W niniejszym artykule postaram się zwrócić uwagę na aspekt ogrzewania basenów kąpielowych przy pomocy pomp ciepła. W zależności od typu oraz wykorzystania basenu nie wszystkie dostępne na rynku rozwiązania będą odpowiednie, niemniej jednak właściwe połączenie pompy ciepła z basenem może zaowocować bardzo niskimi kosztami eksploatacji oraz wysokim komfortem użytkowania.

Podgrzew do basenu

Z uwagi na różnorodność instalacji pompy ciepła do basenu każdorazowy przypadek będzie wymagał indywidualnego podejścia, jednakże gros problemów i zagadnień technologicznych będzie wspólne dla większości takich instalacji. Bardzo duże znaczenie w przypadku wykorzystania pomp ciepła ma maksymalna temperatura zasilania systemu grzewczego. Nie inaczej jest w przypadku podgrzewania wody basenowej. Już na etapie projektu i wykonania niecki basenowej konieczne jest zapewnienie wysokiego poziom izolacji termicznej niecki basenowej, zastosowanie przykrycia o wysokim poziomie izolacyjności oraz izolacja przewodów rurowych pomiędzy pompą ciepła a wymiennikiem basenowym. Należy zdać sobie sprawę, iż wydatek energetyczny przy ogrzewaniu wody w basenie stanowi wysoki koszt w bilansie energetycznym budynku i o ile wykonanie samego basenu zaliczamy do dóbr luksusowych, to również jego ogrzewanie dosyć często jest kolejnym luksusem. Aby koszty eksploatacji basenu były jak najniższe, niezbędny jest wysoki standard izolacji termicznej.

Radzikiewicz213-2

Rys. 1. Schemat poglądowy pompy ciepła powietrze/woda w połączeniu z systemem solarnym, basenem, c.o. w układzie mieszanym oraz c.w.u.

Niski parametr

Aby pompa ciepła pracowała efektywnie, konieczne jest zaprojektowanie instalacji ogrzewania basenu na możliwie niski parametr grzewczy. Jeżeli jest to możliwe, powinniśmy dążyć do temperatury zasilania na poziomie 35-40°C. Pozwoli to na efektywną pracę pompy ciepła, a co za tym idzie – osiągnięcie niskich kosztów eksploatacji. Aby zaprojektować układ na tak niski parametr, właściwy dobór wymiennika basenowego jest konieczny. W przypadku zastosowania urządzeń stricte do ogrzewania basenu – możemy skorzystać z pomp ciepła wyposażonych w tytanowy wymiennik ciepła, który umożliwia bezpośrednie podłączenie obiegu wody basenowej do skraplacza pompy ciepła. Dzięki takiemu rozwiązaniu unikniemy straty ciepła związanej z zastosowaniem pośredniego wymiennika ciepła i dodatkowej pompy obiegowej, gdyż przepływ wody basenowej przez skraplacz pompy ciepła zapewni filtracyjna pompa basenowa. Jeżeli pompa ciepła nie jest przystosowana do pracy bezpośredniej, należy bezwzględnie zastosować pośredni wymiennik ciepła, gdyż w przeciwnym wypadku środki chemiczne zawarte w wodzie basenowej mogłyby uszkodzić skraplacz pompy ciepła. Automatyka basenowa lub automatyka pompy ciepła w celu uruchomienia grzania basenu musi otrzymać informacje o temperaturze wody w basenie oraz stanie pracy pompy filtracyjnej.

Jedno urządzenie

Częstym i bardzo ekonomicznym rozwiązaniem jest wykorzystanie jednej i tej samej pompy ciepła do ogrzewania i chłodzenia budynku, przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz podgrzewania basenu. Dzięki takiemu rozwiązaniu wiele systemów jest sterowanych oraz ogrzewanych poprzez jedno nowoczesne urządzenie grzewcze, którym jest pompa ciepła. Rozwiązanie takie jest bardzo wygodne i ekonomiczne, gdyż np. użytkownik musie nauczyć się obsługi automatyki jednego producenta, występuje jedna odpowiedzialność gwarancyjna, a także jeden serwis do całego systemu.

Układ priorytetów

Przy stosowaniu pompy ciepła typu solanka/woda niezbędne jest dobranie mocy grzewczej pompy ciepła do pełnego zapotrzebowania na ciepło w danym obiekcie, czyli na ogrzewanie budynku, przygotowanie ciepłej wody użytkowej oraz ogrzewanie basenu. Warto dokładnie przemyśleć i zaprojektować logikę działania takiego systemu i wziąć pod uwagę funkcjonowanie priorytetów pracy. Nie zaleca się układów stałotemperaturowych, gdzie pompa ciepła ogrzewa jeden bufor grzewczy do stałej temperatury, a następnie ciepło jest przekazywane do poszczególnych odbiorników. Znacznie lepiej jest zastosować układ priorytetów, gdzie pompa ciepła przełącza się w czasie tylko na jeden odbiornik ciepła, np.:

* priorytet 1 – ciepła woda użytkowa,

* priorytet 2 – centralne ogrzewanie budynku,

* priorytet 3 – ogrzewanie basenu.

