Dolne źródła ciepła do pomp ciepła

W celu wykorzystania energii z wnętrza Ziemi do ogrzewania i chłodzenia budynków stosuje się pompy ciepła, których zasada działania jest taka sama jak w przypadku lodówki. Zgodnie z tą zasadą, przy wykorzystywaniu energii geotermalnej do ogrzewania ciepło jest odbierane z podłoża w obiegu zamkniętym. Energię geotermalną można pozyskiwać za pomocą różnych systemów, takich jak:

• sondy geotermalne zamontowane pionowo w podłożu na głębokości 50÷300 m (rys. 1),
• kolektory geotermalne ułożone poziomo na głębokości ok. 1,5 m (rys. 2),
• sondy spiralne Helix zamontowane na głębokości 3÷5 m (rys. 3),
• kolumny geotermalne RAUGEO zintegrowane z palami fundamentowymi (rys. 5).

Rys. 1. Pozyskiwanie energii geotermalnej za pomocą sond geotermalnych RAUGEO	Rys. 2. Przykład zastosowania kolektorów geotermalnych RAUGEO
Rys. 3. Schemat instalacji z sondami spiralnymi RAUGEO Helix	Rys. 5. Pozyskiwanie energii geotermalnej za pomocą kolumn RAUGEO

Ciecz płynąca w rurach pełni rolę nośnika ciepła. Pozyskana w ten sposób energia cieplna z wnętrza Ziemi jest wykorzystywana za pomocą pompy ciepła do osiągnięcia temperatury wymaganej do ogrzania budynku i przekazywana do instalacji grzewczej. W tym miejscu należy wspomnieć, że szczególnie korzystne jest połączenie systemów geotermalnych z niskotemperaturowymi systemami ogrzewania takimi jak np. ogrzewanie płaszczyznowe lub stropy aktywowane termicznie (BKT). Systemy geotermalne mogą służyć nie tylko do ogrzewania, ale także do chłodzenia. W tym przypadku ciepło jest odprowadzane z budynku i magazynowane w podłożu.

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła i gruntowym powietrznym wymiennikiem ciepła

Właściwości izolacyjne zewnętrznej powłoki budynku, jak również uszczelnienia okien i drzwi są nieustannie doskonalone. Związana z tym redukcja mostków cieplnych skutkuje wprawdzie zmniejszeniem obciążenia systemów ogrzewania i chłodzenia, jednak naturalna wymiana powietrza z otoczeniem jest przez to niemal całkowicie zahamowana. Aby stale doprowadzać do pomieszczeń świeże powietrze, poza otwieraniem okien, można zastosować wentylację mechaniczną (nawiewno-wywiewną). W przypadku domów niskoenergetycznych i pasywnych mechaniczna wentylacja pomieszczeń mieszkalnych należy już do standardu. Aby móc stworzyć jeszcze bardziej efektywny system wentylacji, należy zamontować przed centralą wentylacyjną gruntowy powietrzny wymiennik ciepła (GPWC).

Poprzez system rur ułożonych poziomo na głębokości ok. 1,5 m wykorzystywana jest zdolność podłoża do akumulacji ciepła, aby w okresie letnim obniżać, a w okresie zimowym podwyższać temperaturę powietrza do pożądanego poziomu. Na podstawie zebranych doświadczeń przyjmujemy, że w zależności od pory roku za pomocą gruntowego powietrznego wymiennika ciepła temperatura nawiewanego powietrza może być podwyższona bądź schłodzona nawet o 20°C. W przypadku domów jedno- i wielorodzinnych w okresie zimowym priorytetem dla systemu GPWC jest utrzymanie dodatniej temperatury na wlocie do rekuperatora (rys. 4). Natomiast w przypadku budynków przemysłowych, komunalnych i biurowych głównym zadaniem GPWC jest zazwyczaj chłodzenie (rys. 6).

Rys. 4. Gruntowy powietrzny wymiennik ciepła AWADUKT Thermo w budynku jednorodzinnym	Rys. 6. Przykład zastosowania gruntowego powietrznego wymiennika ciepła AWADUKT Thermo w budynku wielkokubaturowym

Geotermia – przegląd rozwiązań

Opracowując i wdrażając przyszłościowe rozwiązania dla budownictwa, firma Rehau stawia na trzy podstawowe filary efektywności energetycznej: zmniejszenie strat energii, efektywne wykorzystanie energii oraz efektywne wytwarzanie energii. Nasze produkty i systemy spełniają zarówno wymagania, jak również zadania stawiane nowoczesnej gospodarce zasobami wodnymi, metodom efektywnego wykorzystania zasobów energetycznych wraz z zagospodarowaniem odnawialnych źródeł energii, jak i nowoczesnym koncepcjom dotyczącym zaopatrzenia w media oraz odprowadzania ścieków, czy też wykorzystania energii pozyskiwanej z biomasy. Oprócz wprowadzania na rynek gotowych rozwiązań, firma Rehau ukierunkowana jest od lat na prowadzenie systematycznych prac naukowo-badawczych, mających na celu nieustanny rozwój palety systemów i produktów przyczyniających się do zwiększenia oszczędności i tym samym ochrony naszych zasobów naturalnych.

