Solarne pompy ciepła

Wariant drugi. Kolektor słoneczny i sprężarkowa pompa ciepła

Ten wariant znacząco różni się od poprzedniego, choć po samym nagłówku może zdawać się coś innego.

W tym konkretnie przypadku musimy mieć do czynienia z pompą ciepła, która czerpie ciepło z cieczy. To najpopularniejsze pompy ciepła, wyposażone w gruntowy wymiennik ciepła, czyli zakopaną pod trawnikiem wężownicę zawierającą płyn niezamarzający. Ten czynnik właśnie służy do pobierania ciepła zmagazynowanego w ziemi.

Taka pompa ciepła ma tę wadę, że ten wymiennik ciepła zimą może zamarzać. Grunt na głębokości około półtora metra ma zawsze temperaturę rzędu 5°C. Zawsze, czyli i latem i zimą, i w dzień i w nocy. Wpakowanie tam wężownicy z niezamarzającym glikolem i odbieranie z tego miejsca ciepła obniża jego temperaturę. Przy źle dobranym (zbyt małym) gruntowym wymienniku ciepła, ilość ciepła odbieranego przez glikol będzie tak duża, że wokół niego temperatura spadnie poniżej zera — i grunt zamarznie. Zresztą nawet jeśli to nie nastąpi, w najlepszym przypadku to właśnie te 5°C będzie największą temperaturą dolnego źródła ciepła, jaką taka pompa może uzyskać.

Co istotne, im wyższa temperatura dolnego źródła, tym efektywniej działa pompa. Przepompowanie ciepła z temperatury +5°C do temperatury +30°C wymaga więcej prądu, niż z temperatury +15°C do +30°C. Widać więc, że wychładzanie gruntu pogarsza warunki pracy pompy ciepła i zwiększa zużycie energii. Czy więc nie warto byłoby skorzystać z okazji i podnieść temperaturę dolnego źródła ciepła?

Warto — i czasem można. Na przykład pobierając ciepło z kolektora słonecznego zamiast z gruntowego wymiennika ciepła.

Może troszkę trudno to sobie wyobrazić, ale przecież w kolektorze słonecznym też może płynąć niezamarzający glikol. I jeśli nie chcesz spuszczać z niego wody na zimę, to nie masz wielkiego wyboru — w kolektorze musi krążyć glikol lub podobny płyn. A zatem, jeśli podłączysz kolektor do pompy ciepła i skorzystasz ze słonecznego zimowego dnia, możesz łatwo poprawić warunki pracy pompy ciepła.

Jeśli zaczynasz się buntować przeciwko takiemu rozwiązaniu,  bo przecież kolektor ma podgrzewać ciepłą wodę użytkową, już spieszę z wyjaśnieniami. Oczywiście, takie jest założenie kolektora, ale on efektywnie działa tylko latem. Albo latem, wiosną i jesienią. Tylko nieliczne kolektory słoneczne (kolektory próżniowe, i to też nie wszystkie) mogą skutecznie podgrzewać wodę do mycia również zimą. Cała reszta kolektorów nie da sobie rady. One mają zbyt duże straty ciepła i zimą nie będą w stanie wyprodukować czynnika grzewczego o temperaturze wyższej niż 10-20°C. A to przecież zbyt zimna woda, by się w niej kąpać.

Szczęśliwie czynnik grzewczy o tej temperaturze dla pompy ciepła nie jest zbyt zimny. Doprowadzamy więc do sytuacji, w której pompa ciepła pobiera ciepło z glikolu podgrzanego nieco przez słońce. To pozwala poprawić efektywność energetyczną tej pompy, czyli przy takiej samej ilości wyprodukowanego ciepła, zużywa ona mniej prądu. Ale to nie koniec zalet takiego rozwiązania! Również kolektor słoneczny pracuje efektywniej! Bo straty ciepła w kolektorze zależą od tego, jaka jest temperatura czynnika, który w nim płynie. Im chłodniejszy, tym lepiej — tym mniejsze straty ciepła. Podłączenie kolektora do pompy ciepła w oczywisty sposób obniży jego temperaturę, a zatem pozwoli efektywniej pozyskiwać energię słoneczną. Może się więc okazać, że kolektor, który ledwie radził sobie przy podgrzewaniu wody do mycia w kwietniu, w marcu i grudniu skutecznie odciąży pompę ciepła!

Jest jeszcze jedna, mniejsza zaleta — pompa ciepła zużywa też prąd na napęd pompek obiegowych, które przetłaczają glikol przez gruntowy kolektor ciepła i pompy domowej instalacji grzewczej. Przetłaczanie glikolu przez kolektor słoneczny jest tańsze, bo ma on zazwyczaj mniej zakrętów i krótszą rurkę — co powoduje, że opory przepływu przez kolektor są mniejsze a to daje mniejsze zużycie prądu przez pompę obiegową.

Jeśli masz kolektor słoneczny domowej roboty i rozważasz zakup pompy ciepła, pomyśl o połączeniu obydwu urządzeń. Są ludzie, którzy na etapie budowy domu umieszczają pod blachodachówką długi wąż, który później zamierzają napełnić glikolem i podłączyć do pompy ciepła. Ten wąż i blachodachówka będą się nagrzewać od słońca, oczywiście słabiej niż najtańszy kolektor, ale za to koszt położenia tego węża jest naprawdę znikomy.

Kolejne strony artykułu: [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

Zobacz także