Pompa ciepła.
Czym są i jak działają pompy ciepła?

Pompa ciepła jest urządzeniem grzewczym, które oddaje energię pozyskaną ze środowiska do instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Jest to ekologiczne źródło ciepła, pozyskujące nawet 75% energii ze środowiska naturalnego. Tym samym, pompa ciepła nie tylko pozwala nam na ogrzewanie domu, ale także przyczynia się do zmniejszenia emisji zanieczyszczeń do środowiska. 

Przeznaczenie pomp ciepła

Budynki mogą być ogrzewane na różne sposoby. Jednym z nich jest właśnie wykorzystanie pompy ciepła. Przeznaczenie tego urządzenia jest niemal dokładnie takie samo jak kotła gazowego lub zasilanego innym paliwem stałym – we wszystkich przypadkach, źródła grzewcze podgrzewają wodę (lub inny czynnik grzewczy), która następnie oddaje ciepło w instalacji, tym samym ogrzewając budynek. Podstawową różnicą jest natomiast sam sposób podgrzania czynnika grzewczego – w przypadku kotłów gazowych, olejowych oraz węglowych spalamy paliwa kopalne celem ogrzania medium grzewczego. Skutkiem ubocznym jest niestety emisja zanieczyszczeń. Pompa ciepła z kolei pozyskuje energię ze środowiska naturalnego i, wykorzystując część energii elektrycznej, przetwarza to ciepło na potrzeby instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej.

Efektywność pompy ciepła zależy od sposobu pozyskiwania energii ze środowiska. W ostatnich latach ogromną popularnością cieszą się urządzenia pozyskujące ciepło z powietrza – tak zwane pompy ciepła typu powietrze-woda. Opisane urządzenia mogą pracować samodzielnie nawet przy temperaturze zewnętrznej sięgającej -28°C.

W skrócie – przeznaczeniem pompy ciepła jest pozyskanie energii ze środowiska, jej transformacja, transport i przekazanie ciepła do instalacji grzewczej. Jest to tzw. przekazanie energii z dolnego źródła do źródła górnego zapewniające odpowiednią temperaturę wewnątrz budynku. 

Dużą zaletą pomp ciepła jest to, że na co dzień są bezobsługowe. Nie musisz ponosić nadmiernych kosztów eksploatacyjnych — warto zwrócić uwagę również na fakt, że cena takich urządzeń wciąż spada i coraz więcej osób decyduje się na ich instalację. Istotny, z ekonomicznego punktu widzenia, jest również fakt, że nie musimy przygotowywać dodatkowego miejsca na składowanie opału oraz możemy zrezygnować z komina. Z racji tego, że jest to rozwiązanie przyjazne dla środowiska i ograniczające emisję zanieczyszczeń, możemy uzyskać spore dofinansowanie do inwestycji.

Jakie są rodzaje pomp ciepła?

Pompy ciepła dzielimy ze względu na dolne i górne źródło.  Dolne źródło oznacza miejsce skąd dane urządzenie pobiera energię. Może to być powietrze, grunt czy też wody podziemne. Górne źródło natomiast to tzw. emitery ciepła, czyli punkty, do których oddawane jest zgromadzone ciepło, np. nawiewy, kaloryfery, czy ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe). 

Uwzględniając różne rodzaje dolnego źródła, pompy możemy podzielić na 3 typy:

  1. Pompy ciepła gruntowe które, jak sama nazwa wskazuje, zasilane są ciepłem ziemi. W zależności od sposobu pozyskiwania energii gruntowe pompy ciepła możemy spotkać w wersji z kolektorami (sondami) poziomymi oraz pionowymi. Sondy wypełnione są roztworem o niskiej temperaturze zamarzania, który pobiera ciepło z wnętrza ziemi, a następnie przekazuje do urządzenia pozyskaną energię. Kolektory poziome układane są stosunkowo płytko w gruncie, jednakże poniżej strefy zamarzania. Ich montaż zabiera niestety dość dużo powierzchni. Sondy pionowe to wprowadzone w głąb ziemi pojedyncze pętle rur. Umieszcza się je nawet kilkadziesiąt metrów pod ziemią. Takie rozwiązanie dedykowane jest do miejsc, gdy do dyspozycji mamy niewielki metraż działki. Zaletą gruntowych pomp ciepła jest stabilność pracy niezależnie od temperatury na zewnątrz, natomiast główną wadą – wysoki koszt inwestycyjny.
  2. Pompy ciepła typu woda-woda – w przypadku tego typu rozwiązań, ciepło pobierane jest z wód gruntowych, np. przez wykonanie studni czerpnej i zrzutowej. W niektórych przypadkach może się okazać, że wykorzystanie zasobów wodnych będzie się wiązać z uzyskaniem stosownych pozwoleń wodnoprawnych.
  3. Pompy ciepła typu powietrze-woda – najbardziej rozpowszechnione rozwiązanie, wykorzystujące jako dolne źródło energię powietrza. Zaletą pomp powietrznych jest ich montaż, który jest o wiele prostszy niż w przypadku pomp gruntowych, a wadą – obniżenie sprawności urządzenia wraz ze spadkiem temperatury na zewnątrz.
Zasada działania pompy ciepła
Zasada działania pompy ciepła

