Dlaczego i dla kogo pompy ciepła?

Czego dowiesz się z artykułu?

• Czy pompy ciepła są ekologiczne?
• Dlaczego warto wybrać pompę ciepła zamiast kotła?
• Jaką dobrać pompę ciepła do nowego domu?
• Czy pompę ciepła można zamontować w modernizowanym domu?
• Czy pompa ciepła może chłodzić?

Dobre ogrzewanie musi zapewnić pożądaną temperaturę w całym budynku. Jednak żeby tak było, potrzebna jest nie tylko odpowiednia moc grzewcza. Ciepło należy przecież przekazywać do wnętrz we właściwym czasie i w odpowiedniej ilości. W związku z tym najlepiej, jeśli działanie instalacji c.o. daje się w jak największym stopniu zautomatyzować.

Przecież mało kto ma czas i chęci, żeby ciągle nadzorować pracę kotła, dokładać paliwa itd. A często jest i tak do tego zmuszony, bo w naszym kraju wciąż dominują najprostsze kotły zasypowe na węgiel (bez podajnika). Do tego to właśnie one są głównym źródłem smogu. Niska emisja to przede wszystkim dym z małych kotłowni. Oba te problemy - kłopotliwej i czasochłonnej obsługi oraz zanieczyszczenia środowiska, można rozwiązać, stosując pompy ciepła.

Pompy ciepła i ekologia

Czy pompy ciepła są ekologiczne? Same w sobie nie emitują żadnych szkodliwych substancji. Nie ma tu przecież spalin. Jednak do działania potrzebują energii elektrycznej. W Polsce prąd pozyskiwany jest zaś głównie dzięki spalaniu węgla. Ale elektrownie wyposażone są w rozmaite systemy wychwytywania zanieczyszczeń. Stosuje się tam nieraz złożone sposoby oczyszczania i metody, które w małej skali byłyby zupełnie nieopłacalne, droższe od kotła.

Ponadto, nawet uwzględniając bardzo niską sprawność produkcji i przesyłu prądu, układ z pompą ciepła daje ostatecznie wyższą sprawność, niż kocioł węglowy. Wszystko dlatego, że ciepło dostarczane do domu może aż w ponad 3/4 pochodzić z otoczenia - ziemi, wody lub powietrza - a nie z sieci energetycznej. Jeżeli dodamy panele fotowoltaiczne, efekt ekologiczny będzie zdecydowanie korzystniejszy. W skali roku, mogą one nawet w pełni równoważyć ilość energii elektrycznej pobieranej przez pompę. Oczywiście, w środku zimy pompa będzie działać, bazując głównie na prądzie z sieci, a nie z paneli. Za to w cieplejszych porach roku nadmiar uzyskanego z nich prądu trafi do sieci.

Może cię zainteresować

Wybór pompy ciepła do domu jednorodzinnego Sposób na tanią ciepłą wodę - pompa ciepła Ecodan QUHZ CO2 Jakie są dotacje na pompę ciepła 2023 roku? Kiedy pompa ciepła się opłaca? O co chodzi z tymi pompami ciepła? Powietrze-powietrze, powietrze-woda? Pompa ciepła do cwu i kocioł na pellet - jak sprawdzi się ten duet? Czy pod pompę ciepła potrzebny jest fundament? Oszczędzaj z pompą ciepła! Dlaczego warto wybrać pompę ciepła do ogrzewania domu? Hybrydowa pompa ciepła - wszystko, co musisz o niej wiedzieć Jak zabezpieczyć monoblokową pompę ciepła powietrze-woda przed zamarzaniem? Rola zaworu przecizamrożeniowego Bufor ciepła 1000 l - kiedy warto stosować, a kiedy nie? Cykl defrost w powietrznej pompie ciepła. Dlaczego jest tak niezbędny? Pompa ciepła czy kocioł pelletowy?

Zobacz więcej Zwiń

Jednak niezależnie od tego, jak sytuacja wygląda w skali makro, to w małej, gdy rozpatrujemy wyłącznie otoczenie swojego domu, pompa ciepła jest całkowicie czystym urządzeniem grzewczym. Nie emituje żadnych spalin, w najmniejszym stopniu nie pogarsza jakości powietrza.

