Budowa i działanie pomp ciepła powietrze‑woda oraz pomp gruntowych

Poniżej znajduje się podłużny panel z napisem: Pokaż modele. Po kliknięciu pojawiają się, w dwóch pionowych rzędach, miniatury modeli. Klikając na poszczególne miniatury, możemy przenieść się do podglądu modelu wybranego urządzenia.

Poniżej od panelu: ekran startowy wizualizacji – ciemnoszare pole z informacją: Kliknij, aby pokazać model.
Po kliknięciu pojawia się plansza z pierwszym modelem.

Model pierwszy

Pompa ciepła typu powietrze‑woda

Model możemy dowolnie obracać, przybliżać, oddalać za pomocą myszki. Na poszczególnych częściach urządzenia widoczne są przyciski. Przyciski znajdują się również w lewym górnym rogu planszy. Oprócz numerów od 1 do 8, tożsamych z tymi na planszy, widoczne są dwie ikony – od lewej: Okrągły przycisk z przekreślonym znakiem kamery: zresetuj kamerę, obok okrągły przycisk ze znaczkiem plej: Zatrzymaj kamerę.

Numer jeden: Jednostka zewnętrzna

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Zlokalizowana na zewnątrz budynku. Składa się z parownika z wentylatorem, sprężarki i zaworu rozprężnego. Wymiana ciepła zachodzi w parowniku, gdzie czynnik roboczy podgrzewany jest do temperatury parowania. Później, w postaci pary, trafia do sprężarki i pod wpływem wzrastającego ciśnienia zostaje dodatkowo podgrzany. Tak przygotowany czynnik roboczy trafia przewodami do jednostki wewnętrznej. Rolą zaworu rozprężnego jest obniżenie ciśnienia czynnika roboczego powracającego z jednostki wewnętrznej. Dodatkowo w jednostce zewnętrznej można zamontować zawór 4‑drogowy, który umożliwia pompie ciepła zmianę trybu pracy z ogrzewania na chłodzenie. Następuje wtedy zmiana kierunku przepływu czynnika roboczego, parownik staje się skraplaczem, a zamontowany w jednostce wewnętrznej skraplacz – parownikiem.

Grafika przedstawia model 3 D urządzenia w kształcie prostopadłościanu z wiatrakiem na powierzchni przedniej obudowy.

Numer dwa: przewody z czynnikiem roboczym

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Jako czynniki robocze w pompach ciepła stosowane są zazwyczaj: R407C, R410A, R404A i R134A. Coraz większego znaczenia nabierają jednak nowe czynniki robocze, np. R32 o lepszych parametrach termodynamicznych i niskim wskaźniku GWP, czyli bardziej przyjazne środowisku.

Grafika prezentuje cienkie rurki prowadzone równolegle i zamontowane na ścianie.

Numer trzy: Jednostka wewnętrzna

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Zbudowana jest m.in. ze skraplacza, pompy obiegowej i zaworu rozdzielającego. W tym miejscu następuje wymiana energii pomiędzy czynnikiem roboczym a górnym źródłem ciepła. Gdy sprężony czynnik o podwyższonej temperaturze trafia do skraplacza, oddaje ciepło do górnego źródła ciepła (wodzie wykorzystanej później w systemie c.o. lub c.w.u.) i skrapla się, a następnie wraca do zewnętrznej jednostki pompy ciepła. Po przejściu przez zawór rozprężny ciśnienie czynnika roboczego odzyskuje pierwotną wartość. Zamontowany w jednostce wewnętrznej zawór rozdzielający rozdziela podgrzaną wodę między instalację centralnego ogrzewania a instalację wody użytkowej. Pompa obiegowa usprawnia przepływ wody wewnątrz tych systemów, by zapewnić odpowiednią dystrybucję ciepłej wody w budynku.

Na grafice widoczne jest urządzenie , którego kształt obudowy to prostopadłościan.

Numer cztery: Pojemnościowy podgrzewacz wody

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Służy do ogrzewania oraz magazynowania ciepłej wody użytkowej. Wewnątrz podgrzewacza znajduje się wężownica, która ogrzewa zgromadzoną w nim wodę. Dodatkowo podgrzewacz może być wyposażony w grzałkę, która wspomaga ogrzewanie wody w okresie obniżonej efektywności pompy ciepła. Za utrzymanie odpowiedniej temperatury odpowiedzialny jest termostat, który włącza grzałkę wtedy, kiedy woda ulega zbyt dużemu wystudzeniu.

Na grafice widoczny jest model urządzenia ,którego korpus  ma kształt sześcianu. Na górnej pokrywie zamontowano cztery rury.