Charakterystyka powietrznych pomp ciepła

Coraz popularniejsze powietrzne pompy ciepła są niezwykle atrakcyjne dla osób, którym zależy na zmianie sposobu ogrzewania domu, bez konieczności ponoszenia znacznych kosztów inwestycyjnych związanych z wykonywaniem dodatkowych odwiertów. Montaż takich urządzeń odbywa się stosunkowo szybko, gdyż nie ma potrzeby wykorzystywania sprzętu do prac ziemnych.

Warto zwrócić uwagę na ekologię tego rozwiązania — żadnych spalin, wykorzystanie zasobów naturalnych — wymarzony sposób na ogrzewanie pomieszczeń. Dodatkowo wcześniej wspomniana bezobsługowość jest ich ogromną zaletą. Stąd też między innymi ich popularność. W samym 2020 roku zamontowano ośmiokrotnie więcej pomp powietrznych (ponad 40 000) w porównaniu do pomp gruntowych (ok. 5 000).

Elementy pompy ciepła
Elementy pompy ciepła

Pompy ciepła typu SPLIT — budowa, sposób działania, zalety i wady

Często stosowanym rozwiązaniem jest pompa ciepła typu SPLIT. Składa się ona z jednostek: zewnętrznej i wewnętrznej. Pierwsza z wymienionych pełni funkcję agregatu, czyli urządzenia do odzyskiwania i transformacji ciepła ze środowiska. Jednostka wewnętrzna natomiast jest połączeniem układu hydraulicznego i elektrycznego (to tzw. hydrobox). Wiele osób porównuje ją do typowego kotła gazowego i nie jest to bezzasadne zestawienie. Jednostkę wewnętrzną umieszcza się w kotłowni i łączy z jednostką zewnętrzną, wykorzystując do tego instalacją chłodniczą. Hydrobox pełni funkcję odbiornika ciepła z agregatu zewnętrznego i przekazuje to ciepło do instalacji grzewczej.

Połączenia pomiędzy układami musi wykonywać osoba, posiadająca uprawnienia UDT w zakresie fluorowanych gazów cieplarnianych (uprawnienia F-gazowe). Takie kwalifikacje są niezbędne do prawidłowego przeprowadzenia całego procesu montażu i uruchomienia urządzenia. 

Ważna dla wydajnej i bezawaryjnej pracy urządzenia jest odpowiednia długość instalacji  pomiędzy jednostką wewnętrzną i zewnętrzną. Właściwe oddalenie jednostek instalacji zniweluje hałas generowany przez jednostkę zewnętrzną. Niewątpliwą zaletą opisanego rozwiązania jest brak konieczności wyprowadzania instalacji centralnego ogrzewania na zewnątrz budynku i tym samym stosowania dodatkowych zabezpieczeń przeciwzamrożeniowych czynnika grzewczego.

Dla osób szukających świadomych rozwiązań, które pomogą w ekologiczny sposób ogrzać budynek, ciekawym rozwiązaniem, oprócz pompy SPLIT, może być pompa typu MONOBLOK. 

Pompy ciepła typu monoblok – budowa, sposób działania, zalety i wady

Pompa ciepła powietrze-woda typu MONOBLOK to urządzenie, które w przeciwieństwie do pompy typu SPILT, składa się tylko z jednej jednostki, którą montujemy na zewnątrz budynku. Urządzenie skupia w sobie elementy do odbioru i transformacji ciepła oraz przekazania go do instalacji grzewczej budynku. Zaletą tego typu rozwiązania jest większa szczelność instalacji chłodniczej, gdyż jest ona fabrycznie zmontowana i zabezpieczona w fabryce producenta – dlatego montaż jednostek typu MONOBLOK ogranicza się do wykonania instalacji hydraulicznej. Osoba wykonująca montaż urządzenia nie musi zatem posiadać uprawnień F-gazowych. Wprawdzie opisane urządzenie jest nieco większe w porównaniu z pompą ciepła typu SPLIT, ale należy pamiętać o tym, że w przypadku MONOBLOKA nie musimy instalować jednostki wewnętrznej. Minusem takiego rozwiązania jest konieczność wyprowadzenia na zewnątrz budynku instalacji grzewczej i zabezpieczenia jej przed warunkami atmosferycznymi.

Podsumowując: pompy typu SPLIT i MONOBLOK to urządzenia mające podobny sposób działania. 

