Ogrzewanie domu i podgrzewanie wody – technologie

Ogrzewanie domu i podgrzewanie ciepłej wody użytkowej już dawno przestało polegać jedynie na piecach, kominkach i kozach. W niniejszym artykule przedstawimy technologie, które na dobre zadomowiły się w domach Polaków i pozwalają na oszczędne oraz skuteczne uzyskiwanie energii cieplnej w budynkach jednorodzinnych.

Rekuperacja

Rekuperacja to nowoczesny system wentylacji domu z odzyskiem ciepła. Zasada jego działania jest bardzo prosta – powietrze wywiewane z domu w przechodzi przez urządzenie zwane rekuperatorem, gdzie oddaje swoją energię cieplną powietrzu nawiewanemu z zewnątrz, podnosząc jego temperaturę. Dodatkowo rekuperator zapewnia przy tym kompleksowane filtrowanie powietrza wchodzącego do budynku, dzięki czemu jest ono wolne od zanieczyszczeń, zapachów i, co ważne dla alergików, uczulających pyłków.

Wielką zaletą rekuperacji jest jej energooszczędność – dzięki bardzo dużej sprawności urządzeń dostępnych na rynku, sięgającej 90% (w określonych warunkach), odzyskują one większość ciepła z powietrza już raz ogrzanego, przez co powietrze nawiewane ma zdecydowanie większą temperaturę (a latem niższą) od powietrza zewnętrznego i nie ma potrzeby stosowania systemów ogrzewania (lub chłodzenia) o dużej mocy.

Rekuperacja zapewnia komfort cieplny w budynku ze względu na całkowicie kontrolowany obieg powietrza. Świeży nawiew jest zawsze dostarczany na życzenie użytkownika, w ilości i temperaturze przez niego wskazanej. Oczywiście, może się okazać, że powietrze nawiewane z zewnątrz ma za niską (lub wysoką) temperaturę, aby po wymianie ciepła w rekuperatorze osiągnąć temperaturę optymalną. Z pomocą tutaj przychodzi np. gruntowy wymiennik ciepła.

Gruntowy wymiennik ciepła

Gruntowy wymiennik ciepła jest instalacją wspomagającą wentylację poprzez ochłodzenie lub ogrzanie powietrza zewnętrznego przed wejściem do budynku.

W gruntowym wymienniku ciepła wykorzystuje się ciepło gruntu, który na odpowiedniej głębokości (co najmniej 20cm poniżej głębokości przemarzania gruntu) latem jest o wiele chłodniejszy od powietrza zewnętrznego, a zimą o wiele cieplejszy. Dzięki temu powietrze czerpane z zewnątrz przechodząc przez długie rury GWC ułożone w gruncie latem się ochładza, a zimą ogrzewa.

GWC jest doskonałym uzupełnieniem wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła – rekuperacji. Tylko skąd prąd na to wszystko? Na przykład ze Słońca.

Panele fotowoltaiczne

Panele fotowoltaiczne to nowoczesne urządzenia do pozyskiwania energii elektrycznej z promieniowania słonecznego. Mimo, że Polska nie leży na szerokości geograficznej zapewniającej doskonałe warunki do pracy paneli FV, są one skutecznie używane do produkcji prądu stałego, który następnie jest kierowany do odpowiedniej przetwornicy, zamieniającej prąd stały na przemienny i trafia do instalacji elektrycznej.

Panele fotowoltaiczne zapewniają praktycznie darmowy prąd. Największą skuteczność osiągają w okresie letnim i mogą służyć np. do zasilania systemu chłodzenia lub grzałki do ciepłej wody użytkowej. Należy jednak pamiętać, że wymagają one bardzo dobrego ustawienia względem pozycji Słońca. Wskazane są połacie dachowe nachylone pod kątem 45st. i zwrócone w kierunku południowym.

Kolektory słoneczne

Kolektory słoneczne, mimo, że podobne w wyglądzie, różnią się zasadą działania. W przypadku obu technologii energia pozyskiwana jest z promieniowania słonecznego, jednak w przypadku kolektorów nie jest ona zamieniana w energię elektryczną, lecz w energię cieplną, służącą podgrzewaniu wody. Zasada działania jest prosta : Kolektory zbierają energię słoneczną, która służy do ogrzania płynu roboczego. Następnie płyn ten przepływa do zbiornika wody użytkowej, której oddaje nagromadzone ciepło i wraca ponownie do kolektora.

Kolektory, podobnie jak panele FV, wymagają odpowiedniego ustawienia względem Słońca i tutaj również optymalnym miejscem jest dach o spadku 45st. skierowany na południe i niezacieniony. W przypadku kolektorów istotne jest również, aby były one osłonięte przed wiatrem, który stanowi czynnik chłodzący i obniża sprawność urządzenia, będącą dużą zaletą kolektorów słonecznych – w miesiącach ciepłych, od marca do października, potrafią zapewnić 80-90% zapotrzebowania na energię cieplną do podgrzania ciepłej wody użytkowej, a w miesiącach o wysokiej średniej temperatur – nawet do 100%.