Numer pięć: Zbiorniki przeponowe

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Zbiorniki przeponowe to membranowe naczynia wzbiorcze. Ich rolą jest zabezpieczenie zamkniętego układu grzewczego lub chłodniczego przed nagłym wzrostem ciśnienia, które mogłoby uszkodzić instalację. Zbiornik przeponowy składa się z dwóch sekcji: jedna wypełniona jest cieczą, a druga gazem. Dzieli je specjalna elastyczna membrana, zwana przeponą. Budowa zbiornika pozwala na regulację ciśnienia i zmniejsza ryzyko rozszczelnienia instalacji.

Na grafice widoczne są dwa baniaki połączone z przewodami z czynnikiem roboczym.

Numer sześć: Zapotrzebowanie cieplne

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Zapotrzebowanie cieplne (OZC – ogólne zapotrzebowanie cieplne) budynku oznacza ilość ciepła, jakiej potrzebuje budynek. Obliczeń dokonuje się m.in. zgodnie z normą PN‑EN 12831 „Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego”. Bilans cieplny budynku powinien uwzględniać straty wynikające z przenikania ciepła przez ściany i do gruntu, straty związane z wentylacją oraz zyski ciepła wynikające z nasłonecznienia okien i obecności ludzi wewnątrz budynku. Zapotrzebowanie cieplne to jeden ze wskaźników służących do wyznaczenia niezbędnej mocy pompy ciepła.

Numer siedem: Dobór mocy energetycznej pompy ciepła

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Aby określić potrzebną moc energetyczną pompy ciepła, bierze się pod uwagę następujące czynniki: zapotrzebowanie cieplne budynku, powierzchnię ogrzewaną, izolację cieplną, rodzaj wentylacji domu, liczbę domowników oraz charakterystykę temperaturową okolicy, w której budynek się znajduje. Poza tym należy uwzględnić konieczność podniesienia temperatury wody w obiegu c.o. oraz spadek mocy wraz z obniżeniem temperatury zewnętrznej w przypadku pomp powietrze‑woda. Dla domu o powierzchni ogrzewanej 180 mIndeks górny 2² z dobrą izolacją cieplną zapotrzebowanie cieplne wyniesie 180 metrów kwadratowych × 50 Wat na metr kwadratowy = 9000 Wat = 9 kilowat. Jeśli pompa ciepła ma ogrzewać również wodę użytkową, jej moc należy zwiększyć o 250 Wat na każdego mieszkańca.

Numer osiem: Współczynnik COP

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Sprawność pompy ciepła wyznacza się, oceniając stopień wykorzystania przez nią ciepła pozyskanego ze środowiska naturalnego w stosunku do zużytego prądu. Efektywność pompy ciepła określa współczynnik COP. Jeżeli wynosi on np. 4, to znaczy, że pompa pobierając 1 kWh prądu elektrycznego przekazała do instalacji grzewczej aż 4 kWh ciepła. W przypadku pomp ciepła typu powietrze‑woda COP wynosi od 3 do 4.

Model drugi

Gruntowa pompa ciepła

Model możemy dowolnie obracać, przybliżać, oddalać za pomocą myszki. Na poszczególnych częściach domu i działki widoczne są przyciski. Przyciski znajdują się również w lewym górnym rogu planszy. Oprócz numerów od 1 do 7, tożsamych z tymi na planszy, widoczne są dwie ikony – od lewej: Okrągły przycisk z przekreślonym znakiem kamery: zresetuj kamerę, obok okrągły przycisk ze znaczkiem plej: Zatrzymaj kamerę.

Grafika przedstawia model domu jednorodzinnego, garaż przylegający do budynku i dziurę w gruncie na rury w czerwonym i niebieskim kolorze, które są ułożone równolegle i mają połączenie z domem.

Numer jeden: Instalacja fotowoltaiczna

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Instalacja fotowoltaiczna wspomaga funkcjonowanie pompy ciepła, do której działania niezbędny jest prąd elektryczny. Jako dodatkowe źródło odnawialnej energii pozwala obniżyć koszty ogrzewania przy użyciu pompy ciepła.

Grafika przedstawia prostokątne panele fotowoltaiczne na dachu. Ułożone są obok siebie i jest ich pięć.