Niewiele różni się także ich budowa. MONOBLOK, jak sama nazwa wskazuje, zamyka całość instalacji w jednym urządzeniu, natomiast SPLIT wymaga połączenia jednostki zewnętrznej i wewnętrznej przez wykonanie instalacji z czynnikiem chłodniczym. Jeśli zależy Ci na wykorzystaniu techniki grzewczej opartej o odzysk ciepła z powietrza, możesz wybierać spośród dwóch powyższych opcji. Aby jednak dokonać wyboru optymalnego do swoich potrzeb, warto rozważyć również rozwiązania czerpiące energię z gruntu i wody.

Charakterystyka gruntowych pomp ciepła — budowa, sposób działania, zalety i wady

Obieg powietrza w pompach ciepła
Obieg powietrza w pompach ciepła

Kolejnym sposobem na ogrzewanie budynku z wykorzystaniem zasobów naturalnych jest zastosowanie gruntowej pompy ciepła

Temperatura gruntu zmienia się bardzo powoli. Na głębokości poniżej metra nie spada ona poniżej zera, co jest dużą zaletą i może decydować o stabilności całego układu. Warto zauważyć, że gruntowe pompy ciepła cechuje stabilność pracy — spadek temperatury na zewnątrz nie wpływa na ich sprawność. 

Decydując się na gruntową pompę ciepła, musisz dokładnie określić, ile ciepła potrzebuje Twój dom. To konieczne obliczenia, aby określić wielkość kolektorów ziemnych służących do odbioru ciepła z gruntu. W przypadku zbyt małej powierzchni sond podziemnych możesz mieć kłopot z niewydolnym systemem grzewczym, co może skutkować niezadowalającą temperaturą wewnątrz budynku.

Wadą opisanego rozwiązania są wysokie koszty związane z koniecznością wykonania dolnego źródła – koszty odwiertów i prac ziemnych oraz montażu sond do odbioru ciepła z gruntu.

Charakterystyka wodnych pomp ciepła — budowa, sposób działania, zalety i wady

Do ogrzewania budynku możemy również wykorzystać naturalne zasoby wodne. Wspomniane już wykorzystywanie pompy ciepła typu woda-woda do ogrzewania pomieszczeń stopniowo zyskuje na popularności. Zasada działania urządzenia nie jest zbyt skomplikowana: woda ze studni czerpnej dociera do parownika pompy, gdzie następuje przekazanie ciepła do czynnika roboczego. Woda ze studni schładza się, a czynnik roboczy odparowuje. Schłodzona woda jest kierowana do studni zrzutowej. Odparowany czynnik trafia do sprężarki, w której następuje wzrost temperatury do kilkudziesięciu stopni Celsjusza. Następnie trafia on do skraplacza, gdzie ogrzewa wodę krążącą w instalacji nawet do 50°C. 

Zaletami takiego rozwiązania są bez wątpienia aspekty związane z wydajnością — w związku ze stałą temperaturą wody w gruncie, pompa ciepła typu woda-woda pracuje stabilniej w niższych temperaturach zewnętrznych w porównaniu do urządzenia wykorzystującego energię powietrza.

Główne wady opisanych urządzeń to konieczność uzyskania pozwolenia wodnoprawnego do wykorzystania wód gruntowych (w szczególnych przypadkach) oraz konieczność okresowego czyszczenia wymiennika z powodu odkładających się zanieczyszczeń mineralnych pochodzących z przepływającej wody. Ponadto istnieje konieczność wykonania studni czerpnej i zrzutowej.

Pompy ciepła typu woda-woda to rozwiązanie pośrednie w porównaniu z urządzeniami powietrznymi i gruntowymi – zarówno pod kątem kosztów inwestycyjnych, jak i również związanych ze stabilnością pracy w zależności od temperatury zewnętrznej. Jest to rozwiązanie warte zastanowienia w sytuacji kiedy mamy na działce istniejące studnie, które możemy wykorzystać do pozyskiwania i oddawania wody – wtedy znacznie redukujemy koszty inwestycyjne.

Czy pompy podlegają restrykcjom F-gazów?

F-gazy to nic innego, jak czynniki chłodnicze, które wykorzystywane są w standardowych urządzeniach klimatyzacyjnych, chłodniczych oraz pompach ciepła. Według Ustawy F-gazowej, wykonując prace instalacyjne i serwisowe z obiegami zawierającymi F-gazy, należy posiadać stosowne uprawnienia. W związku z powyższym, do montażu i serwisu pompy ciepła typu Split należy posiadać certyfikat F-gazowy. Warto zaznaczyć, że w przypadku monobloków nie jest wymagane posiadanie uprawnień, gdyż obieg zawierający czynnik chłodniczy został fabrycznie zmontowany przez producenta, a sam montaż jednostki ogranicza się do wykonania instalacji hydraulicznej i elektrycznej.