Zmniejszenie strat energii

Dokładne ocieplenie budynków oraz odpowiedni dobór, a przede wszystkim montaż systemów mających na celu zmniejszenie strat energetycznych to podstawowy czynnik pozwalający na zmniejszenie strat energetycznych wynikających z tzw. mostków cieplnych, które bezpowrotnie przyczyniają się do strat energetycznych. Poprzez zastosowanie nowoczesnych rozwiązań stolarki okiennej i fasadowej jesteśmy w stanie, zarówno w budynkach już istniejących, jak i nowym budownictwie znacznie obniżyć zapotrzebowanie energetyczne. Dzięki różnorodności technicznie sprawdzonych konstrukcji stolarki okiennej oraz systemów uszczelek, które zastosowane zostały przykładowo w systemach Thermo-Design (Uf=1,3 W/ m2K) lub rozwiązaniu dla domów pasywnych Clima-Design (Uf=0,7 W/m2K), możliwym jest utrzymanie energii cieplnej wewnątrz budynku, bez utraty jego oddychających właściwości. Dobór odpowiedniego systemu wyeliminuje również powstawanie wody kondensacyjnej oraz ewentualnych grzybów, co jednocześnie podniesie komfort mieszkania i pozytywnie wpłynie na jego klimat.

Efektywne wykorzystanie energii

Problem niekontrolowanych strat cieplnych może być również czynnikiem, który sprawi, iż ważna dla nas stanie się optymalizacja dotychczasowego rozprowadzenia energii cieplnej w budynku. Tutaj swoje zastosowanie mogą znaleźć systemy ogrzewania i chłodzenia płaszczyznowego, które charakteryzują się nie tylko niższym zapotrzebowaniem energetycznym, co pozwoli na znaczne obniżenie kosztów, ale również znacznie podniosą komfort cieplny pomieszczeń. Uwzględniając powyższe czynniki, należy zauważyć, iż systemy Rehau, w tych właśnie aspektach, charakteryzują się szczególną elastycznością. Umożliwiają one bowiem łączenie z alternatywnymi źródłami energii, jak np. energia geotermalna czy energia słoneczna. Systemy ogrzewania oraz chłodzenia płaszczyznowego nadają się zarówno do zabudowy mokrej, jak i suchej i mogą być montowane zarówno w nowym budownictwie, jak i w przypadku renowacji.

Efektywne wytwarzanie energii

Odnawialne, przyjazne środowisku oraz klimatowi – takie właśnie cechy posiadają alternatywne źródła energii. Ponadto są one zabezpieczeniem energetycznym przyszłych pokoleń. Aby sprostać przyszłym wyzwaniom energetycznym już dziś istnieje konieczność celowego wdrażania regionalnych rozwiązań pozwalających na pozyskanie energii alternatywnej oraz jednoczesne zmniejszenie zapotrzebowania na energię, pozyskiwaną z tradycyjnych nośników. Wymienniki powietrza oraz pompy ciepła, dzięki kolektorom ziemnym czy sondom geotermalnym, wykorzystują energię cieplną zmagazynowaną w ziemi. Znacznym osiągnięciem w tej dziedzinie jest gruntowy wymiennik ciepła AWADUKT Thermo w połączeniu z urządzeniem do odzysku ciepła i rekuperacji, który nie tylko wpływa na podwyższenie komfortu mieszkania, lecz również pozwala na znaczne obniżenie kosztów energii. W ten sposób można zaoszczędzić z jednej strony koszty ogrzewania, a z drugiej strony, w przypadku większych obiektów można obniżyć koszty inwestycyjne związane z systemem klimatyzacji. W przypadku energii słonecznej, dzięki zastosowaniu odpowiednich systemów możliwym jest wykorzystanie tejże energii do podgrzania wody użytkowej, a tym samym zmniejszenie kosztów przypadających na tę pozycję w ogólnym kosztowym udziale energetycznym budynku.