Page 58 - Inżynieria & Utrzyamnie Ruchu I kw. 2023

Środowisko
ENERGIA
Dean Azzam, Aztech Engineers Inc.
Innowacje w dziedzinie
geotermalnych
pomp ciepła ułatwiają
przechodzenie na ekologicznie wytwarzaną
energię elektryczną
W artykule opisujemy, w jaki sposób innowacje techniczne wspierają wysiłki zmierzające ku ograniczeniu zmian klimatycznych oraz redukcji emisji gazów cieplarnianych.
Elektry kacja ogrzewania budynków1 staje się jed- nym z głównych narzędzi w walce ze zmianami klimatycznymi oraz emisją gazów cieplarnianych. Do wytwarzania czystszej energii elektrycznej wy- korzystuje się energię wiatru, słońca i wody. Zna-
czenie ma jednak także ograniczenie zużycia energii poprzez większe wykorzystywanie zasobów natury, np. za pomocą pomp ciepła.
Rynek powietrznych pomp ciepła rośnie w stałym tempie wraz z adopcją technologii opartej na inwerterach (falowni- kach). Chociaż nowsze konstrukcje takich pomp mogą utrzy- mać ogrzewanie budynków, dostosowując cykl chłodniczy do niższych temperatur powietrza na zewnątrz, to jednak absorp- cja energii cieplnej z powietrza o temperaturze 0°F (-17,8°C) nie jest efektywna.
Natomiast geotermalne albo gruntowe pompy ciepła2 rozwiązują problem pobierania ciepła z otoczenia w niskich temperaturach, ponieważ na pewnej głębokości w ziemi pa- nuje stała temperatura: od 50°F do 60°F (od 10°C do 15,6°C). Zwiększa to sprawność energetyczną podczas ogrzewania i chłodzenia. Największą przeszkodą na drodze do adopcji pomp ciepła zawsze były i są studnie oraz związane z nimi koszty.
Studnie dla zamkniętych systemów pomp ciepła nie wy- magają pozwoleń środowiskowych, a działanie tych pomp nie jest uzależnione od przepływu wody gruntowej. Jednak pom- py ciepła w systemie zamkniętym są nieefektywne, jeśli chodzi o przenoszenie ciepła i wymagają wykonania pewnej liczby odwiertów. Nawet do ogrzania obiektu handlowego o umiar- kowanej wielkości może być potrzebne wykonanie wielu stud- ni. Natomiast pompy ciepła działające w układzie otwartym charakteryzują się większą efektywnością przenoszenia ciepła,
56 I kwartał 2023
jednak są też uzależnione od znacznego lokalnego przepływu wody gruntowej. Wtłoczenie wykorzystanej już wody schło- dzonej do wód podziemnych jest jednak bardzo trudne i wy- maga uzyskania wielu zezwoleń środowiskowych.
A gdyby tak stworzyć pompę ciepła, która ma zalety oby- dwu wyżej opisanych systemów? Po pierwsze: działającą cał-
ROZDZIELACZ WODY DOLOTOWEJ DO RUR KOLEKTORA W STUDNI
ROZDZIELACZ WODY WYLOTOWEJ Z RUR KOLEKTORA W STUDNI
DO BUDYNKU
GRUNT (GLEBA, GLINA, ZANIECZYSZCZENIA ETC.)
OBUDOWA
PRZEPŁYW WODY GRUNTOWEJ
PODŁOŻE SKALNE
RURY WYLOTOWE POMPY ZANURZENIOWEJ
POMPA ZANURZENIOWA
RURA KONWEKCYJNA
PRZEPŁYW WODY GRUNTOWEJ
PĘTLA ZAMKNIĘTA RUR POMPY CIEPŁA
Z BUDYNKU STUDNI
PRZEPŁYW WODY GRUNTOWEJ
PERFORACJA RUR WYLOTOWYCH STUDNI
PERFORACJA RURY KONWEKCYJNEJ
PRZEPŁYW WODY GRUNTOWEJ
WŁAZ
Rys. 1. Studnia z pompą ciepła CEHG
INŻYNIERIA & UTRZYMANIE RUCHU – www.utrzymanieruchu.pl