Pobór ciepła w instalacji dolnego źródła pompy ciepła odbywa się – oprócz źródeł naturalnych – także ze sztucznych. Są one najczęściej pochodzenia przemysłowego i mogą być bardzo różnorodne. Jest to rozwiązanie pozwalające na wykorzystanie ciepła będącego produktem ubocznym procesów technologicznych i funkcjonowania gospodarstw domowych.

Reklama

Najpopularniejsze spośród sztucznych źródeł ciepła, choć wykorzystywane niezwykle rzadko, są ścieki. Ponadto w celu tym stosuje się również spaliny, gazy i wody przemysłowe. Ich temperatury zależne są od procesów, w wyniku których powstają, a na ewentualne wykorzystanie wpływa jedynie miejsce ich występowania. Są to źródła wykorzystywane zarówno na dużą skalę, jak i na potrzeby gospodarstw domowych.

Sztuczne źródła, tak jak te naturalne powinny charakteryzować się odpowiednimi parametrami. Są to przede wszystkim wysokie i stabilne wartości temperatury, duża pojemność cieplna, łatwa dostępność, brak zanieczyszczeń powodujących korozję materiałów instalacyjnych oraz niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne. Główną przyczyną tak małego wykorzystywania sztucznych źródeł na potrzeby ogrzewania pompami ciepła jest ich zanieczyszczenie. Jednak opracowywane są technologie pozwalające, aby odzysk ciepła był efektywny i ekonomicznie opłacalny.

Systemy wykorzystania ścieków jako źródła energii cieplnej dla pomp ciepła są jednymi z najszybciej rozwijanych. Już w latach 80. XX w. w Szwajcarii były prowadzone pierwsze badania nad odzyskiem ciepła z kolektorów miejskich. W tym czasie uruchomiono urządzenia prototypowe, które ze względu na wysoki koszt oraz niską sprawność nie cieszyły się dużym powodzeniem. Jednak obecny wzrost cen energii, większa świadomość ekologiczna oraz rozwojowe technologie zwiększające opłacalność spowodowały, większe zainteresowanie takim rozwiązaniem pozyskiwania ciepła.

Uzyskiwanie energii można prowadzić w trzech miejscach: w budynkach, sieciach kanalizacyjnych oraz kanałach wychodzących z oczyszczalni. W przypadku odzysku ciepła ze ścieków w oczyszczalniach i kanałach ściekowych jest to proces wielkoskalowy. Osadniki ścieków (reaktory biologiczne) działają podobnie jak poziomy wymiennik gruntowy o dużym nasączeniu wodą i wyższej, stabilnej temperaturze. Wynosi ona około 15 °C nawet w zimie i nie spada poniżej +10°C, jest więc dwa razy wyższa niż temperatura wody w studniach zasilających pompy ciepła. Ścieki, które napływają do przewodu kanalizacyjnego oddają ciepło do wymiennika i jest kierowane do pompy ciepła. Z 1 m3 ścieków o różnicy temperatur 1K pomiędzy ściekami i chłodnym medium można uzyskać prawie 1,5 kWh ciepła.

W gospodarstwach domowych razem ze ściekami bytowymi w ciągu doby wypływa bezpowrotnie nawet 4 kWh energii cieplnej na osobę. Zgodnie z tymi danymi można obliczyć, że 4-osobowa rodzina rocznie przepuszcza do 1 000 zł. Oczywiste jest, że nie da się wykorzystać w 100 proc. tego ciepła, ale teoretycznie możliwy jest odzysk około połowy energii dzięki zastosowaniu pompy ciepła. Aby tego dokonać niezbędne jest (już na etapie budowy budynku) oddzielenie ścieków bytowych (ciepłych) od fekalnych (zimnych), co odbywa się poprzez zainstalowanie dwóch pionów kanalizacyjnych. Przepływ ścieków następuje do oddzielnej izolowanej studni, w której znajduje się kolektor pompy ciepła. Stamtąd, po oddaniu ciepła, transportowane są albo do następnej komory, albo bezpośrednio do kanalizacji.

Należy pamiętać, że rozwiązanie wykorzystujące pobór ciepła ze ścieków na cele grzewcze to, oprócz korzyści technicznych i finansowych, również te ekologiczne. Jest to technologia zapewniająca nieograniczone źródło energii, które jest dostępne w centrach miast. Długookresowe badania pozwoliły na opracowanie systemów gwarantujących odzyskiwanie energii cieplnej w małej skali – dla domów jednorodzinnych oraz wielkoskalowych instalacji odzysku ciepła z sieci miejskich.