DOLNE ŹRÓDŁA CIEPŁA
Ciepło płynie naturalnie z wyższego na niższy poziom temperatury. Pompy ciepła, jednak są w stanie wymusić przepływ ciepła w innym kierunku, przy użyciu stosunkowo niewielkiej ilości wysokiej jakości energii (najczęściej energia elektryczna). Dlatego pompy ciepła umożliwiają przesyłanie energii cieplnej z naturalnych źródeł ciepła takich jak grunt, skała, woda, powietrze lub odpadów komunalnych i przemysłowych do ogrzewania budynków oraz zastosowań przemysłowych.
Techniczne i ekonomiczne uwarunkowania zastosowania pompy ciepła jest ściśle związane z charakterystyką źródła ciepła. Idealne źródło ciepła dla pomp ciepła posiada wysoką i stabilną temperaturę podczas sezonu grzewczego, jest łatwo dostępne, nie jest żrące lub zanieczyszczone, ma korzystne właściwości termofizyczne, a jego wykorzystanie nie wymaga dużych inwestycji i kosztów operacyjnych.
W większości przypadków dostęp do źródła ciepła jest kluczowym czynnikiem decydującym o jego wykorzystaniu.
GRUNT - posiada stosunkowo wysokie roczne temperatury w granicach -3 do +8 °C. W ułożonym w glebie systemie rur, zwanym kolektorem lub wymiennikiem krąży roztwór czynnika niezamarzającego i wody, zwany solanką o punkcie krzepnięcia -15°C. Pojemność cieplna gleby zależy od zawartości wilgoci i warunków klimatycznych. Największą ilość energii można uzyskać z gruntów o wysokiej zawartości wody.
Ze względu na pozyskiwanie ciepła z gruntu, temperatura spada w trakcie sezonu grzewczego i czasami większość energii jest ekstrahowana jako ciepło utajone, gdy gleba zamarza wokół rur. Jednak w lecie na skutek słońca i deszczu temperatura gruntu podnosi się i możliwa jest pełna regeneracja kolektora. Kolektor może być poziomy, spiralny lub pionowy zakończony sondą.
Kolektor poziomy - to najczęściej rury polietylenowe ułożone w meandry zakopane w ziemi poniżej strefy przemarzania gruntu. Wadą kolektorów gruntowych poziomych jest konieczność przeznaczenia na nie znacznej powierzchni oraz wykonania wykopów na dużej powierzchni jak również niższa temperatura gruntu pod koniec sezonu grzewczego. Zalety to prostota wykonania i cena.
Kolektor spiralny – jest podobny do poziomego z tą różnicą że rury układa się w formie spirali. Efektywność tego kolektora jest zbliżona do płaskiego a niewątpliwą jego zaletą jest znacznie mniejsza ilość robót ziemnych.
Kolektor pionowy – to wywiercony w ziemi jeden lub więcej otworów o małej średnicy w które wpuszcza się rury kolektora zakończone sondami. Długość takiego pojedynczego kolektora to najczęściej od 50 m do 100 m. Zalety tego rodzaju kolektora to stabilne temperatury podczas całego sezonu grzewczego i możliwość wykonania na małej działce, natomiast wadą jest wysoka cena.
WODA GRUNTOWA - jest dostępna w stabilnych temperaturach (8-12 ° C) w wielu rejonach Polski.
Najczęstszy jest układ dwóch studni wierconych - woda zasysana jest ze studni czerpalnej za pomocą pompy głębinowej, następnie przepływa przez pompę ciepła gdzie ochładza się oddając ciepło, a stamtąd zrzucana jest do studni zrzutowej, do wód gruntowych. Studnia czerpalna jest przeważnie jedna, ale studni zrzutowych może być kilka. Systemy takie powinny być starannie zaprojektowane, aby uniknąć problemów, takich jak: agresywność chemiczna wody, osady na wymienniku pompy ciepła, zamulanie studni zrzutowych na skutek reakcji związków żelaza i manganu z tlenem, odpowiednia trwała wydajność ujęcia wody, obniżenie lustra wody.
Najczęściej aby uniknąć wielu z tych problemów stosuje się krótki obieg glikolowy z wymiennikiem pośrednim likwidując negatywny wpływ wody studziennej na wymiennik pompy ciepła.
POWIETRZE ATMOSFERYCZNE Stosując powietrze atmosferyczne jako źródło ciepła osiąga się o 10-20% niższą średnioroczną efektywność pompy ciepła niż w przypadku zastosowania gruntu lub wody. Dzieje się tak głównie ze względu na szybki spadek osiągów pompy ciepła gdy temperatura zewnętrzna obniża się oraz z uwagi na dodatkowe zużycie energii potrzebnej do rozmrażania z parownika. Jednak w przypadku gdy w lecie są duże zapotrzebowania na ciepłą wodę, średnioroczny COP może być wcale nie niższy niż w przypadku pomp gruntowych. Największą zaletą powietrza jako dolnego źródła jest jego dostępność. Aktualnie produkowane pompy powietrzne mogą pracować nawet gdy powietrze osiąga temperaturę -20°C.