Pompa ciepła nie emituje żadnych zanieczyszczeń. (fot. Buderus)

Pompa ciepła zamiast kotła

Wykorzystanie pompy ciepła oznacza dla domowników nie tylko czystość, ale i wygodę. To urządzenia całkowicie bezobsługowe. Tak naprawdę wystarczy, że ustawimy temperaturę, jaką chcemy mieć w pomieszczeniach. Automatyka zrobi resztę, samodzielnie dobierając parametry działania tak, aby nie tylko osiągnąć zamierzony efekt (tj. określoną temperaturę), lecz także, żeby odbyło się to jak najmniejszym kosztem (z najwyższa sprawnością). Istotną zaletą jest i to, że nie musimy gromadzić paliwa, co wymagałoby przecież miejsca na posesji i w budynku. Pompa pracuje ponadto całkowicie czysto.

Pomieszczenie z nią można niemal dowolnie wykorzystywać, jedynym ograniczeniem jest głośność urządzenia. Co ważne szczególnie w remontowanych domach, nie musimy mieć komina, określonego typu wentylacji, nawiewu powietrza. Dla odmiany w domu z kotłem na paliwo stałe, nawet nowoczesnym, mieszkańcy mają kontakt z dymem, pyłem i innymi zanieczyszczeniami. Muszą nosić opał, usuwać popiół, czyścić kocioł. To sporo pracy i po prostu niewygoda.

Pompa ciepła nie potrzebuje komina, nawiewu powietrza, codziennej obsługi. Wewnątrz domu nie zajmuje ona wiele miejsca i nie ma trudnych do spełnienia wymagań. (fot. Hydro-Tech (Alpha Innotec))

Pompa ciepła do nowego domu

Jaką pompę ciepła wybrać zależnie od sytuacji? Najwięcej swobody mamy w dopiero budowanym domu, gdy działka nie jest jeszcze zagospodarowana. Wtedy bardzo atrakcyjne są modele typu grunt/woda. Ułożenie w ziemi poziomych kolektorów rurowych albo wykonanie głębokich pionowych odwiertów oznacza wprawdzie dodatkowe wydatki, ale za to urządzenie pracuje z wysoką, praktycznie stałą sprawnością - niezależnie od temperatury powietrza na zewnątrz. W naszym klimacie to istotna zaleta. Musimy sobie zdawać sprawę, że pompy wykorzystujące powietrze zewnętrzne bardzo tracą na sprawności, gdy panuje mróz. Koszty eksploatacyjne rosną. I tego ograniczenia nie ominiemy.

Ponadto na kolektory poziome potrzeba sporej powierzchni działki. Terenu, którego nie tylko nie można zabudować, ale nawet obsadzić wysoką, zacieniającą roślinnością albo wybrukować. Niewskazane jest wszystko, co utrudnia dostęp słońca i deszczu do gruntu. Przy tym wymagana powierzchnia, którą musimy przeznaczyć na tzw. źródło dolne pompy ciepła może się wyraźnie różnić. Najkorzystniejszy jest grunt nasączony wodą i gliniasty, najgorszy zaś suchy piasek. W każdym razie na małych posesjach raczej nie zmieścimy kolektorów poziomych. Z kolei odwierty poziome nie zabierają wiele miejsca, ale ich wykonanie jest droższe.

Systemy grunt/woda działają w sposób bardziej ekonomiczny, a przede wszystkim bardziej stabilnie niż powietrzne. (fot. De Dietrich (Sofath))

Przy nowym domu - należy dobrze rozważyć, który wariant będzie korzystniejszy - droższa na etapie inwestycji, jednak tańsza w eksploatacji pompa grunt/woda, czy tańsza w zakupie, lecz mniej ekonomiczna podczas użytkowania pompa powietrze/woda. Podstawowym czynnikiem będzie tu zapotrzebowanie domu na ciepło. W nowych, z założenia energooszczędnych budynkach, wzrost kosztów eksploatacji nie jest aż tak bolesny.

W nowych budynkach pompa ciepła może bez trudu pokryć całe zapotrzebowanie na ciepło. (fot. Stiebel Eltron)

Pompa ciepła w modernizowanym domu

Założenie pompy ciepła może być bardzo interesującym rozwiązaniem dla właścicieli modernizowanych domów. Szczególnie wtedy, gdy budynek był dotąd ogrzewany kłopotliwym w obsłudze i nieekologicznym kotłem zasypowym. Albo używano drogiego paliwa, np. oleju opałowego, gazu płynnego.

