Ogrzewanie lodem to wykorzystanie energii dodatkowego ciepła z zamarzającej wody przez pompę ciepła. Rozwiązanie zostało sprawdzone m.in. w Niemczech, Holandii, Austrii i Szwajcarii. W Polsce pierwszy raz zastosowano je w 2014 roku na terenie firmy Skorupa Energy Technic w Dobrodzieniu w Opolskiem.
System ogrzewania lodem stosuje się zarówno w domach jednorodzinnych, jak i w obiektach przemysłowych. Może wykorzystywać aż pięć źródeł energii odnawialnej: słońce, powietrze, ziemię, wodę oraz lód.
– Lodem mogą być ogrzewane różne budynki. Takie instalacje są np. w budynku mieszkalnym w Poznaniu czy w biurze w Dobrodzieniu – wyjaśnia Damian Skoruppa z firmy Viessmann. – Technologia ogrzewania lodem zostanie wykorzystana w Małopolskim Centrum Nauki, którego ukończenie jest planowane na 2022 rok. Obiekt będą chłodziły i ogrzewały zarówno pompy ciepła, jak i żelbetonowy zbiornik lodu o średnicy 12 m i wysokości 5 m.
System daje możliwość ogrzewania budynków z wykorzystaniem czystych i odnawialnych źródeł energii, możliwość magazynowania oraz akumulacji ciepła, a także naturalne chłodzenie w okresie letnim.
Ze względu na brak ograniczeń dotyczących funkcji czy wielkości obiektu a także mocy grzewczej, rozwiązanie może być stosowane w małych i dużych instalacjach do ogrzewania zarówno pojedynczych domów, jak i bloków wielorodzinnych, biurowców, szpitali czy zakładów produkcyjnych.
W jaki sposób zamarznięta woda ogrzewa budynek?
Magazynem energii jest betonowy zbiornik o pojemności 10 m sześc., który zakopuje się w gruncie poniżej strefy przemarzania i napełnia wodą. W zależności od zapotrzebowania na ciepło, instalacja może się składać z jednego lub kilku zbiorników. Dla pompy ciepła o mocy grzewczej 10 kW wystarczy jeden zbiornik lodowy – zapewni on wystarczającą ilość ciepła w całym okresie grzewczym.
Wewnątrz zbiornika znajdują się dwa wymienniki ciepła. Za ich pomocą pompa ciepła pobiera ze zbiornika energię. Wraz z poborem energii temperatura wody spada aż do rozpoczęcia procesu zamarzania. Wtedy wydzielana jest dodatkowa energia, zwana energią przemiany fazowej (ciepło utajone). To temu zjawisku system zawdzięcza nazwę ”ogrzewanie lodem”. Następnie przeprowadzana jest regeneracja źródła (zbiornika) za pomocą specjalnego absorbera powietrzno-słonecznego, który kieruje pozyskane ciepło do zasobnika poprzez drugi wymiennik ciepła. Po roztopieniu lodu i podwyższeniu temperatury wody w zbiorniku, cały proces zaczyna się od nowa.
Magazyn lodu w połączeniu z powietrznym kolektorem słonecznym stanowi pełnowartościowe źródło dla pomp ciepła. Rozwiązanie to jest doskonałą alternatywą dla kolektorów poziomych i odwiertów geotermalnych – gdy brak na nie zgody lub gdy ich koszt jest za wysoki.
Zbiornik z lodem o objętości 10 m sześc. przy zmianie stanu skupienia wody produkuje ilość ciepła, do jakiej wytworzenia potrzebne by było około 100 litrów oleju opałowego.
System zapewnia też naturalne chłodzenie (natural cooling). W okresie letnim możliwe jest kierowanie nadwyżki ciepła z budynku, poprzez system grzewczy, do zbiornika, w którym po sezonie grzewczym znajduje się lód. To chłodzenie budynku oraz regeneracja dolnego źródła (zbiornika) jednocześnie.