Ogólne korzyści z posiadania pompy ciepła

Największym profitem jest bez wątpienia zmniejszenie się rachunków zarówno za ogrzewanie pomieszczeń, jak i za ogrzewanie wody użytkowej. Kolejną niezwykle ważną korzyścią z posiadania pompy ciepła jest ochrona środowiska naturalnego. Urządzenia są praktycznie bezobsługowe, a zmiany parametrów możemy dokonać zarówno ze sterownika urządzenia, jak również zdalnie, z wykorzystaniem sieci internetowej i odpowiednich aplikacji. Dodatkowe korzyści wynikające z posiadania pompy ciepła to brak konieczności budowy komina i miejsca na składowanie opału oraz możliwość chłodzenia (w przypadku posiadania odpowiednich odbiorników).

Parametry wpływające na pracę pompy ciepła

Istnieje 6 kluczowych parametrów wpływających na kulturę pracy pompy ciepła, oto ich lista:

  1. Wydajność grzewcza pomp ciepła – każda pompa jest inna, ma więc też inną wydajność grzewczą. Przy wyborze odpowiedniego urządzenia trzeba pamiętać o tym, że pompa ciepła powinna być dopasowana do konkretnego budynku, aby zapewnić komfort termiczny użytkowników. 
  2. Efektywność pomp ciepła – COP to najbardziej podstawowy parametr określający pracę pompy ciepła. Informuje o ilości dostarczanego ciepła do ilości zużytej energii elektrycznej przy wytwarzaniu tego ciepła.  
  3. Żywotność pomp ciepła – przeciętny okres eksploatacji pompy ciepła wynosi ok. 15-20 lat. Żywotność urządzeń zależy od wielu czynników, na przykład okresowości przeglądów, stanu i czystości instalacji grzewczej, zastosowanych buforów, jakości komponentów użytych do budowy urządzenia oraz poprawności doboru pompy ciepła do zapotrzebowania cieplnego budynku.
  4. Poziom hałasu generowany przez pompę ciepła – wartość poziomu hałasu nie może przekraczać wartości dopuszczalnej, wskazanej w polskich przepisach. Hałas w pompie ciepła generowany jest głównie przez sprężarkę, która znajduje się na zewnątrz budynku. Poziom hałasu mierzony przy samej pompie zależy od specyfikacji urządzenia i wynosi zwykle poniżej 65 dB. Według norm, dla zabudowy jednorodzinnej maksymalny hałas docierający do sąsiadującej działki może wynosić maksymalnie 50dB w ciągu dnia oraz 40dB w ciągu nocy, a dla zabudowy szeregowej 55dB w ciągu dnia i 45dB w ciągu nocy. W praktyce oznacza to, że minimalna odległość pompy od działki sąsiada wynosi 4 metry. W związku z powyższym nie poleca się montażu pompy w pobliżu sypialni. 
  5. Wielkość pomp ciepła – na rynku można spotkać różnorodne modele pomp ciepła, oczywiste więc jest, że ich wymiary będą się od siebie różniły. Trzeba pamiętać, że kotłownia musi posiadać odpowiednie wymiary, aby można było swobodnie podłączyć instalację pompy do instalacji hydraulicznej w budynku, umiejscowić zasobnik ciepłej wody użytkowej oraz w zależności od przypadku zamontować jednostkę wewnętrzną, czy zbiornik buforowy. Należy również uwzględnić swobodny dostęp do urządzeń podczas serwisów i przeglądów instalacji.
  6. Konserwacja i optymalizacja pracy pomp ciepła – optymalizacja może być wykonywana po analizie danych, które zostały zebrane przez automatykę urządzenia. Warto jednak pamiętać, że nastawy parametrów pracy musi dokonywać autoryzowana firma serwisowa. Jak często należy zlecać przegląd pompy? Dobrą praktyką jest wykonywanie przeglądów przynajmniej raz w roku.
Parametry pomp ciepła
Parametry pomp ciepła

Czym jest niskotemperaturowy system grzewczy?

Niskotemperaturowy system grzewczy to nic innego, jak rodzaj ogrzewania pracujący na wodzie zasilającej o niskiej temperaturze. Przeciętnie wystarczy, że czynnik grzewczy (woda) będzie miał temperaturę ok. 35°C. Przykładem systemu niskotemperaturowego jest ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe) lub zastosowanie klimakonwektorów. Im niższa temperatura wody opuszczającej pompę ciepła, tym urządzenie pracuje z większą sprawnością, co przekłada się na niższe zużycie energii elektrycznej, dlatego systemy niskotemperaturowe idealnie nadają się do współpracy z pompą ciepła. 

Czy do pomp ciepła nadają się grzejniki?

Pompa ciepła może współpracować również z ogrzewaniem grzejnikowym. Faktem jest, że im niższa temperatura zasilania obiegu grzewczego, tym współpraca z pompą ciepła jest bardziej ekonomiczna, dlatego przy ustalaniu parametrów pracy urządzenia należy oszacować możliwie najniższą temperaturę wody grzewczej zapewniającej komfort termiczny w budynku.

