Gruntowe pompy ciepła cieszą się coraz większą popularnością jako ekologiczne i energooszczędne źródło ogrzewania domu. Ich działanie opiera się na wykorzystaniu stabilnej temperatury gruntu, która nawet zimą jest wyższa niż temperatura powietrza. Jak dokładnie działają pompy ciepła gruntowe i dlaczego warto je montować w domu? Przyjrzyjmy się bliżej zasadzie ich funkcjonowania.
Jak działa gruntowa pompa ciepła?
Gruntowe pompy ciepła pobierają energię cieplną z ziemi za pomocą ułożonego pod powierzchnią gruntu wymiennika ciepła. Najczęściej jest to układ rur z tworzywa sztucznego, w których krąży czynnik chłodniczy. Czynnik ten odparowuje, odbierając ciepło z gruntu. Następnie w postaci gazowej trafia do parownika w pompie ciepła, gdzie ulega kondensacji, oddając zgromadzone ciepło. Odebrane w ten sposób ciepło jest wykorzystywane do ogrzania wody w bojlerze, która następnie przekazywana jest do grzejników lub podłogówki.
Kluczowym elementem pompy gruntowej jest dolne źródło ciepła, czyli wymiennik gruntowy. Im większa jest jego powierzchnia, tym lepsze osiągi ma pompa ciepła. Wymienniki gruntowe mogą mieć postać poziomych kolektorów ułożonych na głębokości 1,2-1,5 m lub pionowych sond gruntowych sięgających nawet 100 m w głąb ziemi. Te drugie mają mniejszą powierzchnię, ale za to pobierają ciepło z większych głębokości, gdzie temperatura gruntu jest stabilniejsza.
Dlaczego warto wybrać gruntową pompę ciepła?
Gruntowe pompy ciepła mają szereg zalet, dzięki którym coraz częściej wybierane są jako główne źródło ogrzewania w domach jednorodzinnych:
- Wysoka efektywność - pompy gruntowe mają współczynnik COP sięgający nawet 5, co oznacza, że z 1 kW pobranej energii elektrycznej potrafią wyprodukować 5 kW ciepła.
- Stabilne i tanie źródło ciepła - temperatura gruntu poniżej zamarzania utrzymuje się przez cały rok, dzięki czemu pompa działa wydajnie nawet przy bardzo niskich temperaturach zewnętrznych.
- Darmowa energia - jako źródło ciepła wykorzystywana jest energia odnawialna zgromadzona w gruncie, dzięki czemu koszty ogrzewania są niewielkie.
- Długa żywotność - okres eksploatacji pompy sięga nawet 25 lat, a jej podzespoły nie wymagają skomplikowanej konserwacji.
Jakie są zasady działania pompy ciepła?
Każda pompa ciepła, w tym gruntowa, wykorzystuje termodynamiczny obieg chłodniczy składający się z 4 podstawowych elementów:
- Parownik - znajduje się w nim czynnik chłodniczy, który paruje, odbierając ciepło z dolnego źródła ciepła.
- Sprężarka - podnosi ciśnienie i temperaturę wykorzystując energię elektryczną.
- Skraplacz - tutaj gorący gaz oddaje ciepło do górnego źródła, czyli wody grzewczej.
- Zawór rozprężny - obniża ciśnienie czynnika przed powrotem do parownika.
Cały proces jest zamknięty i cykliczny. Dzięki niemu ciepło przepływa z dolnego źródła o niższej temperaturze do górnego o wyższej temperaturze.
Jak pompa pobiera ciepło z gruntu?
Aby pompa ciepła mogła pobierać ciepło z ziemi, w gruncie instaluje się wymiennik ciepła. W przypadku pomp gruntowych są to zazwyczaj pionowe sondy gruntowe lub poziome kolektory. Ich zadaniem jest odebranie energii cieplnej z gruntu i przekazanie jej czynnikowi roboczemu krążącemu wewnątrz pompy ciepła.
Sondy gruntowe to pionowe odwierty wypełnione medium niosącym (najczęściej roztworem etanolu lub glikolu), w których umieszcza się rurę z tworzywa sztucznego. Poziome kolektory to przewody ułożone na głębokości ok. 1-1,5 m pod powierzchnią gruntu. Ich łączna długość wynosi od 100 do nawet 400 m.
