Jak efektywnie chłodzić budynek?
Przewiń do artykułu
Menu

W statystykach europejskiego rynku pomp ciepła, odwracalne pompy powietrze-powietrze dominują (55 proc.). Pozostałe pompy ciepła są zwykle definiowane jako służące wyłącznie do ogrzewania.



Jednak nie jest to prawda, gdyż te pompy ciepła też mogą służyć do chłodzenia, jeśli są wyposażone w rozwiązania przełączania funkcji. Mogą to być dwa rodzaje rozwiązań, nazywane chłodzeniem aktywnym lub pasywnym.

Chłodzenie aktywne

Każda pompa ciepła teoretycznie nadaje się zarówno do ogrzewania, jak i chłodzenia. Przecież pompa ciepła to lodówka, tyle że pracująca w odwrotnej funkcji. Dokonajmy zatem odwrócenia funkcji pompy ciepła i uzyskamy chłodziarkę.

Pompy ciepła mogą więc służyć jako źródła ciepła i jako chłodziarki. Aby wykorzystać pompę ciepła do chłodzenia pomieszczeń, wystarczy odwrócić zarówno kierunek tłoczenia sprężarki, jak i zawór rozprężający, zmieniając tym samym kierunek przepływu czynnika chłodniczego i, oczywiście, kierunek przepływu ciepła.

W trybie ogrzewania sprężarka tłoczy gazowy czynnik chłodniczy do wymiennika ciepła systemu grzewczego (c.o. i c.w.u.). W wymienniku czynnik skrapla się, oddając ciepło do systemu grzewczego. Przez przełączenie zaworu sprężarka działa w kierunku przeciwnym, zatem skraplacz i parownik zamieniają się rolami i ciepło jest odbierane z instalacji grzewczej, schładzając jej czynnik, np. wodę w instalacji podłogowej, nazywaną w tym trybie pracy wodą lodową.

Następnie to ciepło jest oddawane przez wymiennik do układu dolnego źródła (np. do solanki w kolektorze gruntowym). Oczywiście, odwrócony jest też kierunek włączenia zaworu rozprężającego.

W trybie ogrzewania pompa ciepła ma trochę większą moc i sprawność niż w trybie chłodzenia. Praktycznie każdy producent ma w swojej ofercie pompy ciepła odwracalne lub jest w stanie zaoferować taką pompę na zamówienie. Jednak pompa ciepła z opcją chłodzenia jest droższa, nawet do 30 proc., mimo że tryb chłodzenia uzyskuje się przez niewielkie zmiany konstrukcyjne i programowe.

Chłodzenie pasywne

Można powiedzieć, że pompa ciepła w tym rozwiązaniu nie pracuje, gdyż sprężarka jest wyłączona lub „zajęta" wyłącznie grzaniem c.w.u. Korzysta się z możliwości naturalnego schładzania (funkcja „natural cooling") pomieszczeń czynnikiem z dolnego źródła (solanka lub woda) oddającym ciepło do gruntu.

Grunt ma temperaturę ok. 10°C, a więc niższą od temperatury w pomieszczeniach. Ze względu na wysoką temperaturę powietrza latem, funkcja „natural cooling" jest oczywiście niemożliwa w pompach powietrze/woda.

Do chłodzenia pomieszczeń można stosować również instalację nadmuchową, działającą poprzez klimakonwektory lub kasetony sufitowe. Instalacja nadmuchowa ma prostsze sterowanie, gdyż wymaga tylko zastosowania czujnika temperatury powietrza wewnątrz pomieszczeń, który wyłączy system chłodzenia, gdy temperatura spadnie poniżej zadanej wartości.

W przypadku podłogówki lub innej instalacji płaszczyznowej (ściennej lub sufitowej), poza czujnikiem temperatury, konieczny jest również czujnik wilgotności, aby automatyka wyłączała system chłodzenia, gdy powietrze osiąga wilgotność bliską punktu rosy. Chodzi o to, aby uniknąć skraplania się wilgoci z powietrza na chłodnej powierzchni podłogi.

Porównując różne rozwiązania chłodzenia pomieszczeń, można je uszeregować w kolejności od najbardziej efektywnych do najmniej efektywnych. Najmniej efektywnym rozwiązaniem jest zastosowanie grzejników wodnych, zresztą nie zalecanych również do ogrzewania pompą ciepła.

Do chłodzenia tym bardziej się nie nadają, ze względu na niewielką powierzchnię grzejników, a więc słabą wymianę ciepła. Ponadto, grzejniki są montowane nisko przy podłodze, a ciepłe powietrze zbiera się wysoko przy suficie. Lepszym rozwiązaniem jest chłodzenie zimną wodą krążącą w rurach podłogówki. Wprawdzie wymiana ciepła może się odbywać wyłącznie przez promieniowanie, gdyż ciepłe powietrze nie opada na dół, ale chłodzenie odbywa się całą powierzchnią podłogi.

Skuteczność chłodzenia podłogowego można znakomicie poprawić przez wywołanie krążenia powietrza. W przypadku stosowania instalacji podłogowej, zarówno do ogrzewania, jak i chłodzenia, należy zadbać o to, by rury były płytko zagłębione pod posadzką (<1 cm). Jeszcze lepszym rozwiązaniem jest „strop chłodzący", czyli chłodzenie powietrzem zimnym opadającym od sufitu ku podłodze.

