Pompy ciepła to rozwiązanie efektywne, oszczędne a przy tym przyjazne dla środowiska. W dobie rosnących cen węgla, gazu czy oleju opałowego, zyskują coraz większą popularność. Wysoki komfort użytkowania oraz niskie rachunki za ogrzewanie zachęcają do rozważenia takiej inwestycji w nowych i modernizowanych domach. W tym artykule wyjaśniamy czym są pompy ciepła, jak działają oraz jakie są ich rodzaje.

Spis treści:

1. Co to jest pompa ciepła?
2. Jak działa pompa ciepła?
3. Jakie są rodzaje pomp ciepła?
4. Źródło górne pompy ciepła - o czym pamiętać?
5. Split czy monoblok - która pompa lepsza?

Co to jest pompa ciepła?

Pompa ciepła to urządzenie, które pobiera energię cieplną z otoczenia (powietrze, grunt lub woda). Następnie z udziałem energii elektrycznej przekształca ją w energię służącą do ogrzewania domów, wody użytkowej jak również do chłodzenia pomieszczeń w upalne dni. Pompa pozyskuje ciepło ze źródeł o niższej temperaturze niż temperatura w budynku.

Co ważne, stanowi element większego systemu składającego się z trzech części:

• źródła dolnego – grunt, woda lub studnia głębinowa, powietrze,
• pompy – pobierającej ciepło z otoczenia i przekształcającej ją w energię użytkową,
• źródła górnego – instalacji grzewczej w pomieszczeniu np. ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe, sufitowe lub ścienne) lub tradycyjne grzejniki.

Do zalet pomp ciepła zaliczyć można ich ekologiczność jak również oszczędność miejsca (nie ma konieczności posiadania kotłowni czy składu opału). Pompa obniża emisje CO2 o około 20% (porównując z kotłami gazowymi). Nie emituje również spalin w budynku co czyni ją najbezpieczniejszym sposobem ogrzewania pomieszczenia.

Jak działa pompa ciepła?

Zasadę działania pompy ciepła można zestawić z działaniem chłodziarki - jednak w przypadku pompy, ciepło przekazywane jest w przeciwnym kierunku (chłodziarka odbiera ciepło z produktów i przekazuje do otoczenia zaś pompa ciepła pobiera ciepło z otoczenia by następnie przekazać je do systemu ogrzewania).

Sprężarkowa pompa ciepła posiada dwa wymienniki ciepła: skraplacz i parownik oraz zawór rozprężny i kompresor. W przypadku gruntowych pomp ciepła glikol płynący w wężownicy pobiera energię cieplną z wody lub gruntu. W parowniku ciepło zawarte w glikolu jest przekazywane zimnemu czynnikowi chłodniczemu znajdującemu się w wewnętrznym obiegu pompy ciepła. Czynnik chłodniczy ulega podgrzaniu – co prowadzi do jego odparowania (staje się gazem). W przypadku pomp typu powietrze-woda nie ma układu z glikolem. Powietrze przekazywane jest tam bezpośrednio do parownika. Dokładny schemat pompy ciepła został zobrazowany na poniższej grafice.

Jakie są rodzaje pomp ciepła?

Pompy ciepła dzielą się przede wszystkim ze względu na rodzaj źródła, z którego pozyskuje się ciepło. Pompa pobiera ciepło z tzw. "dolnego źródła ciepła”. Do takich źródeł zaliczamy wodę, grunt lub powietrze – czyli odnawialne źródła energii. Jeśli masz wątpliwości, jakie urządzenie będzie najlepsze w Twoim przypadku, skorzystaj z dedykowanego zasilacze i konfiguratora pomp ciepła dostępnego w naszym Centrum Usług.

Pompa gruntowa

Jednym z rodzajów pomp ciepła jest pompa gruntowa. Jak sama nazwa wskazuje, pompy te wykorzystują ciepło zawarte w gruncie. Ten rodzaj pomp świetnie sprawdza się w polskich warunkach klimatycznych, stąd jego duża popularność w kraju. Wykorzystując energię z gruntu mamy do wyboru trzy rodzaje kolektorów: płaskie, pionowe albo spiralne.

