W ostatnich latach w zawrotnym tempie wzrosły ceny paliw, co spowodowało zainteresowanie inwestorów odnawialnymi źródłami energii. Coraz częściej inwestorzy, planując system ogrzewania, analizują temat pomp ciepła.
Producenci niesieni falą popularności technologii pomp ciepła prześcigają się w prezentowaniu coraz lepszych i bardziej nowoczesnych modeli. Chcąc zachęcić klienta do swojego produktu, posługują się często niezrozumiałymi dla przeciętnego Kowalskiego branżowymi terminami. Nie trzeba mieć jednak przygotowania technicznego, by w pełni porównać oferty dostępne na rynku i wybrać tę najbardziej odpowiednią dla siebie. W tym artykule postaramy się wyjaśnić najważniejsze terminy związane z systemem grzewczym opartym na pompie ciepła, przedstawimy swoiste kompendium wiedzy na temat pomp ciepła, dzięki któremu bez problemu zrozumiemy zasadę działania, terminologię oraz możliwości urządzenia.
Energia ciepła pochodząca z promieniowania słonecznego jest wszechobecna i niemalże nieograniczona. Niestety samodzielnie nie jest w stanie osiągnąć temperatur wystarczających, by zasilać nasze systemy grzewcze. Pompa ciepła natomiast umożliwia podniesienie tych temperatur. Często opisuje się pompę ciepła jako odwróconą lodówkę, ale co to właściwie znaczy? Zasada działania urządzenia polega na przemianach termodynamicznych czynnika roboczego, który przejmuje zgromadzone w tzw. dolnym źródle ciepło o niskiej temperaturze i oddaje je do systemu grzewczego o wyższej temperaturze. Tu musimy przeanalizować nieco bardziej szczegółowo budowę pompy ciepła. Jej główne elementy to wymienniki ciepła: parownik i skraplacz, płyn chłodniczy oraz serce pompy - sprężarka. Czynnik roboczy znajdujący się w parowaczu przejmuje energię słoneczną, po czym odparowuje i już w postaci gazowej zostaje sprężany. Wzrost ciśnienia powoduje wzrost temperatury gazu. Ciepło na skraplaczu oddawane jest naszej instalacji grzewczej (tzw. górne źródło), czynnik powraca do ciekłej formy, a jako że wszystko odbywa się w zamkniętym systemie – cykl się powtarza. Oczywiście do zapewnienia tego procesu niezbędne jest dostarczenie energii elektrycznej do napędzania sprężarki, lecz sama energia z otoczenia stanowi już 75%.
Systemów pobierania ciepła z otoczenia jest kilka, uzależnione są od typu budynku oraz zastosowanej w nim instalacji grzewczej i lokalizacji. Rodzaj pompy ciepła zależy właśnie od metody pobierania energii cieplnej, mówimy wtedy o dolnym źródle ciepła, przedstawimy trzy podstawowe: grunt, woda i powietrze. Ciepło z ziemi możemy pobierać na dwa sposoby: z kolektora poziomego oraz pionowego. Gruntowy kolektor poziomy to rury PE ułożone na głębokości ok. 1,6 m pod powierzchnią ziemi z zachowaniem ok. 0,8-1 m odstępów. W rurach krąży niezamarzający płyn (glikol), który w obiegu zamkniętym odbiera ciepło z ziemi i przekazuje je do pompy ciepła. O ile jest to tańsze z rozwiązań gruntowych, to obarczone jednak pewnymi wymaganiami. Kolektor poziomy zajmuje sporo miejsca. Nie może znajdować się pod budynkiem, więc nasza działka musi być odpowiednio duża. Kolektor musi mieć bezpośredni dostęp do energii słonecznej oraz wody opadowej, nie możemy pokryć go żadną nieprzepuszczającą wody nawierzchnią, np. kostką betonową. Nie bez znaczenia jest również jakość gruntu – im większa zawartość wody, tym bardziej wydajne nasze dolne źródło. Alternatywą może być gruntowy kolektor pionowy, system z odwiertami lub zwanymi inaczej sondami pionowymi. Sondy to także rury z tworzywa sztucznego, lecz umieszczane w gruncie w postaci głębokich odwiertów pionowych, w ilości i na głębokości wynikającej z zapotrzebowania obiektu i mocy grzewczej pompy. Kolektor pionowy zabiera mało miejsca i może być umieszczony pod budynkiem, warto o tym pomyśleć na etapie planowania inwestycji. Kolejną zaletą odwiertów jest fakt, iż tak głęboko w gruncie przez cały rok utrzymuje się stała temperatura - jest to zatem bardzo efektywne rozwiązanie, niestety droższe od poprzedniego.