Numer dwa: Pojemnościowy podgrzewacz wody

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Urządzenie wyposażone w specjalny zbiornik na wodę, w którym znajduje się grzałka lub zestaw grzałek służący do podniesienia temperatury wody. W celu ograniczenia strat energii zbiornik urządzenia jest dobrze odizolowany od otoczenia za pomocą kilkucentymetrowej warstwy wełny krystalicznej, pianki poliuretanowej lub polistyrenowej. Za utrzymanie odpowiedniej temperatury odpowiedzialny jest termostat, który włącza grzałkę wtedy, kiedy woda ulega zbyt dużemu wystudzeniu. Nowoczesne podgrzewacze wyposażone są w systemy sterowania, umożliwiające zaprogramowanie temperatury wody i czasu pracy, a także wyświetlające parametry pracy.

Grafika przedstawia zbiornik cylindrycznego kształtu, z wierzchołkiem lekko zaokrąglonym.

Numer trzy: Gruntowa pompa ciepła

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Grafika przy nagraniu składa się z dwóch zbiorników, sprężarki oraz zaworu rozprężnego. W zbiornikach rura pokazana jest zygzakiem. I  Z lewej strony widoczny jest zbiornik niebieski i napis parowanie oraz napis źródło ciepła i strzałka skierowana w dół. Prawy zbiornik jest czerwony i ma napis skraplanie, strzałkę w górę z napisem użyteczne ciepło. Sprężarka jest zilustrowana jako element kwadratowy z obracającym się wiatrakiem w środku. Zawór rozprężny składa się z metalowego korpusu, który ma cylindryczny kształt. W jednym końcu korpusu znajduje się miejsce do podłączenia przewodu lub rurki, a w drugim końcu znajduje się otwór wyjściowy. Wewnątrz zaworu rozprężnego znajdują się elementy, takie jak tłok, sprężyna i uszczelki, które umożliwiają kontrolę przepływu w jednym kierunku. Lewy zbiornik łączy się ze sprężarką u góry, wskazany jest strzałkami kierunek z niebieskiego zbiornika do sprężarki. Sprężarka łączy się ze zbiornikiem czerwonym i strzałki wskazują kierunek ze sprężarki do czerwonego zbiornika. Czerwony zbiornik łączy się z zaworem rozprężnym ze strzałką w kierunku zaworu. Zawór rozprężny łączy się z niebieskim zbiornikiem ze strzałką w kierunku zbiornika.

Zbudowana z parownika, sprężarki, skraplacza i zaworu rozprężnego. Zadaniem pompy ciepła jest sprężanie i rozprężanie czynnika roboczego w stałej objętości. Przy zmianie ciśnienia temperatura czynnika zwiększa się (sprężanie) lub zmniejsza (rozprężanie).

Zasada działania pompy jest następująca: solanka z kolektora przechodzi przez parownik, gdzie wymienia ciepło z czynnikiem roboczym wewnątrz pompy. Ten podnosi swoją temperaturę i zaczyna parować, po czym przechodzi przez sprężarkę. Sprężarka dodatkowo podnosi ciśnienie gazu, co znacząco zwiększa jego temperaturę – na tyle, by było możliwe przekazanie energii do górnego źródła ciepła. Wymiana ciepła pomiędzy czynnikiem roboczym a górnym źródłem ciepła zachodzi w skraplaczu, gdzie czynnik roboczy ponownie przechodzi w stan ciekły. Na końcu skroplony czynnik roboczy przechodzi przez zawór rozprężny, gdzie jego ciśnienie jest ponownie obniżane.

Grafika numer trzy. Składa się z dwóch prostokątnych elementów ułożonych na siebie. Z niższego z lewej strony wychodzi niebieska rura a z prawej czerwona. Z wyższego elementu z prawej strony wychodzi niebieska rura a z lewej czerwona.

Numer cztery: Kolektor poziomy

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Odbiera ciepło z gruntu, transportuje je do układu. Aby wystarczająco podgrzać solankę wewnątrz kolektora, musi on mieć wystarczająco dużą powierzchnię, z reguły przyjmuje się, że powierzchnia kolektora poziomego powinna być półtora raza większa od powierzchni ogrzewanego budynku.

Grafika przedstawia dziurę w gruncie obok działki. Ułożone są na niej równolegle połączone rury i kilkakrotnie zakręcają one przy końcach działki. Jedna jedna ósma ciągnącej się tak rury, jest niebieskiego koloru, reszta jest czerwonego.

