Skąd i jak pompa pobiera ciepło?

Majster Guru:– Dolnym źródłem, czyli rezerwuarem ciepła dla pompy, jest środowisko – grunt, woda lub otaczające dom powietrze. Bodaj najczęściej spotykane w praktyce rozwiązanie to poziomy kolektor gruntowy, czyli odpowiednio rozległy układ rur z tworzyw sztucznych, zakopanych na głębokość ok. 20 cm poniżej strefy przemarzania dla danego rejonu (a więc na 1,5–2 m), wypełniony płynem niezamarzającym, zwanym zwyczajowo "solanką" (w rzeczywistości obecnie stosuje się głównie roztwór glikolu).

Płyn ten, krążąc w rurach, odbiera od gruntu ciepło, a następnie w wymienniku przekazuje je do parownika pompy. Na tej samej zasadzie działa pionowy kolektor gruntowy, jednak w tym przypadku rury nie są umieszczone poziomo w powierzchniowej warstwie gruntu, lecz w pionowych odwiertach o głębokości od 30 do nawet 130 m.

Można też wykorzystać kolektor wodny, będący właściwie odmianą kolektora poziomego. Jeśli w pobliżu domu jest zbiornik wody (jeziorko, staw) mający ponad 3 m głębokości, to pętle z rur układa się na jego dnie. Rozwiązanie to jest przy tym znacznie efektywniejsze, bo z wody można pozyskać o wiele więcej ciepła niż z gruntu.

Jeszcze inne rozwiązanie pozwalające na wykorzystanie ciepła z wód – w tym przypadku podziemnych – to zasilanie ze studni. Wymaga ono budowy dwóch studni – czerpnej oraz zrzutowej. Z tej pierwszej tłoczy się wodę do wymiennika ciepła w pompie, a potem jest ona zrzucana do drugiego odwiertu. A najłatwiejsze jest, oczywiście, wykorzystanie powietrza zewnętrznego – wystarczy za ścianą domu ustawić powietrzny wymiennik ciepła zaopatrzony w wentylator, niemalże taki sam jak do urządzeń klimatyzacyjnych.

– Zgadza się, choć musimy pamiętać, że temperatura gruntu oraz jego wilgotność, z którą w dużym stopniu wiążą się właściwości cieplne, jest zmienna w zależności od pory roku i poziomu wód gruntowych, szczególnie na głębokości do 25 m. Wielki wpływ mają przy tym warunki lokalne.

W wypadku wykorzystania wód gruntowych (czyli studni) oraz głębokich pionowych kolektorów gruntowych – możemy liczyć, że dopływająca do wymiennika ciepła w pompie ciecz będzie niemal zawsze miała temperaturę 5–10°C.

Kolektor poziomy ułożony na dnie zbiornika wodnego zapewni nam zwykle temperaturę 4°C, natomiast z poziomego kolektora gruntowego uzyskamy "solankę" o temperaturze około 0°C. Przy czym ciepło da się pozyskać nawet z powietrza, dla którego przyjmuje się obliczeniową temperaturę +2°C, choć w rzeczywistości jego temperatura może spadać zimą nawet poniżej -20°C.

Warto też wiedzieć, że przy użyciu pompy ciepła można dość łatwo zagospodarować energię, która w innym wypadku byłaby tracona bezpowrotnie, na przykład zawartą w ściekach czy wodzie technologicznej. To jednak domena zastosowań profesjonalnych.