Na polskim rynku działa ok. 50 producentów i dostawców pomp ciepła. W Polsce sprzedawanych jest rocznie ok. 1000÷1100 pomp ciepła, przy czym większość z nich (ponad 60%) to pompy z gruntowymi wymiennikami ciepła (kolektory poziome, pionowe i spiralne). Przewaga gruntowych pomp ciepła wynika z korzystniejszych warunków ich eksploatacji w naszym klimacie.

Popularność gruntu jako dolnego źródła ciepła wynika z jego ogólnej dostępności oraz praktycznie stałej temperatury na pewnej głębokości (od 5 do 10 m w zależności od usytuowania względem stref klimatycznych) odpowiadającej średniorocznej temperaturze powietrza w danej strefie. Dla polskich warunków klimatycznych temperatura ta wynosi około 10°C. W płytszych warstwach gruntu, temperatura zmienia się w zależności od zmian temperatury powietrza, przy czym za stopień tych zmian oraz wartość głębokości, do których one docierają odpowiedzialne są właściwości fizyczne gruntu.

Na głębokości od 1 do 2 m temperatura gruntu w ciągu roku zmienia się od wartości około 17°C w lipcu do około 5°C w styczniu. Na rys. 1 przedstawiono wartość odchyleń temperatury średniorocznej gruntu w odniesieniu do jej własności fizycznych oraz głębokości.

O tym jak ważne jest posiadanie informacji o właściwościach gruntu, w którym zostanie wykonany gruntowy wymiennik ciepła świadczą dane zamieszczone w tabelach 1 i 2. Tabele te przedstawiają wartości współczynnika przewodzenia ciepła oraz strumienia ciepła w zależności od rodzaju gruntu. Na podstawie tych danych można zauważyć wzrost współczynnika przewodzenia ciepła wraz ze wzrostem stopnia wilgotności gruntu.



Wyznaczanie mocy cieplnej gruntu

Podczas projektowania wymiennika gruntowego ważne jest dokładne wyznaczenie jego mocy cieplnej. Poprzez wykonanie odwiertu próbnego możliwe jest określenie występowania warstw wodonośnych oraz przeanalizowanie właściwości fizycznych gruntu. Takie badania nazywane są TRT (Thermal Response Test) i polegają na długotrwałym pomiarze zmiany temperatury czynnika, który cyrkuluje w badanej sondzie gruntowej, w wybranym reprezentatywnym punkcie terenu. Po raz pierwszy badania takie zostały wykonane na terenie Szwecji oraz USA w 1995 r. Cztery lata później te chnologia ta została wprowadzona na teren Europy Środkowej. Schemat stanowiska pomiarowego został przedstawiony na rys. 2, a urządzenie do wykonywania TRT – na rys. 3.

Rys. 1. Wykres zależności odchyleń temperatury gruntu i wartości średniorocznej temperatury

Rys. 2. Schemat stanowiska pomiarowego

Rys. 3. Urządzenie do wykonywania TRT

Gruntowy pionowy wymiennik ciepła (…)

Gruntowy poziomy wymiennik ciepła (…)

Efektywność energetyczna (…)

Ocena kosztów (…)

Podsumowanie

Pompy ciepła zapewniają wysoki komfort użytkowania, są przyjazne środowisku, a przy tym stanowią oszczędny i przyszłościowy system ogrzewania. Jest on szczególnie polecany w przypadku zastosowania ogrzewania niskotemperaturowego i instalacji przygotowania ciepłej wody użytkowej. Dodatkowym atutem tych urządzeń, przemawiającym za ich zastosowaniem, jest możliwość wykorzystania ich do chłodzenia powietrza dla potrzeb wentylacji w okresie letnim.

Porównując koszty inwestycji związanej z montażem układu pompy ciepła, można zauważyć, że są one znacznie wyższe od dobrej instalacji z kotłem zasilanym gazem lub olejem. Mimo wszystko na samym początku należy dokonać bilansu kosztów zakupu z późniejszą efektywnością zamontowanego urządzenia. O ile koszty przemawiają za tradycyjnym źródłem ciepła to już efektywność w odniesieniu do wieloletniej eksploatacji przechyla szalę zdecydowanie na korzyść pomp ciepła. Kurczące się zapasy paliw i jednoczesne zwiększanie się zapotrzebowania na energię powodują ciągły wzrost cen, a dzięki temu wzrasta szansa na większą popularyzację rozwiązań z wykorzystaniem pomp ciepła.