Z roku na rok, wzrasta zainteresowanie tematyką pomp ciepła wśród Polskich inwestorów. Wynika to przede wszystkim z korzyści, jakie płyną z zastosowania takiego rozwiązania – tanie i komfortowe ogrzewanie to czynniki, które skłaniają ku rozważeniu takiego systemu w naszym domu. Ceny tradycyjnych paliw cały czas ulegają zmianie, dlatego pompy ciepła stają się ciekawą alternatywą dla takich nośników energii jak np. gaz ziemny, gaz płynny czy biomasa.

Informacje ogólne o pompach ciepła

Pompa ciepła to urządzenie cieplne, które „pompuje ciepło” – pobiera ciepło o niskiej temperaturze ze środowiska naturalnego (z gruntu, wody lub powietrza) i przy pomocy energii elektrycznej zamienia je na ciepło o wysokiej temperaturze – wykorzystywane do ogrzewania domu i podgrzewania wody użytkowej.

Pomp ciepła nie można klasyfikować jako standardowych urządzeń grzewczych takich jak np. kotły gazowe, ponieważ stanowią one część bardziej złożonego systemu. Samo urządzenie (pompa ciepła) stanowi serce instalacji na którą składają się przede wszystkim:

– dolne źródło – w zależności od rodzaju stosowanego dolnego źródła (woda, grunt, powietrze) jest to otoczenie, z którego pobierane jest ciepło dla instalacji

– sama pompa ciepła – to ona czerpie ciepło z dolnego źródła i przekształca je na formę użytkową, podnosząc tym samym temperaturę czynnika grzewczego instalacji

– górne źródło – instalacja centralnego ogrzewania w pomieszczeniach. Przy wykorzystaniu pompy ciepła jako urządzenia grzewczego, przeważnie stosuje się system ogrzewania płaszczyznowego (podłogowego, ściennego) ze względu na niższe parametry temperaturowe czynnika – np. 40/30 st.

Wydajność pompy ciepła uzależniona jest od parametrów dolnego oraz górnego źródła, dlatego dobór odpowiedniej pompy jest trudniejszy niż w przypadku innych źródeł ciepła.

pompa ciepła
fot. https://www.immergas.pl/
Rodzaje pomp ciepła – podstawowa klasyfikacja

Podstawowy podział pomp ciepła wynika z rodzaju zastosowanego dolnego źródła. Istnieje wiele konfiguracji dolnego źródła, ale dzisiaj skupimy się na tych najbardziej podstawowych, które można spotkać w Polskich domach.

1. Pompy gruntowe (solanka-woda)

pompa ciepła gruntowa

Gruntowe pompy ciepła, jak sama nazwa wskazuje, pobierają energię z gruntu za pomocą wymiennika gruntowego, przez który przepływa ciecz niezamarzająca zwana solanką. Posiadają one bardzo dobre parametry eksploatacyjne oraz są niezależne od zmian temperatury powietrza zewnętrznego. Układ ten nawet przy temperaturach zewnętrznych poniżej -20st. będzie działał prawidłowo. Występują dwa podstawowe rodzaje wymienników gruntowych:

– kolektor płaski, zakopany na głębokości ok. 1,5 m. Jeśli decydujemy się na wymiennik płaski, należy pamiętać, że potrzebujemy dużej przestrzeni na działce, która nie może być wykorzystana jako podjazd (nie może być utwardzona), zadrzewiona, ani obsadzona gęstymi krzewami. Jest to wymagane, aby deszcze i promieniowanie słoneczne docierało do gruntu, by umożliwić regenerację zasobów ciepła pomiędzy sezonami.

– kolektor pionowy, czyli tzw. sonda pionowa zakopana w ziemi na głębokości od 30 do ok. 100m. W przeciwieństwie do kolektora płaskiego, teren na którym znajdują się sondy, może być zadrzewiony i zagospodarowany. Ciepło bowiem pobierane jest z wnętrza ziemi, a temperatura rośnie wraz z głębokością. Przy zastosowaniu kolektorów pionowych mamy pewność równomiernej pracy pompy, ponieważ zmiany pór roku nie wpływają na zmianę temperatury w dolnym źródle. Problematyczne jest jedynie poprawne wykonanie odwiertów, które są dosyć kosztowne ze względu na zastosowanie specjalistycznego sprzętu do ich wykonania. Przyjmuje się, że wykonanie sond pionowych, jest wydajniejszym rozwiązaniem w stosunku do kolektorów płaskich. Koszt odwiertów wraz z materiałem i sondą wynosi średnio 140 zł brutto/mb.

