Pompa ciepła gruntowa - jak to działa?

Współczesne budownictwo duży nacisk kładzie na energooszczędność oraz ekologię. Proponowane są te rozwiązania, które pozwalają zmniejszyć zużycie energii pochodzącej z nieodnawialnych źródeł. Dlatego stale rosnącą popularnością cieszą się pompy ciepła. Są to nowoczesne instalacje grzewcze, które pozyskują ciepło z otoczenia, w którym pracują. Pompa ciepła gruntowa, jak sama nazwa wskazuje, pobiera ciepło dostępne w gruncie. W tym artykule tłumaczymy jak działa to urządzenie, a także, jakie są mocne oraz słabe strony gruntowej pompy ciepła.

W jaki sposób działa gruntowa pompa ciepła?

Pompa ciepła to urządzenie grzewcze, które pozyskuje ciepło obecne w otoczeniu. Wyróżnić możemy dolne źródło ciepła, z którego pompa pobiera ciepło (powietrze, woda lub grunt), a także górne źródło ciepła, do którego finalnie dociera uzyskane ciepło (np. ogrzewanie podłogowe, grzejniki). Pompa odpowiada za przepływ ciepła, a zachodzące w niej procesy są w stanie uzyskać wyższą temperaturę potrzebną do ogrzania domu. Pompa ciepła gruntowa, jak wskazuje jej nazwa, pozyskuje ciepło z gruntu, w którym umieszczony jest wymiennik ciepła w postaci rur z tworzywa sztucznego.

W rurach krąży mieszanina wody z płynem niezamarzającym, zwykle glikolem. Ciecz krąży po rurach i odbiera ciepło dostępne w ziemi. Następnie trafia do pompy ciepła, w której uzyskane ciepło jest wzmacniane za sprawą czynnika chłodniczego. Na skutek podgrzania ciecz zmienia się w parę i trafia do sprężarki, gdzie jej temperatura wzrośnie. Podgrzana para ponownie wraca co ciekłego stanu skupienia za sprawą skraplacza. Tak uzyskuje się gorącą wodę, która trafi do grzejników, ogrzewania podłogowego, ale również do obiegu wody użytkowej.

Rodzaje gruntowych pomp ciepła

Możemy wyróżnić dwa rodzaje gruntowych pomp ciepła. Różnią się one wymiennikiem ciepła. Pionowy kolektor gruntowy składa się z rur poprowadzonych pionowo wgłąb gruntu, nawet na głębokość 100 metrów. Im większa długość rur, tym większa jest efektywność całego systemu. Wykonanie tak głębokich odwiertów jest bardzo kosztowne i wymaga stosownych zgód, dlatego korzystną alternatywą może okazać się się poziomy kolektor gruntowy. W tym przypadku rury są prowadzone poziomo na głębokości ok. 1,5 metra. Tutaj również efektywność pompy jest warunkowana długością rur, co oznacza, że dostatecznie efektywny kolektor poziomy może wymagać działki o sporej powierzchni.

Od czego zależy wydajność tego systemu?

Pompa ciepła gruntowa jest w stanie uzyskać efektywność rzędu nawet 500%. Oznacza to, że instalacja ta wytwarza pięciokrotnie więcej energii cieplnej w stosunku do zużytej energii elektrycznej potrzebnej do prawidłowego działania urządzenia. Przy wyborze pompy ciepła należy jednak zwrócić uwagę na jej moc, a także współczynniki: COP (współczynnik efektywności) i SCOP (sezonowy współczynnik efektywności. W przypadku gruntowej pompy ciepła bardzo istotną kwestią jest długość rur w kolektorze. Im większa długość, tym większa efektywność. Znaczenie ma także rodzaj gruntu. Najlepsze wyniki można uzyskać w przypadku wilgotnych i zwartych gruntów. Co ważne, na efektywność pracy tego urządzenia nie wpływa natomiast temperatura powietrza.

Jakie zalety zapewnia pompa ciepła gruntowa?

Największą zaletą gruntowej pompy ciepła jest to, że jej efektywność nie jest uwarunkowana przez czynniki atmosferyczne, tak jak ma to miejsce w przypadku pompy powietrznej. Gruntowy wymiennik ciepła jest bowiem ulokowany na głębokości, gdzie temperatura jest mniej więcej stała. To oznacza, że nawet przy bardzo dużych mrozach pompa ciepła gruntowa jest w stanie zagwarantować należytą efektywność. Jest to system bezobsługowy - domownicy nie muszą dokładać opału czy regularnie nadzorować pracy pompy. Jej działanie może być w pełni zautomatyzowane i uzależnione od temperatury powietrza w domu. Są to urządzenia ciche i bezawaryjne - producenci gwarantują żywotność na okres ponad 20 - 25 lat. Wysoka efektywność pozwala znacząco zmniejszyć zużycie energii do celów grzewczych, co przełoży się na niższe rachunki. Ponadto, pompa ciepła świetnie współgra z instalacja fotowoltaiczną.

Jakie są wady gruntowej pomp ciepła?

W Polsce najczęściej stosowanym rodzajem pompy ciepła jest pompa powietrzna. Pompa ciepła gruntowa posiada bowiem pewne minusy, o których musimy pamiętać. Przede wszystkim jest dużo droższa. Wiąże się to przede wszystkim z koniecznością wykonania wymiennika ciepła pod ziemią. Same prace ziemne mogą kosztować kilka tysięcy złotych (zwłaszcza głębokie odwierty pod kolektor pionowy są dość drogie). W przypadku kolektora poziomego potrzebna jest dostatecznie duża działka. Jednocześnie, wpływ na efektywność urządzenia mają w tym przypadku warunki wodno-gruntowe, które należy wziąć pod uwagę, zwłaszcza rodzaj gruntu. Ponadto, pompa ciepła gruntowa najlepiej sprawdzi się w nowych domach. Rozwiązanie to można co prawda zastosować także w istniejących domach, ale często taka inwestycja okaże się dużo droższa, zwłaszcza w starym budownictwie wymagającym licznych modernizacji.