Klimakonwektory

Najbardziej efektywnym rozwiązaniem są konwektory wyposażone w wentylator z regulowanym strumieniem chłodnego powietrza. Takie rozwiązanie umożliwia szybkie i skuteczne schładzanie pomieszczeń, a także precyzyjną regulację klimatu w pomieszczeniu.

Jednak stosowanie klimakonwektorów (urządzenie do utrzymywania zadanej temperatury w pomieszczeniu), zarówno do chłodzenia, jak i do grzania, jest nie najlepszym rozwiązaniem, gdyż grzanie podłogowe ma swoje charakterystyczne zalety, a wadą klimakonwektorów jest generowany przez nie lekki szum, który podczas grzania w nocy może być dokuczliwy.


Najlepszym wyjściem jest stosowanie obu rozwiązań razem, tj. podłogówki wykorzystywanej wyłącznie do ogrzewania w zimie oraz klimakonwektorów używanych wyłącznie w lecie do chłodzenia. W lecie po schłodzeniu pomieszczeń w ciągu dnia można wyłączyć szumiące klimakonwektory na noc.

Warto zwrócić uwagę na dwie zalety systemu pasywnego. Pierwszą jest bardzo duża efektywność energetyczna, czyli bardzo niskie koszty eksploatacji, wynikające wyłącznie z niewielkich strat mocy (około 300 W) w pracujących pompach obiegowych. Drugą zaletą jest korzystny wpływ pracy w trybie chłodzenia na regenerację termiczną dolnego źródła wyziębionego po zimowym sezonie grzewczym.

W trybie chłodzenia dolne źródło jest podgrzewane ciepłem pobieranym z pomieszczenia. Warto dodać, że w trybie chłodzenia pasywnego, pompa ciepła jest odłączona od instalacji c.o., ale nadal wytwarza c.w.u., przy czym jej efektywność jest wysoka, wskutek wyższej temperatury dolnego źródła podgrzewanego ciepłem z pomieszczeń.

Gruntowy wymiennik ciepła (GWC)

To świetne, coraz częściej stosowane w budynkach rozwiązanie. Prosta budowa pozwala wykonać GWC samodzielnie przy niewielkich kosztach materiałów - kilka tysięcy złotych. Dla domu jednorodzinnego o powierzchni ok. 150 m2 wystarczy kilka metrów sześciennych czystego żwiru wsypanego do jamy o głębokości do 3-4 metrów.

Powietrze wsysane z atmosfery, przepływając przez złoże żwirowe, wymienia ciepło ze złożem, którego temperatura niezależnie od pory roku jest stała na poziomie +10°C (±2°C). Zatem w lecie gorące powietrze się ochładza (np. z +30°C do +20°C), a w zimie mroźne powietrze się nagrzewa (np. z -20°C do 0°C). Warto dodać, że powietrze jest nie tylko chłodzone (w lecie) lub nagrzewane (w zimie), ale również nawilżane lub osuszane, a także filtrowane.

GWC może więc spełniać następujące funkcje: klimatyzacji w lecie, tj. schłodzone, uzdatnione powietrze może być wprost wdmuchiwane do pomieszczeń; klimatyzacji w zimie, przy czym powietrze wstępnie podgrzane w GWC przepływa przez rekuperator (urządzenie do odzyskiwania ciepła z powietrza wywiewanego z budynku), gdzie ogrzewa się dodatkowo ciepłem pobieranym z powietrza usuwanego z pomieszczeń na zewnątrz; w zimie wspomaganie pracy pompy ciepła powietrze/woda.

Poprzez odgałęzienie do pompy ciepła, powietrze wstępnie ogrzane w GWC spełnia rolę dolnego źródła dla pompy ciepła. Podwyższenie temperatury powietrza (dolnego źródła) o 10 do 20°C pozwala zwiększyć sprawność pompy ciepła nawet o 50 proc.. W ten sposób GWC ma istotny udział w zasilaniu energią cieplną systemu c.o. i c.w.u.

Można też spotkać bardzo zaawansowane technologicznie rozwiązania GWC, oferowane przez firmy jako specjalne produkty. Na przykład system płytowy GWC, oferowany przez firmę PRO-VENT pod nazwą GEO-System, albo produkt firmy REHAU pod nazwą AWADUKT Thermo, wyróżniający się zastosowaniem antybakteryjnych rur. Są to produkty zalecane do domów energooszczędnych, w szczególności pasywnych.

Poprawki banerow-12

Grażyna Kurowska

 
Planergia poleca:
Autor artykułu:
planergia

Czym się zajmujemy? Łączymy z energią... Odnawialne źródła energii, energooszczędne budownictwo, termomodernizacja i skuteczna walka z niską emisją - u nas znajdziesz wszystko, co potrzbne aby sprawnie, bezpiecznie i efektywnie przeprowadzić i sfinansować swoją inwestycję. Planergia Informacje, Technologie i Finanse są dla Ciebie!

info@planergia.pl