Pompa jedynym źródłem ciepła?
Bo urządzenie elektryczne, jakim jest pompa ciepła, pracuje najlepiej, gdy jest obciążone nominalną mocą i nie zmieniają się warunki jego pracy. Maksymalne zapotrzebowanie na moc występuje tylko w czasie, gdy temperatura na dworze spada do mniej więcej -20°C (w różnych regionach Polski przyjmuje się nieco inne wartości: od -16 do-24°C). To znaczy, że przez co najmniej 90% czasu pracy pompy zapotrzebowanie na jej moc grzewczą jest dużo mniejsze, więc korzystny jest dobór pompy o mniejszej mocy. Cykle jej pracy z obciążeniem nominalną mocą są wtedy dłuższe, dzięki czemu funkcjonuje bardziej ekonomicznie i wolniej się zużywa. Nie bez znaczenia jest też, że pompa o mniejszej mocy mniej kosztuje. Wprawdzie wtedy, gdy zrobi się naprawdę zimno, potrzebne będzie dogrzewanie elektrycznymi grzałkami, które zużywają dużo energii elektrycznej, ale dni, w których będzie to konieczne, jest w roku najwyżej kilkanaście (w ostatnich latach prawie wcale takich nie było), więc nie należy się obawiać dużych rachunków za prąd.
Jak duży wymiennik jest potrzebny
Wielkość wymiennika dobiera się do mocy chłodniczej pompy ciepła. Wymiennik gruntowy poziomy. Trzeba określić powierzchnię akumulacyjną, na której będzie rozłożony. Zależy ona od rodzaju gruntu i jego właściwości magazynowania ciepła słonecznego. Wydajność wymiennika jest uzależniona od rodzaju gruntu i wynosi od 10 do 30 W/m2 (ja najczęściej przyjmuję 20 W/m2).
Przykład
Moc chłodnicza pompy ciepła Vitocal 300 BW 10,8 kW wynosi 8,4 kW i ta wartość zostaje przyjęta do obliczeń. Dla takiej pompy powierzchnia wymiennika poziomego powinna wynosić:
A = 8400 W -H 20 W/m2 = 420 m2
Aby odciążyć dolne źródło, radzę je przewymiarować o mniej więcej 15%. Doświadczenie pokazuje, że na terenie Polski takie źródła pracują najlepiej.
A, = 420m2- 1,15 = 483 m2
Do pobierania ciepła z takiej powierzchni gruntu należy ułożyć rury polietylenowe w kilku równych kręgach poniżej strefy przemarzania (1,2-1,5 m pod powierzchnią gruntu). Długość pojedynczej pętli nie powinna przekraczać 100 m, żeby opory przepływu nie były zbyt duże. Odległość pomiędzy rurami średnicy 32 x 2,9 mm powinna wynosić 0,7 m, co daje około 1,5 m rury/m2. Długość rur L wynosi więc:
L = 480 m- 1,5 = 720 m
Ponieważ pętle nie powinny być dłuższe niż 100 m, trzeba ułożyć ich kilka:
720 m -T- 100 m = 7,2
Ostatecznie dla przykładowej pompy wymiennik gruntowy poziomy powinien się składać z ośmiu pętli rur po 100 m każda. Wymiennik gruntowy pionowy. Sondy pionowe, czyli wymienniki rurowe w kształcie litery U z rur z tworzywa sztucznego, umieszcza się w otworze wiertniczym. Doświadczenie pokazuje, że strumień ciepła sondy pionowej z polietylenu średnicy 40 mm to od 20 do 50 W/m (najczęściej przyjmuję war-tość 40 W/m). Odległość pomiędzy sondami gruntowymi powinna wynosić 1/10 głębokości odwiertu.
Przykład
Dla pompy ciepła o mocy chłodniczej 8,4 kW głębokość odwiertu H powinna wynosić:
H = 8400 W + 40 W/m = 210 m
Podobnie jak w przypadku wymiennika poziomego pionowy również dobrze jest przewymiarować o 15%.
H, = 210 m • 1,15 = 241,5 m
Aby uzyskać zaplanowaną wydajność, należy wykonać na przykład trzy sondy pionowe z rur polietylenowych średnicy 40 mm o głębokości 81 m każda, co daje w sumie dolne źródło o długości 243 m.
