Pompa ciepła w przemyśle.

Jak działa pompa ciepła.

Pompa ciepła jest urządzeniem wykorzystującym procesy termodynamiczne do uzyskiwania użytecznego dla użytkownika ciepła. Urządzenie, które każdy z nas zna z własnego domu- tak naprawdę każda lodówka wykorzystuje zjawiska, dzięki którym działa pompa ciepła jako urządzenie grzewcze. Tak jak lodówka odbiera ciepło od produktów spożywczych w jej wnętrzu i przekazuje do radiatora umieszczonego w jej obudowie, tak pompa ciepła przekazuje ciepło z gruntu do budynku.
Pompa ciepła składa się z dwóch wymienników zwany parownikiem i skraplaczem. Są one połączone za pomocą sprężarki i zaworu rozprężnego z drugiej strony obiegu. Cały układ chłodniczy (pompa ciepła jest tak naprawdę urządzeniem chłodniczym, mimo że bardzie kojarzymy ją z ogrzewaniem) jest napełniony czynnikiem chłodniczym. W zależności od wykonania mogą to być różne substancje o różnej temperaturze odparowania. Generalnie chodzi o to, żeby czynnik miał niską temperaturę wrzenia. W większości pomp ciepła stosowane są czynniki bezpieczne, podobne do tych stosowanych w klimatyzacjach samochodowych (R 407, R410A), jednak występują też pompy ciepła z propanem. Czynnik chłodniczy w pompach ciepła jest odpowiednikiem niesławnego freonu z dawnych lodówek. Do temperatury ok. -30^oC a nawet niższych (w zależności od czynnika) czynnik pozostaje w postaci płynu. Do parownika doprowadza się po drugiej stronie tzw. źródło dolne pompy ciepła. W zależności od wersji może to być glikol z sondy pionowej, kolektora płaskiego, woda przy rozwiązaniu woda-woda, czy powietrze w pompie ciepła powietrze-woda.

Pompa ciepła w przemyśle.

W czasach kryzysu finansowego na świecie oraz ostrzejszych przepisów chroniących środowisko, w zakładach przemysłowych coraz częściej istotną kwestią staję optymalizowanie kosztów zarówno finansowych jak i ekologicznych. Większość gałęzi przemysłu wymaga ciepła. Może to być tylko ciepło na potrzeby centralnego ogrzewania budynków, ale też ciepło technologiczne. Dzięki szybkiemu rozwojowi technologii pomp ciepła w ostatnich latach, coraz częściej możliwe staje się wykorzystanie pompy ciepła dla potrzeb przemysłowych. Istnieją już pompy ciepła o mocach grzewczych sięgających nawet 2MW w pojedynczym urządzeniu. Możliwe jest także tworzenie kaskad mniejszych urządzeń, co pozwala na uzyskanie dokładnego dopasowania mocy grzewczej pompy ciepła do chwilowego zapotrzebowania zakładu.

Źródło dolne pompy ciepła.

Pompa ciepla montowana w zakładzie przemysłowym może być wykonana w różnych wersjach zasilania od strony źródła dolnego. Można stosować powietrzne pompy ciepła, gruntowe pompy ciepła typu solanka-woda, pompy ciepła woda-woda.

Pompa ciepła powietrze-woda.

Pompa ciepla powietrzna może pracować jako wspomaganie instalacji centralnego ogrzewania wykorzystując ciepło odpadowe z różnego rodzaju urządzeń. Taka pompa ciepła w bardzo ekonomiczny sposób jest w stanie wytworzyć dużą ilość ciepła i dodatkowo spełnić istotna często funkcję chłodzenia przegrzanych pomieszczeń. Powietrzna pompa ciepła wykorzystuje ciepło z powietrza otaczającego. Za pomocą wentylatora wymusza jego przepływ przez parownik, gdzie schładza je równocześnie podgrzewając czynnik chłodniczy.

Gruntowa pompa ciepła (pompa ciepła solanka-woda).

Pompa ciepła gruntowa ze źródłem dolnym w postaci sond gruntowych lub kolektora gruntowego. Tak wykonana pompa ciepla jest w stanie pokryć całkowite zapotrzebowanie obiektu, bez montowania dodatkowych urządzeń wspomagających. Są dwa wiodące sposoby pozyskiwania ciepła z gruntu dla potrzeb pompy ciepła.

