Pompy ciepła

pompa ciepła

Pompy ciepła

Instalacje wspomagane pompami ciepła

Pompa ciepła pobiera ciepło ze środowisko naturalnego: wody, gruntu, powietrza – czyli tzw. dolnego źródła ciepła i przekazuje je do instalacji centralnego ogrzewania i/lub ciepłej wody użytkowej – czyli tzw. górnego źródła ciepła. Proces ten jest możliwy dzięki dostarczonej energii zewnętrznej (elektrycznej bądź cieplnej – w zależności od rodzaju pompy ciepła: sprężarkowej lub absorpcyjnej).

Zasada działania pompy ciepła opiera się zatem na wymuszonej zmianie kierunku przepływu ciepła, tak, że przepływa ono od niższej do wyższej temperatury. Jest to proces cykliczny, odbywający się w obiegu zamkniętym.

Budowa pompy ciepła

W budowie pompy ciepła wyróżnić można 4 elementy, które umożliwiają jego przebieg tj: parownik, sprężarkę, skraplacz i zawór rozprężny. Dzięki takiej budowie, instalacja wspomagana pompą ciepła może być wykorzystywana zarówno do ogrzewania (w zimie), chłodzenia (w lecie), jak również do przygotowania ciepłej wody użytkowej. W obiegu grzewczym zachodzącym w pompie ciepła wyróżnić można obieg dolnego źródła ciepła, obieg termodynamicznyobieg górnego źródła ciepła.

Pompy ciepła | Budowa i zasada działania pompy ciepła

Rys. 1. Budowa i zasada działania pompy ciepła (źródło: Hoval 2018)

Zasada działania

Na poziomie dolnego źródła ciepła następuje odebranie ciepła ze środowiska naturalnego wody, gruntu lub powietrza i przekazanie go do parownika (zwanego również parowaczem) pompy ciepła. Na tym etapie zimny czynnik roboczy, pod niskim ciśnieniem, przepływając przez parownik pompy ciepła odbiera ciepło z wody lub gruntu lub powietrza i ulega odparowaniu (1 na Rys. 1).

Powstała w parowniku para zostaje zassana przez sprężarkę i ulega sprężeniu, przez co następuje wzrost jej temperatury i ciśnienia. Proces ten jest możliwy dzięki dostarczonej do sprężarki energii elektrycznej (2).

Powstała na tym etapie gorąca para po wyjściu ze sprężarki trafia do skraplacza, w którym oddaje swoje ciepło wodzie grzewczej instalacji centralnego ogrzewania i ulega skropleniu (3). Tu rozpoczyna się obieg górnego źródła ciepła, czyli wykorzystanie powstałego ciepła w instalacji centralnego ogrzewaniu i/lub do przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Po wyjściu ze skraplacza czynnik roboczy już w postaci cieczy (ale pod wysokim ciśnieniem) przepływa przez zawór rozprężny, gdzie powraca do ciśnienia, które umożliwia jego ponowne odparowanie w parowniku. Zimny czynnik roboczy posiadający niską temperaturę i niskie ciśnienie kierowany jest z powrotem do parownika pompy ciepła i cykl powtarza się (4).

Całość stanowi tzw. obieg termodynamiczny, gdzie czynnik roboczy przepływając przez kolejne elementy pompy ciepła zmienia swój stan fizyczny ulegając kolejno odparowaniu (1 – parownik), sprężeniu (2 – sprężarka), skropleniu (3 – skraplacz) i rozprężeniu (4 – zawór rozprężny) [1]Zalewski W., 2001 – Pompy ciepła sprężarkowe, sorpcyjne i termoelektryczne. Podstawy teoretyczne. Przykłady obliczeń. Wyd. MASTA.

Zastosowanie pompy ciepła

Przyjmuje się, że ok. 75% energii, która potrzebna jest do ogrzania budynku lub przygotowania ciepłej wody użytkowej, pobierana jest ze środowiska naturalnego (wody, gruntu bądź powietrza), natomiast pozostałe 25% pobierane jest z sieci elektrycznej (jest to zatem rzeczywisty koszt poniesiony przez użytkownika na etapie funkcjonowania instalacji).

