Θέρμανση και ψύξη με αντλία θερμότητας-Μέρος 3

Αντλίες θερμότητας εδάφους

Οι αντλίες θερμότητας εδάφους χρησιμοποιούν τη γη ή το υπόγειο νερό ως πηγή θερμικής ενέργειας στη λειτουργία θέρμανσης και ως καταβόθρα για την απόρριψη ενέργειας όταν βρίσκονται σε λειτουργία ψύξης. Αυτοί οι τύποι συστημάτων περιλαμβάνουν δύο βασικά στοιχεία:

• Εναλλάκτης θερμότητας εδάφους: Αυτός είναι ο εναλλάκτης θερμότητας που χρησιμοποιείται για την προσθήκη ή την αφαίρεση θερμικής ενέργειας από τη γη ή το έδαφος. Είναι δυνατές διάφορες διαμορφώσεις εναλλάκτη θερμότητας, οι οποίες εξηγούνται παρακάτω σε αυτήν την ενότητα.
• Αντλία θερμότητας: Αντί για αέρα, οι αντλίες θερμότητας εδάφους χρησιμοποιούν ένα ρευστό που ρέει μέσω του εναλλάκτη θερμότητας εδάφους ως πηγή (στη θέρμανση) ή ως καταβόθρα (στην ψύξη).
  Στην πλευρά του κτιρίου, είναι δυνατά τόσο συστήματα αέρα όσο και υδραυλικά (νερά). Οι θερμοκρασίες λειτουργίας στην πλευρά του κτιρίου είναι πολύ σημαντικές σε υδραυλικές εφαρμογές. Οι αντλίες θερμότητας λειτουργούν πιο αποτελεσματικά όταν θερμαίνονται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες κάτω από 45 έως 50°C, γεγονός που τις καθιστά καλύτερα για δάπεδα ακτινοβολίας ή συστήματα fan coil. Θα πρέπει να δίνεται προσοχή εάν εξετάζετε τη χρήση τους με θερμαντικά σώματα υψηλής θερμοκρασίας που απαιτούν θερμοκρασίες νερού πάνω από 60°C, καθώς αυτές οι θερμοκρασίες γενικά υπερβαίνουν τα όρια των περισσότερων οικιακών αντλιών θερμότητας.

Ανάλογα με τον τρόπο αλληλεπίδρασης της αντλίας θερμότητας και του εναλλάκτη θερμότητας εδάφους, είναι δυνατές δύο διαφορετικές ταξινομήσεις συστημάτων:

• Δευτερεύων βρόχος: Ένα υγρό (υπόγειο νερό ή αντιψυκτικό) χρησιμοποιείται στον εναλλάκτη θερμότητας εδάφους. Η θερμική ενέργεια που μεταφέρεται από το έδαφος στο υγρό παραδίδεται στην αντλία θερμότητας μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας.
• Άμεση διαστολή (DX): Ένα ψυκτικό μέσο χρησιμοποιείται ως ρευστό στον εναλλάκτη θερμότητας γείωσης. Η θερμική ενέργεια που εξάγεται από το ψυκτικό μέσο από το έδαφος χρησιμοποιείται απευθείας από την αντλία θερμότητας – δεν χρειάζεται πρόσθετος εναλλάκτης θερμότητας.
  Σε αυτά τα συστήματα, ο εναλλάκτης θερμότητας εδάφους είναι μέρος της ίδιας της αντλίας θερμότητας, που λειτουργεί ως εξατμιστής στη λειτουργία θέρμανσης και ως συμπυκνωτής στη λειτουργία ψύξης.

Οι αντλίες θερμότητας εδάφους μπορούν να εξυπηρετήσουν μια σειρά από ανάγκες άνεσης στο σπίτι σας, όπως:

• Μόνο θέρμανση: Η αντλία θερμότητας χρησιμοποιείται μόνο στη θέρμανση. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει τόσο θέρμανση χώρου όσο και παραγωγή ζεστού νερού.
• Θέρμανση με «ενεργητική ψύξη»: Η αντλία θερμότητας χρησιμοποιείται τόσο στη θέρμανση όσο και στην ψύξη
• Θέρμανση με «παθητική ψύξη»: Η αντλία θερμότητας χρησιμοποιείται στη θέρμανση και παρακάμπτεται στην ψύξη. Κατά την ψύξη, το υγρό από το κτίριο ψύχεται απευθείας στον εναλλάκτη θερμότητας εδάφους.

Οι λειτουργίες θέρμανσης και «ενεργητικής ψύξης» περιγράφονται στην επόμενη ενότητα.

Τα κύρια πλεονεκτήματα των συστημάτων αντλιών θερμότητας εδάφους

Αποδοτικότητα

Στον Καναδά, όπου οι θερμοκρασίες του αέρα μπορεί να πέσει κάτω από τους -30°C, τα συστήματα εδάφους είναι σε θέση να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά επειδή εκμεταλλεύονται τις θερμότερες και πιο σταθερές θερμοκρασίες εδάφους. Οι τυπικές θερμοκρασίες νερού που εισέρχονται στην αντλία θερμότητας εδάφους είναι γενικά πάνω από 0°C, αποδίδοντας COP περίπου 3 για τα περισσότερα συστήματα κατά τους πιο κρύους χειμερινούς μήνες.

