Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Pompy ciepła – nietypowe realizacje

Wizualizacja budynku w Rybniku
Wizualizacja budynku w Rybniku
Fot. Wodmetal

W Polsce powstaje coraz więcej ciekawych instalacji, w których istotną funkcję pełnią pompy ciepła.

Poniżej przedstawiono dwie realizacje – o ile dom w Rybniku można traktować jako dokładną wskazówkę, to rozwiązania zastosowane w domu pod Krakowem będą raczej inspiracją do osiągania statusu budynku niskoenergetycznego, a nawet zero- i plusenergetycznego.

W artykule opisano jedynie fragment instalacji w domu Galia i rozwiązania te mają charakter eksperymentalny. Przez lata optymalizowano je jednak, w różnych konfiguracjach, pod względem inwestycyjnym i eksploatacyjnym, zastosowano też w innych budynkach, gdzie się sprawdzają.

Budynek usługowo-handlowy w Rybniku

W Rybniku firma projektowo-budowlana Wodmetal zbudowała energooszczędny budynek z funkcją usługowo-handlową o zapotrzebowaniu na energię do ogrzewania 13 kWh/m2/rok.

Budynek wykorzystuje energię promieniowania słonecznego oraz ciepło użytkowników i urządzeń, a dogrzewany jest jedynie powietrzem wentylacyjnym. Znajdują się w nim: pracownia projektowa, sala konferencyjna, pomieszczenia badawcze oraz część pokazowa z urządzeniami i elementami budownictwa niskoenergetycznego i pasywnego.

Przeczytaj koniecznie: Pompy ciepła w układach hybrydowych >>

W budynku zastosowano pompy ciepła, kolektory słoneczne, centralę wentylacyjną z rekuperatorem oraz gruntowy wymiennik ciepła. Pompy ciepła zamontowano na kanale wylotowym odprowadzającym powietrze z centrali wentylacyjnej z odzyskiem ciepła.

Ten pomysł jest coraz częściej rozważany przez projektantów, gdyż usuwane powietrze po przejściu przez wymienniki centrali może mieć wysoką temperaturę, która w odniesieniu do temperatury zewnętrznej ma stosunkowo niewielkie wahania – od 2°C przy –20°C do 13°C przy 10°C na zewnątrz. Są to zatem temperatury zapewniające efektywną pracę pomp ciepła typu powietrze/woda.

Wentylację, dogrzewanie oraz chłodzenie budynku realizuje instalacja wentylacyjna. Powietrze do układu trafia poprzez gruntowy wymiennik ciepła wykonany z przewodów PP z powłoką antybakteryjną umieszczony w gruncie pod budynkiem na głębokości poniżej 1,5 m. Jego wydajność dobrano tak, by temperatura powietrza wchodzącego do centrali nie spadała poniżej 0°C dla temperatury obliczeniowej –20°C. Zimą powietrze czerpie energię z gruntu, a latem chłód, jednocześnie regenerując wymiennik. Powietrze, zanim trafi do centrali, jest filtrowane.

W instalacji zastosowano centralę wentylacyjną z dwoma wymiennikami krzyżowymi, która może pracować w zakresie całej wydajności ze sprawnością odzysku ciepła 77–91%, co umożliwia podniesienie temperatury powietrza z 0 do 17°C przy temp. zewnętrznej –20°C. W instalacji zastosowano także by-pass pozwalający omijać wymienniki, tak by w okresie letnim chłodzić budynek powietrzem przechodzącym tylko przez wymiennik gruntowy.

 

 

Za centralą umieszczono kanałową nagrzewnicę wodną o parametrach pracy 60/45°C, która w razie potrzeby może dogrzewać powietrze energią czerpaną z zasobnika o pojemności 350 l, pełniącego funkcje podgrzewacza ciepłej wody użytkowej i zasobnika buforowego dla potrzeb grzewczych. Jest to dwukomorowy zbiornik biwalentny zasilany przez pompę ciepła i kolektory słoneczne.