W już istniejących obiektach najpopularniejsze są systemy powietrze/woda. Wynika to przede wszystkim z faktu, że wówczas nie musimy ingerować w otoczenie domu, co na już zagospodarowanych posesjach jest bardzo dużą zaletą. Ponadto warto wiedzieć, że pompy dostępne są także jako urządzenia typu monoblok. Instaluje się je w całości na zewnątrz budynku, zwykle przy ścianie zewnętrznej. W takim układzie przez ścianę przechodzą tylko przyłącza hydrauliczne i przewody elektryczne. W środku nie musimy więc wygospodarowywać miejsca.

Ważne jednak, żeby część wodną zabezpieczyć przed zamarznięciem, na wypadek awarii, np. dłuższego braku prądu. W związku z tym niekiedy zakłada się wymiennik ciepła pomiędzy pompą oraz instalacją c.o. wewnątrz budynku. Po stronie pompy używa się wówczas roztworu płynu niezamarzającego, a niekiedy zamiast tego napełnia nim cały układ c.o.

Powietrzna pompa ciepła pod względem technicznym przypomina klimatyzator. Jednak zwykle zasila wodną instalację c.o. (fot. Hewalex)

Jednak w istniejących budynkach zasadnicze znaczenie ma rodzaj instalacji grzewczej. To, czy ciepło przekazują grzejniki ścienne czy ogrzewanie płaszczyznowe (np. podłogowe). Tak naprawdę, nie chodzi o sam rodzaj ogrzewania, ale o temperaturę wody w systemie. Im jest niższa, tym lepiej w odniesieniu do funkcjonowania pompy. Dlatego bardzo dobrze, jeśli w domu założono niskotemperaturowe ogrzewanie płaszczyznowe i ma on na tyle niskie straty ciepła, że ono wystarcza. Jeżeli mamy grzejniki, to nie znaczy, że nie możemy ogrzewać budynku pompą. Kluczowe jest właśnie zapotrzebowanie na ciepło.

Zainstalowanie pompy jest często częścią większego przedsięwzięcia termomodernizacyjnego, polegającego na dociepleniu ścian, wymianie okien itd. A te zmiany wyraźnie wpływają na zapotrzebowanie na moc grzewczą. Może się okazać, że po ich dokonaniu wystarczająca będzie typowa pompa oraz nieco powiększone grzejniki. Albo grzejniki specjalnego rodzaju, wyposażone w bardzo ciche wentylatory. Wymuszony przez nie ruch powietrza zapewnia wysoką moc grzewczą nawet przy temperaturze zasilania rzędu 40°C.

Na wykonanie ogrzewania płaszczyznowego właściciele istniejących już domów decydują się rzadko, praktycznie tylko w razie generalnego remontu. Warto jednak pamiętać, że płaszczyznowe nie musi oznaczać podłogowego. W wersji sufitowej lub ściennej - rurki ogrzewania można ukryć w warstwie tynku. Są nawet specjalne systemy z cieńszymi rurkami, które da się zatopić nawet w standardowej grubości warstwie tynku. Albo przystosowane do ukrycia za płytami g-k, choćby na skosach poddasza. Takie rozwiązanie jest nie tylko dobre odnośnie samej pompy ciepła, ale przede wszystkim dla naszego zdrowia. Pomieszczenia są ogrzewane równomiernie, do w pełni komfortowej temperatury.

Specjalne elementy układu do ogrzewania ściennego można ukryć nawet w tynku o typowej grubości. (fot. Hadwao)

Jeżeli straty ciepła w budynku oraz instalacja z grzejnikami uniemożliwiają właściwe ogrzanie domu w systemie niskotemperaturowym, możemy zamontować tzw. wysokotemperaturową pompę ciepła. Są one przystosowane do pracy z wyższą temperaturą zasilania. Może ona wynosić nawet ponad 55°C, co w większości przypadków wystarcza, gdy nie chcemy zmieniać grzejników. Takie pompy są nieco mniej ekonomiczne niż tej samej klasy urządzenia niskotemperaturowe, ale różnice są do zaakceptowania.

W obiektach o dużych stratach ciepła pozostaje jeszcze jedno rozwiązanie. Mianowicie układ biwalentny, czyli z dwoma źródłami ciepła - pompą i kotłem. Wówczas do pewnej temperatury (np. -7°C) wystarcza ogrzewanie pompą ciepła. Przy większym mrozie, gdy ona by sobie już nie radziła, np. ze względu na konieczność zbytniego podniesienia temperatury wody, ogrzewanie przejmuje kocioł. Takie układy stosuje się z powodzeniem od wielu lat. Ma to sens, bo przecież przez większość sezonu grzewczego panuje na zewnątrz właśnie dość umiarkowana temperatura.