Wówczas pompa ciepła będzie pracowała ekonomicznie przez większość czasu na niskich parametrach pracy, a tylko czasowo przełączy się na odbiorniki wymagające wyższej temperatury zasilania. Przy ogrzewaniu basenu często pojawia się również konieczność zasilania w ciepło centrali wentylacyjnych, w których wymagana temperatura zasilania oscyluje w granicach 40-50°C. To również jest możliwe do zrealizowania, natomiast zalecane jest obniżenie tej temperatury do minimum. W sytuacji przełączenia pompy ciepła w tryb ogrzewania ciepłej wody użytkowej może wystąpić ryzyko zamrożenia wymiennika centrali w przypadku ujemnych temperatur zewnętrznych, do czego należy nie dopuścić przez zapewnienie ciągłego przepływu.

Prawidłowy dobór dolnego źródła

Bardzo ważnym elementem w instalacji gruntowych pomp ciepła jest prawidłowy dobór dolnego źródła ciepła, czyli ilości odwiertów lub kolektora płaskiego. W systemie z basenem dolne źródło musi mieć znacznie większą wydajność z uwagi na czas pracy pompy ciepła. Zazwyczaj w instalacji monowalentnej pompa ciepła pracuje na poziomie 2000 godzin rocznie i do tego czasu pracy realizowany jest dobór dolnego źródła. W przypadku, kiedy w systemie znajdzie się basen, czas pracy pompy ciepła oraz wykorzystanie dolnego źródła znacznie rośnie. Konieczny jest dobór nie tylko mocy grzewczej pompy ciepła do uwzględnienia zapotrzebowanie na ciepło basenu, ale również zwiększenie wydajności dolnego źródła ciepła. W zależności od zapotrzebowania basenu wielkość dolnego źródła ciepła może być większa nawet o 50% w stosunku do porównywalnego obiektu bez basenu. Zwiększenie wydajności źródła ciepła wynika z faktu, iż baseny użytkowane są również w okresie letnim, kiedy w instalacji stricte grzewczej następuje regeneracja dolnego źródła. Istnieją na rynku systemy rewersyjnych pompa ciepła, które w trybie chłodzenia wykorzystują ciepła odpadowe zgromadzone w obiekcie do podgrzewania ciepłej wody użytkowej oraz basenu. Przy takich rozwiązaniach następuje kompensacja energii pozyskanej z obiektu do podgrzewania basenu, a co za tym idzie – „oszczędzanie” dolnego źródła ciepła. W przypadku obiektów komercyjnych stosuje się również wykorzystanie ciepła z wody „szarej”, czyli z pryszniców oraz popłuczyn basenowych. Układy takie są coraz częściej spotykane, wykorzystują pompy ciepła typu grunt/woda, których dolnym źródłem jest energia zgromadzona w wodzie „szarej”, odzyskiwana poprzez rurowe wymienniki ciepła.

Radzikiewicz213rys2

Rys. 2. Schemat technologiczny wykorzystania pompy ciepła powietrze/woda do ogrzewania, c.o. w układzie mieszanym oraz ogrzewania basenu i c.w.u.; całość sterowana automatyką pompy ciepła (Dimplex).

Całoroczne wykorzystanie PC

Stosując powietrzne pompy ciepła do ogrzewania basenów kąpielowych, każdorazowo warto również rozpatrzyć wykorzystanie tych urządzeń w sposób całoroczny. Czy to do ogrzewania budynków, czy do ciepłej wody użytkowej. Wówczas stopa zwrotu takiego systemu jest znacznie krótsza. W tej technologii nie mamy do czynienia z aspektami dotyczącymi dolnego źródła ciepła, jak ma to miejsce w przypadku pomp ciepła typu solanka/woda. Niezależnie od czasu pracy pompy ciepła ilość powietrza otaczającego pompę ciepła jest zawsze wystarczająca (zakładając, iż pompa ciepła została zainstalowana w miejscu nieosłoniętym). Również sprawność układu wykorzystującego pompą ciepła typu powietrze/woda do ogrzewania basenów całorocznych, a nawet sezonowych, jest bardzo wysoka. Wiąże się to z faktem, iż w okresach przejściowych oraz latem, kiedy temperatura powietrza zewnętrznego jest wysoka, sprawność pompy ciepła rośnie, co ma niebagatelny wpływ na całoroczną sprawność systemu. Kiedy pompy ciepła typu powietrze/woda są wykorzystywane całorocznie, konieczne jest zastosowanie drugiego źródła ciepła, wspomagającego system przy niskich temperaturach zewnętrznych. Zazwyczaj są to grzałki elektryczne lub gazowe czy olejowe kotły grzewcze.

Sezonowo…

Jeżeli urządzenie jest wykorzystywane sezonowo, niezbędne jest zapewnienie ochrony przed mrozem – czy to poprzez zastosowanie roztworów glikolu, czy poprzez spuszczenie wody z instalacji. Modernizując instalację opartą na konwencjonalnym źródle ciepła, dobrym rozwiązaniem technicznym i atrakcyjnym ekonomicznie jest właśnie zastosowanie pompy ciepła typu powietrze/woda, która będzie wiodącym źródłem ciepła w systemie, a w przypadku niskich temperatur zewnętrznych skorzysta ze wsparcia już istniejącego źródła ciepła.

Przemysław Radzikiewicz

Fot. Część kolektora rurowego, wykorzystanie szarej wody jako dolnego źródła pomp ciepła.

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