Jak działają pompy ciepła?
Pompy ciepła są coraz bardziej popularnymi urządzeniami wykorzystywanymi do ogrzewania domu oraz podgrzewania wody użytkowej. Wyglądem przypominają kocioł grzewczy na gaz lub małą lodówkę. Nie zajmują zatem wiele miejsca, dzięki czemu oszczędzamy kilka metrów kwadratowych powierzchni, ale co najważniejsze – są bardzo energooszczędne. Za ich sprawą możemy obniżyć roczne rachunki za ogrzewanie nawet o kilka tysięcy złotych.
W jaki sposób pompa ciepła pobiera i dostarcza energię?
Do ogrzewania budynku pompa wykorzystuje ciepło, które dostarcza ze źródła dolnego (czyli źródła o niższej temperaturze), do cieplejszego ośrodka. Źródłem dolnym może być powietrze, woda lub grunt. Z kolei źródło górne to woda (o wiele rzadziej powietrze), która znajduje się w instalacji grzewczej. Tym sposobem pompa ciepła nie produkuje sama ciepła, ale jedynie przekazuje je z jednego źródła do drugiego, jednocześnie podwyższając jego temperaturę. Jej zasilanie wymaga energii elektrycznej, jednak są to znikome ilości, dzięki czemu ogrzewanie domu pompą ciepła jest znacznie tańsze od instalacji gazowej czy olejowej.
Jaką pompę wybrać?
Wybierając konkretny rodzaj pompy ciepła musimy sugerować się nie tylko aspektami technicznymi samego urządzenia, ale przede wszystkim warunkami panującymi na działce czy strefą klimatyczną.
- Powietrzna pompa ciepła
Najłatwiejszą w instalacji jest pompa ciepła, w której źródłem dolnym będzie powietrze. Są jednak minusy takiego rozwiązania – gdy temperatura otoczenia osiągnie bardzo niską wartość, urządzenie będzie nie tylko pobierać więcej energii do przekazania ciepła, ale także jego wydajność pozostawi wiele do życzenia. W naszym klimacie nie występują jednak często temperatury kryzysowe (poniżej -25°C). Według danych opracowanych przez IMiGW (które zawarte są w Atlasie Klimatu Polski), w ciągu ostatnich 30 lat średnia temperatura w najzimniejszym miesiącu roku, czyli styczniu, wynosiła od -1 do 0°C. Natomiast łączna ilość dni w roku, które uznano za szczególnie mroźne (według autorów opracowania to -10°C), to zaledwie 1 dzień! W związku z tymi informacjami można stwierdzić, że powietrzna pompa ciepła pracuje w pełni wydajnie i ekonomiczne przez większość sezonu grzewczego.
- Pompa ciepła typu solanka/woda
Pompy tego typu wykorzystują jako dolne źródło grunt, którego temperatura na głębokości ok. 1,5 m oscyluje na poziomie 10°C. Taka temperatura jest wystarczająca do ekonomicznej pracy urządzenia oraz ilości pozyskiwanego ciepła. Do działania pompy potrzebna jest instalacja poziomego wymiennika ciepła lub gruntowego, którego rury ułożone są w pionowych odwiertach, tworząc tzw. sondy. W porównaniu do pomp powietrznych koszt eksploatacji będzie niższy, natomiast koszt inwestycji wyższy o koszt wykonania kolektora gruntowego. Porównując do konwencjonalnych źródeł ciepła, gruntowa pompa ciepła pozwala zmniejszyć koszt ogrzewania domu nawet do 80%, przy jednoczesnym zachowaniu rozsądnej sumy inwestycji.
- Pompa ciepła typu woda/powietrze lub woda/woda
Te rodzaje pomp ciepła korzystają z energii znajdującej się w wodzie gruntowej, która wykazuje dość wysoką temperaturę (na poziomie ok. 9°C w zimie), a zatem jest bardzo efektywnym źródłem przez cały rok. Do jej funkcjonowania wymagana jest budowa dwóch studni: czerpnej oraz zrzutowej. Innymi słowy, z pierwszej z nich pobierana jest woda, której ciepło jest podbijane przez pompę ciepła do wyższej temperatury i przekazywane do instalacji grzewczej, a schłodzona woda odprowadzana jest drugą studnią do tej samej warstwy wodonośnej z której wcześniej została pobrana. Tego typu urządzenia są bardzo wydajne, ale nie zawsze na działce mamy do dyspozycji wodę gruntową o odpowiednim przepływie i jakości, w związku z czym instalacje tego typu wykonywane są stosunkowo rzadko w Polsce. W porównaniu do pomp powietrznych koszt eksploatacji tego typu urządzeń będzie niższy, natomiast koszt inwestycji wyższy o koszt wykonania dwóch studni do poboru i zrzutu wody.
Co musimy wiedzieć, decydując się na pompę ciepła?
Poza informacjami dotyczącymi mechanizmu działania poszczególnych rodzajów pomp ciepła, decydując się na taką instalację, musimy zwrócić uwagę jeszcze na kilka innych aspektów. O najważniejszych z nich mówi dr inż. Małgorzata Smuczyńska (firma Nibe-Biawar), którą zapytaliśmy o zdanie.
Redakcja: Przez jaki czas pompy ciepła działają w pełni wydajnie? Czy można w jakiś sposób wydłużyć ich żywotność?
M. S.: Średnio pompy ciepła funkcjonują bezawaryjnie przez około 20 lat. Jednak możemy wydłużyć ten czas poprzez właściwy dobór mocy urządzenia do budynku, zastosowanie zbiornika buforowego do pomp ciepła typu on/off oraz regularną kontrolę serwisową czyli roczny przegląd pompy ciepła.
Redakcja: Czy dodatkowa instalacja kolektorów słonecznych może wzmocnić efektywność energetyczną naszych domów?
M. S.: Jak najbardziej uzasadniona jest instalacja systemów czerpiących energię ze źródeł odnawialnych w celu zwiększenia efektywności energetycznej budynku. Jednak w przypadku istnienia instalacji z pompą ciepła o wysokiej efektywności, np. typu solanka/woda oraz w przypadku gdy nie ma zwiększonego, ponad przeciętnego zapotrzebowania na c.w.u., dodatkowe źródło ciepła nie będzie miało uzasadnienia ekonomicznego.
Redakcja: Czy pompę ciepła można wykorzystać również do chłodzenia domu?
M. S.: Oczywiście! Pompy ciepła mogą również chłodzić pomieszczenia latem dzięki pracy rewersyjnej, czyli zmianie kierunku obiegu chłodniczego pompy ciepła. Jest to tzw. chłodzenie aktywne, dzięki któremu możemy uzyskać niską temperaturę na zasilaniu systemu grzewczego np. +7oC. W przypadku pomp gruntowych możliwe jest również tzw. chłodzenie pasywne, które jest prawie darmowe bo nie wymaga pracy sprężarki. W tym przypadku chłód pozyskany z gruntu ,przekazywany jest za pomocą dodatkowego wymiennika ciepła, bezpośrednio na instalację grzewczą płaszczyznową w formie np. ogrzewania podłogowego, ściennego lub sufitowego.
Podsumowując – pompy ciepła wymagają dużej uwagi podczas wyboru odpowiedniej mocy, projektowaniu instalacji oraz jej montażu. Jednak podczas eksploatacji są właściwie bezobsługowe, a wymagają naszej ingerencji jedynie w przypadku rzadko występujących usterek, bądź w trakcie standardowego serwisu – który powinniśmy zlecić firmie z uprawnieniami serwisowymi danego producenta pompy ciepła.