Przeczytaj także: Gruntowe powietrzne wymienniki ciepła. Przegląd stosowanych rozwiązań >>

Kolektory zasilają − poprzez wężownicę znajdującą się u dołu – część zewnętrzną, a umiejscowiony u góry zbiornik o pojemności 100 l jest podgrzewany na zasadzie zasobnika płaszczowego – przez otaczającą go ciepłą wodę. Z kolei ciepła woda z pompy ciepła trafia do górnej części zasobnika.

W instalacji zastosowano kanałową pompę ciepła powietrze/woda o mocy 3,8 kW, która przeznaczona jest do przygotowywania ciepłej wody użytkowej. Ponieważ budynek ma niskie zapotrzebowanie na energię, pompa może produkować ciepło nie tylko na potrzeby c.w.u., ale też ogrzewania, i stanowić główne źródło energii w okresie zimowym. Kiedy temperatury zewnętrzne są dodatnie, pompa ciepła dostarcza energię na potrzeby c.w.u. razem z kolektorami. W instalacji zamontowano cztery kolektory płaskie, które w okresie zimowym, przy sprzyjających warunkach, wspomagają ogrzewanie powietrza wentylacyjnego, a ich podstawowym zadaniem jest dostarczanie energii dla przygotowywania c.w.u.

Instalacje w budynku zostały opomiarowane, a w internecie znaleźć można aplikację pozwalającą obserwować ich pracę (www.wodmetaldom.pl). Można też na bieżąco śledzić stan licznika energii elektrycznej. Zamontowano dziewięć czujników temperatury, która jest wyświetlana online w czasie rzeczywistym. W ten sposób można sprawdzić, z jaką sprawnością działa np. wymiennik gruntowy lub rekuperator.

Pompy ciepła w domu Galia

W doświadczalnym domu Galia pod Krakowem z inteligentnym systemem zarządzania budynkiem BMS Unihome [2, 3, 4] zastosowano trzy pompy ciepła. Jedna z nich służy do przygotowania c.w.u., druga zaś do podgrzewania lub chłodzenia powietrza wentylacyjnego po przejściu przez wymiennik (rekuperator) w centrali wentylacyjnej.

Ta pierwsza to pompa split typu powietrze/woda. Dolnym źródłem ciepła jest dla niej powietrze wywiewane z budynku, które zanim trafiło do wymiennika pompy, przeszło przez rekuperator w centrali wentylacyjnej, a następnie przez wymiennik stanowiący dolne źródło w pompie ciepła powietrze/powietrze. Górnym źródłem dla pompy powietrze/woda jest buforowy zasobnik c.w.u.

Nawet po przejściu przez rekuperator i wymiennik pompy powietrze ma taką temperaturę, że z powodzeniem może korzystać z niego następna pompa do podgrzewania c.w.u. Woda w zasobniku jest też podgrzewana lub dogrzewana alternatywnie lub jednocześnie przez kolektory albo grzałki elektryczne zasilane z ogniw PV w zależności od tego, co jest w danej chwili najbardziej ekonomiczne. Latem układ korzysta dodatkowo z tego, że jedna pompa schładza powietrze wentylacyjne i ma sporo ciepła do przekazania pompie podgrzewającej c.w.u.

Przeczytaj także: Nowe wymagania, jakim powinny odpowiadać budynki. Możliwość spełnienia wymagań EP >>

Druga to pompa kanałowa typu powietrze/powietrze, dla której dolnym źródłem jest wywiewane powietrze wentylacyjne, które przeszło przez wymiennik (rekuperator) w centrali, a górnym wymiennik ciepła umieszczony w nawiewnym kanale wentylacyjnym za centralą z rekuperatorem. Zadaniem tego wymiennika jest podgrzewanie lub schładzanie powierza po rekuperacji, w zależności od potrzeb.