Im większa jest powierzchnia wymiany ciepła, tym lepiej pompa ciepła wykorzystuje potencjał grzewczy ziemi. Minimalna długość poziomych wymienników powinna wynosić ok. 100-150 m na każde 10 kW mocy grzewczej pompy.
Jaka jest różnica między pompą powietrzną a gruntową?
Kluczowa różnica między powietrzną a gruntową pompą ciepła polega na wykorzystywanym źródle ciepła. Pompa powietrzna pobiera ciepło z atmosfery i dlatego spada jej efektywność przy niskich temperaturach zewnętrznych. Pompa gruntowa korzysta ze stabilnej temperatury gruntu i działa wydajnie niezależnie od pogody.
Inne różnice to:
- Wyższy COP pompy gruntowej sięgający 5, podczas gdy powietrznej 3-4,
- Niższe koszty eksploatacji pompy gruntowej,
- Wyższe koszty inwestycyjne związane z wykonaniem dolnego źródła ciepła.
Ile kosztuje montaż pompy gruntowej?
Koszt montażu gruntowej pompy ciepła wynosi średnio 25-45 tys. zł w przypadku domu o powierzchni ok. 150 m2. Największą część inwestycji stanowi wykonanie dolnego źródła ciepła, czyli sond gruntowych lub kolektora poziomego. Ich cena kształtuje się w zakresie 15-35 tys. zł.
Na koszt pompy gruntowej wpływają także:
- Rodzaj dolnego źródła ciepła - sondy gruntowe są droższe od kolektorów,
- Głębokość posadowienia sond lub kolektorów,
- Powierzchnia wymiennika gruntowego,
- Moc grzewcza pompy ciepła.
Montaż pompy gruntowej to inwestycja na lata - dzięki oszczędnościom w ogrzewaniu zwraca się po ok. 7-10 latach.
Jakie są wady i zalety pompy gruntowej?
Decydując się na gruntową pompę ciepła warto znać zarówno jej wady, jak i zalety:
Zalety:
- Bardzo wysoka efektywność i niskie koszty ogrzewania,
- Praca przez cały rok bez względu na temperaturę zewnętrzną,
- Długi okres eksploatacji sięgający 20-25 lat,
- Komfort cieplny i stała temperatura w domu,
- Przyjazna dla środowiska, odnawialna energia z ziemi.
Wady:
- Wysoki koszt inwestycyjny związany z dolnym źródłem ciepła,
- Konieczność posiadania dużej działki pod montaż kolektorów,
- W przypadku awarii naprawa jest utrudniona i kosztowna.
Czy pompa gruntowa nadaje się do każdego domu?
Gruntowe pompy ciepła są idealnym rozwiązaniem dla domów nowo budowanych z zapotrzebowaniem na ciepło do ok. 20 kW. Można je montować zarówno w domach z grzejnikami, jak i z ogrzewaniem podłogowym.
Najlepiej sprawdzą się w dobrze ocieplonych budynkach o niskim zapotrzebowaniu na energię. W starych, nieocieplonych domach efektywność pompy gruntowej będzie niższa.
Kluczowym czynnikiem decydującym o możliwości zastosowania pompy jest wielkość działki. Aby zamontować kolektor poziomy, potrzebny jest teren o powierzchni ok. 200-300 m2. Alternatywą są sondy pionowe, które nie wymagają dużej działki.
Podsumowanie
Gruntowe pompy ciepła to nowoczesny i ekologiczny system ogrzewania domu. Ich ogromną zaletą jest możliwość wykorzystania stabilnej temperatury ziemi, co pozwala uzyskać wysoką efektywność niezależnie od warunków atmosferycznych. Mimo wyższych kosztów inwestycyjnych, montaż pompy gruntowej szybko się zwraca dzięki bardzo niskim rachunkom za ogrzewanie. To rozwiązanie szczególnie warte rozważenia w nowym, dobrze docieplonym domu posadowionym na działce o odpowiedniej powierzchni.
Tagi
Udostępnij artykuł
