Podłogówka pod pompę ciepła, nie pod kocioł: różnice, rozstaw rur i błędy, które kosztują

Pompy ciepła to szczególne urządzenia grzewcze. Bardzo wyraźnie różnią się bowiem od kotłów, chociaż ostatecznie używa ich się żeby osiągnąć ten sam cel - czyli ogrzać budynek oraz przygotować ciepłą wodę użytkową (do mycia). Wiele problemów - zarówno na etapie doboru, jak i późniejszego użytkowania - bierze się właśnie z nieznajomości, niezrozumienia lub lekceważenia fundamentalnych różnic pomiędzy kotłami i pompami ciepła.

Pompy ciepła, chociaż z powodzeniem używamy ich do ogrzewania, w istocie rzeczy są urządzeniami chłodniczymi. Istota ich pracy polega bowiem na:

• odbieraniu ciepła z jednego miejsca (powietrza, gruntu, wody), nazywanego źródłem dolnym;
• przetwarzaniu go na bardziej użyteczną postać, tak aby dało się je wykorzystać w instalacji z podłogówką lub grzejnikami, co robi sama pompa, wykorzystując do tego energię elektryczną;
• przekazywaniu pozyskanego ciepła do instalacji centralnego ogrzewania (podłogówki, grzejników), czyli używając branżowego żargonu do tzw. źródła górnego.

W tym układzie samo urządzenie jest więc tylko środkowym elementem w systemie źródło dolne - pompa - źródło górne. To jak będzie działało ogrzewanie w nie mniejszym stopniu zależy od samej pompy ciepła, co i od temperatury po stronie źródeł dolnego i górnego. W praktyce oznacza to, że ta sama pompa typu powietrze/woda (czyli czerpiąca ciepło z powietrza zewnętrznego) może działać wydajnie i oszczędnie, gdy na zewnątrz jest np. 0°C, zaś nie jest już w stanie zapewnić wystarczającej ilości ciepła przy -10°C. Albo, że koszty eksploatacji pomp ciepła wyraźnie wzrastają, jeżeli w domu mamy typowe grzejniki, zamiast niskotemperaturowej podłogówki.

Osiągi pompy bardzo mocno zależą od warunków, w których pracuje. Nawet tak podstawowy parametr jak moc nie jest wartością stałą, fot. DE DIETRICH

Najpopularniejsze pompy powietrze woda i ich ograniczenia

Pompy typu powietrze woda wymagają bardziej szczegółowego omówienia, choćby ze względu na swą popularność. Jednak tym bardziej warto się nimi zająć, że powietrze zewnętrzne jest wyjątkowo kapryśnym i pod pewnymi względami trudnym do wykorzystania źródłem dolnym.

Oczywiście, na pierwszy rzut oka trudności nie ma - cóż łatwiejszego, niż ustawić taką pompę ciepła przy budynku? Nie trzeba robić wykopów ani odwiertów jak przy pompach ciepła gruntowych, zastanawiać się nad ich wielkością itp. Wbudowany w jednostkę zewnętrzną pompy wentylator po prostu przetłoczy wymaganą ilość powietrza. Z punktu widzenia inwestora, a więc zwykle amatora bez jakiejkolwiek wiedzy o temacie, mamy więc same zalety. Do tego jeszcze wykonanie instalacji z pompą powietrzną jest nie tylko najprostsze, ale i najtańsze.

Niestety, dla projektanta i instalatora sytuacja nie jest wcale tak prosta i jednoznaczna. Fachowcy mają świadomość ograniczeń i słabych stron takich pomp. Przede wszystkim muszą wziąć pod uwagę, że:

• wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej rośnie zapotrzebowanie budynku na ciepło. Pompa musi więc dostarczać go tym więcej im na zewnątrz robi się zimniej;
• z powietrza o niższej temperaturze trudniej jest pozyskiwać ciepło, rośnie przy tym zużycie prądu, natomiast moc grzewcza urządzenia spada;
• niska temperatura powietrza zewnętrznego (źródła dolnego) utrudnia uzyskanie wysokiej temperatury wody w obiegu c.o. (po stronie źródła górnego).

Ostatecznie mamy więc taką sytuację, że w czasie dużych mrozów pompa powietrzna:

• pracuje mniej ekonomicznie;
• zwykle osiąga niższą moc, wyraźnie poniżej wartości nominalnej;
• z trudem osiąga maksymalną temperaturę wody (najczęściej 55°C) lub w ogóle nie jest w stanie tego zrobić.

Wiedząc o tych zjawiskach łatwo zrozumiemy dlaczego to właśnie niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe jest najbardziej polecane do domów z pompą ciepła. Prawidłowo wykonana podłogówka powinna w takiej instalacji działać mając na zasilaniu 35 do 40°C nawet w czasie największych mrozów. Mamy więc zawsze bardzo niską temperaturę wody po stronie źródła górnego, co sprzyja efektywnej i ekonomicznej pracy pompy.

Dlaczego pompy ciepła z ogrzewaniem podłogowym to najlepszy wybór?

Ogrzewanie podłogowe jest uważane za najlepsze rozwiązanie w domu z pompą ciepła. Nie znaczy to wprawdzie, że nie można w nim wykonać naprawdę dobrze działającego ogrzewania z grzejnikami, jednak zwykle jest to zdecydowanie trudniejsze i droższe, zaś osiągnięty efekt nie zawsze jest w pełni satysfakcjonujący. Trzeba tu jednak zastrzec, że piszemy o domu dopiero powstającym, a więc jeszcze bez wewnętrznej instalacji grzewczej. Czyli sytuacji, gdy tę trzeba dopiero wykonać. Wówczas to właśnie ogrzewanie podłogowe traktuje się jako pierwszy wybór, gdy planujemy założyć pompę ciepła.