Sondy gruntowe do pomp ciepła.

Sondy gruntowe to pionowe rury wypełnione płynem niezamarzającym (solanką) i wprowadzone w grunt za pomocą wiertnicy na głębokość od kilkudziesięciu do 150m. Przy wykonywaniu sond o głębokości większej niż 120m należy wziąć pod uwagę rosnące opory przepływu solanki, co może spowodować konieczność doboru odpowiedniej pompy obiegowej solanki. Odwierty do sond gruntowych wykonuje się po uprzednim ustaleniu wymaganej mocy chłodniczej źródła dolnego. Wydajność sond gruntowych z 1mb waha się od ok. 40W/m2 do 70W/m2 i zależy od rodzaju gruntu. Im bardziej wilgotny i spoisty grunt- tym wydajność będzie lepsza. Przy wykonywaniu sond pionowych należy pamiętać o tym, że pierwszych 5-10m sondy należy traktować jako neutralne. Jest to głębokość, na której grunt nie ma jeszcze stabilnej temperatury i będzie się ona zmieniała w trakcie roku. Na większych głębokościach temperatura będzie się stabilizowała na poziomie 10 oC nie będzie się zmieniała w trakcie eksploatacji. Bardzo dobrze, jeśli w części roboczej sondy gruntowej występuje woda. Woda pod ziemią ciągle płynie i ciągle dostarcza ciepła do sondy. Dla dokładnego poznania wydajności gruntu najlepiej jest zlecić geologowi projekt prac geologicznych. Pozwoli on nam z dużą pewnością poznać strukturę gruntu i wyliczyć wydajność sond gruntowych.

Kolektor płaski do pompy ciepła.

Drugim rozwiązaniem jest kolektor gruntowy, gdzie rozkłada się rury na równej głębokości do 2m poniżej poziomu gruntu na dużej powierzchni. Na tej głębokości słońce szybko regeneruje źródło po sezonie zimowym i pozwala na zakumulowanie wystarczającej ilości ciepła, aby było możliwe użytkowanie go w następnym sezonie grzewczym. Wydajność kolektora gruntowego to od ok. 10W/m² do 35W/m² i zależy ona od rodzaju gruntu. Najmniej wydajne będą grunty piaszczyste suche, najbardziej grunt wodonośny. Powierzchnia kolektora powinna więc wynosić około 200 do 400% powierzchni ogrzewanego budynku mieszkalnego.

Pompa ciepła wykorzystująca ciepło odpadowe.

Kolejnym sposobem wykonania pompy ciepła dla obiektu przemysłowego jest wykonanie typu woda-woda. W tym przypadku źródłem dolnym pompy ciepła jest woda. Standardowo można wykonać dwie studnie i pompować pomiędzy nimi wodę gruntową pozyskując z niej ciepło za pośrednictwem wymiennika. Bardzo ciekawą opcją jest jednak w przypadku firmy posiadającej ciepło technologiczne w postaci wody chłodniczej. Bardzo wiele urządzeń produkcyjnych wymaga ciągłego chłodzenia. W tradycyjnym ujęciu woda chłodnicza trafia po prostu do jakiegoś rodzaju chłodni kominowej, chillera itp. W przypadku zastosowania pompy ciepła możliwe jest podanie tej wody jako źródło dolne wymiennika pompy ciepła. W zależności od zanieczyszczenia wody chłodniczej może być konieczne zastosowania dodatkowego wymiennika pośredniego dla zabezpieczenia pompy ciepła. W takim przypadku pompa ciepła wytwarza energię cieplną dla potrzeb ogrzewania , technologii lub podgrzewu wody użytkowej, jednocześnie spełniając funkcję chłodniczą układu technologicznego. Standardowa pompa ciepła dopuszcza temperaturę zasilania do ok. 35^oC, więc może być konieczne podmieszanie wody chłodniczej dla obniżenia jej temperatury przed trafieniem na wymiennik woda-woda pompy ciepła.

Wykonujemy kompleksowo instalacje z pompami ciepła powietrze-woda, woda-woda i solanka-woda począwszy od doboru, projektu, aż po montaż i uruchomienie przez wyspecjalizowany serwis. Wykonujemy źródła dolne do pomp ciepła w postaci kolektora gruntowego, sond gruntowych pionowych i studni dla rozwiązania woda-woda.