Sys te my pra cy pomp cie pła

miesięcznik informacyjno-techniczny
9 (181), wrzesień 2013
Systemy pracy pomp ciepła
Wydajne studnie
Teoretycznie jednym z najbardziej efektywnych systemów pracy
pomp ciepła jest system z wykorzystaniem studni wody gruntowej
lub głębinowej jako dolnego źródła ciepła.
Ze względu na stabilną temperaturę w ciągu całego roku pompa ciepła woda-woda ma najbardziej stabilny i najwyższy współczynnik
efektowności z wszystkich systemów pracy i może pokryć całkowite
zapotrzebowanie ciepła budynku na
potrzeby grzewcze i ciepłej wody
użytkowej. Przy zastosowaniu studni o odpowiedniej wydajności nie
ma niebezpieczeństwa wymrożenia
się dolnego źródła jak to, przy niewłaściwym doborze i usytuowaniu
sond ziemnych, ma miejsce z wymiennikiem gruntowym pionowym.
Dolnym źródłem ciepła są tu najczęściej dwie studnie wody gruntowej, przy czym jedna studnia jako
studnia czerpalna, druga jako studnia zrzutowa. Zalecane, wręcz nieodzowne, jest oddzielenie obiegu
studni od obiegu przez parownik
pompy ciepła. Wymiennik ten wyeliminuje też możliwość przedostania się czynnika chłodniczego do
studni zrzutowej w przypadku nieszczelności w jego obiegu. Czynniki
chłodnicze w nowoczesnych pompach ciepła zaliczane są do ekologicznych, powinno się jednak wyeliminować możliwość przedostania
się ich do gruntu. Wymagania dotyczące jakości wody przepływającej
przez parownik są bardzo rzadko
osiągalne w wodzie gruntowej.
Woda ze studni czerpalnej doprowadzona jest do wymiennika pośredniego i po odbiorze ciepła
(schłodzeniu) odprowadzana jest do
studni zrzutowej. Połączenie studni
z wymiennikiem wykonuje się rurami PE ułożonymi w ziemi poniżej
głębokości zamarzania.
Do parownika doprowadzona jest
woda z wymiennika w obiegu za-
26
mkniętym. Aby ten system był w
praktyce najbardziej efektywny, należy zwrócić szczególną uwagę na
dobór pompy głębinowej i odprowadzenie do studni zrzutowej, gdyż
może to spowodować duży pobór
energii elektrycznej przez pompę
głębinową, pogarszając tym samym
ogólny współczynnik COP całego
systemu. Należy też zwrócić uwagę
na to, że w obiegu studnie/wymiennik mamy do czynienia z systemem
otwartym.
Nie jest dopuszczalny, a takie
przypadki istnieją, zrzut wody do
zbiorników otwartych lub na powierzchnię gruntu, gdyż oprócz niebezpieczeństwa jej zamarzania rośnie pobór prądu przez pompę głębinową i wytrącają się znaczne ilości
żelaza, które zanieczyszczają wymiennik i przewody łączące studnie
z wymiennikiem. Powoduje to
zwiększone straty ciśnienia, które
wpływają na zmniejszenie przepływu, co w efekcie prowadzi do zakłóceń w pracy pompy ciepła.
Ze względu na występujące często trudności z odbiorem wody
przez studnię zrzutową zaleca się
wykonanie dwóch studni zrzutowych, które przemiennie można wykorzystywać jako studnie czerpalne.
Zalecana odległość wzajemna studni wynosi 20 m. Zaleca się również
montowanie dwóch pomp głębinowych w obu studniach pracujących
okresowo na przemian. Jest to
szczególnie korzystne w samooczyszczaniu się studni i stanowi
dodatkowe zabezpieczenie w przypadku konieczności rewizji studni
czy pompy głębinowej.
Pompę głębinową należy zamontować na głębokości ok. 10 m od dyna-
micznego lustra wody, a rurę zrzutową
wprowadzić około 15 m pod lustro wody. Należy też zwrócić uwagę na fakt,
że wiercenie studni wymaga pozwolenia wodno-prawnego. Dla budynku o
zapotrzebowaniu mocy grzewczej 15
kW (ok. 250 m2 powierzchni ogrzewalnej) należy odwiercić studnie o
wydajności ok. 3,0 m³/h przy obniżeniu temperatury wody w parowniku
pompy ciepła o ok. 4ºC.
Z dotychczasowych doświadczeń
wynika, że w normalnych warunkach do wydajności ok. 5 m3/h wystarczą studnie o głębokości 30 m i
średnicy 200 mm. Wiercenie studni,
bez uprzedniego kosztownego odwiertu próbnego, wiąże się zawsze z
finansowym ryzykiem. W przypadku
natrafienia na skałę lub przy niewystarczającej wydajności studni przy
założonych głębokościach może
zajść konieczność zmiany jej lokalizacji lub zwiększenia jej głębokości.
Dlatego zaleca się instalatorom wykluczenie z umowy wiercenia studni, pozostawiając tę część inwestycji bezpośrednio inwestorowi. Należy mu jednak udzielić daleko idącej
pomocy fachowej, organizacyjnej i
koordynacyjnej. W przypadku podpisania umowy ryczałtowej na kompleksowe wykonawstwo łącznie ze
studniami można się narazić na
znaczne straty z powodu zwiększenia kosztów.
Dodatkową zaletą systemu ze
studniami jest fakt, że wodę ze studni, przy odpowiednim połączeniu hydraulicznym i systemem regulacji,
można wykorzystać w lecie do klimatyzacji pomieszczeń, zastępując tak
drogie inwestycyjnie i w eksploatacji
klimatyzatory. Można ją też wykorzystać do celów gospodarczych.
Studnie charakteryzują się większą wydajnością czerpania z nich
wody niż jej wchłaniania. Może zatem dojść w niektórych sytuacjach
pogodowych do przelewania się wowww.instalator.pl