WYKORZYSTANIE GRUNTOWYCH POMP CIEPŁA W SYSTEMACH KLIMATYZACJI

Pompy ciepła, współpracujące z gruntowymi wymiennikami ciepła są urządzeniami
charakteryzującymi się jednymi z wyższych współczynników efektywności
wśród pomp ciepła. Lepsze efekty udaje się osiągnąć jedynie w przypadku urządzeń
współpracujących z wodą gruntową. Najgorsze, z punktu widzenia efektywności
energetycznej są rozwiązania wykorzystujące powietrze atmosferyczne jako
dolne źródło ciepła. Nie mniej jednak, z punktu widzenia ekonomii daleko im do
rozwiązań z kotłami węglowymi czy nawet gazowymi. Głównym problemem są
koszty inwestycyjne. W przypadku instalacji z pompami ciepła koszty inwestycyjne
są od kilku do kilkunastu razy wyższe. Celem pracy jest określenie, w jaki
sposób można poprawić ekonomiczny aspekt pracy pomp ciepła poprzez wykorzystanie
ich w systemach klimatyzacji w okresie letnim. W celu modelowania
pracy układu został wykorzystany model ASHRAE dla wymienników gruntowych
pionowych dla polskich warunków atmosferycznych. Wyniki pracy pokazują,
że istniejącą instalację z pompą ciepła można wykorzystać do celów klimatyzacyjnych,
a dodatkowo, w znaczący sposób można poprawić efektywność pracy
układów klimatyzacji (25%). Wynika to z faktu, że w tego typu rozwiązaniach
górnym źródłem ciepła, w systemach klimatyzacji jest grunt a nie powietrze atmosferyczne.
Grunt w okresie letnim charakteryzuje się niższą temperaturą niż
powietrze atmosferyczne. Wszystkie te czynniki powodują, że bilans ekonomiczny
instalacji z pompą ciepła robi się coraz bardziej korzystny. Jednak, aby osiągnąć
jak najlepsze rozwiązanie, należy współpracę systemu grzewczego z systemem
klimatyzacji uwzględnić już na poziomie projektowania budynku.

Pełny tekst (pdf)

[1] ASHRAE Handbook, 1999 HVAC Applications, A31 Geotermal energy.
[2] Chabane f., Moummi N., Benramache S.: Experimental analysis on thermal performance
of a solar air collector with longitudinal fins in a region of Biskra, Algeria.
Journal of Power Technologies 93 (1) (2013) 52–58.
[3] Chwieduk D.: Dynamics of external wall structures with a PCM (phase change materials)
in high latitude countries. Energy 59 (2013) pp. 301-313.
[4] Cyklis P., Kantor R., Górski B., Ryncarz T.: Hybrydowe sorpcyjno-sprężarkowe
systemy ziębnicze. Część 3. Wyniki badań systemu. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna,
tom nr 8 (2012), s. 322-331.
[5] Grzebielec A.: Możliwość zastosowania pomp ciepła w procesach suszenia. Chłodnictwo
8 (2013), s 18-20.
[6] Grzebielec A., Pluta Z., Ruciński A., Rusowicz A.: Czynniki chłodnicze i nośniki
energii. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2011.
[7] Grzebielec A., Rusowicz A.: Kierunki rozwoju syntetycznych czynników chłodniczych
w Europie, Polska Energetyka Słoneczna 1-4/2012, s.45-49.
[8] Grzebielec A., Rusowicz A., Kuta A.: Rola urządzeń i instalacji realizujących obiegi
lewobieżne w wirtualnych elektrowniach. Rynek Energii 1 (110), 2014, strony 40-45.
[9] Jaworski M.: Thermal performance of heat spreader for electronics cooling with incorporated
phase change material, Applied Thermal Engineering, 35 (2012) 212-219.
[10] Kavanaugh S.P.: Simulation an experimental verification of a vertical ground-coupled
heat pump system. Ph.D. thesis. Oklahoma State University, Stillwater, OK, 1985.
[11] Kavanaugh S.P., Rafferty K.: Ground-source heat pumps-Design of geothermal
systems for commercial and institutional buildings. ASHRAE, Atlanta, 1997.

[12] Lorenc H.: Atlas Klimatu Polski. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej,
Warszawa 2005.
[13] Trela M., Kwidzyński R., Butrymowicz D.: A study of transcritical carbon dioxide
cycles with heat regeneration. Archives of thermodynamics, Vol. 34(2013), No. 3,
197-217.