Kolektor płaski (zwany również poziomym) - to zakopane poniżej strefy przemarzania (głębokość 1,5-2 metry), rury PE. Dedykowany głównie do większych powierzchni (aby ogrzać nim dom, konieczne jest rozmieszczenie go na powierzchni 1,5-5 razy większej niż powierzchnia domu). Najlepiej sprawdza się na terenach wilgotnych i gliniastych.

Kolektor pionowy to rozwiązanie, które idealnie nadaje się do miejsc o ograniczonej ilości przestrzeni. Po uzyskaniu pozwolenia, wykonuje się odwierty o głębokości od 30 do 150 metrów i wkłada do nich zgięte w litery U rury. Z jednego metra takiego odwiertu jesteśmy w stanie uzyskać 30+-100 W energii cieplnej.

Kolektor spiralny wymaga tak dużej powierzchni jak kolektor płaski. Nazwa spiralny pochodzi od sposoby ułożenia rur w wykopach o szerokości minimum 80 cm. Odległość między rowami nie może wynosić mniej niż 3 metry.

Pompa wodna

Kolejnym typem pomp ciepła jest pompa wykorzystująca ciepło z wód gruntowych. Jest zdecydowanie tańsza niż kolektory gruntowe pionowe lub poziome. Aby jednak móc skorzystać z możliwości instalacji takiej pompy, konieczne jest uzyskanie pozwolenia wodnoprawnego (w przypadku poboru ilości wód gruntowych większej niż 5m³ na dobę lub ujęcia z głębokości powyżej 30 metrów, trzeba dokonać odpowiedniego zgłoszenia w starostwie). Należy ponadto przestrzegać prawa wodnego oraz przepisów dotyczących ochrony środowiska.

Decydując się na wodną pompę ciepła musimy wziąć pod uwagę trzy podstawowe parametry takie jak:

• zasoby ciepła – dolne źródło powinno charakteryzować się możliwie dużą pojemnością cieplną oraz odpowiednim składem (często woda zawiera duże ilości manganu, wapnia czy żelaza, co powoduje zapychanie filtrów). Sprawdzenie jakości dolnego źródła pozwoli nam efektywniej wykorzystywać jego potencjał,
• koszty inwestycyjne jak i koszty eksploatacyjne mają w ostatecznym rachunku być dla nas opłacalne, dlatego warto skrupulatnie przeliczyć koszty całej inwestycji. Jeśli skupimy się wyłącznie na kosztach inwestycyjnych a koszty eksploatacji pominiemy, możemy być zaskoczeni,
• wysoka i stałą temperatura w czasie – wysokość oraz stałość temperatury dolnego źródła mają istotny wpływ na efektywność pracy pompy. Im jest ona wyższa tym większą efektywność uzyskuje cały system pompy ciepła.
• Ważne: przed przystąpieniem do wiercenia studni należy sprawdzić kierunek spływu wód gruntowych. Na podstawie tej informacji możemy rozmieścić studnię tak, aby woda zrzutowa (z której pompa pobiera ciepło) nie powracała przez studnie czerpalną.

Niewątpliwie ze względu na stałe parametry temperaturowe dolnego źródła ciepła jakim jest grunt czy woda, powyżej wymienione pompy charakteryzują się wysoką sprawnością i stabilnością pracy. Do wad należy zaliczyć wysokie koszty inwestycyjne związane z wykonaniem odwiertów czy kolektorów poziomych. Często też prace te są możliwe do wykonania jedynie na początkowym etapie inwestycji co stanowi znaczne ograniczenie jeśli chodzi o tereny już zagospodarowane.

Powietrzna pompa ciepła

Rozwój technologii, poprawa wydajności urządzeń spowodowała, że w ostatnim czasie coraz popularniejsze są powietrzne pompy ciepła, dla których „dolnym źródłem ciepła” jest powietrze. Co prawda temperatura powietrza ulega u nas ciągłym zmianom w trakcie doby, jednak zastosowana automatyka i układy sterowania pracą pompy ciepła sprawiają, że rozwiązanie doskonale sprawdza się w polskich warunkach. Pompa taka nie wymaga skomplikowanych i kosztownych prac ziemnych, wystarczy ustawić jednostkę zewnętrzną obok budynku, nie za blisko granicy, aby hałas wentylatora nie przeszkadzał sąsiadom i gotowe.