2. Wodne pompy ciepła (woda-woda)
pompa ciepła wodna

Wodna pompa ciepła czy inaczej pompa ciepła woda-woda, swoją konstrukcją bardzo przypomina pompę gruntową, z tą jednak różnicą, że zamiast solanki, w instalacji płynie woda. Działa to w sposób wykorzystujący istniejące wokół działki zbiorniki wodne. Pompa może też działać przy wykorzystaniu dwóch studni głębinowych wykopanych na terenie działki – jedna z nich nazywana jest czerpną, druga zrzutową. W przypadku studni głębinowych na działce, z pierwszej studni pobierana jest woda, odzyskiwana jest energia cieplna a sama schłodzona woda trafia do drugiej studni. W takim przypadku urządzenie musi być wyposażone w odpowiednią automatykę kontrolną, która pozwola na automatyczne wyłączenie urządzenia w momencie dopływu wody o zbyt niskiej temperaturze.

Pompy ciepła woda-woda mogą współpracować z ogrzewaniem zarówno płaszczyznowym, jak i z grzejnikami konwekcyjnymi. Najwydajniejszym systemem jest połączenie pompy ciepła z niskotemperaturowym ogrzewaniem płaszczyznowym (podłogówka). Zastosowanie takiego rozwiązania wiąże się z ogromnymi kosztami inwestycyjnymi, bowiem dla domu ok. 200m2 koszt samej pompy wynosi ok 30 tys zł, montaż 4 tys zł, pompa głębionowa 1,5 tys zł, montaż dolnego źródła ciepłą ok. 4 tys zł.

3. Powietrzne pompy ciepła (powietrze-woda)
powietrzna pompa ciepła
fot. http://www.pompyciepla24.pl/

Powietrzne pompy ciepła pobierają energię cieplną o niskiej temperaturze z powietrza, aby potem przy wykorzystaniu energii elektrycznej, zamienić ją na energię użytkową o wysokiej temperaturze. Energię użytkową można więc wykorzystać do ogrzewania pomieszczeń oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Do działania systemu potrzebna jest energia elektryczna, która stanowi ok. 20% energii potrzebnej do funkcjonowania instalacji. Pozostałe 70% to energia darmowa z otoczenia (powietrza) co czyni pompy ciepła ekonomicznym rozwiązaniem dla inwestorów. Te systemy są jednymi z najpopularniejszych wśród wszystkich rodzajów pomp ciepła, ponieważ umożliwiają szybki i łatwy montaż, a przy tym ich praca jest bardzo wydajna. Bardzo często spotyka się instalacje wspomagane systemami PV – ale o tym powstanie oddzielny artykuł.

Wyróżniamy dwa podstawowe typy powietrznych pomp ciepła:

  • Jednostki typu monoblok – wyłącznie jednostka zewnętrzna
  • Jednostki typu Split – dwa moduły (zewnętrzny i wewnętrzny)

Powietrzne pompy ciepła, w przeciwieństwie do innych rodzajów pomp (gruntowa, wodna), nie wymagają wykonania wykopów bądź odwiertów, ale też ich instalacja jest stosunkowo łatwa. Wszystkie te czynniki sprawiają, że powietrzne pompy ciepła są coraz częściej wybieranymi źródłami ciepła – w przypadku braku dostępu do sieci gazowej. Dużą zaletą tego rodzaju urządzeń jest możliwość instalacji w obiektach już zamieszkałych. Należy jednak pamiętać, że pompy ciepła przystosowane są do pracy w niskich temperaturach czynnika grzewczego. Oznacza to, że najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie ogrzewania podłogowego w budynku – temperatury czynnika ok. 35/28 st. C.