Najkorzystniejszymi i coraz częściej stosowanymi rozwiązaniami są systemy zintegrowane, w których pompa ciepła zasilana jest energią pochodzącą np. z paneli fotowoltaicznych lub przydomowych turbin wiatrowych. W takich rozwiązaniach koszty eksploatacyjne ponoszone przez użytkowników są znacznie niższe, gdyż sprężarkę zasila energia elektryczna wytworzona we własnym zakresie w ww. instalacjach. Rozwiązania te są zarazem najbardziej ekologiczne, gdyż wykorzystują energię elektryczną „wyprodukowaną” z odnawialnych źródeł.

Dolne źródło ciepła

Dolne źródło ciepła dla pompy ciepła powinno charakteryzować: możliwie stała i wysoka temperatura, duża pojemność cieplna, brak zanieczyszczeń mogących powodować korozję lub wytrącanie osadów na poszczególnych elementach instalacji, dobra koherentność (wydajność źródła z zapotrzebowaniem na ciepło w budynku) oraz niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne.

Przez koszty inwestycyjne rozumie się koszty poniesione na etapie planowania, projektowania i wykonywania instalacji (koszt wykonania dolnego źródła ciepła tj. studni dla instalacji wykorzystujących wody podziemne, otwory/sondy wiertnicze/wykopy – dla instalacji wykorzystujących ciepło Ziemi, koszt pompy ciepła, koszty przyłączy, montażu itp.), natomiast koszty eksploatacyjne to koszty poniesione w czasie jej funkcjonowania (koszty energii elektrycznej, gdy pompa ciepła zasilana jest energią sieciową).

Górne źródło ciepła

Górne źródło ciepła stanowi natomiast instalacja centralnego ogrzewania (tradycyjne grzejniki, ogrzewanie: podłogowe, ścienne, sufitowe) i/lub przygotowania ciepłej wody użytkowej. Nośnikiem ciepła jest tu na ogół woda [2]Zalewski W., 2001 – Pompy ciepła sprężarkowe, sorpcyjne i termoelektryczne. Podstawy teoretyczne. Przykłady obliczeń. Wyd. MASTA.

Rodzaje pomp ciepła

W zależności od rodzaju dolnego (powietrze, woda, grunt) i górnego źródła ciepła (woda) można wyróżnić pompy ciepła typu powietrze/woda, woda/woda i solanka/ woda. Podział ten ma istne znaczenia, gdyż nie każdy typ pompy ciepła nadaje się na każdą działkę.

Ciepło z powietrza

Powietrze atmosferyczne należy do najłatwiej dostępnych źródeł ciepła niskotemperaturowego, co sprawia, że znajduje często zastosowanie do zasilania pomp ciepła stosowanych do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej w domach jednorodzinnych.

Pompy ciepła | Instalacja z pompą ciepła typu powietrze/woda

Rys. 2. Instalacja z pompą ciepła typu powietrze/woda (źródło: Alpha InnoTec 2018)

Najbardziej efektywne wykorzystanie takich pomp ciepła jest możliwe dla temperatur powietrza w zakresie od 3 do 15°C. Przy niższych temperaturach, ze względu na możliwość oszronienia powierzchni wymiennika (co może powodować spadek wydajność pompy ciepła), instalacja powinna być wspomagana np. grzałką elektryczną, piecem gazowym itp.

Obecnie coraz częściej stosowane są układy biwalentne (zestaw powietrzna pompa ciepła – kocioł gazowy/grzałka elektryczna), które mogą pokryć całe zapotrzebowanie na ciepło. Na podstawie założonych kryteriów (dotyczących temperatury), automatyka systemu decyduje kiedy pracuje pompa ciepła, a kiedy kocioł gazowy/grzałka elektryczna. Przy takich rozwiązaniach, do pewnej temperatury, ogrzewanie zapewnia pompa ciepła, natomiast przy spadku temperatury poniżej założonego kryterium, zasilanie grzejników, podłogówki itp., przejmuje kocioł gazowy/grzałka elektryczna [3]www.budujemydom.pl.