Numer pięć: Wyznaczanie mocy energetycznej pompy ciepła

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Indeks górny 2² z dobrą izolacją cieplną zapotrzebowanie cieplne wyniesie 180 mIndeks górny 2² × 50 W/mIndeks górny 2² = 9000 W = 9 kW. Jeśli pompa ciepła ma ogrzewać również wodę użytkową, jej moc należy zwiększyć o 250 W na każdego mieszkańca. Typowe moce pompy ciepła grunt‑woda dla domów jednorodzinnych rzadko przekraczają 10‑15 kW, z uwagi na ich większą efektywność i niezależność od temperatury zewnętrznej. Aby określić potrzebną moc energetyczną pompy ciepła, bierze się pod uwagę następujące czynniki: zapotrzebowanie cieplne budynku, powierzchnię ogrzewaną, izolację cieplną, rodzaj wentylacji domu, liczbę domowników oraz charakterystykę temperaturową okolicy, w której budynek się znajduje. Dla domu o powierzchni ogrzewanej 180 m

Grafika przedstawia płaski dach budynku garażowego przyległego do domu.

Numer sześć: Typowe wskaźniki energetyczne

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Wskaźnik energetyczny w przypadku pomp ciepła to stosunek ilościowy energii, jaka jest przekazywana do instalacji grzewczej, do energii czerpanej z sieci elektrycznej. Określamy go mianem współczynnika COP – wartość 4 oznacza np., że pompa pobrała 1 kWh prądu, ale przekazała aż 4 kWh ciepła. W przypadku pomp ciepła typu grunt‑woda COP wynosi od 4 do ponad 5.

Grafika przedstawia przezroczysty daszek łączący dach garażu z płaskim dachem przy drzwiach wejściowych do domu

Numer siedem: Zasada działania

Poniżej znajduje się pasek do odtwarzania nagrania dźwiękowego tożsamego z treścią.

Pompy ciepła grunt/woda pobierają energię z gruntu za pomocą czynnika niezamarzającego, który po przejściu przez wymiennik, za pośrednictwem sprężarki, oddaje energię cieplną na potrzeby centralnego ogrzewania i pozyskania ciepłej wody użytkowej, pobiera ją zaś na potrzeby chłodzenia. Pompy ciepła grunt/woda nazywa się inaczej pompami solankowymi. W ich wymienniku znajduje się bowiem niezamarzający roztwór glikolu, czyli solanka.

Grafika przedstawia podłogę w garażu.

Wybrane elementy systemu pomp ciepła powietrze‑woda oraz pomp gruntowych.

Jednostka wewnętrzna

Nagranie dżwiękowe tożsame z treścią zawartą poniżej.

Dobrym miejscem do zamontowania wewnętrznej jednostki pompy ciepła jest kotłownia albo garaż. Planując montaż, trzeba pamiętać o zapewnieniu stałego dostępu do elementów automatyki pompy. Jednostka wewnętrzna powinna być umieszczona na ścianie, przy której na zewnątrz znajduje się jednostka zewnętrzna. Dzięki temu łatwo będzie połączyć obie jednostki przewodami transportującymi czynnik roboczy oraz przewodami elektrycznymi.

Grafika przedstawia urządzenie, którego obudowa ma kształt prostopadłościanu.

Jednostka zewnętrzna

Nagranie dżwiękowe tożsame z treścią zawartą poniżej.

Zaletą zastosowania pompy ciepła z jednostką zewnętrzną jest wyeliminowanie hałasu w budynku, ponieważ sprężarka z wentylatorem pracują poza jego obrębem. Odległość między ścianą budynku a jednostką zewnętrzną pompy ciepła powinna wynosić co najmniej 25 cm. Należy pamiętać, że w wyniku pracy pompy ciepła skrapla się woda, dlatego jednostka zewnętrzna powinna być umiejscowiona na wysokości 30–50 cm nad ziemią. Gdy temperatura spadnie poniżej zera, zamarzająca woda nie będzie się gromadziła na w postaci lodu na urządzeniu. Przy bardzo dużych opadach śniegu trzeba pamiętać o odśnieżaniu wentylatora, aby nie dopuścić do jego zablokowania.

Grafika przedstawia urządzenie, którego obudowa ma kształt sześcianu. W części przedniej widoczny jest zamontowany wewnątrz wentylator.

Pojemnościowy podgrzewacz wody 1

Nagranie dżwiękowe tożsame z treścią zawartą poniżej.

Służy do ogrzewania oraz magazynowania ciepłej wody użytkowej. W celu ograniczenia strat energii zbiornik urządzenia należy dobrze odizolować od otoczenia, np. za pomocą kilkucentymetrowej warstwy wełny krystalicznej, pianki poliuretanowej lub polistyrenowej.

Grafika przedstawia urządzenie, którego korpus ma kształt sześcianu. Na pokrywie górnej zamontowano cztery rury.

