Decydując się na montaż gruntowej pompy ciepła warto uwzględnić instalację już na etapie projektowania budynku. Pozwala to nie tylko zapewnić jej odpowiednią wydajność, ale także zmniejszyć koszt inwestycji. Artykuł prezentuje najważniejsze aspekty tego typu przedsięwzięcia oraz wybrane rozwiązania firmy Nateo.

Gruntowe pompy ciepła pobierają energię ze źródeł o znacznie niższej temperaturze niż ta, która docelowo ma panować w domu. Najlepsze efekty otrzymuje się zatem dzięki współpracy z systemami niskotemperaturowymi, takimi jak podłogówka czy ogrzewanie ścienne, gdzie różnica pomiędzy poziomem temperatury dolnego źródła a temperaturą zasilania jest najmniejsza. Pompy można także wykorzystać do podgrzewania ciepłej wody użytkowej lub do chłodzenia pomieszczeń. Wszystkie rozwiązania powinny być uwzględnione na etapie projektu – bowiem umożliwi to stworzenie spójnej instalacji o niskich kosztach eksploatacji i łatwej obsłudze.

Gruntowa pompa ciepła Smart Plus firmy Nateo

Zmniejszenie kosztów inwestycji

Przy standardowych projektach budynków mieszkalnych często wykorzystuje się rozwiązania, które w przypadku pomp ciepła są bezużyteczne. Pierwszym elementem, którego wyeliminowanie pozwoli na uzyskanie oszczędności, jest komin dymowy. Pompa ciepła, w odróżnieniu od tradycyjnych metod grzewczych, nie wytwarza energii wskutek spalania określonego paliwa. Pobiera ją z otoczenia, a następnie oddaje do instalacji grzewczej, dlatego nie emituje spalin. Kolejnym niepotrzebnym elementem jest kotłownia. W zależności od rodzaju pompy stosuje się dwa rozwiązania. Przy wykorzystaniu systemów modułowych instalacja wymaga uwzględnienia w projekcie odrębnego pomieszczenia, w którym zostaną rozmieszczone jej poszczególne elementy. Można jednak skorzystać z bardziej zaawansowanego urządzenia, jakim jest kompaktowy węzeł cieplny. Umożliwia to ulokowanie wszystkich podzespołów w zabudowanym zestawie, który zajmuje około 1 m² powierzchni. Przykładem takiego rozwiązania jest produkowana przez firmę Nateo pompa SmartPlus. Jest ona na tyle estetyczna, że można ją ustawić w dowolnym miejscu w domu, np. spiżarni czy pralni. Dzięki odpowiedniemu wygłuszeniu systemu urządzenie pracuje bardzo cicho i nie jest również źródłem drgań. Pompa jest bezobsługowa, a temperaturę reguluje się za pomocą dowolnego komputera podłączonego do Internetu.
Jeśli w projekcie domu ogrzewanego pompą ciepła, zamiast tradycyjnej wentylacji grawitacyjnej zastosowana zostanie wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła, to budynek nie będzie posiadał także kominów wentylacyjnych. Świeże powietrze będzie dostawać się do wnętrza poprzez kratki nawiewne, a wypływać kratkami wywiewnymi. Dzięki takiemu rozwiązaniu można dodatkowo obniżyć koszty ogrzewania domu.

Wybór dolnego źródła

Energię dla gruntowej pompy ciepła można pobierać z dwóch źródeł – wody oraz gruntu. W zależności od tego, w jakich warunkach ulokowany jest dom, należy wybrać rozwiązanie, które będzie bardziej wydajne i tańsze w eksploatacji.