Obie pompy mogą być zasilane energią elektryczną produkowaną w ogniwach fotowoltaicznych lub przez przydomowy generator napędzany energią wiatru. O tym, czym są w danej chwili zasilane pompy, decyduje BMS, kierując się ekonomią.

Ponadto w układzie wentylacji powietrze zewnętrzne, zanim trafi do wymiennika (rekuperatora) w centrali, jest – jeśli potrzeba – dogrzewane przez nagrzewnicę kanałową zasilaną ciepłą wodą, pochodzącą np. z systemu paneli solarnych lub kominka. Takie rozwiązanie to o 70% niższy koszt eksploatacyjny niż przy zastosowaniu standardowego układu z grzałką elektryczną chroniącą rekuperator przed zamarzaniem.

System BMS analizuje pracę rekuperatora i w razie potrzeby uruchamia procedurę zapobiegania zamarzaniu. Zautomatyzowanie tego procesu pozwala na wczesne wykrycie i zapobieganie szronieniu.

W okresach przejściowych, gdy nie jest wymagana pełna moc chłodnicza, do obniżenia temperatury w domu Galia BMS nie włącza pompy ciepła do c.w.u., tylko korzysta z możliwości schładzania powietrza wentylacyjnego przez wymiennik kanałowy podłączony do dolnego źródła trzeciej pompy ciepła – typu solanka/woda. Można wówczas uzyskać parametry powietrza i komfort porównywalny z instalacją z centralą klimatyzacyjną.

Przeczytaj także: Pompy ciepła w praktyce >>

Koszt eksploatacji takiego systemu chłodzenia latem budynku o kubaturze ok. 1000 m3 wyniósł ok. 35 zł miesięcznie, przy znikomych kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych w stosunku do kosztu centrali klimatyzacyjnej. Pewnych problemów mogą przysporzyć wymiary wymienników, które montuje się w pomieszczeniach technicznych budynku w pobliżu centrali.

Sterowanie mocą chłodniczą tej instalacji odbywa się w ramach BMS poprzez regulację przepływu czynnika chłodzącego przez pompę obiegową, w połączeniu z regulacją nasłonecznienia pomieszczeń (żaluzje z kontrolą położenia lameli) oraz kontrolą otwarcia okien i drzwi w budynku.

W trakcie eksploatacji okazało się, że dobierając odpowiednie parametry pracy pomp ciepła, nad czym czuwa system zarządzania budynkiem, można bez problemu osiągnąć COP od 2 do 4, w zależności od warunków zewnętrznych. Atutem jest możliwość zasilania układu pomp ciepła z paneli PV, co sprawia, że emisja CO2 takiego układu spada prawie do zera i czyni pompy rzeczywiście zeroemisyjnymi urządzeniami.

Literatura

1. www.wodmetaldom.pl.
2. Biskupski J., Inteligentny budynek mieszkalny, „Rynek Instalacyjny” nr 1/2009.
3. Biskupski J., Inteligentny system wentylacji z rekuperacją, „Rynek Instalacyjny” nr 4/2009.
4. Biskupski J., Inteligentny budynek. Zarządzanie wentylacją w domu zautomatyzowanym, „Rynek Instalacyjny” nr 3/2012.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   23.04.2014

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Czym mogą Cię zaskoczyć nowoczesne pompy do wody »

pompy do wody

 



Zadbaj o bezpieczeństwo swoje i swoich pracowników » Szukasz partnera w projektowaniu inżynieryjnym i specjalistycznym? »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go już dziś »

 


Jak projektować instalacje najwyższej jakości »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jakich zabezpieczeń wentylatorów dachowych potrzebujesz »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Kompendium wiedzy o procesach wymiany ciepła » Czy ogrzewanie może wpływać na nasze zdrowie »
pompy woda powietrze pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Jak dobrze odseparować wodę kanalizacyjna od gruntowej »

studzienka kanalizacyjna

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dofinansowanie ogrzewania i fotowoltaiki
  • - Eksploatacja gruntowych pomp ciepła
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl