich podzespołów zbudowane jest to urządzenia – czy zawiera pompę obiegową po stronie instalacji i dolnego źródła, jakiego typu sprężarka została zastosowana, czy zawiera filtry, naczynia wzbiorcze i czy jest wyposażona w zasobnik ciepłej wody użytkowej i jaką on ma pojemność. Zazwyczaj w kompaktowych pompach ciepła, te elementy są już w urządzeniu, co minimalizuje ilość rur i elementów instalacji poza urządzeniem. Warto także sprawdzić jak wyposażona jest pompa pod kątem sterowania – jakie opcje mamy do wyboru ze sterownika, czy jest możliwość sterowania na podstawie krzywej pogodowej, czy sterowania termostatem pogodowym, itp.”

Fot. 4. W najbliższych latach urządzenia będą dopracowywane pod kątem efektywności, aby pracowały coraz bardziej oszczędnie i generowały jak najmniejsze koszty eksploatacji dla użytkownika. Fot. DAIKIN
Fot. 4. W najbliższych latach urządzenia będą dopracowywane pod kątem efektywności, aby pracowały coraz bardziej oszczędnie i generowały jak najmniejsze koszty eksploatacji dla użytkownika. Fot. DAIKIN

6.Jakie certyfikaty warto wziąć pod uwagę przy zakupie urządzenia?

Michał Stawiarski z Nabilaton podpowiada: „Certyfikacja urządzenia grzewczego (pompy ciepła) jest ważnym elementem przy wyborze odpowiedniego źródła ciepła. Jednym z głównych certyfikacyjnych znaków jest Europejski Znak Jakości dla Pomp Ciepła EHPA-Q. Daje możliwość stwierdzenia klasy, standardu wykonania oraz jakości urządzenia. Jednym z głównych kryteriów koniecznych do spełnienia jest klasa efektywności energetycznej pompy ciepła. W zależności od warunków pracy oraz rodzaju źródła ciepła dla pompy ciepła, współczynniki COP (Coefficient of Performance) powinny wynosić:

Powietrze/woda: COP min. 3,10 (dla punktu pracy A2/W35, powietrze 2°C, woda 35°C)

Solanka/woda: COP min. 4,30 (dla punktu pracy B0/W35)

Woda/woda: COP min. 5,10 (dla punktu pracy W10/W35)”

Magdalena Sawicka-Balcerzak z Daikin uzupełnia: „W przypadku pomp ciepła warto sprawdzić czy pompa ciepła ma certyfikat Keymark. Jest to niezależny, europejski certyfikat wydawany dla wszystkich pomp ciepła, potwierdzający jakość produktu. Keymark zapewnia niezbędne informacje potrzebne przy wyborze najlepszej jakościowo pompy ciepła, takie jak, np.: zewnętrzne testy wydajności produktu, emisji dźwięku i kontroli bezpieczeństwa, itp.”

7. Różni producenci podają różne informacje na temat swoich urządzeń. Które z nich są kluczowe przy porównywaniu konkretnych modeli? W jaki sposób najlepiej dokonać porównania?

Michał Stawiarski z Nabilaton: „Istotne dla porównania różnych modeli są podstawowe współczynniki COP i SCOP, pobór mocy. Certyfikaty posiadane przez system grzewczy, są najlepszym potwierdzeniem najlepszych parametrów. Istotne są także gabaryty samej pompy – kompaktowe wymiary, to duża oszczędność miejsca. Dodatkowym atutem jednostek jest fakt, że nie potrzebują one specjalnych pomieszczeń typu kotłownia, a mogą być umiejscowione w przestrzeniach nieużytkowych np. pod schodami.”

Fot. 5. Certyfi kacja pompy ciepła jest ważnym elementem przy wyborze odpowiedniego źródła ciepła. Fot. NABILATON
Fot. 5. Certyfi kacja pompy ciepła jest ważnym elementem przy wyborze odpowiedniego źródła ciepła. Fot. NABILATON

8. Na ile lat przewidziana jest żywotność gruntowych pomp ciepła?

Wszystko zależy od konkretnych modeli, podobnie jak w przypadku innych urządzeń grzewczych czy nawet AGD. Rozpiętość potrafi być więc duża i wynosić od 10 do 20 lat. Trzeba jednak pamiętać, że duże znaczenie dla żywotności całego systemu ma również grunt, który musi mieć możliwość regeneracji w okresie letnim. W przeciwnym wypadku możemy mieć do czynienia z wyczerpaniem jego właściwości cieplnych.

9. Jakie są trendy rozwojowe tych urządzeń?

Magdalena Sawicka-Balcerzak z Daikin przewiduje: „W najbliższych latach, ze względu na przepisy dotyczące F-gazów, urządzenia typu pompa ciepła będą zmieniały się pod względem wykorzystywanego czynnika chłodniczego. Stosowane będą czynniki o mniejszym wpływie na atmosferę, czyli o niższym współczynniku GWP, co pozwoli dla mniejszych urządzeń uniknąć obowiązku wpisywania ich do CRO. Z pewnością urządzenia będą też dopracowywane pod kątem efektywności, aby pracowały coraz bardziej oszczędnie i generowały jak najmniejsze koszty eksploatacji dla użytkownika. Zmiany te są zazwyczaj wynikiem konkurencji producentów urządzeń, którzy prześcigają się w dążeniu do bycia liderem rynku.”

Fot. 6. Istotne dla porównania różnych modeli są podstawowe współczynniki COP i SCOP Fot. NABILATON
Fot. 6. Istotne dla porównania różnych modeli są podstawowe współczynniki COP i SCOP Fot. NABILATON

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here