Do ogrzewania domu kolektory są o wiele rzadziej stosowane. Im bliżej zimy, tym dni stają się krótsze, a zarazem bardziej pochmurne. W związku z tym sprawność kolektorów spada przy jednoczesnym wzroście zapotrzebowania domu na energię cieplną.

Pompa ciepła

Pompa ciepła to urządzenie, które wymusza przepływ energii cieplnej z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Dzięki dostarczonej energii z zewnątrz (prąd, panele FV) pobierają ciepło z otoczenia i dostarczają je do systemu ogrzewania.

Z pompami ciepła mamy do czynienia na co dzień. Jej najbardziej znaną wersją jest urządzenie stojące w domu każdego z nas – lodówka. W obu przypadkach zasada działania jest podobna – czynnik chłodzący w stanie rozprężonym trafia do sprężarki, która powoduje wzrost ciśnienia czynnika i jego ogrzanie, następnie przechodzi do skraplacza, w którym czynnik w formie rozgrzanego gazu oddaje ciepło do otoczenia i skrapla się do postaci płynnej pod wysokim ciśnieniem. Kolejnym etapem jest rozprężanie – zmniejszając swoje ciśnienie czynnik gwałtowanie traci temperaturę, po czym wraca ochłodzone do instalacji i w parowniku pobiera ciepło z otoczenia (poprzez parowanie) przechodząc dzięki temu w stan rozprężonego gazu i ponownie trafia do sprężarki.

Dolne źródła ciepła

Pompa ciepła sama w sobie nie jest źródłem ogrzewania. Korzysta z dostępnych źródeł ciepła – dolnego (który w zasadzie działania nazwany jest parownikiem), z którego je pobiera i górnego (skraplacza), gdzie zebrane ciepło oddaje.

Wśród dolnych źródeł ciepła najpopularniejszy jest grunt – korzystając z gruntowych wymienników ciepła lub pionowych odwiertów na kilkadziesiąt metrów w głąb ziemi. Dolnymi źródłami ciepła również może być powietrze, które jest nadmuchiwane wentylatorami na wymiennik ciepła, woda głębinowa lub powierzchniowa – pobierana z ujęcia, a następnie spuszczana do studni zrzutowej. Możliwe, lecz rzadko wykorzystywane, jest zastosowanie wymienników ciepła na dnie rzeki, stawu lub jeziora.

Górne źródła ciepła

Górnymi źródłami ciepła są urządzenia i systemy oddające ciepło budynkowi. Zdecydowanie najpopularniejsze i najbardziej ekonomiczne jest zastosowanie ogrzewania podłogowego, które, dzięki swojej dużej powierzchni, jest w stanie skutecznie pracować nawet przy niskich (rzędu 30st. C) temperaturach. Dzięki temu również pompa ciepła nie jest nadmiernie wykorzystywana i pobiera mniej energii elektrycznej.

Równie często jak ogrzewanie podłogowe, górnym źródłem ciepła staje się powietrze wykorzystywane w wentylacji mechanicznej pomieszczeń.

Górnym źródłem pompy ciepła mogą być również grzejniki, jednak w większości przypadków nie są zbyt skuteczne. Ze względu na małą powierzchnię grzania w stosunku do ogrzewanego metrażu budynku ich temperatura musi być zdecydowanie większa, co sprawia, że ich zastosowanie jest mało ekonomiczne.

Kolejnym górnym źródłem może być woda użytkowa, ale jak w przypadku grzejników, podgrzewanie ciepłej wody użytkowej nie jest najlepszym zastosowaniem dla pompy ciepła.

Chcesz dowiedzieć się więcej?

W powyższym tekście opisaliśmy bardzo ogólnikowo zastosowanie nowych technologii wykorzystywanych w domach jednorodzinnych i mamy nadzieję, że pomoże on w podstawowym zrozumieniu zasad ich działania.

W przypadku jakichkolwiek pytań, sugestii i niejasności zapraszamy do komentowania bądź kontaktu 🙂

 

Oznaczone ciepła woda użytkowa, czym ogrzewać dom, dom, dompp, kolektory, nowe technologie, ogrzewanie domu, panele fv, pompy ciepła, przygotowanie ciepłej wody, rekuperacja

1 thought on “Ogrzewanie domu i podgrzewanie wody – technologie

  1. U mnie jest ogrzewanie energią słoneczną. Kupiliśmy z mężem panele z fotowoltaiki ozebiomar, przyjechali dostosowali plan do naszego domu, zamontowali i cieszymy się nimi od kilku lat. Jak na razie (odpukać) nie mieliśmy żadnych problemów. Muszę też przyznać, że to bardzo wydajna metoda ogrzewania i oszczędna.

Dodaj komentarz