Przewody z czynnikiem roboczym

Nagranie dżwiękowe tożsame z treścią zawartą poniżej.

Przewody z czynnikiem roboczym transportują sprężone pary czynnika roboczego lub czynnik roboczy w postaci ciekłej między parownikiem a skraplaczem.

Grafika przedstawia cienkie rurki miedziane ułożone równolegle do siebie. Połączone są kolankami pod kątem 45 stopni w dół i w górę.

Zbiorniki przeponowe

Nagranie dżwiękowe tożsame z treścią zawartą poniżej.

Dobierając zbiorniki wyrównawcze do konkretnej instalacji z pompą ciepła, należy wziąć pod uwagę: ciśnienie wstępne zbiorników, przyrost objętości wody oraz całkowitą objętość wody w instalacji. W przypadku instalacji c.w.u. ciśnienie wstępne zbiorników przeponowych powinno wynosić przynajmniej 3,5 Bara, a w systemie centralnego ogrzewania minimum 1,5 Bara. Zakłada się, że woda w instalacji może pod wpływem wzrastającego ciśnienia zwiększyć swoją objętość maksymalnie o 4%. Jeśli doliczy się do tej wartości wodę wypełniającą rury, można bezpiecznie założyć, że pojemność zbiorników wyrównawczych powinna wynosić ok. 5% całkowitej pojemności instalacji.

Grafika przedstawia dwa zbiorniki o okrągłym kształcie. Każdy z nich w części dolnej ma zainstalowaną rurkę odprowadzającą. Rurki połączone są kolankami i skierowane jedna w górę druga w bok od zbiornika.

Kolektor poziomy

Nagranie dżwiękowe tożsame z treścią zawartą poniżej.

Kolektor poziomy to jeden z dwóch rodzajów kolektorów stosowanych w instalacjach z pompą gruntową. Jest to system rur ułożonych w gruncie poniżej poziomu jego zamarzania, z reguły na głębokości 1,5 metra. Kolektor zajmuje bardzo dużą powierzchnię – dla budynku o powierzchni 100 m2 powierzchnia kolektora powinna wynosić około 150 m2, dlatego do jego zastosowania konieczna jest sporych rozmiarów działka. Dodatkowo, z uwagi na wyziębianie gruntu, powierzchnia nad kolektorem gorzej nadaje się do utrzymywania roślin, a sadzenie drzew jest niewskazane, ponieważ korzenie mogą uszkodzić kolektor. Jest on jednak tańszy od kolektora pionowego (który wymaga głębokich odwiertów) i charakteryzuje się bardzo dobrymi parametrami poboru ciepła z otoczenia, co wpływa na wysoką efektywność energetyczną pompy.

Grafika przedstawia system połączonych ze sobą cienkich rurek. Leżą poziomo. Jedne oznaczono kolorem czerwonym, drugie niebieskim.

Pojemnościowy podgrzewacz wody 2

Nagranie dżwiękowe tożsame z treścią zawartą poniżej.

Pojemnościowe podgrzewacze wody, nazywane też zasobnikami ciepłej wody użytkowej, mogą być elementem każdego rodzaju instalacji z pompami ciepła. W budynkach mieszkalnych przeważnie stosuje się podgrzewacze o pojemności 200–300 litrów, a średni koszt ogrzewania wody przy zastosowaniu pompy ciepła może być trzy- lub czterokrotnie niższy niż w przypadku stosowania grzałki elektrycznej.

Grafika przedstawia duży podgrzewacz. Obudowa ma kształt walca. Na przodzie widoczne jest pokrętło temperatury oraz ekran wyświetlacza cyfrowego.

Pompa ciepła gruntowa

Nagranie dżwiękowe tożsame z treścią zawartą poniżej.

W przypadku gruntowych pomp ciepła można umieścić wszystkie elementy pompy w jednej obudowie. Dla pompy ciepła powietrze‑woda nie stosuje się takiego rozwiązania z uwagi na hałas generowany przez wentylator, dlatego część instalacji ustawiana jest na zewnątrz budynku. W przypadku gruntowych pomp ciepła ten problem nie jest tak dokuczliwy. W skład pompy ciepła wchodzą: parownik, sprężarka, skraplacz, zawór trójdrogowy, pompa obiegowa i zawór rozprężny. W pompach z funkcją chłodzenia znajduje się również zawór czterodrogowy umożliwiający zmianę kierunku czynnika chłodniczego. W parowniku czynnik chłodniczy odbiera ciepło od kolektora i zaczyna przechodzić w stan gazowy. Dzięki sprężarce dodatkowo rośnie ciśnienie par, a więc także ich temperatura. Pary trafiają do skraplacza. Skroplony czynnik chłodniczy ulega następnie rozprężeniu i wraca do parownika, a ogrzana woda jest pompowana przez pompę obiegową. Przez zawór trójdrogowy jest dystrybuowana do górnego źródła ciepła (np. ogrzewania podłogowego) i do wężownicy ogrzewającej wodę użytkową w zasobniku.