Εξοικονόμηση ενέργειας

Τα συστήματα εδάφους θα μειώσουν σημαντικά το κόστος θέρμανσης και ψύξης. Η εξοικονόμηση κόστους ενέργειας θέρμανσης σε σύγκριση με τους ηλεκτρικούς κλιβάνους είναι περίπου 65%.

Κατά μέσο όρο, ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα εδάφους θα αποφέρει εξοικονόμηση που είναι περίπου 10-20% μεγαλύτερη από ό,τι θα παρείχε μια καλύτερη στην κατηγορία αντλία θερμότητας πηγής αέρα ψυχρού κλίματος με μέγεθος ώστε να καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος του φορτίου θέρμανσης του κτιρίου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι υπόγειες θερμοκρασίες είναι υψηλότερες το χειμώνα από τις θερμοκρασίες του αέρα. Ως αποτέλεσμα, μια αντλία θερμότητας εδάφους μπορεί να παρέχει περισσότερη θερμότητα κατά τη διάρκεια του χειμώνα από μια αντλία θερμότητας με πηγή αέρα.

Η πραγματική εξοικονόμηση ενέργειας θα ποικίλλει ανάλογα με το τοπικό κλίμα, την απόδοση του υπάρχοντος συστήματος θέρμανσης, το κόστος καυσίμου και ηλεκτρικής ενέργειας, το μέγεθος της εγκατεστημένης αντλίας θερμότητας, τη διαμόρφωση του γεωτρύπανου και το εποχιακό ενεργειακό ισοζύγιο και την απόδοση της αντλίας θερμότητας στο CSA προϋποθέσεις αξιολόγησης.

Πώς λειτουργεί ένα σύστημα πηγών εδάφους;

Οι αντλίες θερμότητας εδάφους αποτελούνται από δύο κύρια μέρη: έναν εναλλάκτη θερμότητας εδάφους και μια αντλία θερμότητας. Σε αντίθεση με τις αντλίες θερμότητας με πηγή αέρα, όπου ένας εναλλάκτης θερμότητας βρίσκεται έξω, στα συστήματα επίγειας πηγής, η μονάδα αντλίας θερμότητας βρίσκεται μέσα στο σπίτι.

Τα σχέδια εναλλάκτη θερμότητας εδάφους μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής:

• Κλειστός βρόχος: Τα συστήματα κλειστού βρόχου συλλέγουν θερμότητα από το έδαφος μέσω ενός συνεχούς βρόχου σωληνώσεων που είναι θαμμένοι υπόγεια. Ένα αντιψυκτικό διάλυμα (ή ψυκτικό στην περίπτωση συστήματος εδάφους DX), το οποίο έχει ψυχθεί από το σύστημα ψύξης της αντλίας θερμότητας σε αρκετούς βαθμούς ψυχρότερο από το εξωτερικό έδαφος, κυκλοφορεί μέσω των σωληνώσεων και απορροφά θερμότητα από το έδαφος.
  Οι συνήθεις διατάξεις σωληνώσεων σε συστήματα κλειστού βρόχου περιλαμβάνουν οριζόντια, κατακόρυφα, διαγώνια και συστήματα εδάφους λιμνών/λίμνης (αυτές οι ρυθμίσεις συζητούνται παρακάτω, στην ενότητα Σχεδιαστικά θέματα).
• Ανοιχτός βρόχος: Τα ανοιχτά συστήματα εκμεταλλεύονται τη θερμότητα που συγκρατείται σε ένα υπόγειο υδάτινο σώμα. Το νερό αναρροφάται μέσω ενός πηγαδιού απευθείας στον εναλλάκτη θερμότητας, όπου εξάγεται η θερμότητά του. Στη συνέχεια, το νερό απορρίπτεται είτε σε ένα υπέργειο σώμα νερού, όπως ένα ρυάκι ή μια λίμνη, είτε πίσω στο ίδιο υπόγειο υδάτινο σώμα μέσω ενός ξεχωριστού φρεατίου.

Η επιλογή του συστήματος εξωτερικών σωληνώσεων εξαρτάται από το κλίμα, τις συνθήκες του εδάφους, τη διαθέσιμη γη, το τοπικό κόστος εγκατάστασης στο χώρο, καθώς και τους δημοτικούς και επαρχιακούς κανονισμούς. Για παράδειγμα, τα συστήματα ανοιχτού βρόχου επιτρέπονται στο Οντάριο, αλλά δεν επιτρέπονται στο Κεμπέκ. Ορισμένοι δήμοι έχουν απαγορεύσει τα συστήματα DX επειδή η δημοτική πηγή νερού είναι ο υδροφόρος ορίζοντας.

Ο Κύκλος Θέρμανσης

Παρατήρηση:

Μερικά από τα άρθρα προέρχονται από το Διαδίκτυο. Εάν υπάρχει οποιαδήποτε παράβαση, επικοινωνήστε μαζί μας για να τη διαγράψουμε. Εάν ενδιαφέρεστε για προϊόντα αντλιών θερμότητας, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε με την εταιρεία αντλιών θερμότητας OSB, είμαστε η καλύτερη επιλογή σας.