Umiejscowienie pompy powietrznej

Powietrzne pompy ciepła (powietrze/woda) mogą być ustawiane wewnątrz lub na zewnątrz budynku.

Ustawienie wewnętrzne wymaga kanałów powietrznych dla doprowadzenia i odprowadzenia powietrza zewnętrznego.

Ustawienie na zewnątrz budynku wymaga mniejszej przestrzeni, jednak w takich przypadkach należy przestrzegać wskazówek dotyczących ustawienia, głównie ze względu na emisję akustyczną. Należy unikać umiejscowienia pompy przy oknach, w niszach i kątach ścian lub pomiędzy równolegle ustawionymi ścianami, murami aby unikać mieszania się powietrza oraz wzrostu poziomu hałasu powstałego w wyniku odbicia) [4]Alpha innotec 2009 Przewodnik po pompach ciepła, (http://www.alphainnotec.pl/fileadmin/user_upload/Przewodnik_po_pompach_ciepla.pdf).

Pompy ciepła | Przykład powietrznej pompy ciepła umiejscowionej na zewnątrz budynku

Przykład powietrznej pompy ciepła umiejscowionej na zewnątrz budynku (źródło: PORT PC)

Zalety systemu

  • dostępność;
  • stosunkowo niskie koszty inwestycyjne;
  • nie ma znaczenia wielkość działki;
  • łatwy montaż pompy ciepła (brak instalacji po stronie dolnego źródła).

Wady systemu

  • duże wahania temperatury (zarówno w cyklu dobowym, jak i rocznym);
  • niekorzystne warunki wymiany ciepła (przy spadku temperatury poniżej 0°C na powierzchni wymiennika może narastać warstwa szronu utrudniająca przepływ powietrza);
  • słaba koherentność (największy spadek temperatury ma miejsce w czasie największego zapotrzebowania na ciepło w budynku);
  • hałas spowodowany pracą wentylatorów. W pobliżu jednostki zewnętrznej przy pełnej mocy pracy pompy ciepła słychać charakterystyczny dźwięk sprężarki, podobny do lodówki. Jednak po odejściu kilku metrów dźwięk ten zanika i trudno go odróżnić od hałasu tła. Oczywiście w nocy powietrzna pompa ciepła może być bardziej słyszalna, dlatego nie zaleca się umiejscawiania jej bezpośrednio pod oknami sypialni [5]http://www.fotowolt-instal.pl.

Wymogi prawne przy wykonywaniu instalacji

  • nie wymaga żadnych zezwoleń.

Ciepło z wód

Woda jest bardzo dobrym nośnikiem ciepła niskotemperaturowego ze względu na korzystne właściwości fizyczne. Ciepło niskotemperaturowe może być pozyskiwane zarówno z wód powierzchniowych, jak i podziemnych.

Wody powierzchniowe

Odbiór ciepła z wód powierzchniowych (stawy, jeziora, rzeki) jest możliwy w wymiennikach zasilanych pompą lub w wymiennikach (wężownicowych lub płytowych) zanurzonych bezpośrednio w zbiorniku wodnym [6]Rafferty K., 2001 – Design aspects of commercial open–loop heat pump systems. Geo–Heat Center Quarterly Bulletin, Klamath Falls, p.16–24.

Powierzchnia i głębokość zbiornika wodnego nie może być zbyt mała i powinna umożliwiać swobodne umieszczenie kolektora na jego dnie.

Zalety systemu

  • niższe w porównaniu z instalacjami bazującymi na wodach podziemnych koszty inwestycyjne (nie ma konieczności wykonywania otworów wiertniczych);
  • jakość wody jest tu bez znaczenia, gdyż nie jest ona zatłaczana na wymiennik (instalacje z kolektorem zanurzonym w zbiorniku).

Wady systemu

  • dostęp do cieku powierzchniowego (nie na każdej działce jest taka możliwość);
  • duże wahania temperatury wód, przy temperaturze bliskiej 0°C może dochodzić do oblodzenia powierzchni wymiennika (co może powodować spadek wydajność pompy ciepła).