Praktycznie żadnych prac ziemnych nie wymaga kolejne dolne źródło – powietrze zewnętrzne. Jest to rozwiązanie idealne dla działek niewielkich lub tam, gdzie z różnych przyczyn inwestor nie może lub nie chce zastosować pozostałych systemów. Inwestorzy, często z niewiedzy, z góry skreślają to rozwiązanie. Powietrze zewnętrze jako dolne źródło podlega znacznym wahaniom temperatur w skali roku, nie znaczy to jednak, że nie można go zastosować do ogrzewania budynku . Wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej spada moc grzewcza pomp oraz wydajność. Większość z nich pracuje do temperatury -20°C i na ogół wspomagane są dodatkowym źródłem ciepła. Pompa powietrzna jest więc doskonałym rozwiązaniem do modernizacji obiektów już istniejących, korzystających z kotłowni zasilanych np. olejem czy gazem. Taki układ pozwoli na znaczne obniżenie kosztów dotychczasowego ogrzewania.
Ostatnim dolnym źródłem jest woda. Może to być zarówno woda gruntowa, jak i woda powierzchniowa. Jeśli dostępny jest zbiornik wodny np. staw lub jezioro o odpowiedniej wielkości i głębokości, można ułożyć w nim rury PE. Skorzystamy wtedy z podobnej zasady działania jak przy kolektorze poziomym. W systemie wykorzystującym wodę gruntową znajdują się dwie studnie: czerpna oraz zrzutowa. Jedna doprowadza wodę i energię cieplną do pompy, druga odprowadza. Warunkiem zastosowania studni są odpowiednie warunki hydrogeologiczne. Ujęcie wody musi posiadać wystarczającą pojemność, wydajność oraz właściwy skład fizykochemiczny. System jest skomplikowany zarówno w eksploatacji, jak i wykonaniu, cechuje go jednak najwyższy współczynnik COP, gdyż temperatura wody gruntowej niezależnie od pory roku wynosi ok. 8-10°C. A skoro już mowa o współczynniku COP. Skrót COP oznacza (z ang. Coefficient of Performance) współczynnik efektywności, tj. stosunek ilości energii dostarczonej do pompy ciepła do ilości energii przez nią zużytej. Im wyższy zatem udział energii z dolnego źródła, tym wyższy współczynnik efektywności. Jeśli więc producent podaje, że COP jego urządzenia wynosi 4, oznacza to, że pompa zużyje 1 kW energii elektrycznej, aby uzyskać 4 kW ciepła. Jednak sam wysoki COP nie gwarantuje nam niskich kosztów ogrzewania. Zasadnicze znaczenie odgrywa różnica temperatur dolnego i górnego źródła ciepła. Górne źródło to instalacja grzewcza w budynku. Odbiornikiem ciepła najczęściej jest woda usytuowana w grzejnikach czy instalacji podłogowej. Dlatego podając nazwę pompy ciepła, producent podaje nazwę dolnego źródła i nośnika energii, np. grunt-woda, powietrze-woda. Najkorzystniejszym systemem dla pompy ciepła jest system ogrzewania płaszczyznowego o niskiej temperaturze zasilania, tu fantastycznie sprawdza się ogrzewanie ścienne, sufitowe czy najbardziej popularne podłogowe, które zazwyczaj zasilamy parametrem nie wyższym niż 35°C. Jeśli natomiast inwestor chce w pomieszczeniach zastosować grzejniki ścienne, istnieje taka możliwość. Należy jednak pamiętać, że ich temperatura zasilania (ok. 55°C) to dla pompy zwiększona praca, a dla nas zwiększone rachunki.