Wraz ze zwiększeniem temperatury zasilania obiegu grzewczego maleje współczynnik COP. Sezonowy współczynnik COP (SCOP) dla pompy powietrze-woda przy temperaturze 35°C wody zasilającej może wynosić nawet 5, podczas gdy za ten sam współczynnik przy temperaturze wody zasilającej 55-60°C może spaść do 3. Większość grzejników w domowych instalacjach (aluminiowe, stalowe) nadaje się do współpracy z pompą ciepła. Starsze budynki zazwyczaj mają mocno przewymiarowaną powierzchnię grzejników, co pozwala na utrzymanie komfortu cieplnego przy zasilaniu niższą temperaturą.

Pompa ciepła z instalacją fotowoltaiczną

Decydując się na montaż pompy ciepła, warto zastanowić się również nad inwestycją w instalację fotowoltaiczną. Pompa ciepła wykorzystuje energię odnawialną ze środowiska, jednak do transformacji ciepła niezbędne jest dostarczenie energii elektrycznej. W sytuacji, gdy energię produkujemy z własnej elektrowni fotowoltaicznej, w znacznym stopniu możemy zredukować wysokość rachunków za prąd lub całkowicie uniezależnić się od jej dostaw. Pompa ciepła może bezpośrednio współpracować z instalacją fotowoltaiczną z wykorzystaniem funkcji Smart Grid. Wykorzystanie funkcji polega na przegrzewaniu wody w instalacji grzewczej w sytuacji gdy mamy dużą produkcję energii elektrycznej, a nadmiarowe ciepło wykorzystujemy w okresach o mniejszej produkcji prądu (np. w nocy). Zaletą takiego rozwiązania jest bieżąca konsumpcja energii – nie musimy martwić się stratami energii związanymi z jej akumulacją w sieci dystrybucyjnej.

Jak wygląda sterowanie pompami ciepła?

Celem zapewnienia komfortu termicznego istotne jest określenie sposobu sterowania pompą ciepła i ustalenie niezbędnych parametrów pracy. Pracę urządzenia możemy regulować na trzy podstawowe sposoby:

  1. Utrzymywanie temperatury wody wychodzącej z urządzenia – urządzenie pracuje do chwili osiągnięcia i podtrzymania temperatury wody zasilającej.
  2. Sterowanie z wykorzystaniem krzywej grzewczej – ustawiając krzywą grzewczą ustalamy warunki graniczne, przy których urządzenie będzie pracować (zakres temperatury zewnętrznej). Dla skrajnych temperatur zewnętrznych określamy minimalną i maksymalną temperaturę wody zasilającej instalację centralnego ogrzewania. Praca urządzenia w oparciu o krzywą grzewczą polega na utrzymywaniu odpowiedniej temperatury wody w zależności od temperatury na zewnątrz. Im niższa temperatura zewnętrzna, tym wyższa temperatura wody wychodzącej z urządzenia.
  3. Utrzymywanie stałej temperatury w pomieszczeniu – w reprezentatywnym pomieszczeniu umieszczamy czujnik temperatury. Urządzenie pracuje do momentu osiągnięcia zadanej temperatury wewnątrz budynku. Czujnik temperatury wewnętrznej zespolony jest ze sterownikiem urządzenia. Jeśli jednak nie chcemy umieszczać sterownika w pomieszczeniu, które ogrzewamy, możemy zastosować oddzielny czujnik temperatury.
Interfejs aplikacji mobilnej
Interfejs aplikacji mobilnej

Ekologia a pompy ciepła

Coraz więcej osób zdaje sobie sprawę z tego, jak ważna jest ochrona środowiska naturalnego. Pompy ciepła cieszą się opinią niezwykle ekologicznych źródeł ogrzewania, w przeciwieństwie, chociażby do pieców działających na dowolne paliwo opałowe. I jest to prawda – praca pompy ciepła absolutnie nie jest szkodliwa dla naszego otoczenia, przede wszystkim ze względu na to, że nie produkuje ona żadnych zanieczyszczeń, takich jak spaliny czy popiół. Co więcej, aby pompa mogła pracować odpowiednio, jej moc musi być dobrana pod konkretny budynek, który będzie ogrzewała. Dzięki temu będzie ona wytwarzać tylko tyle ciepła, ile faktycznie jest potrzebne.

Dodatkowe elementy wyposażenia

Celem zapewnienia właściwej pracy pompy ciepła musimy przystosować instalację centralnego ogrzewania do odbioru ciepła stosując odpowiednie wyposażenie dodatkowe. Pompy ciepła mogą pracować z różnego rodzaju zbiornikami. Najczęściej spotykane są zbiorniki buforowe, których celem jest zwiększenie ilości zładu wody w instalacji. Opisany bufor zapewnia prawidłowy przebieg procesu odszraniania pompy ciepła oraz gwarantuje poprawną i stabilną pracę urządzenia. Czasami bufor wykorzystywany jest do akumulacji ciepła, jednak ze względu na spore rozmiary zbiornika oraz straty energii takie rozwiązania rzadko spotykamy w standardowych instalacjach.

