Jak działają wodne pompy ciepła i kiedy jest możliwy ich montaż?

Należy zdawać sobie sprawę, że o wyborze pompy ciepła decyduje wiele czynników. Należą do nich m.in.: strefa klimatyczna, w której mieszkamy, rodzaj gruntu, poziom i skład chemiczny wód gruntowych na działce, zapotrzebowanie budynku na ciepło, itp. Najłatwiej jest zainstalować pompę powietrzną (powietrze-woda). Jednak ten typ urządzeń nie zawsze jest wystarczający (ze względu na malejącą efektywność w sezonie zimowym). Dużo lepiej sprawdzają się pompy, w których dolnym źródłem jest grunt lub woda. Zasada działania i konstrukcja jest tu podobna, przy czym w instalacjach z wodnymi pompami krąży woda gruntowa i to właśnie z niej pobierana jest energia cieplna potrzebna do ogrzania domu i podgrzania ciepłej wody użytkowej.

Wodna pompa ciepła – zasada działania systemu

Wodne pompy ciepła działają przy wykorzystaniu istniejących wokół działki zbiorników wodnych lub poprzez dwie wykopane studnie głębinowe (czerpną i zrzutową). Pompa pobiera wodę z pierwszej studni, odzyskuje ciepło i przekazuje je do budynku, a następnie odprowadza schłodzoną wodę do drugiej studni. Urządzenie musi być wyposażone w układy kontrolne, które spowodują jego awaryjne wyłączenie się w przypadku dopływu wody o temperaturze niższej niż dozwolona.

Najłatwiej jest zainstalować pompę powietrzną (powietrze-woda). Jednak ten typ urządzeń nie zawsze jest wystarczający (ze względu na malejącą efektywność w sezonie zimowym).

Staw dolnym źródłem ciepła dla pompy

Usytuowanie domu w pobliżu jeziora, rzeki, stawu lub innych zbiorników wodnych eliminuje konieczność kopania studni. Jest to jednocześnie opcja najtańsza w realizacji i najbardziej efektywna. Zimą temperatura wód gruntowych wynosi od 0 do 10˚C. Z uwagi na ten fakt, wskaźniki energetyczne pomp wodnych pracujących w takich systemach są jeszcze korzystniejsze niż te, które podaje się dla pomp gruntowych. Efektywność staje się tym wyższa, im niższa jest temperatura czynnika grzewczego (skraplacza). Jednak przy wykorzystywaniu stawów trzeba uwzględniać problem zanieczyszczenia wody i jej odpowiedniej filtracji - w tym celu nalezy zainstalować filtry oraz wspomóc oczyszczanie, wprowadzając do stawu rośliny nadające się do oczka wodnego, które dodatkowo filtrują wodę. W praktyce elementy instalacji i tak stosunkowo często ulegają korozji, co powoduje potrzebę ich okresowej wymiany, a tym samym – wzrost kosztów eksploatacji pompy. Zatem wodna pompa ciepła jest rozwiązaniem polecanym szczególnie w przypadku domów o dużym zapotrzebowaniu na ciepło. Wówczas koszty jej użytkowania zostaną zniwelowane ilością pozyskanej energii.

Warunki idealne dla wodnych pomp ciepła

Woda gruntowa jest dobrym źródłem ciepła, ponieważ jej temperatura zawsze jest dodatnia. Wyższa temperatura dolnego źródła podnosi jednocześnie efektywność pompy. Jednak bezproblemowa i poprawna praca pomp wodnych jest w rzeczywistości uzależniona od przynajmniej dwóch czynników. Pierwszy z nich to odpowiednia jakość wody w studni czerpalnej. Natomiast drugim jest głębokość lustra wodnego w trakcie pompowania. Nie powinna być ona większa niż 10 – 15 m. Brak spełnienia powyższych przesłanek skutkuje wysokim zużyciem prądu przez pracującą pompę lub generuje konieczność częstego płukania studni zrzutowej.

Wodne pompy ciepła działają przy wykorzystaniu istniejących wokół działki zbiorników wodnych lub poprzez dwie wykopane studnie głębinowe (czerpną i zrzutową). Pompa pobiera wodę z pierwszej studni, odzyskuje ciepło i przekazuje je do budynku, a następnie odprowadza schłodzoną wodę do drugiej studni.

Współpraca pompy wodnej z systemem ogrzewania domu

Wodne pompy ciepła mogą współpracować z ogrzewaniem płaszczyznowym, powietrznym (nadmuchowym) lub z grzejnikami konwekcyjnymi. Najlepsze efekty uzyskuje się poprzez połączenie pompy z niskotemperaturowym ogrzewaniem podłogowym. W tym przypadku wykonanie instalacji jest też stosunkowo proste, a późniejsza jej eksploatacja dostatecznie wygodna. Korzystne efekty przynosi też zastosowanie pompy w systemie ogrzewania nadmuchowego, w którym wystarcza powietrze o temperaturze do 40˚C.

Nieco inaczej wygląda współpraca pomp ciepła z grzejnikami konwekcyjnymi, które z zasady przystosowane są do zasilania wodą pochodzącą z kotła c.o. Tradycyjny grzejnik osiąga wymaganą moc przy temperaturze czynnika grzewczego 70 – 80˚C. Zaś woda pochodząca z pompy ma zaledwie 40 – 50˚C. W celu zniwelowania tych różnic i poprawienia sprawności grzejników należałoby zwiększyć ich powierzchnię przynajmniej dwukrotnie. Jest to oczywiście możliwe do wykonania, ale nie zawsze pożądane przez inwestorów.

Ciepło w zimie i chłodno w lecie

Zasoby warstw wodonośnych, z których korzystają pompy wodne, są doskonałym źródłem ciepła w okresie zimowym i dobrym absorberem dla gorąca w lecie. Stąd też systemy tego rodzaju dają możliwość energooszczędnego ogrzewania domu oraz jego taniego schładzania. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że owa dwubiegunowość pracy pompy możliwa jest jedynie przy współpracy z ogrzewaniem podłogowym.

Wodne pompy ciepła mogą współpracować z ogrzewaniem płaszczyznowym, powietrznym (nadmuchowym) lub z grzejnikami konwekcyjnymi. Najlepsze efekty uzyskuje się poprzez połączenie pompy z niskotemperaturowym ogrzewaniem podłogowym.