Grafika przedstawia pompę, której obudowa ma kształt prostopadłościanu. Na przedniej ścianie widoczne są wskaźniki. Poniżej zamontowano część w kształcie rurki zakończonej okrągłym elementem.

Rury doprowadzające i odprowadzające

Nagranie dżwiękowe tożsame z treścią zawartą poniżej.

Rury doprowadzające i odprowadzające stosowane są w instalacjach pomp gruntowych do transportowania czynnika roboczego z kolektora do pompy ciepła.

Grafika przedstawia wygięte rurki miedziane w kolorach niebieskim i czerwone. Na końcach zakończone są zaślepkami.

Instalacja fotowoltaiczna

Nagranie dżwiękowe tożsame z treścią zawartą poniżej.

Pompy ciepła potrzebują do pracy prądu elektrycznego, który jest wykorzystywany przede wszystkim do sprężania par czynnika roboczego oraz do zasilania pompy obiegowej. Coraz częstszą praktyką jest wykorzystywanie dodatkowych źródeł odnawialnej energii elektrycznej, pochodzącej na przykład z paneli fotowoltaicznych, do zasilania pompy ciepła. Dzięki temu koszty eksploatacyjne pompy ciepła są redukowane do minimum.

Grafika przedstawia ekran fotowoltaiczny składający się z kilku połączonych ze sobą paneli w kształcie prostokątów.

Widocznych jest sześć rysunków. Przedstawiają dolne i górne źródła pomp ciepła stosowane w budynkach mieszkalnych. Na rysunkach przedstawiono zamontowane w pomieszczeniu położonym poniżej gruntu instalacje grzewcze. Jest to system rur, zaworów i urządzeń. Na rysunkach znajdują się punktury po naciśnięciu których rozwijają się objaśnienia orazi nagrania dźwiękowe.

źródło ciepła – woda

Instalacja wykorzystująca jako źródło ciepła wodę; wymaga zbudowania dwóch studni: czerpalnej oraz zrzutowej.

Woda jako dolne źródło ciepła

Wykorzystywany rodzaj pompy – pompa ciepła typu woda‑woda. Dolne źródło ciepła – wody gruntowe. Metoda wymiany ciepła z dolnym źródłem ciepła – dwie studnie: czerpalna do poboru wody gruntowej ze zbiornika do pompy ciepła oraz zrzutowa do jej oddawania z powrotem do zbiornika wody gruntowej. Temperatura dolnego źródła ciepła – 5–12°C, stosunkowo stała przez cały rok.

Poniżej nagranie dźwiękowe tożsame  z treścią.

Grafika przedstawia budynek mieszkalny. Obok budynku w gruncie, poniżej pomieszczenia z instalacją widoczna jest pompa. Urządzenie w  części górnej posiada odprowadzenie łączące się z instalacją w budynku.

Wady wody jako dolnego źródła ciepła

stosunkowo niska dostępność i wysoki koszt wykonania; wymagany nadzór oraz konserwacja; wymaga okresowego czyszczenia z zanieczyszczeń mineralnych.

Poniżej nagranie dźwiękowe tożsame z treścią.

Zalety wody jako dolnego źródła ciepła

wysoka efektywność; może być zastosowana na małej powierzchni; stała temperatura źródła ciepła.

Poniżej nagranie dźwiękowe tożsame z treścią.

Źródło ciepła – kolektor gruntowy pionowy

Instalacje pionowego kolektora gruntowego sięgają pionowo w głąb powierzchni gruntu.

Grunt (kolektor pionowy) jako dolne źródło ciepła

Wykorzystywany rodzaj pompy – pompa ciepła gruntowa. Metoda wymiany ciepła z dolnym źródłem ciepła – kolektor pionowy (sonda), umieszczony w odwiertach o dużej głębokości, wewnątrz którego biegnie roztwór glikolu etylenowego lub propylenowego, zwany potocznie solanką. Temperatura dolnego źródła ciepła – 5–12°C, przy większych głębokościach stała przez cały rok. Kolektor pionowy wymaga wykonania głębokich odwiertów, a to wymaga zastosowanie specjalistycznego sprzętu (wiertnica). Z drugiej strony, zapewnia to stałą temperaturę dolnego źródła ciepła i nie wymaga znaczącej powierzchni działki.

