Jakie są górne i dolne źródła ciepła?

Czym jest dolne i górne źródło ciepła?

Dolne źródło ciepła to medium lub obszar, z którego parownik pompy ciepła odbiera energię. W domu jednorodzinnym może nim być powietrze zewnętrzne, grunt współpracujący z kolektorem albo sondami, a także woda dostępna dla prawidłowo zaprojektowanego układu. Dolne źródło nie jest dodatkowym kotłem. To strona instalacji, która zasila obieg chłodniczy energią o niższej temperaturze.

Górne źródło ciepła to odbiornik energii po stronie skraplacza. W budynku jest nim zwykle woda krążąca w instalacji CO, powietrze ogrzewane przez jednostkę wewnętrzną albo woda w zasobniku CWU. Międzynarodowa Agencja Energetyczna opisuje ten sam mechanizm jako pobieranie ciepła ze źródła przez wymiennik i przekazywanie go przez drugi wymiennik do odbiornika, którym w budynkach mogą być instalacje powietrzne, grzejniki, ogrzewanie podłogowe lub zasobnik wody.^[1]

W przepisach dotyczących ogrzewaczy z pompą ciepła ciepło otoczenia jest porządkowane według pochodzenia jako energia z powietrza, wody lub gruntu, z możliwością wykorzystania także ciepła odpadowego.^[2] W języku instalacyjnym te środowiska nazywa się dolnymi źródłami, gdy pompa pracuje w trybie ogrzewania.

Jak ciepło przechodzi od dolnego do górnego źródła?

Pompa ciepła nie przekazuje bezpośrednio powietrza, gruntu ani wody do instalacji ogrzewania. Między dolnym i górnym źródłem pracuje zamknięty obieg czynnika chłodniczego. Parownik odbiera energię po stronie dolnego źródła, sprężarka podnosi ciśnienie i temperaturę czynnika, skraplacz oddaje energię do górnego źródła, a element rozprężny przygotowuje czynnik do kolejnego obiegu.

To rozdzielenie pomaga uniknąć częstego nieporozumienia: pompa jest urządzeniem pośredniczącym, a nie jednym z dwóch źródeł. O rezultacie decyduje cały układ. Trzeba znać zarówno warunki po stronie powietrza, gruntu lub wody, jak i wymagania instalacji CO oraz CWU. Sam wybór typu pompy nie zastępuje określenia zapotrzebowania budynku na ciepło.

Przykłady połączeń dolnego i górnego źródła

Nazwy popularnych pomp ciepła zazwyczaj czyta się od środowiska, z którego urządzenie pobiera energię, do medium, któremu ją oddaje. Pierwszy człon nazwy opisuje więc dolne źródło, a drugi górne. Ułatwia to szybkie rozpoznanie architektury systemu, ale nie zastępuje karty technicznej urządzenia ani projektu instalacji.

Jak górne i dolne źródło wpływają na efektywność?

Dla pompy ciepła liczy się nie tylko rodzaj źródła, lecz także jego temperatura w danym momencie oraz temperatura wymagana po stronie odbiornika. Metodyka brytyjskiego modelu energetycznego wyznacza COP w warunkach pracy z uwzględnieniem temperatury źródła i temperatury odbiornika po stronie zasilania.^[3] Zależność ta wyjaśnia, dlaczego nie powinno się oceniać całej instalacji na podstawie jednego wskaźnika skopiowanego z reklamy.

Jeżeli dolne źródło ma w danych warunkach korzystniejszą temperaturę, a górne źródło może pracować przy niższej temperaturze zasilania, sprężarka ma łatwiejsze zadanie. Z kolei wymaganie wysokiej temperatury wody w grzejnikach lub zasobniku zwiększa różnicę, którą musi pokonać obieg chłodniczy. Dlatego stan budynku, wielkość odbiorników i ustawienia instalacji są równie istotne jak wybór między powietrzem, gruntem i wodą.

Co dzieje się ze źródłami w trybie chłodzenia?

W pompie odwracalnej kierunek przekazywania energii może się zmienić. Portal Gov.pl wyjaśnia, że przy ogrzewaniu dolne źródło znajduje się poza budynkiem, natomiast przy chłodzeniu budynek staje się źródłem ciepła, a powietrze lub grunt przejmują energię odprowadzoną z wnętrza.^[4] Z tego powodu określenia dolne i górne źródło zawsze warto odnosić do aktualnego trybu pracy.

W trybie chłodzenia odbiornikiem energii po stronie pomieszczeń może być instalacja płaszczyznowa albo jednostka nawiewna, zależnie od budowy systemu. Nie każdy układ grzewczy nadaje się jednak automatycznie do chłodzenia. Trzeba uwzględnić sposób odprowadzania kondensatu, kontrolę temperatury powierzchni oraz automatykę przeznaczoną do takiej pracy.

Jak sprawdzić układ przed wyborem pompy?

Najpierw określ zapotrzebowanie budynku na ciepło i wymagania dla CWU. Następnie sprawdź, jakie dolne źródło jest realnie dostępne: czy jednostka powietrzna ma właściwe miejsce i swobodny przepływ powietrza, czy działka pozwala rozważyć wymiennik gruntowy oraz czy wariant wodny ma potwierdzone warunki projektowe. Po stronie górnego źródła ustal rodzaj odbiorników i temperaturę zasilania potrzebną w czasie chłodnej pogody.

Na końcu porównaj te dane z zakresem pracy konkretnego urządzenia. W projekcie powinny spotkać się trzy informacje: obciążenie cieplne budynku, możliwości dolnego źródła i wymagania górnego źródła. Dopiero wtedy nazwa typu pompy zaczyna opisywać rozwiązanie dopasowane do domu, a nie tylko ogólną kategorię sprzętu.

Podsumowanie

Górne i dolne źródła ciepła to dwie strony tego samego procesu. Dolne źródło dostarcza energię do parownika, a górne odbiera ją ze skraplacza i przekazuje do ogrzewania pomieszczeń lub CWU. Najczęstsze zestawienia to powietrze-woda, grunt-woda, woda-woda i powietrze-powietrze. O jakości rozwiązania nie przesądza sama nazwa. Liczy się dopasowanie warunków po obu stronach do potrzeb budynku oraz ocena parametrów w porównywalnym punkcie pracy.