Oprócz funkcji ogrzewania pomieszczeń pompa ciepła może również zapewniać przygotowanie ciepłej wody użytkowej (CWU). W takim przypadku niezbędna jest instalacja dodatkowego zbiornika CWU oraz zaworu trójdrogowego z siłownikiem przełączającym funkcje pracy pompy ciepła z centralnego ogrzewania na przygotowanie ciepłej wody użytkowej i odwrotnie.

W przypadku instalacji pomp ciepła typu monoblok musimy pamiętać, aby zabezpieczyć instalację przed niskimi temperaturami zewnętrznymi. W tym celu możemy rozdzielić obieg pompy ciepła i instalacji centralnego ogrzewania z wykorzystaniem wymiennika płytowego; wtedy część instalacji połączoną z pompą ciepła napełniamy płynem o niskiej temperaturze zamarzania, natomiast po stronie instalacji grzewczej, znajdującej się w budynku, możemy stosować wodę. Prostszym sposobem zabezpieczenia przed zamarznięciem instalacji jest zastosowanie zaworów przeciwzamrożeniowych lub napełnienie całej instalacji grzewczej glikolem propylenowym.

Pompy powietrzne samodzielne czy w połączeniu z kotłem

Dla wielu osób wybór odpowiedniej pompy ciepła jest ważny, a zarazem trudny – nic w tym dziwnego, przecież od niej zależy komfort termiczny, jaki będzie panował w domu. Jaka pompa będzie zatem rozwiązaniem najlepszym – samodzielna czy połączona z kotłem

Samodzielna pompa ciepła to takie urządzenie, które pobiera około 75% ciepła z otoczenia, a pozostałe 25% stanowi energia elektryczna.

Pompa ciepła może pracować jako jedyne źródło ciepła w trybie monowalentnym (tylko praca pompy ciepła) lub w trybie monoenergetycznym w sytuacji kiedy praca urządzenia wspomagana jest wbudowanymi grzałkami elektrycznymi, które załączają się przy niższych temperaturach zewnętrznych. Ponadto, urządzenie może współpracować z dodatkowym źródłem ciepła, na przykład kotłem gazowym w tak zwanym trybie biwalentnym. 

Praca biwalentna pozwala na załączanie dodatkowego źródła ciepła celem wspomagania pracy pompy ciepła i tym samym utrzymywanie odpowiednich parametrów pracy (tryb biwalentny równoległy) lub wyłączenie pompy ciepła przy niskich temperaturach zewnętrznych i załączenie źródła dodatkowego, które przejmuje utrzymywanie parametrów na zadanym poziomie (tryb biwalentny alternatywny). Należy dodać, że w polskich warunkach nie jest konieczna instalacja dodatkowego źródła grzewczego; w przypadku niskich temperatur zewnętrznych do zapewnienia komfortu cieplnego wystarczy pompa ciepła wspierana pracą grzałek. Dobrze dobrana pompa ciepła zapewnia właściwą pracę urządzenia z minimalną ilością godzin pracy grzałki elektrycznej.

Obecnie na rynku dostępnych jest wiele modeli urządzeń przystosowanych do pracy przy temperaturze zewnętrznej sięgającej nawet -28°C. W naszym klimacie takie temperatury zdarzają się niezwykle rzadko – dzięki czemu można sądzić, że pompa powietrzna jak najbardziej jest w stanie poradzić sobie w każdych warunkach pogodowych, jakie występują w Polsce bez wspomagania dodatkowym źródłem ciepła.

Czym jest sprężarka inwerterowa?

Sprężarka inwerterowa jest istotnym elementem pompy ciepła. Od niej zależy efektywność i żywotność całego urządzenia. Rolą sprężarki jest transformacja ciepła niskotemperaturowego pobranego z otoczenia do parametru o wyższej temperaturze, które możemy wykorzystać w instalacji grzewczej. Sprężarka może pracować na dwa sposoby: w trybie on/off lub z wykorzystaniem technologii inwerterowej.

Sterowanie on/off polega na załączaniu i wyłączaniu sprężarki w zależności od zapotrzebowania na ciepło w budynku. Sprężarka po załączeniu pracuje z pełną mocą. Technologia on/off stosowana była w starszej generacji urządzeń.

Nowsze urządzenia oferowane przez producentów wyposażone są w sprężarki sterowane inwerterem. Sprężarki inwerterowe stały się normą stosowaną w pompach ciepła. Praca takiego urządzenia polega na dostosowaniu prędkości obrotowej kompresora do aktualnego obciążenia – przykładowo, przy większym obciążeniu (większym zapotrzebowaniu na moc cieplną), sprężarka pracuje z większą wydajnością natomiast przy mniejszym zapotrzebowaniu na ciepło urządzenie spowalnia obroty. Zaletami takiego rozwiązania są oszczędność energii oraz ograniczanie ilości cykli załączania i wyłączania sprężarki, wpływających na zwiększenie żywotności urządzenia.