Gdy myślimy o pompie ciepła, zazwyczaj pierwszą myślą jest komfortowe grzanie domu zimą. A co latem? Niewiele budynków mieszkalnych wyposażonych jest w systemy klimatyzacji. Dzięki swoim dodatkowym funkcjom, niektóre pompy ciepła mają możliwość stworzenia w budynku komfortu chłodzenia. Tak, pompa ciepła może chłodzić latem! W pompie powietrze-woda funkcję chłodzenia osiągamy poprzez odwrócenie trybu pracy. W pompach, w których czerpiemy ciepło z gruntu, najczęściej korzysta się z chłodzenia pasywnego. Latem temperatura gruntu jako dolnego źródła jest niższa niż otaczającego powietrza, ta różnica temperatur działa na naszą korzyść, gdyż w sposób naturalny, bez pracy sprężarki, ciepło z domu oddawane jest do gruntu, a chłód z gruntu odbierany w pomieszczeniach. I tu znów ogrzewanie płaszczyznowe okazuje się najlepsze. Dzięki dużej powierzchni zapewnia przyjemny klimat w pomieszczeniu. W pomieszczeniach bez ogrzewania płaszczyznowego można zastosować klimakonwektory, które zimą posiadają również funkcję grzania.
System grzewczy powinien nie tylko zapewnić komfortowe ciepło i przyjemny chłód, lecz również dostateczną ilość ciepłej wody. Pompa ciepła bez problemu przygotuje ciepłą wodę użytkową. O ile w nowych budynkach mieszkalnych urządzenie najczęściej obsługuje jednocześnie c.o. oraz c.w.u., są także pompy ciepła przeznaczone jedynie do przygotowywania ciepłej wody. Są to urządzenia powietrze-woda o niewielkiej mocy z wbudowanym już zasobnikiem.
Inwestycja z pompą ciepła nie należy do najtańszych. Za pompę ciepła o mocy ok. 8 kW, do obiektu ok. 150 m2 wraz z instalacją dolnego źródła, w zależności od jego typu zapłacimy od 40 000 do 55 000 zł. Nasz system grzewczy to jednak inwestycja na lata, a tu nie należy iść na kompromis. Należy ponad wszystko wziąć pod uwagę późniejsze koszty eksploatacji. Za dostarczenie 1 kW energii cieplnej przez pompę ciepła zapłacimy ok. 0,15 zł. W porównaniu do kotłowni zasilanych olejem, gdzie koszt to ok. 0,55 zł/kWh, pompa ciepła jest trzykrotnie tańsza w użytkowaniu.
Wybór prawidłowego systemu grzewczego z pompą ciepła, odpowiedniego do naszego budynku oraz naszych potrzeb, zależy od bardzo wielu czynników. Droga do naszego komfortu przez 365 dni w roku zaczyna się od fachowej porady. Szukajmy specjalistów od pomp ciepła! Sprawdzony i kompetentny instalator z pewnością potraktuje nas indywidualnie, zaproponuje nam fachowe doradztwo i montaż. Analizując oferty dostępnych na rynku pomp ciepła, warto być dociekliwym. Sprawdźmy więc historię producenta pomp oraz jego doświadczenie na rynku. Koniecznie pytajmy o czas trwania gwarancji oraz opiekę serwisową i pogwarancyjną. Sprawdźmy również możliwości automatyki urządzenia. Są na rynku dostępne pompy ciepła z możliwością podłączenia do Internetu. Takie rozwiązanie pozwala nie tylko na zdalne sterowanie układem, ale w przypadku awarii serwis szybko ją zdiagnozuje i usunie.