Woda
Pompa może czerpać energię z wody stojącej lub gruntowej. Jeżeli na terenie działki zlokalizowany jest np. staw, to najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie tzw. kolektora wodnego. Temperatura na dnie zbiorników jest względnie stała, więc może stać się efektywnym źródłem dolnym. Zaletą tego systemu jest niski koszt inwestycji, która przynosi zadawalające efekty.
W pozostałych przypadkach można skorzystać z wód gruntowych, które również są bardzo wydajnym źródłem ciepła. Na głębokości sześciu metrów utrzymuje się stała temperatura około 10^oC, co daje stabilny dopływ energii przez cały rok. W tym systemie wykorzystuje się układ złożony z dwóch studni. Z pierwszej z nich (tzw. biorczej) pobierana jest woda, która dostarcza ciepło, natomiast druga (tzw. zdawcza) służy do odprowadzania schłodzonej cieczy z powrotem do środowiska naturalnego. Przed podjęciem decyzji o wykorzystaniu tego rozwiązania warto zlecić badania geologiczne. W pierwszej kolejności należy sprawdzić, na jakiej głębokości są wody gruntowe. Jeżeli jest ona zbyt duża, odwierty będą kosztowne i dodatkowo trzeba będzie zainwestować w droższe urządzenia, które umożliwią pobieranie wody z takiej głębokości. Następnie warto zbadać skład chemiczny wody. Zbyt intensywne zanieczyszczenia mogą doprowadzić do uszkodzenia poszczególnych podzespołów pompy. Powinno się również sprawdzić, jaki będzie średni pobór wody w ciągu doby, bo jeśli przekroczy on 15 metrów, trzeba uzyskać stosowne pozwolenie.

Wykonywanie odwiertu kolektora gruntowego

Grunt
Drugim rozwiązaniem jest czerpanie energii bezpośrednio z gruntu. Promienie słoneczne, woda deszczowa oraz ciepło z wnętrza ziemi zapewniają stabilną temperaturę. Czynnik roboczy – najczęściej glikol – który krąży w układzie, pobiera ciepło i przekazuje do urządzenia. Warto zrobić badania przewodności cieplnej gruntu, bo dzięki nim można uzyskać dokładne informacje, które umożliwią optymalne dostosowanie pompy ciepła. Do pozyskiwania energii wykorzystuje się specjalne kolektory. Można wybierać spośród trzech typów: poziomych, spiralnych oraz pionowych.
Kolektor poziomy instaluje się na głębokości od 1,5 do 2 metrów, gdzie temperatura w ciągu roku waha się od 5 do 8^oC. Wykorzystuje się w tym celu rury polietylenowe, w których krąży czynnik roboczy. Przy takim systemie istotny jest rodzaj gleby, bo w zależności od tego czy jest sucha czy wilgotna – ciepło oddawane jest z innym natężeniem. Ważne też, by dochodziło do pełnej regeneracji cieplnej gruntu, tzn. by zachowywał on stałą temperaturę w ciągu roku i nie wychładzał się zbytnio w zimie. Warunkiem koniecznym dla kolektorów poziomych jest posiadanie dużej działki. Musi być ona kilkukrotnie większa od powierzchni budynku, który będzie ogrzewany pompą. Ziemia nad instalacją nie powinna być też niczym przykryta, więc najlepszym rozwiązaniem jest posadzenie na niej trawy.
Alternatywą dla kolektora poziomego jest tzw. kolektor spiralny, który zajmuje nieco mniej miejsca. Dzięki temu koszty inwestycyjne związane z pracami gruntowymi są niższe, jednak efektywność systemu jest nieco słabsza.
W Polsce najczęściej wykorzystywane są kolektory pionowe. Są one dużo droższe w porównaniu do pozostałych, ponieważ wymagają wykonania odwiertów sięgających głębokości nawet do 130 m. W otworach umieszcza się sondy geotermalne. Rury są z reguły układane podwójnie, przypominając kształtem literę U, co zapewnia większą niezawodność. Taka instalacja zajmuje znacznie mniej miejsca niż kolektor poziomy, więc można ją założyć niemal na każdej działce. Jej największą zaletą jest jednak bardzo stabilne źródło energii. W systemie wykorzystuje się energię z głębszych warstw złóż geotermalnych, czyli ciepło pochodzące z wnętrza ziemi. Powstaje ono w skorupie ziemskiej, a temperatura jest częściowo wspomagana przez działanie promieni słonecznych.

Opracowano
na podstawie materiałów
firmy Nateo