Akumulator wodny jako dolne źródło pompy ciepła

Pochodząca od słońca energia cieplna zmagazynowana w ziemi, wodzie lub w powietrzu ma zbyt niską temperaturę, aby mogła być bezpośrednio stosowana do ogrzewania budynków. Do korzystania z ciepła zawartego w ciałach o niskiej temperaturze potrzebne są pompy ciepła. Zadaniem tych pomp jest pobranie z otoczenia niskotemperaturowego ciepła i jego transport przy użyciu energii elektrycznej do ogrzewanych pomieszczeń.

Współczynnik wydajności pompy ciepła, a co za tym idzie, jej koszty eksploatacyjne w bardzo dużym stopniu zależą od temperatury dolnego źródła ciepła. Wybranie dolnego źródła o możliwie wysokiej temperaturze wydatnie zwiększa wydajność pompy.

Zapotrzebowanie budynku na ciepło

Na podstawie wykresu temperatur zewnętrznych [1] przyjęto, że sezon grzewczy trwa od 7 października (279. dzień roku) do 24 kwietnia (115. dzień następnego roku), czyli 202 dni. Na rys. 1 przedstawiono określony na podstawie pomiarów, aproksymowany sinusoidą, przebieg zmian temperatury powietrza zewnętrznego w sezonie grzewczym dla rozpatrywanego budynku jednorodzinnego.

Obliczenia przeprowadzono dla budynku mieszkalnego o powierzchni 140 m2. Zapotrzebowanie na ciepło dla jego jednostkowej powierzchni grzewczej w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego przedstawia rys. 2. Natomiast na rys. 3 pokazano kształtowanie się jednostkowej mocy cieplnej dopływającej do budynku w  poszczególnych miesiącach sezonu grzewczego.

Przyjęte na podstawie norm jednostkowe zapotrzebowanie na moc cieplną w trakcie całego sezonu grzewczego wynosi 3800 W/m2, zatem średnie dobowe zapotrzebowanie na moc cieplną to 19 W/m2. Jeżeli przyjmiemy, że sezon grzewczy trwa 2424 godzin, jednostkowe zapotrzebowanie na ciepło wynosi 46 kWh/m2/rok. Taka wartość zapotrzebowania na energię klasyfikuje budynek jako niskoenergetyczny. Rozpatrywany budynek ma 140 m2, zatem całkowite zapotrzebowanie na ciepło potrzebne do jego ogrzania wynosi 6440 kWh/rok. (...)

Literatura

1. Gumuła S., Stanisz K., Warianty rozwiązań technicznych zapotrzebowania na energię elektryczną budynku niezależnego energetycznie, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, s. Konferencje, z. 26, Warszawa 2009.
2. Kaiser H., Wykorzystanie energii słonecznej, Wydawnictwo AGH, Kraków 1995.
3. Dlaczego i dla kogo pompy ciepła?, www.budujemydom.pl.