Ciepło z gruntu – jak działa gruntowa pompa ciepła?

Słońce, ziemia, powietrze, woda – każdy z tych naturalnych zasobów naszej planety może stać się źródłem energii potrzebnej do ogrzewania domu lub podgrzewania ciepłej wody. Jednymi z najpopularniejszych urządzeń wykorzystujących OZE są gruntowe pompy ciepła. Na jakiej zasadzie działają?

Na popularność pomp gruntowych mają wpływ zmienne warunki klimatyczne w naszym kraju. Zimą, gdy temperatury spadają poniżej zera, pompa gruntowa nie musi wspierać się grzałką, aby pobrać energię, tak jak ma to miejsce w przypadku pompy powietrznej. Temperatura zewnętrzna nie ma wpływu na temperaturę źródła praktycznie od głębokości 8 metrów a od 15 metrów stabilizuje się na poziomie 10ºC, co sprawia, że pompa gruntowa jest praktycznie niezależna od pogody.

Pompy geotermalne pobierają ciepło z gruntu poprzez system wymienników poziomych lub pionowych. W sprzyjających warunkach można pobierać ciepło z warstw wodonośnych lub specjalnie przygotowanych studni. Nośnikiem ciepła jest zazwyczaj mieszanka glikolu z wodą, która w dodatniej temperaturze dociera do parownika.

Czynnik chłodniczy krążący w module termodynamicznym ma specyficzne właściwości – wrze w bardzo niskiej temperaturze i zamienia się w parę. Para pod ciśnieniem wydostaje się z parownika i dociera do sprężarki. Ten element pompy ciepła odpowiada za sprężenie pary do wysokiego ciśnienia i podniesienie jej temperatury – wymaga do swojego działania niewielkiej ilości energii elektrycznej. Gaz dociera do skraplacza, za pośrednictwem którego ciepło jest oddawane do instalacji grzewczej. Następnie czynnik chłodniczy schładza się, skrapla i wraca do parownika. Cały proces powtarza się wielokrotnie.

Rzadziej stosowane rozwiązanie to pompy bezpośredniego parowania, gdzie czynnik chłodniczy krąży również w kolektorach.