Poniżej znajduje się nagranie tożsame z treścią.

Wady gruntu (kolektor pionowy) jako dolnego źródła ciepła

stosunkowo droga instalacja, konieczność zastosowania specjalistycznego sprzętu (wiertnica); konieczność wykonania badania gruntu; problematyczna modyfikacja układu.

Poniżej znajduje się nagranie tożsame z treścią.

Zalety gruntu (kolektor pionowy) jako dolnego źródła ciepła

wymaga zagospodarowania niewielkiej powierzchni w porównaniu z kolektorem poziomym; stosunkowo stała temperatura panująca pod ziemią; wysoka efektywność.

Poniżej znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z treścią.

Grafika przedstawia budynek mieszkalny. Obok poniżej gruntu zainstalowany jest system rur i zbiorników w orientacji pionowej. System ten połączony jest z instalacją wewnątrz budynku.

Źródło ciepła – grzejnik

Grzejniki są najbardziej standardowym źródłem ciepła stosowanym w ogrzewaniu budynków posiadających centralne ogrzewanie z kotłem opałowym. Są to metalowe zbiorniki o bardzo dużej powierzchni pełniące funkcję radiatorów, przez które przepływa gorąca woda i oddaje ciepło. W ich przypadku głównym procesem prowadzącym do dystrybucji ciepła w pomieszczeniu jest konwekcja.

Grzejniki jako górne źródło ciepła

Stosowany rodzaj elementu grzejnego – grzejnik członowy, płytowy lub łazienkowy. Pojemność cieplna –  niska. Temperatura zasilania – 60–75°C. Grzejniki mogą być wykorzystywane również w instalacjach ogrzewania z pompami ciepła, choć nie jest to najbardziej korzystne rozwiązanie. Wymagają one wysokiej temperatury zasilania do efektywnego ogrzewania pomieszczeń (zwyczajowo 60–75°C), podczas gdy dla systemu działającego w oparciu o pompę ciepła optymalna jest temperatura 30‑40°C. Obniżoną temperaturę w systemie można próbować kompensować zwiększając powierzchnię grzejników, choć nie jest to rozwiązanie optymalne, stąd wielu inwestorów w nowych obiektach decyduje się na niskotemperaturowe ogrzewanie płaszczyznowe podłogowe lub ścienne.

Poniżej znajduje się nagranie tożsame z treścią.

Wady

mniej korzystna metoda dystrybucji ciepła po pomieszczeniu; konieczność podgrzewania wody zasilającej do wyższej temperatury, co zmniejsza efektywność energetyczną pompy ciepła; ograniczona swoboda aranżacji pomieszczeń.

Poniżej znajduje się nagranie tożsame z treścią.

Zalety

niższy koszt instalacji; większa elastyczność w instalacji; większa swoboda w regulacji temperatury pomieszczenia.

Grafika przedstawia rysunek budynku mieszkalnego. W części poniżej gruntu znajduje się pomieszczenie z instalacją grzewczą. Na piętrze w części mieszkalnej widoczne są grzejniki.

Poniżej nagranie dźwiękowe tożsame z treścią.

źródło ciepła – kolektor gruntowy poziomy

Kolektor gruntowy poziomy to układ zbudowany z cienkościennych rur z tworzywa sztucznego, które wypełnione są czynnikiem roboczym. Rury zakopuje się na głębokości 1,5 m. Dane rodzaje gleby oddają ciepło w różny sposób. Najlepiej ciepło oddaje grunt, który jest wilgotny i gliniasty.

Grunt (kolektor poziomy) jako dolne źródło ciepła

Wykorzystywany rodzaj pompy – pompa ciepła gruntowa. Metoda wymiany ciepła z dolnym źródłem ciepła – kolektor poziomy o dużej powierzchni, wykonany z tworzywa sztucznego, wewnątrz którego biegnie roztwór glikolu etylenowego lub propylenowego, zwany potocznie solanką. Temperatura dolnego źródła ciepła – 5–12°C, stosunkowo stała przez cały rok. Przy układaniu rur kolektora poziomego należy zachować odległość 2,5 m od granic działki oraz 2 m od fundamentów budynku. W dodatku musi być to teren odkryty, na którym nie powinno się sadzić roślin, których korzenie mogą uszkodzić kolektor oraz których wegetacja będzie zakłócana obniżoną temperaturą gruntu.

Poniżej znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z tekstem.