Czy pompa ciepła może chłodzić?

Coraz częściej decydujemy się na montaż klimatyzacji. Okazuje się potrzebna, czy przynajmniej pożądana nie tyle ze względu na jakieś gwałtowne ocieplenie klimatu w ostatnich latach, co zmiany w sposobie budowania domów. Coraz częściej wybieramy duże przeszklenia na nasłonecznionych elewacjach, a to one są głównym źródłem tzw. zysków ciepła od słońca we wnętrzach. O ile w chłodniejszych porach roku są one pożądane, bo pozwalają ograniczyć ogrzewanie, to latem bywają kłopotliwe. A mieszkanie w przegrzanym domu też nie przysłuży się naszemu zdrowiu i samopoczuciu.

Jeżeli zdecydujemy się na odpowiedni model pompy ciepła, będziemy mogli używać jej nie tylko do ogrzewania, ale i chłodzenia. Analogicznie do typowych klimatyzatorów działają pompy ciepła w systemie powietrze/powietrze. Mamy tu jednostki wewnętrzne dające - w zależności od trybu pracy - nadmuch ciepłego lub chłodnego powietrza. Jednak takie zastosowanie sprzętu nie jest w naszym kraju popularne. Nieunikniony jest tu ruch powietrza, szum, często nierównomierny rozkład temperatury.

Znacznie ciekawszym rozwiązaniem jest wykorzystanie do chłodzenia wodnej instalacji c.o. Najlepiej w wersji płaszczyznowej (sufitowej, ściennej, podłogowej), chociaż z grzejnikami też jest to możliwe. Po prostu w czasie upałów zamiast ciepłej przepływa w instalacji chłodna woda i w ten sposób odbiera nadmiar ciepła z wnętrz. Mamy chłodzenie bez przeciągów spowodowanych nawiewem zimnego powietrza, działające równomiernie, niemal niezauważalnie. To efektywny sposób obniżenia temperatury w domu. Co do skuteczności porównywalny z typową klimatyzacją, a tańszy w eksploatacji i często dający wyższy od niej komfort.

Pompy typu powietrze/woda mogą działać tylko w trybie chłodzenia aktywnego, gruntowe również pasywnego. (fot. Termet)

Chłodzenie może zapewniać praca sprężarki pompy ciepła, konstrukcyjnie przystosowanej do takiego odwróconego obiegu. Tylko w taki sposób mogą funkcjonować modele typu powietrze/woda. Za to za wersjami grunt/woda przemawia ważki argument. Mianowicie możliwość pracy w trybie tzw. chłodzenia pasywnego. Wykorzystujemy tu fakt, że grunt (źródło dolne) ma nawet latem najwyżej kilkanaście stopni. Można więc dzięki niemu schłodzić wodę w obiegu c.o. Podłogówka, inny rodzaj ogrzewania płaszczyznowego albo grzejniki będą wówczas chłodzić wnętrze. Przepływ ciepła zachodzi przy tym od ciała cieplejszego (wnętrze domu) do chłodniejszego (grunt). Sprężarka pompy ciepła nie musi zatem działać, wystarczą pompy obiegowe c.o. oraz dolnego źródła gruntowego. Do chłodzenia pasywnego najlepiej nadają się instalacje płaszczyznowe - sufitowa, ścienna, podłogowa. Właśnie w tej kolejności.

Duża powierzchnia płaszczyzn powoduje, że nie muszą być one znacznie chłodniejsze od powietrza, by działać efektywnie. Nie dochodzi przy tym do przeciągu czy nierównomiernego rozkładu temperatury w większych pomieszczeniach. A na takie zjawiska uskarża się wielu użytkowników tradycyjnej klimatyzacji. Jeżeli zaś do chłodzenia chcemy wykorzystać grzejniki ścienne, to powinniśmy wybrać tzw. klimakonwektory, czyli typ wyposażony w ciche wentylatory - zwiększające przepływ powietrza przez grzejnik, a przez to i wymianę ciepła.

Klimakonwektory, w przeciwieństwie do zwykłych grzejników, dobrze nadają się także do chłodzenia domu. (fot. Daikin)

Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: Stiebel Eltron