Jak działa pompa ciepła gruntowa?

Ostatnie lata to zdecydowany wzrost popularności technologii bazujących na odnawialnych źródłach energii. Jednym z rozwiązań, które korzysta z naturalnych zasobów, są pompy ciepła. Są to ekologiczne, energooszczędne i wydajne systemy grzewcze, które zapewniają wysoki komfort cieplny, a także wygodę użytkowania.

Pompy ciepła korzystają z różnych źródeł energii – z powietrza, z gruntu lub z wody. Do najwydajniejszych rozwiązań zaliczane są obecnie gruntowe pompy ciepła. Jak działa gruntowa pompa ciepła? Czym jest wymiennik ciepła? Jakie są zalety oraz wady montażu gruntowej pompy ciepła? Poznaj odpowiedź na każde z wymienionych pytań!

Zasada działania pompy ciepła

Pompa ciepła jest nowoczesnym i innowacyjnym urządzeniem, które do swojego działania wykorzystuje odnawialne źródła energii. Pobiera ona energię cieplną z otoczenia budynku, czyli z gruntu, z wody lub z powietrza, a następnie oddaje ciepło do instalacji grzewczej. W 75% działanie pompy ciepła opiera się o energię pozyskiwaną z naturalnych zasobów, zaś w 25% potrzebne jest zasilanie za pomocą energii elektrycznej. Właśnie dlatego doskonałym rozwiązaniem jest połączenie inwestycji w pompę ciepła z instalacją fotowoltaiczną, która dostarcza darmowy prąd wytwarzany z energii słonecznej.

Pompy ciepła to systemy grzewcze, które składają się z:

• dolnego źródła ciepła, którego zadaniem jest pobranie energii cieplnej z zewnątrz,
• pompy ciepła kierującej ciepło do instalacji grzewczej,
• górnego źródła ciepła, czyli instalacji rozprowadzającej ciepło wewnątrz pomieszczeń.

Należy również zaznaczyć, że sama pompa ciepła nie wytwarza ciepła, a jedynie pobiera je z otoczenia i kieruje do budynku. Ze względu na wykorzystanie odnawialnych źródeł energii pompa ciepła jest rozwiązaniem bardzo ekologicznym. Co więcej, podczas jej działania nie są emitowane szkodliwe substancje, w tym dwutlenek węgla.

Rodzaje pomp ciepła

Pompy ciepła mogą korzystać z różnych źródeł energii – z gruntu, wody oraz z powietrza atmosferycznego. W związku z tym wyróżnić można ich trzy rodzaje:

• powietrzne pompy ciepła,
• wodne pompy ciepła,
• gruntowe pompy ciepła.

Wszystkie rodzaje urządzeń posiadają podobną zasadę działania. Składają się również z podobnych elementów wewnętrznych. Różnica polega jednak głównie na systemie pobierania ciepła ze środowiska, co wpływa na sposób ich montażu, cenę oraz wydajność.

Czym są gruntowe pompy ciepła?

Gruntowa pompa ciepła to urządzenie grzewcze, które ma zapewnić ogrzewanie budynku oraz przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Pobiera ona ciepło z gruntu, a następnie, za pomocą czynnika chłodniczego, dostarcza je do budynku. Zadaniem gruntowej pompy ciepła nie jest wytworzenie ciepła, a umożliwienie jego przepływu pomiędzy dwoma źródłami – górnym i dolnym.

Gruntowe pompy ciepła są znane ze swojej wysokiej wydajności, co jest efektem dużych pokładów energii cieplnej skumulowanych w ziemi. Wahania temperatury gruntu również są niewielkie, niezależnie od zmian temperatur zewnętrznych – to bardzo stabilne źródło energii nawet w przypadku znacznego spadku temperatury poniżej 0 stopni Celsjusza.

Jak działa pompa ciepła gruntowa?