Wady gruntu (kolektor poziomy) jako dolnego źródła ciepła

kolektor poziomy zajmuje duży obszar; wymaga długotrwałego odpowietrzania; wymaga zagospodarowania dużej powierzchni.

Poniżej znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z tekstem.

Zalety gruntu (kolektor poziomy) jako dolnego źródła ciepła

wysoka efektywność; niższy koszt inwestycji w porównaniu z kolektorem gruntowym pionowym; możliwość stosowania go jako klimatyzacji; względnie stała temperatura.

Poniżej znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z tekstem.

Grafika przedstawia budynek mieszkalny. W jego dolnej części na wysokości pomieszczenia z zainstalowaną aparaturą grzewczą znajduje się system rur rozłożony w orientacji poziomej.Jest on połączony z instalacją w budynku.

Źródło ciepła – powietrze

Rozwiązanie to wykorzystuje zewnętrzne powietrze, którego dostępność jest nieograniczona i tym samym system taki nie wymaga specjalnej budowy źródła dolnego.

Powietrze jako dolne źródło ciepła

Wykorzystywany rodzaj pompy – pompa ciepła typu powietrze‑woda. Metoda wymiany ciepła z dolnym źródłem ciepła – powietrze atmosferyczne oddaje ciepło na wymienniku ciepła wewnątrz pompy, które przekazywane jest czynnikowi chłodniczemu. Temperatura dolnego źródła ciepła – mocno zależna od pogody i strefy klimatycznej, w Polsce -24–+40°C. To dolne źródło ciepła dostępne jest wszędzie, dlatego pompa ciepła powietrze‑woda może być stosowania tam, gdzie inne rozwiązania nie mogą zostać użyte. Charakteryzuje się jednak znaczną zmiennością temperatury, a tym samym zmienna jest również sprawność pompy ciepła. Standardowe urządzenia charakteryzuje znaczący spadek wydajności przy temperaturze zewnętrznej rzędu -25°C.

Poniżej znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z tekstem.

Wady

niższa efektywność jednostka zewnętrzna jest stosunkowo głośna.

Poniżej znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z tekstem.

Zalety

niski koszt wykonania; powszechność zastosowania; wymaga zagospodarowania niewielkiej powierzchni.

Poniżej znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z tekstem.

Grafika przedstawia budynek mieszkalny w części pomieszczenia z instalacją grzewczą widoczny jest zamontowany zasobnik z wylotem powietrza.

Źródło ciepła – ogrzewanie podłogowe

Ogrzewanie podłogowe to system rur rozłożonych równomiernie pod podłogą, zasilany ciepłą wodą pochodzącą z kotła centralnego ogrzewania lub pompy ciepła. Ciepło jest oddawane poprzez promieniowanie po całej powierzchni podłogi.

Ogrzewanie podłogowe jako górne źródło ciepła

Stosowany rodzaj elementu grzejnego – system rur z tworzywa sztucznego. Pojemność cieplna – wysoka Temperatura zasilania – 30–40°C. W przypadku ogrzewania podłogowego to podłoga ogrzewa całe pomieszczenie, co nie tylko zwiększa komfort mieszkańców, ale również ogranicza cyrkulację powietrza i tym samym unoszenie się kurzu i pyłków w pomieszczeniu. Ogrzewanie podłogowe charakteryzuje się wysoką pojemnością cieplną, przez co zarówno długo się nagrzewa, jak i powoli oddaje ciepło; może pracować przy niższych temperaturach zasilania, co sprawia, że jest chętnie wykorzystywane wraz z pompami ciepła (zwiększa się ich efektywność energetyczna). Jest to jednak rozwiązanie droższe i wymaga stosowania odpowiednich materiałów podłogowych.

Poniżej znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z tekstem.

Wady

wyższe koszty instalacji w porównaniu z grzejnikami; wymagane jest stosowanie specjalnych materiałów podłogowych; stosunkowo niska swoboda w regulacji temperatury; dłuższy czas wymagany do nagrzania pomieszczeń.

Poniżej znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z tekstem.

Zalety

niższa temperatura zasilania umożliwia pompie ciepła uzyskanie większej efektywności energetycznej; bardziej korzystna metoda rozprowadzania ciepła w pomieszczeniu w porównaniu z grzejnikami; dłuższe utrzymywanie ciepła; większe możliwości aranżacji pomieszczeń.

Poniżej znajduje się nagranie dźwiękowe tożsame z tekstem.

Grafika przedstawia budynek mieszkalny. W pomieszczeniach na pierwszej kondygnacji zaznaczono z instalacją ogrzewania podłogowego.