Jak obliczyć zapotrzebowanie na ciepło budynku
Wyliczenie właściwego zapotrzebowania cieplnego budynku jest bardzo istotnym czynnikiem, przy planowaniu inwestycji związanej z instalacją pompy ciepła.
Jeśli zapotrzebowanie na moc będzie niedoszacowane, wtenczas budynek będzie niedogrzany, jeśli zaś zbyt duże, spowoduje to niewłaściwy charakter pracy pompy ciepła.
Zatem jak właściwie dokonać obliczeń?
Dla nowopowstałych budynków, dane dotyczące centralnego ogrzewania ustalone są przez stosowne obliczenia, które możemy znaleźć w świadectwie charakterystyki energetycznej.
W przypadku modernizowanych budynków, które nie posiadają świadectwa energetycznego, należy posiłkować się wskaźnikami przybliżonymi:
• budynki stare 150-170, [W/m²]
• budynki stare z wymienionymi oknami 120-150, [W/m²]
• budynki docieplone 80-120, [W/m²]
• budynki energooszczędne 50-70, [W/m²]
Jak obliczyć ciepło z ziemi
Meritum zagadnienia. Czysta energia, którą odbieramy, podnosimy jej temperaturę i oddajemy do obiegu ogrzewania. Jak zatem obliczyć, ile „sumarycznie” metrów sondy, powinniśmy zainstalować pod ziemią, aby zapewnić optymalną prace pompy ciepła w budynku.
W tej kwestii można posiłkować się danymi statystycznymi, określającymi przyporządkowanie, danemu ośrodkowi geologicznemu odpowiedniej wartości uzysku energetycznego:
• Suchy żwir, piasek 20, [W/m²]
• Wilgotna glina, łupki, iły 30-40, [W/m²]
• Nawodniony żwir, piasek 55-65, [W/m²]
• Piaskowiec 55-65, [W/m²]
• Wapień 45-60, [W/m²]
Zatem uśredniając, dla warstw suchych można przyjąć około 20 [W/m²], dla gruntów wilgotnych – 30-40, [W/m²], natomiast dla warstw mocno nawodnionych około 70 [W/m²].
Dlaczego „warstwy mokre”, są znacznie „bardziej energetyczne”, od „warstw suchych”?
Wynika to z kwestii bardzo dobrej właściwości, odbierania i przenoszenia ciepła, przez wodę, dzięki czemu sprawność całego układu odbioru energii z ziemi jest dużo lepsza.
Zatem, bardzo pożądanym jest lokalizacja miejsc, w których prawdopodobieństwo nasycenia wodą jest największe.
Jak to osiągnąć?
Należy wykonać tomografię elektrooporową ERT, dzięki czemu, będziemy mieli wiedzę o budowie geologicznej działki, oraz potencjalnej możliwości lokalizacji miejsc, gdzie stopień jej nasycenia wodą jest największy.
Proces wykonania tomografii opisany jest tutaj.
Podsumowując, jeśli projektujemy dla przykładu, odwierty pod ogrzewanie energooszczędnego domu jednorodzinnego o powierzchni 200m2 :
200m2 x 50W/m2 = 10 000W – zapotrzebowanie budynku, na moc grzewczą
Zakładamy, że około ⅟4 energii musi być dostarczona z sieci (służy ona do obsługi pompy ciepła – praca sprężarki, pomp obiegowych,… ), więc pozostaję nam 7500W, które w postaci czystej energii, odbieramy z ziemi.
Bezpiecznie zakładamy, że budowa geologiczna i stopień nasycenia wodą pozwala uzyskać około 30W/m odwiertu, zatem:
7500W : 30W/m = 250m - sumaryczna głębokość otworowa
Przy tak dobranych parametrach składowych, sumaryczna głębokość otworowa wynosi 250m, co w rzeczywistości przekłada się na wykonanie 2 kolektorów o głębokości 125m, bądź 3 o głębokości około 84m.
Podane obliczenia, są przykładem, o charakterze jedynie poglądowym, umożliwiającym zrozumienie zasady oszacowania, głębokości planowanych otworów.