Wymogi prawne przy wykonywaniu instalacji

  • dla instalacji, w którym wymiennika umieszczony jest na dnie zbiornika nie wymaga się uzyskania żadnych zezwoleń;
  • dla instalacji zasilanych wodą powierzchniową, zachodzi konieczność uzyskania pozwolenia wodnoprawnego (patrz wymogi prawne – wody podziemne).

Wody podziemne

Odbiór ciepła z wód podziemnych jest możliwy za pomocą systemu dwóch studni lub studni pojedynczej z zrzutem wód do zbiorników powierzchniowych (stawu, jeziora lub rzeki) lub ich wykorzystaniem do celów gospodarczych (np. spożycia, nawadniania itp.).

Aby woda podziemna mogła stanowić dolne źródło ciepła ujęcie, z którego ma zostać pobrana musi posiadać odpowiednią wydajność. Powszechnie przyjmuje się, że do pokrycia zapotrzebowania na ciepło przeciętnego domu jednorodzinnego o powierzchni 100–150 m², wydajność studni powinna wynosić ok. 3 m³/h.

Dodatkowo woda powinna spełniać wygania w zakresie właściwości fizykochemicznych. Wymagania te są na ogół indywidualnie określane przez producentów pomp ciepła posiadających takie urządzenia. W przypadku, gdy woda nie spełnia określonych wymagań dotyczących jakości wody (najczęściej ze względu na przekroczenia żelaza i manganu), przed pompą ciepła powinien być stosowany pośredni wymiennik ciepła. Instalacje typu woda/woda mogą być wykorzystywane wyłącznie w miejscu występowania warstwy wodonośnej o dobrej zasobności [7]Mazurkiewicz J., 2017 – Ocena obszarów perspektywicznych dla geotermalnego wykorzystania wód niskotemperaturowych w województwie małopolskim, AGH – praca niepublikowana..

Pompy ciepła | Instalacja (dwuotworowa) z pompą ciepła typu woda/woda

Rys. 3. Instalacja (dwuotworowa) z pompą ciepła typu woda/woda  (źródło: Alpha InnoTec 2018)

Zalety systemu

  • stała i stosunkowo wysoka temperatura wody (ok. 8–12°C);
  • dobra koherentność (woda posiada najniższą temperaturę na wiosnę, kiedy mija największe zapotrzebowanie na ciepło w budynku).

Wady systemu

  • stosunkowo wysokie koszty inwestycyjne (związane z koniecznością wykonania jednej bądź kilku studni);
  • w trakcie funkcjonowania instalacji może dojść do zanieczyszczenia instalacji produktami korozji i/lub osadami.

Wymogi prawne przy wykonywaniu instalacji

  • dla studni o głębokości powyżej 30 m wymagany jest projekt robót geologicznych, a powyżej 100 m – projekt robót geologicznych i plan ruchu górniczego;
  • pobór wód podziemnych w ilości większej niż 5 m³/dobę oraz wprowadzenie do wód lub do ziemi wykorzystanych w instalacji wód w ilości przekraczającej 5 m³/dobę wymaga uzyskania pozwolenia wodnoprawnego;
  • w przypadku przedsięwzięć mogącym potencjalnie lub znacząco potencjalnie oddziaływać na środowisko (np. w przypadku położenia instalacji na obszarach chronionych), wymagane jest uzyskanie decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach;
  • wykonanie robót wiertniczych wymaga zgłoszenia właściwemu organowi.

Instalacje

Wody podziemne mogą być wykorzystane jako dolne źródło ciepła w instalacjach: dwu– lub wielootworowych i jednootworowych.

Instalacje dwu- i wielootworowe

Obejmują co najmniej dwie studnie (zasilającą i chłonną) ujmująca tę samą warstwę wodonośną (Rys. 3).