Rozważając, jak działa gruntowa pompa ciepła, należy przede wszystkim zaznaczyć, że w przypadku tego rodzaju systemu grzewczego konieczny jest montaż wymiennika gruntowego, odpowiedzialnego za pobór energii cieplnej z ziemi. Wymiennik ciepła to system rur umieszczony pod ziemią na odpowiedniej głębokości. Możliwy jest jego montaż na dwa sposoby – pionowo lub poziomo. Kolektory poziomie są układane pod powierzchnią ziemi na obszarze nawet kilkudziesięciu metrów kwadratowych, podczas gdy kolektory pionowe umieszcza się w głąb ziemi. W drugim przypadku niezbędne jest wykonanie odwiertów.

Wymiennik gruntowy ma postać rur produkowanych z tworzywa sztucznego, które wypełnia się wypełniony płynem niezamarzającym np. glikolem. Płyn ten krąży w rurach i odbiera ciepło z ziemi, a następnie trafia do wymiennika ciepła w pompie ciepła. Pobrana z gruntu energia cieplna przekazywana jest do czynnika chłodniczego, który nagrzewa się, zmieniając stan skupienia z cieczy w parę (proces ten następuje w wymienniku ciepła zwanym parownikiem). Wytworzona para kierowana jest do sprężarki, w której następuje podniesienie jej temperatury. Gorąca para trafia następnie do skraplacza, w którym następuje przekierowanie ciepła do instalacji grzewczej, czyli do ogrzewania podłogowego lub do grzejników, a także do instalacji zapewniającej podgrzewanie ciepłej wody użytkowej.

Korzyści z montażu gruntowej pompy ciepła

Decyzja o tym, jaki system ogrzewania domu wybrać, ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia komfortu cieplnego, a także ogromny wpływ na koszty eksploatacji. Czy wybór gruntowej pompy ciepła jest dobrym rozwiązaniem? Oto najważniejsze z jego zalet:

• Wydajność – gruntowa pompa ciepła jest bardzo wydajna – stabilna temperatura gruntu umożliwia bezproblemową pracę urządzenia nawet w przypadku ekstremalnych spadków temperatury,
• Niskie koszty eksploatacji – pompy ciepła są aktualnie najtańszym, dostępnym systemem grzewczym,
• Wysoki komfort cieplny,
• Możliwość połączenia z instalacją fotowoltaiczną, która dostarcza bezpłatny prąd niezbędny do pracy gruntowej pompy ciepła, co sprawia, że pompa ciepła nie generuje żadnych kosztów,
• Gruntową pompę ciepła można zamontować praktycznie na każdym gruncie, w przypadku nowego, jak i modernizowanego budownictwa,
• Niewielkie wymiary i estetyka wykonania – harmonijnie wpisują się w otoczenie, a do ich montażu nie trzeba specjalnych pomieszczeń,
• Wygoda użytkowania – jest to system bezobsługowy, w pełni zautomatyzowany – oprócz regulacji temperatury nie trzeba przy nim wykonywać żadnych prac,
• Ekologia – gruntowe pompy ciepła nie szkodzą środowisku naturalnemu, gdyż nie emitują spalin, pyłów ani innych toksycznych substancji,
• Bezpieczeństwo – z pompą ciepła nie wiąże się ryzyko pożaru, zaczadzenia czy wybuchu, jak ma to miejsce w przypadku wielu innych systemów ogrzewania.

Wady gruntowych pomp ciepła

Pompy gruntowe posiadają również swoje wady, do których zaliczyć można:

• Wysoki koszt inwestycji, który wynika nie tylko z zakupu urządzenia, lecz przede wszystkim montażu wymienników gruntowych,
• Konieczność posiadania odpowiednich uprawnień przez osoby montujące gruntowe pompy ciepła,
• Z gruntową pompą ciepła wiążą się również prace instalatorskie w ziemi lub odwierty, co przekłada się na rozkopywanie działki (dlatego gruntowe pompy ciepła najlepiej sprawdzają się w przypadku nowych inwestycji, które nie posiadają zaplanowanej przestrzeni zewnętrznej),
• Sporej powierzchni działka niezbędna do montażu – w przypadku gruntowych pomp ciepła z kolektorem poziomym.