Jak wybrać idealną pompę ciepła do budynku?

Wybór odpowiedniej pompy ciepła jest niezwykle istotny, ponieważ to właśnie od tego urządzenia będzie zależeć komfort termiczny mieszkańców lub użytkowników budynku. Szeroka oferta producentów urządzeń pozwala na dobór właściwego urządzenia z uwzględnieniem specyfiki budynku. Przede wszystkim musimy odpowiedzieć sobie na pytanie, czy pompa ciepła będzie wykorzystywana wyłącznie do ogrzewania wody użytkowej, czy też szukamy rozwiązania kompleksowego służącego do całkowitego zaspokajania potrzeb cieplnych budynku. Kolejnym krokiem jest sprawdzenie możliwości technicznych i zaplecza finansowego związanego z inwestycją w urządzenie oraz porównanie szacunkowych kosztów eksploatacyjnych dla różnych rodzajów pomp ciepła: powietrznych, gruntowych i wodnych.

Dobierając pompę ciepła do budynku, szczególną uwagę należy zwrócić na współczynnik COP. Opisany wskaźnik określa ilość energii cieplnej, którą uzyskujemy zużywając 1 kWh energii elektrycznej. Przykładowo, pompa ciepła o współczynniku COP = 4 produkuje z każdej kilowatogodziny energii elektrycznej 4 kilowatogodziny energii cieplnej, czyli 3 kilowatogodziny pochodzą ze źródła odnawialnego (np. powietrza, gruntu, wody). Trzeba jednak mieć świadomość, że COP wyznaczany jest dla różnych warunków temperaturowych, dlatego, aby mieć pełny obraz sytuacji, należy porównywać opisany współczynnik dla tych samych parametrów pomiaru.

Jak określić zapotrzebowanie cieplne budynku?

Przede wszystkim trzeba mieć świadomość tego, że moc pompy ciepła powinna być dobrana do konkretnego zapotrzebowania cieplnego danego budynku. Jak jednak wyznaczyć takie zapotrzebowanie, aby nie było ono zarówno przeszacowane jak i niedoszacowane? Przede wszystkim trzeba wiedzieć, jaki jest metraż budynku i jaka powierzchnia użytkowa będzie ogrzewana. Jak zatem określić ile budynek potrzebuje ciepła?

Przed wyborem należy wykonać szczegółowe obliczenia maksymalnej mocy grzewczej budynku. Ważnymi parametrami są ogrzewana kubatura – temperatura, do której chcemy ogrzać pomieszczenia oraz parametry techniczne budynku, takie jak: rodzaj przegród, docieplenia, stan i rodzaj drzwi zewnętrznych i okien, ewentualne mostki cieplne w budynku itp. Wszystkie niezbędne informacje do doboru pompy są pozyskiwanie podczas wizyty doradcy.

Ile można zaoszczędzić na dobrej pompie ciepła?

Pompa ciepła jest znana nie tylko jako rozwiązanie ekologiczne, ale także ekonomiczne. Decydując się na taki sposób ogrzewania z pewnością zaoszczędzisz naprawdę spore ilości pieniędzy w porównaniu z rozwiązaniami konwencjonalnymi. Ogromną zaletą pomp ciepła jest to, że większą część energii pobierają z powietrza, gruntu lub innego źródła – zużycie energii elektrycznej może stanowić nawet zaledwie jedną piątą całkowitej uzyskanej energii. Rocznie, za ogrzewanie pompą ciepła można zapłacić nawet o kilka tysięcy złotych mniej, niż w przypadku ogrzewania innymi źródłami ciepła, takimi jak, chociażby kocioł olejowy, kocioł gazowy lub kotły węglowe starszych generacji.

Dodatkową zaletą przemawiającą za wyborem pompy ciepła jest fakt, że w przypadku tego typu rozwiązań możemy zrezygnować z budowy komina i miejsca na składowanie opału.

Fotowoltaika i pompa ciepła
Fotowoltaika i pompa ciepła

Pompa ciepła – Podsumowanie

Pompa ciepła to nieskończone źródło energii, które nie zanieczyszcza środowiska, jest wytrzymałe i sprawia, że stajesz się niezależny od corocznych wzrostów nakładów eksploatacyjnych na ogrzewanie. Inwestycja w instalacje pomp ciepła nie tylko stabilizuje ponoszone wydatki, ale również umożliwi osiąganie oszczędności. To dobre rozwiązanie dla osób, które kierują się rozsądkiem (jeśli chodzi o zarządzanie domowym budżetem) oraz troską o przyszłość naszej planety i jej stan, który zostawimy kolejnym pokoleniom.