Woda pobrana za pomocą studni zasilającej tłoczona jest do pompy ciepła. Po oddaniu ciepła w pompie ciepła (gdzie następuję jej schłodzenie o ok. 5–7°C), zostaje powtórnie zatłoczona do warstwy wodonośnej, z której została pobrana, za pomocą studni chłonnej. Odległość pomiędzy studniami zależy od warunków hydrogeologicznych, jednak nie powinna być mniejsza niż 15 m. Ważne jest również aby studnia zasilająca była położona zawsze poniżej studni chłonnej zgodnie z kierunkiem przepływu wód podziemnych. Takie rozwiązanie zapobiega powtórnemu pobraniu wód wcześniej schłodzonych w instalacji.

Instalacje jednootworowe

Woda pobrana za pomocą studni zasilającej, po oddaniu ciepła w pompie ciepła zostaje odprowadzona do wód powierzchniowych, kanalizacji lub po spełnieniu odpowiednich wymagań, użyta do gospodarczego wykorzystania (np. spożycia) [8]Mazurkiewicz J., 2017 – Ocena obszarów perspektywicznych dla geotermalnego wykorzystania wód niskotemperaturowych w województwie małopolskim, AGH – praca niepublikowana.

Ciepło z gruntu

Ciepło zakumulowana w gruncie pochodzi od energii słonecznej i wymiany ciepła z atmosferą. Energia ta gromadzona jest w wierzchniej, około dziesięciometrowej warstwie gruntu. Na głębokości ok. 10 m temperatura gruntu jest stała i odpowiada średniorocznej temperaturze powietrza w danym miejscu (w przypadku umiarkowanej strefy klimatycznej wartość ta wynosi ok. 10–11°C). W głębszych partiach ziemi, energia ta pochodzi z promieniowania słonecznego oraz wnętrza Ziemi.

Ciepło pochodząca z gruntu odbierane jest za pomocą gruntowych wymienników ciepła, ułożonych poziomo lub pionowo. Ciepło to może być wykorzystywane do zasilania pomp ciepła bezpośrednio (czynnik roboczy wrze w rurkach kolektora bezpośrednio w gruncie) lub pośrednio (ciepło pobrane z gruntu za pomocą wymienników ciepła, przekazywane zostaje za pomocą nośnika ciepła do pompy ciepła. Najczęściej stosowanym nośnikiem ciepła w takich rozwiązaniach jest woda lub tzw. ciecz ekologiczna o niskiej temperaturze krzepnięcia (wodny roztwór glikolu propylenowego lub etylenowego lub wodny roztwór soli) [9]Rubik M., 2011 – Pompy ciepła w systemach geotermii niskotemperaturowej. Wyd. MULTICO.

O przydatności gruntu jako źródła ciepła dla pompy ciepła decyduje jego struktura oraz wilgotność.

Zalety systemu

  • dostępność;
  • duża pojemność cieplna;
  • stosunkowo stała i dodatnia temperatura gruntu.

Wady systemu

  • stosunkowo wysokie koszty inwestycyjne w przypadku instalacji pionowych (w których zachodzi konieczność wykonania odwiertu);
  • konieczność udostępnienia dość dużych powierzchni działki w przypadku instalacji poziomych.

Instalacje

Ze względu na różne możliwość pozyskanie ciepła z gruntu systemy te obejmują instalacje: horyzontalne, pionowe (w otworze wiertniczym, w palach fundamentowych) oraz spiralne w otworach/wykopach o niewielkiej głębokości.

Instalacje horyzontalne (poziome)

Kolektor odbierający ciepło z gruntu ułożony jest pod powierzchnią terenu poniżej głębokości przemarzania gruntu (średnio ok. 1,5 m) i na ogół nie głębiej niż 2 m (poniżej grunt nagrzewa się dużo dłużej) [10]Pisarev V., 2013 – Projektowanie instalacji grzewczych z pompami ciepła. Wyd. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. Głębokość ta zależy od budowy geologicznej, warunków hydrogeologicznych, morfologii terenu itp. (Rys. 4).

