Woda jako źródło ciepła dla pomp
W większości artykułów poświęconych pompom ciepła autorzy szczegółowo analizują zalety pompy ciepła, pokazując, jak szczególne jest to urządzenie, bo pozwala z 1 kW zainstalowanej mocy uzyskać nawet 4 kW mocy grzewczej. Rzadko spotyka się informacje o tym, że aby te 4 kW mocy grzejnej uzyskać po stronie skraplacza (to on grzeje), trzeba je wcześniej po stronie parownika móc odebrać (to on ciepło ze źródła pobiera). Niestety, wielu zapomina o tym, że w fizyce wszystko musi się zgadzać.
Zobacz także
Barbara Jurek (Specjalista ds. techniczno-handlowych Caleffi Poland), Calefii Poland Sp. z o.o. Co warto wiedzieć o zaworze antyzamarzaniowym z serii 108 marki Caleffi
Wraz ze wzrastającą popularnością pomp ciepła, w tym pomp ciepła typu monoblok, dużym zainteresowaniem cieszy się również zawór antyzamarzaniowy Caleffi z serii 108. Jego zadaniem jest ochrona pompy ciepła...
Wraz ze wzrastającą popularnością pomp ciepła, w tym pomp ciepła typu monoblok, dużym zainteresowaniem cieszy się również zawór antyzamarzaniowy Caleffi z serii 108. Jego zadaniem jest ochrona pompy ciepła typu monoblok przed zamarznięciem w sytuacji wystąpienia awarii zasilania elektrycznego.
FRAPOL Sp. z o.o. Jak zaprojektować wydajny system grzewczy z pompą ciepła Frapol PRIME?
PRIME – monoblokowa pompa ciepła na R290 – powstała w odpowiedzi na potrzeby projektantów, instalatorów i inwestorów, zmieniające się wraz z dynamiką rozwoju europejskiego rynku HVACR. To rozwiązanie perspektywiczne,...
PRIME – monoblokowa pompa ciepła na R290 – powstała w odpowiedzi na potrzeby projektantów, instalatorów i inwestorów, zmieniające się wraz z dynamiką rozwoju europejskiego rynku HVACR. To rozwiązanie perspektywiczne, zgodne z coraz bardziej restrykcyjnym prawem europejskim i energooszczędne. Temperatura zasilania na poziomie ponad 60°C umożliwia stabilną produkcję ciepła technologicznego oraz ciepłej wody użytkowej w różnych warunkach otoczenia, a także współpracę z różnymi instalacjami grzewczymi....
Panasonic Marketing Europe GmbH Sp. z o.o. Mikrotrigeneracja w Mirai Clinic na terenie zabytkowego obiektu
Panasonic, jako producent gazowych pomp ciepła, zainicjował i współtworzył nowatorski, unikatowy na skalę międzynarodową system mikrotrigeneracji, stworzony w odpowiedzi na wysokie wymagania inwestora...
Panasonic, jako producent gazowych pomp ciepła, zainicjował i współtworzył nowatorski, unikatowy na skalę międzynarodową system mikrotrigeneracji, stworzony w odpowiedzi na wysokie wymagania inwestora dokonującego adaptacji zabytkowego budynku na nowoczesną, specjalistyczną klinikę medyczną. Powstało innowacyjne, ale przede wszystkim niezawodne, samowystarczalne i zrównoważone pod względem środowiskowym źródło energii elektrycznej, ciepła i chłodu, które w ciągu zaledwie kilku lat zacznie przynosić...
W przyrodzie bilans musi wyjść na zero, czyli po stronie grzejnej pompy ciepła (dotyczy to każdego urządzenia grzejnego) uzyskamy tylko tyle ciepła, ile uda nam się odebrać z dolnego źródła wraz z ciepłem uzyskanym z pracy sprężarki, a patrząc z drugiej strony – z dolnego źródła uzyskamy tylko tyle ciepła, ile zdołamy przekazać w górnym źródle. Co to oznacza? Tylko tyle, że jeżeli dolne źródło będzie dostarczało nam zbyt mało ciepła, to bez względu na to, jak dużą sprężarkę zainstalujemy i jak rozbudowane będą odbiorniki ciepła, nie uzyskamy oczekiwanego efektu końcowego. Znane mi instalacje z pompą ciepła pokazują, że bardzo często się o tym zapomina.
Rozważania nad bilansem energetycznym instalacji z pompą ciepła zacznijmy od przypomnienia, jakie mogą być dolne źródła ciepła. Potencjalne źródła ciepła niskotemperaturowego (taka jest poprawna nazwa) to: powietrze zewnętrzne, grunt, promieniowanie słoneczne, woda powierzchniowa, woda gruntowa.
W różnych publikacjach na temat instalacji, w których występuje woda jako źródło ciepła, zwraca się uwagę, że ma ona bardzo korzystne właściwości, gdyż duże współczynniki przejmowania ciepła pozwalają na budowę małych gabarytowo wymienników. Dodatkowym walorem wody jako dolnego źródła jest to, że łatwo jest konstruować wymienniki ciepła, w których ciepło wody gruntowej czy powierzchniowej przekazywane jest bezpośrednio do czynnika chłodniczego w obiegu sprężarki chłodniczej lub czynnika pośredniego krążącego w obiegu parownik pompy ciepła – wymiennik pośredni zanurzony w wodzie.
Jednostkowa ilość uzyskiwanego ciepła z wody to 4500–5900 Wh/m3 przy schłodzeniu 4–5 K. Przy współczynniku wydajności grzejnej Φr = 3, z 1 m3 wody można w skraplaczu uzyskać 6,8–9,0 kWh. Takie schłodzenie można przyjmować przy korzystaniu z wody gruntowej. Jeżeli zaś włożymy wymiennik pośredni do stawu lub jeziora, to należy pamiętać, że przy dużym spadku temperatury na dnie będziemy mieli wodę o temperaturze +4°C (woda ma wtedy największą gęstość) i jeżeli woda nie zamarznie do samego dna (przy bardzo dużych mrozach może się to zdarzyć), to po przyjęciu odpowiedniej powierzchni wymiennika pośredniego np. Δt = 1°C, nie grozi nam wyczerpanie się naszego źródła pierwotnego.
Moim zdaniem jest to jedno z lepszych rozwiązań, bo nie dość, że wymiana ciepła między powierzchnią zanurzoną w wodzie a czynnikiem (najczęściej woda z glikolem) jest bardzo dobra, to w razie jakichś niespodzianek łatwo jest kontrolować cały układ poboru ciepła, co jest niestety niemożliwe w kolektorach ziemnych, zarówno poziomych, jak i pionowych.
Wadą takiego rozwiązania są większe odległości między poborem ciepła a odbiorem. Należy skonstruować również dodatkowy obieg wody obiegowej lub jej roztworu z glikolem. Wprowadzenie wymiennika do wód państwowych wymaga uzyskania odpowiedniego zezwolenia. Nie jest ono jednak potrzebne w przypadku stawów prywatnych.
Czasami można umieścić dpowiednio duży kolektor ziemny (jego wielkość trzeba policzyć) w silnie nawodnionym gruncie tworzącym brzeg rzeki lub jeziora. Kolektor taki może nam zapewnić większą moc niż kolektor ziemny w gruncie suchym.
Należy pamiętać o tym, że moc kolektora, dzięki któremu pobieramy ciepło z dolnego źródła, jest bardzo ważnym elementem całego układu i nawet najlepsza pompa ciepła nie spełni naszych oczekiwań, jeżeli nie będzie miała skąd pobrać potrzebnego jej ciepła.