Bibliografia

  • Chłodnictwo i pompy ciepła, Marian Rubik, wydanie z 2020
  • Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła, Oszczak Wojciech, wydanie z 2009
  • Pompy Ciepła Sprężarkowe, Sorpcyjne i termoelektryczne, Wojciech Zalewski, wydanie z 2001
Piotr Szczerbiak
Związany z branżą odnawialnych źródeł energii (OZE) od sześciu lat, Menadżer Produktu Pomp Ciepła w Sunday Polska, firmy wykonującej instalacje fotowoltaiczne, pomp ciepła, klimatyzacji i ładowarek samochodowych. Kontroluje i nadzoruje pracę zespołu, a także przygotowuje i prowadzi szkolenia dla sieci sprzedaży z zarządzanego produktu. Optymalizuje procesy oraz inicjuje i wdraża zmiany procedur, które mają na celu podniesienie zadowolenia klientów z obsługi firmy.

Zdobądź odpowiedzi na wszystkie pytania

Pompy ciepła
 
 
 
 
Pompy ciepła
Ile kosztuje pompa ciepła?
Koszt montażu pompy ciepła zależy od różnych czynników. Najtańszym rozwiązaniem jest zakup i montaż urządzenia typu powietrze-woda. Cena uzależniona jest również od wielkości urządzenia. Koszt inwestycyjny instalacji z pompą ciepła jest wyższy od wykonania standardowej kotłowni gazowej, jednak jeśli weźmiemy pod uwagę koszty eksploatacyjne i ekologię rozwiązania, może się okazać, że w perspektywie długoterminowej osiągniemy znaczne korzyści.
Jakie są formy dofinansowań do instalacji pomp ciepła?
Decydując się na instalację pompy ciepła, możemy skorzystać z różnych form wsparcia. Podstawowym źródłem dofinansowania jest możliwość skorzystania z programu „Czyste Powietrze”. Na podstawowym poziomie dofinansowania możemy otrzymać dofinansowanie w wysokości 13 500 zł, natomiast podwyższony poziom daje możliwość uzyskania nawet 18 000 zł na inwestycję. Ponadto, klient może skorzystać z ulgi termomodernizacyjnej, a w przypadku prowadzenia działalności rolniczej – odpisanie kwoty od podatku rolnego.
Kto powinien w szczególności zainwestować w instalację pompy ciepła?
Instalacją pompy ciepła powinny w szczególności zainteresować się osoby szukające ekologicznych rozwiązań do ogrzewania domu. Pompa ciepła idealnie nadaje się do budynków dobrze zaizolowanych, dla których zapotrzebowanie na ciepło jest na niskim poziomie, a grzejniki zainstalowane w budynku przystosowane są do zasilania wodą o niskiej temperaturze. Powyższe wymagania nie wykluczają jednak zastosowania pompy ciepła do budynków o gorszych właściwościach termicznych. Warto zaznaczyć, że ogrzewanie budynku pompą ciepła jest praktycznie bezobsługowe, dlatego jest to rozwiązanie idealne dla osób ceniących sobie komfort użytkowania.
Ile trwa montaż instalacji pompy ciepła?
Standardowy montaż pompy ciepła trwa ok. 2-3 dni. Przy montażu, instalator podłącza urządzenie do istniejącej instalacji grzewczej klienta. Czasami czas montażu może się wydłużyć ze względu na konieczność wcześniejszego przygotowania instalacji, wykonania dodatkowych prac przygotowawczych i montażowych.
Czy można podłączyć pompę ciepła do instalacji fotowoltaicznej?
Pompa ciepła może współpracować z instalacją fotowoltaiczną z wykorzystaniem funkcji Smart Grid. Wykorzystanie funkcji polega na przegrzewaniu wody w okresach o największej produkcji energii elektrycznej z PV (bieżąca konsumpcja energii) i zużywanie wytworzonego nadmiaru ciepła w okresach o mniejszym uzysku prądu z instalacji fotowoltaicznej. Wykorzystując funkcję Smart Grid, należy sprawdzić, czy inwerter instalacji fotowoltaicznej oraz pompa ciepła obsługują opisaną funkcję. W przypadku braku funkcji Smart Grid można skorzystać z ogólnokrajowego systemu rozliczania energii produkowanej przez instalację fotowoltaiczną i akumulowanej w sieci. Instalując PV o odpowiedniej mocy, można produkować energię elektryczną, która później wykorzystywana jest na potrzeby pracy pompy ciepła. System akumulacji energii w sieci dystrybucyjnej pozwala na odbiór 80% energii elektrycznej wytworzonej w ramach nadprodukcji, którą możemy wykorzystać na przykład w okresie grzewczym, ogrzewając budynek z wykorzystaniem pompy ciepła.

Dziękujemy!

Prosimy czekać na kontakt