Pompy ciepła | Instalacja (horyzontalna) z pompą ciepła typu solanka/woda

Rys. 4. Instalacja (horyzontalna) z pompą ciepła typu solanka/woda  (źródło: Alpha InnoTec 2018)

Głównym źródłem ciepła tego typu instalacji jest słońce, dlatego kolektor powinien być wystawiony na działanie promieni słonecznych, jak również mieć zapewnioną dobrą infiltrację wód opadowych, będących głównym nośnikiem ciepła. Rury kolektora mogą być ułożone szeregowe lub równoległe, przy czym winien być zachowany odstęp rzędu 0,5–0,8 m, pomiędzy kolejnymi rurami.

Poziome wymienniki ciepła mogą być wykonywane w różnych konfiguracjach. Wyróżniamy układy płaskie, szeregowe lub wężownicowe i spiralne.

Uzyskana moc grzewcza z instalacji horyzontalnych zależy przede wszystkim od rodzaju i stopnia zawodnienia gruntu. Grunty wilgotne i zaglinione lepiej przewodzą ciepło niż grunty piaszczyste i suche. [11]Kapuściński J., Rodzoch A.,  2010 – Geotermia niskotemperaturowa w Polsce i na świecie. Stan aktualny i perspektywy rozwoju. Uwarunkowania techniczne, środowiskowe i ekonomiczne. Wyd. Ministerstwo Środowiska.

Zastosowanie instalacji horyzontalnej (poziomej) wymaga konieczności udostępnienia dość dużych powierzchni terenu. W przypadku mniejszych powierzchni działek, zastosowanie takiej instalacji często bywa niemożliwe. W takich przypadkach stosuje się kolektory spiralne, ułożone w rowach o szerokości ok. 1 m i oddalone od siebie o ok. 3 m [12]Sanner B., 2001 – Shallow geothermal energy. Geo–Heat Center Quarterly Bulletin, Klamath Falls, 19–25.

Zalety systemów

  • dostępność;
  • stosunkowo niskie koszty inwestycyjne (w stosunku do instalacji pionowych, w których zachodzi konieczność wykonania odwiertu).

Wady systemów

  • konieczność udostępnienia dość dużych powierzchni działki. Dodatkowo temperatura gruntu na niewielkich głębokościach podlega wahaniom sezonowym, a jego przewodność cieplna zależy od zawartości wody w glebie. Im wyższa zawartość wody, tym wyższa przewodność cieplna. Dlatego przy takich rozwiązaniach nie należy pokrywać betonem, brukować i zakrzewiać terenu bezpośrednio powyżej kolektora [13]Omer A.M. 2008 – Ground-Source Heat Pumps Systems and Applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier, Amsterdam, Netherlands, p. 344–371.

Wymogi prawne przy wykonywaniu instalacji

  • zamiar wykonania wymienników gruntowych poziomych wystarczy jedynie zgłosić w urzędzie gminy lub starostwie, ze względu na głębokość do 30 m nie trzeba wykonywać projektu robót geologicznych.

Instalacje pionowe (w otworze wiertniczym)

Kolektor pionowy (sonda pionowa – Rys. 5) ma kształt litery U (U–rurka – układ dwóch przewodów: jeden zasilający i jeden powrotny) i umieszczony jest w otworze wypełnionym gruntem lub masą betonowo–cementową. Głębokość otworów na ogół wynosi od 50 do 100–200 m [14]Forsen M., 2005 – Heat pumps–technology and environmental impact. Swedish Heat Pump Association (SVEP).

Pompy ciepła | Instalacja (pionowa) z pompą ciepła typu solanka/woda

Rys. 5. Instalacja (pionowa) z pompą ciepła typu solanka/woda (źródło: Alpha InnoTec 2018)

Obecnie stosowane są dwa rodzaje sond pionowych. U–rurki, składające się z pary rur prostych (dwie lub nawet trzy rurki instalowane w jednym otworze) lub rur współosiowych (koncentrycznych) składających się z dwóch prostych odcinków o różnej średnicy lub będących w złożonych konfiguracjach („rura w rurze”) wymienników ciepła. Odległość pomiędzy otworami nie powinna być mniejsza niż 5 m. Uzyskana moc grzewcza z instalacji pionowej zależy od rodzaju i stopnia zawodnienia skał [15]Omer A.M. 2008 – Ground-Source Heat Pumps Systems and Applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Elsevier, Amsterdam, Netherlands, p. 344–371.

