Quo vadis… techniko grzewcza? (3). Magazyn z tanią energią.

Pomimo znacznego postępu technicznego, jaki dokonał się w ostatnich latach w dziedzinie niskoemisyjnych urządzeń grzewczych, można jeszcze spotkać zadymione osiedla domów jednorodzinnych, gdzie w sezonie grzewczym spacer czy nawet przewietrzanie pomieszczeń jest wątpliwą przyjemnością. W przypadku pomp ciepła mamy do czynienia nie tylko z radykalnym obniżeniem emisji toksycznych substancji spalania, a wręcz z całkowitym brakiem komina i kosztownej instalacji odprowadzania spalin. Oczywiście, urządzenia te zużywają energię elektryczną, która w naszych warunkach pochodzi z elektrowni węglowych o niskich sprawnościach. Pomimo to, dzięki wykorzystaniu darmowej energii zmagazynowanej w gruncie, wodzie gruntowej czy powietrzu, pompy ciepła zużywają mniej energii pierwotnej niż najsprawniejsze urządzenia ogrzewcze. Pamiętać należy, że elektrownie węglowe muszą spełniać restrykcyjne normy ochrony atmosfery i posiadają efektywne systemy odsiarczania i od-
pylania spalin. Emitują one do atmosfery znacznie mniej toksycznych produktów spalania niż domowe kotłownie, w których spalane bywają wszelkiego rodzaju odpady stałe.
Sposób działania pompy ciepła obrazowo przedstawia funkcjonowanie lodówki, przy czym obszarem chłodzonym są elementy zewnętrzne (grunt, woda gruntowa czy powietrze), natomiast wytwarzane ciepło przekazywane jest do systemu ogrzewania.Wokresie lata, dzięki podwyższonym temperaturom powietrza oraz znacznej ilości energii słonecznej, górne warstwy gruntu ogrzewają się do 18°C i stanowią magazyn energii, natomiast w okresach zimowych poniżej strefy przemarzania temperatura kształtuje się na poziomie 5°C. Głębsze warstwy gruntu nie podlegają sezonowym wahaniom temperatur, a poniżej 18 metrów grunt posiada stałą temperaturę na poziomie 10°C. Energię zmagazynowaną w gruncie można wykorzystywać w pośredni sposób, ponieważ jej temperatura jest znacznie niższa od wymaganej temperatury wody zasilającej system grzewczy. Pompa ciepła posiada wewnętrzny obieg cieczy (czynnika roboczego) o obniżonej temperaturze wrzenia, krążącej pomiędzy dwoma wymiennikami (parownikiem G i kondensatorem E) oraz sprężarką B i zaworem rozprężnym F przedstawionym na rysunku. Pobieranie ciepła ze źródła o niższej temperaturze (dolnego źródła), czyli gruntu, wody gruntowej, powietrza możliwe jest dzięki zastosowaniu sond gruntowych (poziomych lub pionowych), studni (czerpnej i chłonnej) lub kanałów powietrznych czy specjalnych absorberów energii słonecznej. Płyn o obniżonej temperaturze krzepnięcia krążący w instalacji dolnego źródła przepływa przez parownik (G), gdzie następuje jego wychłodzenie przez powracający po rozprężeniu (F) schłodzony czynnik roboczy. Pobierając ciepło z obiegu dolnego źródła, czynnik roboczy odparowuje i w postaci gazu przepływa do sprężarki (B), która wykorzystując energię elektryczną, podnosi jego ciśnienie z 5 do 25 barów i temperaturę do poziomu 65°C. Następnie sprężony i gorący czynnik grzewczy przepływa do kondensatora (E), w którym następuje jego schłodzenie i zmiana stanu skupienia z gazu na ciecz (kondensacja). Przez kondensator przepływa jednocześnie woda krążąca w systemie grzewczym, która zostaje ogrzana do maksymalnej temperatury na poziomie 55°C (w nowoczesnych konstrukcjach do 65°C). Czynnik roboczy po schłodzeniu w kondensatorze przechodzi do zaworu rozprężnego, powracając do parametrów wyjściowych (niskie ciśnienie i temperatura), ponownie odparowując w parowniku powtarza cykl przemian termodynamicznych.
Dolne źródła ciepła charakteryzują się różną efektywnością i dostępnością. Najbardziej zasobne w energię są pokłady wody gruntowej, choć…

dr inż. Maciej Wesołowski
str. 48
str. 49

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij