Projekty systemów z pompami ciepła. Pasywa i aktywa chłodzenia

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Obowiązkiem projektanta podpisującego oświadczenie, że projekt wykonany jest zgodnie z nowoczesną wiedzą techniczną, powinno być zwrócenie uwagi na możliwość wykorzystania pompy ciepła jako agregatu wody lodowej, z uniknięciem konieczności zastosowania drogich w zakupie i kosztach eksploatacyjnych konwencjonalnych agregatów z powietrzną chłodnicą wentylatorową.
W systemie takim ciepło wytwarzane w procesie chłodniczym tracone jest bezpowrotnie do atmosfery. Ciepło w systemach gruntowych z pompą ciepła może być wykorzystane do przygotowania ciepłej wody lub podgrzewania basenu kąpielowego, a jego nadmiar ogrzewa wymiennik gruntowy, powodując szybszą regenerację gruntu wyziębionego w sezonie grzewczym i obniżając koszty ogrzewania.
W systemach gruntowych pompy ciepła mamy możliwość wytwarzania wody lodowej w dwóch trybach pracy, tzw. chłodzeniu pasywnym i aktywnym.

Tryb chłodzenia pasywnego
Tryb chłodzenia pasywnego jest to przekazywanie energii „chłodniczej” gruntu za pośrednictwem wymiennika gruntowego jedynie za pomocą pompy obiegowej bez udziału pracy sprężarki. Wykorzystujemy tu naturalny chłód zawarty w gruncie. Pompa ciepła może równocześnie pracować na potrzeby grzewcze. Odbiór ciepła z procesu chłodzenia następuje w wymienniku płytowym schładzanym przez czynnik w obiegu wymiennika gruntowego (solanka). Uzyskuje się tu też efekt ogrzewania wymiennika gruntowego, co powoduje szybszy proces regeneracji cieplnej gruntu oziębionego podczas eksploatacji w trybie grzania. Osiągalna temperatura solanki z wymiennika gruntowego wynosi ok. 14°C, co powoduje, że „chłód” wytwarzany w wymienniku gruntowym może być wykorzystany w chłodzeniu płaszczyznowym instalacją ogrzewania podłogowego lub klimakonwektorami.   
W systemie tym nie mogą pracować rozreklamowane tzw. rewersyjne pompy ciepła, które pracują w trybie albo grzania, albo chłodzenia na wspólny bufor. Wady takiego systemu opisane są poniżej.

Tryb chłodzenia aktywnego
Tryb chłodzenia aktywnego jest to wytwarzanie wody lodowej przy wykorzystaniu pompy ciepła jako agregatu wody lodowej. Tryb ten jest włączany w przypadku niewystarczającej temperatury wody lodowej w trybie chłodzenia pasywnego.
Obieg parownika pompy ciepła od strony wymiennika gruntowego zostaje wyłączony i włączony poprzez wymiennik w obieg zasobnika buforowego wody lodowej. Odbiór ciepła następuje przez bufor wody grzewczej lub inne odbiorniki ciepła o całorocznym zapotrzebowaniu. Ciepło jest tu więc ciepłem „odpadowym” przy wytwarzaniu wody lodowej. Ciepło poprzez wymiennik płytowy przekazywane jest do wymiennika gruntowego. Istnieje też możliwość równoczesnego grzania grup grzewczych.
Uzyskuje się tu też efekt ogrzewania wymiennika gruntowego, co powoduje szybszy proces regeneracji cieplnej gruntu oziębionego podczas eksploatacji na cele grzewcze. Najkorzystniejsze, często stosowane rozwiązanie w krajach o większym stopniu zastosowania pomp ciepła, jest zastosowanie trybu chłodzenia aktywnego w obiektach o równoczesnym zapotrzebowaniu ciepła i chłodu, np. obiektach sportowych z basenem kąpielowym i lodowiskiem.
Coraz popularniejsze na rynku stają się tzw. rewersyjne pompy ciepła wytwarzające alternatywnie wodę grzewczą lub lodową. Rozwiązanie jest prostsze hydraulicznie, lecz posiada możliwości grzania lub chłodzenia, a wymagane ciepło na przygotowanie ciepłej wody nie jest tu ciepłem „odpadowym” z procesu chłodzenia, lecz wymaga pracy pompy ciepła w trybie grzania.
Jest to system pracy na jeden bufor, spełniający jednocześnie rolę bufora wody grzewczej i lodowej. W okresach przejściowych, w których wymagane jest grzanie np. w nocy, a chłodzenie w dzień, energia tracona na schłodzenie i ogrzanie bufora jest znacząca.
W systemie tym bez specjalnych zewnętrznych rozwiązań hydraulicznych i regulacyjnych nie ma również możliwości wykorzystania wymiennika gruntowego w trybie chłodzenia pasywnego, a więc wytwarzanie wody lodowej o wyższych parametrach wymaga również pracy sprężarki.
Częstym błędem projektowym jest zastosowanie urządzeń klimatyzacyjnych wymagających wody lodowej o parametrach zbliżonych do możliwości uzyskania jej temperatury w trybie chłodzenia pasywnego. Należy więc zdecydować się na urządzenia o możliwości zasilania wodą lodową wytwarzaną w trybie chłodzenia aktywnego lub pasywnego. W przypadku wartości granicznej, tj. ok. +12şC, należy dobrać urządzenia na temperaturę 14şC.

Podsumowanie
W celu uniknięcia niebezpieczeństwa zaprojektowania błędnego systemu grzewczo-chłodniczego, prowadzącego do nieuzasadnionych kosztów inwestycyjnych i zawyżonych kosztów eksploatacyjnych, zalecam sporządzenie koncepcji uwzględniającej wszystkie uwarunkowania i wymagania inwestora.
Fachowa koncepcja poprzez wybór optymalnego rozwiązania pozwoli na duże oszczędności oraz niezawodność działania systemu.
I znów wracam do przetargów. Dla urzędników lub prywatnych inwestorów nie mających obowiązku znać problematyki pomp ciepła najistotniejszym elementem jest cena projektu. W systemach grzewczych z pionowym wymiennikiem gruntowym koszt pompy ciepła z wyposażeniem centrali jest dla większych obiektów w przybliżeniu równy kosztowi wymiennika gruntowego. Tak więc zmniejszenie wymiennika powoduje znaczne obniżenie kosztów całej inwestycji. Należałoby więc oferty odbiegające znacznie od średniej wartości uznać jako niewiarygodne lub zasięgnąć opinii doświadczonych fachowców i praktyków w tej branży.
Koszty projektu stanowią niewielki udział w ogólnych kosztach inwestycyjnych systemu z pompą ciepła i często oszczędność na projekcie przekłada się na znaczny, nieuzasadniony wzrost kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych, nie mówiąc o poprawności i niezawodności działania.
Mirosław Kozłow

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