Zalety systemów

  • stabilność dolnego źródła ciepła (zmiany temperatury związane z porami roku nie mają znaczenia);
  • mniejszy obszar zajmowanego terenu, który może być dodatkowo zabudowany i zakrzewiony (w przeciwieństwie do instalacji horyzontalnych).

Wady systemów

  • wyższe (w stosunku do instalacji horyzontalnych) koszty wykonania instalacji związane z koniecznością wykonania odwiertu.

Wymogi prawne przy wykonywaniu instalacji

  • odwierty pionowe wymagają wykonania projektu prac geologicznych (dla głębokości powyżej 30 m), a w przypadku odwiertów głębszych niż 100 m dodatkowo tzw. planu ruchu i zgody Okręgowego Urzędu Górniczego;
  • wykonanie robót wiertniczych wymaga zgłoszenia właściwemu organowi.

Instalacje pionowe (w palach fundamentowych)

Kolektor pionowy zatopiony zostaje w otworze palowym (pal fundamentowy) na głębokości do 25–30 m. Instalacje tego typu mają szczególnie zastosowanie w przypadku budynków posadowionych na gruntach słabonośnych, wyposażonych w tego typu fundamenty [16] Kapuściński J., Rodzoch A.,  2006 – Geotermia niskotemperaturowa w Polsce – stan aktualny i perspektywy rozwoju. Wyd. Ministerstwo Środowiska.

Opisany układ może być również wykorzystany w przypadku budowy wiaduktów drogowym posadowionych na palach nośnych bądź autostrad, gdzie ciepło uzyskane z instalacji mogłoby służyć do odladzania lub odśnieżania nawierzchni drogowych [17]Śliwa T., 2007 – Pompy ciepła w: Odnawialne źródła energii w Małopolsce, Stowarzyszenie gmin, Polska sieć “Energie Citiés”, Kraków s. 104–141

Wymogi prawne przy wykonywaniu instalacji

  • pale fundamentowe, w których umieszczone są wymienniki stanowią część budynku i podlegają przepisom prawa budowlanego w zakresie projektowania i wykonawstwa. Szczegóły techniczne takiej instalacji powinny się znaleźć w projekcie budowlanym.

Instalacje spiralne (w otworach/wykopach o niewielkiej głębokości)

Kolektor tworzy spiralę o wysokości do ok. 3 m i średnicy ok. 40 cm. Głębokość otworu, w którym umieszczony jest kolektor nie przekracza na ogół 5 m, zatem nie ma konieczności wykonania otworu wyspecjalizowanym sprzętem wiertniczym. Tego typu instalację mogą być stosowanie w przypadku skomplikowanych warunków geologicznych, które utrudniają wykonanie głębszego otworu wiertniczego np. pod instalacje pionowe [18]Kapuściński J., Rodzoch A.,  2010 – Geotermia niskotemperaturowa w Polsce i na świecie. Stan aktualny i perspektywy rozwoju. Uwarunkowania techniczne, środowiskowe i ekonomiczne. Wyd. Ministerstwo Środowiska.

Z względu na spiralne ułożenie, instalacje w otworach/wykopach o niewielkiej głębokości, nie wymagają dużej powierzchni działki. Ze względu na możliwość wykonania wykopu zwykłym sprzętem budowlanym, koszt ich wykonania jest również stosunkowo niski (w porównaniu do instalacji pionowych).

Wymogi prawne przy wykonywaniu instalacji

  • zamiar wykonania wymienników gruntowych spiralnych wystarczy jedynie zgłosić w urzędzie gminy lub starostwie;
  • ze względu na głębokość do 30 m nie trzeba wykonywać projektu robót geologicznych.

 

Autor: dr inż. Justyna Mazurkiewicz

Przypisy   [ + ]

Data modyfikacji: 08.05.2018