To pytanie jest często zadawane raczej pośrednio niż bezpośrednio.

Odpowiedź jest zazwyczaj udzielana w odpowiedzi na pytanie, czy tradycyjne (być może istniejące) urządzenie klimatyzacyjne lub agregat chłodniczy można podłączyć do gruntowego wymiennika ciepła.

Jest to prosta odpowiedź “nie”, chociaż lubimy zapewniać stosunkowo wolne od techniki wyjaśnienie.

Pompy ciepła

Zacznijmy od samej pompy ciepła. Pompa ciepła jest po prostu pompą, która przenosi ciepło z jednego miejsca do drugiego. W większości przypadków jest to osiągane poprzez cykl chłodniczy z kompresją pary wodnej. Najbardziej znanym przykładem dla większości ludzi jest domowa lodówka i działa ona w następujący sposób:

• Wkładasz produkty spożywcze o temperaturze pokojowej (mleko, warzywa itp.) do lodówki i zamykasz drzwi;
• Dodatkowe ciepło jest wykrywane, a następnie usuwane za pomocą cyklu chłodniczego poprzez przeniesienie go z produktów spożywczych do “czarnej siatki” (widocznej w większości starszych urządzeń) z tyłu lodówki i do powietrza. Wyjaśnia to, skąd bierze się ciepło w tylnej części lodówki i dlaczego zamknięta lodówka jest zwykle mniej wydajna niż taka, z której ciepło może łatwiej uciec. W kontekście geoexchange, zakopalibyśmy tę “czarną siatkę” w ziemi na zewnątrz;
• Sprężarka i system chłodniczy będą kontynuować pracę, aby usunąć ciepło, dopóki nie zostanie osiągnięta wcześniej określona temperatura zadana, zazwyczaj około 4C; i
• Ten cykl trwa za każdym razem, gdy otwierasz drzwi lub umieszczasz wewnątrz przedmiot, który jest cieplejszy niż temperatura zadana.

Jest to przykład bardzo mało zaawansowany technicznie, który mam nadzieję pomoże w zrozumieniu podstawowej funkcji pompy ciepła. (Uwaga: bardziej szczegółowe wyjaśnienie techniczne można znaleźć tutaj).

Pompy ciepła i klimatyzacja

Pompy ciepła mogą być stosowane wszędzie tam, gdzie wymagany jest transfer ciepła. Zauważając, że ciepło zawsze przemieszcza się z gorąca do zimna. Zatem wbrew powszechnemu rozumieniu, klimatyzacja domu oznacza usuwanie z niego ciepła, a nie pompowanie do niego zimna.

W sektorze klimatyzacji najczęstsze rodzaje pomp ciepła są zdefiniowane w następujący sposób:

• Powietrzna pompa ciepła: Wykorzystuje powietrze zewnętrzne jako źródło ciepła lub radiator – zasadniczo większość klimatyzatorów o cyklu odwrotnym;
• Pompa ciepła ze źródłem wody: Wykorzystuje wodę jako źródło ciepła lub radiator i jest bardziej powszechna w zastosowaniach komercyjnych. Temperatura wody jest zazwyczaj kontrolowana przez kocioł (ogrzewanie) lub wieżę chłodniczą (chłodzenie), aby utrzymać się w określonych granicach temperatury. Jest to zwykle w zakresie od 15 do 35C, chociaż niektóre mogą rozciągać się nieco dalej w każdym kierunku; oraz
• Gruntowa pompa ciepła: Wykorzystuje grunt jako źródło ciepła lub radiator.

Definicja gruntowej pompy ciepła prawdopodobnie wymaga tutaj nieco więcej wyjaśnień, ponieważ trudno sobie wyobrazić pompę ciepła, która pompuje kamień i brud! To właśnie w tym elemencie gruntowa pompa ciepła jest po prostu ewolucją wodnej pompy ciepła. Gdzie gruntowa pompa ciepła wykorzystuje wodę pompowaną przez gruntowy wymiennik ciepła jako źródło ciepła lub radiator.

Ta ewolucja nastąpiła we wczesnych dniach systemów geoexchange. Projektanci systemów szybko zdali sobie sprawę, że połączenie wodnej pompy ciepła z gruntowym wymiennikiem ciepła spowodowało, że temperatury wody w systemie zamkniętej pętli przekroczyły limity operacyjne wodnej pompy ciepła.

Na przykład, pozyskiwanie ciepła z gruntu w trybie ogrzewania obniża temperaturę wody w zamkniętej pętli gruntowego wymiennika ciepła. Ponieważ jest to system pętli zamkniętej, temperatura wody będzie nadal spadać, aż osiągnie wbudowany punkt odcięcia bezpieczeństwa pompy ciepła. Wodna pompa ciepła ma kocioł (lub podobny), aby utrzymać minimalną temperaturę wody na wejściu (EWT) do niej, coś, co nie istnieje w przypadku gruntowego wymiennika ciepła.

Modyfikacja zakresu EWT pompy ciepła jest o wiele bardziej opłacalna niż instalacja znacznie większego gruntowego wymiennika ciepła – w ten sposób narodziła się gruntowa pompa ciepła!

Więc podsumowując, gruntowa pompa ciepła jest po prostu wodną pompą ciepła o “rozszerzonym zakresie”. Typowy zakres EWT gruntowej pompy ciepła wynosi od -5C do 45C, dzięki czemu można podłączyć znacznie mniejsze gruntowe wymienniki ciepła.

Gruntowe pompy ciepła występują w dwóch głównych typach, jak poniżej:

• Gruntowa pompa ciepła woda-powietrze: W trybie ogrzewania, przenosi ciepło z wody w obrębie gruntowego wymiennika ciepła do powietrza wewnątrz budynku. W kontekście mieszkalnym jest to podobne do kanałowego klimatyzatora o odwróconym obiegu; lub
• Gruntowa pompa ciepła typu woda-woda: W trybie ogrzewania, przenosi ciepło z wody w obrębie gruntowego wymiennika ciepła do wody wewnątrz budynku. W kontekście mieszkalnym jest to system ogrzewania hydraulicznego dla ogrzewania podłogowego, grzejników lub nawet basenu.

Wszystkie gruntowe pompy ciepła są odwracalne, więc zarówno zimne powietrze, jak i schłodzona woda mogą być również produkowane w powyższych przykładach. Istnieją również producenci, którzy opracowali jednostkę kombinowaną, która jest w stanie produkować zarówno ciepłe/zimne powietrze dla systemów kanałowych, jak i ciepłą wodę dla ogrzewania hydraulicznego.

.