Gruntowa pompa ciepła – jak działa?

Gruntowa pompa ciepła zapewnia niższe koszty ogrzewania niż pompa powietrzna. Wpływ na jej efektywne działanie ma między innymi dobrze zaprojektowany i wykonany wymiennik gruntowy. Pompy gruntowe są w pełni zautomatyzowanymi urządzeniami, które wykorzystuje się do ogrzewania domu i produkcji ciepłej wody użytkowej. Dobrze dobrany sprzęt sprawdzi się również do schładzania domu w okresie letnim. Ponadto nie ma konieczności inwestowania w dodatkowe urządzenia grzewcze, które miałyby wspierać pracę pomp w zimę przy bardzo niskich temperaturach. Potrzeba zainstalowania dodatkowego urządzenia grzewczego nie tylko podniosłaby koszt systemu grzewczego, ale także wymusiła rozbudowanie skomplikowanie instalacji.

Przeczytaj także:

Gruntowe pompy ciepła do ogrzewania domów jednorodzinnych

Pompa ciepła gruntowa pobiera energię z gruntu, którego temperatura na pewnej głębokości, nawet w okresie zimowym, jest stała i zawsze dodatnia. Jest urządzenie przyjazne środowisku, ponieważ do swojego działania wykorzystuje odnawialne źródła energii, zgromadzone w glebie. Ponadto nie emituje żadnych zanieczyszczeń do atmosfery, można zamontować je każdym domu (nowym lub termomodernizowanym), szczególnie tam, gdzie nie ma dostępu do sieci gazowej lub grzewczej.

Mimo że sama inwestycja w gruntową pompę ciepła jest kosztowna, to urządzenie pozwala tanio uzyskać energię cieplną. Najlepszy efekt daje zasilanie gruntowej pompy ciepła energią elektryczną z instalacji fotowoltaicznej. Dlaczego koszt inwestycji w gruntową pompę ciepła jest wysoki? Ponieważ konieczne jest wykonanie tzw. dolnego źródła, którym może być kolektor poziomy ułożony na głębokości 1,5 m. Budowa kolektora pionowego jest znacznie droższa od poziomego, ponieważ wymaga wykonania odwiertów, o głębokości nawet ponad 50 m.

Jak działa gruntowa pompa ciepła?

Do odbierania ciepła z gruntu potrzebny jest wymiennik gruntowy. Jest to umieszczona w ziemi rura, która tworzy pętle z krążącą cieczą, potocznie nazywaną solanką. Pętla przechodzi przez parownik gruntowej pompy ciepła, w którym temperatura solanki się obniża i staje niższa od temperatury gruntu. Płynąć dalej rurą stopniowo się ogrzewa. Na koniec trafia znów do parownika, gdzie oddaje ciepło W ten sposób pośredniczy w jego wymianie między gruntem a parownikiem pompy. Wymiennik może być poziomy lub pionowy.

O wyborze odpowiedniego rozwiązania może decydować między innymi wielkość działki. Do wymiennika poziomego potrzebne jest nawet kilkaset metrów kwadratowych. Do wymiennika ciepła pionowego, którego głównym urządzeniem jest sonda, wystarczy kilkadziesiąt metrów. Obecnie najczęściej inwestorzy decydują się na wybór pompy z pionowym wymiennikiem.

Ważne, aby wymiennik nie był zbyt mały – przez cały sezon grzewczy pompa odbiera z gruntu kilka megawatogodzin ciepła. Jeśli będzie on zbyt mały, ulegnie schłodzeniu, a w konsekwencji gruntowa pompa ciepła nie będzie poprawnie działać. Układ sterujący urządzenia zwykle wyłącza je, gdy solanka osiągnie temperaturę na poziomie -7 stopni Celsjusza, ponieważ poniżej tej wartości przebieg procesów w obiegu sprężarko zostaje nadmiernie zakłócony.

Sprężarka gruntowej pompy ciepła, czyli serce układu

Sprężarka to element układu gruntowej pompy ciepła, który jest jej sercem potocznie mówiąc. Wraz z zaworem rozprężnym służy do sprężania i rozprężania czynnika chłodniczego oraz generowania wymiany ciepła w skraplaczu i parowniku. W większości pomp gruntowych stosuje się sprężarki spiralne, rotacyjne typu on-off, które mają najczęściej określoną stałą wydajność. Sprężarka może być również wyposażona w inwerter o płynnej, zmiennej wydajności pracy. Dzięki temu możliwe jest modulowanie mocą gruntowej pompy ciepła, co pozwala lepiej dopasować parametry jej pracy do zapotrzebowania gospodarstwa domowego w danym momencie. W układzie ze sprężarką inwerterową pompa ciepła ma lepszą wydajność (COP) i rzadziej się włącza, więc jej praca mniej kosztuje.