Jak działa pompa ciepła na powietrze?

Powietrzna pompa ciepła pobiera energię skumulowaną w powietrzu by następnie oddać ją wodzie krążącej w instalacji grzewczej (w tzw. górnym źródle). Sam montaż jest prostszy i tańszy niż w przypadku pozostałych pomp, co wynika z braku konieczności układania rur czy odwiertu. Wystarczą odpowiednie przyłącza hydrauliczne i elektryczne.

Źródło górne pompy ciepła - o czym pamiętać?

Zadaniem górnego źródła pompy jest odbieranie ciepła wyprodukowanego przez pompę. Rozwiązaniem najbardziej efektywnym w przypadku korzystania pomp ciepła, jest przekazanie ciepła przez ogrzewanie płaszczyznowe. Wynika to z niewielkiej różnicy temperatur pomiędzy dolnym, a górnym źródłem ciepła. Pewne ograniczenie stanowią układy z tradycyjnymi grzejnikami wodnymi, ze względu na konieczność pracy przy wyższej temperaturze, co zmniejsza wydajność pompy. Układ taki wymaga szczególnej staranności przy doborze, czasami wymaga zastosowania grzejników niskotemperaturowych o większej powierzchni grzewczej.

Jakie są wady i zalety pomp ciepła monoblok i split?

Pompy monoblok i pompy split różnią się rozmieszczeniem komponentów. W przypadku konstrukcji pomp typu split wymiennik ciepła (skraplacz) instalowany jest wewnątrz pomieszczenia natomiast parownik, sprężarka oraz zawór rozprężny (czyli elementy odpowiedzialne za pozyskiwanie energii z otoczenia) ulokowane są w jednostce zewnętrznej. Pompy monoblok stanowią z kolei jeden, hermetyczny moduł. Aby móc określić który rodzaj pompy będzie dla nas lepszy – warto przeanalizować wady i zalety każdej z nich.

Pompy monoblok zalety:

• jeden, hermetyczny moduł,
• szybki i prosty montaż nie wymagający dodatkowych uprawnie tzw. F gazowych,
• szczelne urządzenie - zwolnienie z obowiązku wykonywania corocznych, drogich kontroli szczelności,
• wykorzystywanie mniejszej ilości czynnika chłodzącego (dzięki czemu jest to bardziej ekologiczna pompa ciepła).

Pompy monoblok wady:

• nieco wyższe koszty początkowe inwestycji,
• wymagają dodatkowych zabezpieczeń przeciwzamrożeniowych.

Pompy split zalety:

• niższy początkowy koszt zakupu,
• mniejszy hałas (głośniejsza część podzespołu umieszczona jest na zewnętrz pomieszczenia),
• odporność na niskie temperatury (nie wymaga termicznej izolacji nawet w przypadku bardzo niskich temperatur),
• mniejsze straty ciepła (wynikające z podzielonej konstrukcji).

Pompy split wady:

• konieczność wykonywania corocznych kontroli szczelności,
• konieczność zarejestrowania pompy split w Centralnym Rejestrze Operatorów,
• skomplikowany montaż (podłączenie rurek układu wymaga instalatora z uprawnieniami do pracy z gazami chłodniczymi.

Jak widać określenie która z pomp ciepła będzie lepszym wyborem – to wcale nie takie proste zadanie. Każdy z rodzajów ma zarówno swoje wady jak i zalety. Warto więc przed ostateczną decyzją przeanalizować bardziej indywidualne kwestie jak: warunki (wielkość działki / domu, rodzaj ogrzewania itp.). Zdecydowanie najbardziej rozsądnym posunięciem będzie wsparcie doświadczonego specjalisty, który pomoże wybrać pompę ciepła najlepszą dla twojego domu. W przypadku tych urządzeń nie ma bowiem jednego, uniwersalnego rozwiązania.

Zachęcamy również do zapoznania się z powiązanymi artykułami:

• Ceny i koszty montażu pomp ciepła
• Serwis pompy ciepła - co obejmuje i czy jest obowiązkowy?
• Pompy ciepła split - cena, montaż, uprawienia

Autor: Wojciech Bondyra