Pompa ciepła najlepiej współpracuje z ogrzewaniem niskotemperaturowym. W nowych domach najłatwiej jako takie wykonać jest podłogowe, fot. RWC

W domach remontowanych ytuacja jest o wiele bardziej skomplikowana. Patrząc na sprawę tylko pod kątem efektywności działania systemu c.o. z pompą, to właśnie niskotemperaturowa podłogówka będzie najbardziej pożądana. Jednak jej wykonanie bardzo często wiązałoby się z poważnymi trudnościami i naprawdę wysokimi kosztami. Nie mówiąc już o tym, że niektórzy będą woleli mieć np. tradycyjny drewniany parkiet albo grube dywany zamiast ogrzewanej podłogi.

Jednoznaczne ustalenie priorytetów oraz trzymanie się pewnych zasad prawidłowego wykonawstwa jest absolutnie konieczne. Ogrzewanie podłogowe, szczególnie w połączeniu z pompą ciepła, aby w ogóle mogło być skuteczne, musi być wykonane z poszanowaniem pewnych reguł. Jeżeli je złamiemy to efekt będzie fatalny. Źle wykonane ogrzewanie podłogowe może w połączeniu z pompą ciepła pracować gorzej, niż fachowo dobrane grzejniki ścienne. Za to zrobione naprawdę dobrze zapewni komfort i najniższe możliwe koszty ogrzewania domu.

Co znaczy ogrzewanie niskotemperaturowe?

Właściwie to należałoby napisać, że pompa ciepła nie tyle działa najlepiej z ogrzewaniem podłogowym, co że działa tak z każdym ogrzewaniem niskotemperaturowym. Czyli takim, w którym temperatura wody krążącej w obiegu centralnego ogrzewania, mieści się w granicach 30-55°C. Z zastrzeżeniem, że w przypadku pompy ciepła im jest ona mniej gorąca, tym lepiej. Utożsamienie z podłogówką bierze się stąd, że w polskich domach praktycznie tylko instalacje podłogowe są niskotemperaturowe. W zasadzie możemy mieć również inne jego rodzaje - ogrzewanie sufitowe, ścienne oraz specjalne rodzaje grzejników, jednak w praktyce to rzadkość. Stąd skojarzenie z podłogówką. Faktycznie jednak, dla sposobu pracy pompy ciepła ważna jest temperatura wody, nie zaś to czy będzie współpracować z ogrzewaniem podłogowym, czy ze specjalnym grzejnikiem.

Ogrzewanie podłogowe zapewnia bardzo dobre, równomierne ogrzanie całego pomieszczenia. Bez chłodniejszych i cieplejszych miejsc oraz wrażenia zimnej podłogi, fot. DIAMOND

Dążenie do utrzymania niskiej temperatury wody bierze się z dwóch przyczyn. Po pierwsze, im niższa jest temperatura przygotowywanej wody, tym pompa ciepła działa w sposób bardziej ekonomiczny, zużywając po prostu mniej prądu. Rachunki za ogrzewanie są więc niższe. Po drugie, podgrzewanie wody do wysokiej temperatury jest dla pompy trudne. W szczególności dotyczy to pomp powietrznych w czasie dużych mrozów. W takich warunkach nie tylko urządzenie działa w sposób mniej ekonomiczny, ale ponadto zwykle osiąga niższą moc. Część z nich jest z kolei w stanie osiągnąć maksymalną temperaturę wody tylko do pewnej granicy, np. do -15°C na zewnątrz. Mamy tu więc swoisty paradoks, gdyż pompa nie jest w stanie osiągnąć swoich najwyższych parametrów, właśnie wtedy, gdy byłoby to najbardziej potrzebne. Dlatego zapamiętajmy - w domu z pompą ciepła, ogrzewanie podłogowe powinno być wykonane w taki sposób, aby mogło grzać wystarczająco efektywnie, bez podgrzewania wody do maksimum. Im ta będzie mogła być mniej gorąca, tym lepiej.

Podłogówka z kotłem a podłogówka z pompą ciepła

Z tego co napisano do tej pory płynie bardzo ważny wniosek. Mianowicie, nie każde ogrzewanie podłogowe będzie równie efektywnie współpracować z pompą ciepła. Z tego wynika, że:

• warto sprawdzić, czy jeżeli ogrzewanie podłogowe już mamy, to zostało ono wykonane w sposób odpowiedni na potrzeby zasilania przez pompę ciepła;
• gdy dopiero robimy ogrzewanie podłogowe, to powinniśmy zatrudnić fachowców, którzy mają już doświadczenie w pompach ciepła i będą przestrzegać pewnych specyficznych reguł.

Ogrzewanie podłogowe trzeba wyjątkowo starannie zaplanować, bo dokonywanie później jakichkolwiek zmian jest skrajnie trudne, fot. Adobe Stock

Ma się rozumieć, że jeżeli nasza istniejąca podłogówka została wykonana na potrzeby współpracy z kotłem, to chociaż nie jest może idealna, to i tak nie będziemy jej usuwać i robić na nowo. Warto jednak przyjrzeć się, czy nie zastosowano tam rozwiązań, które będą wymuszać podnoszenie temperatury wody. Przede wszystkim chodzi o sposób wykończenia takich podłóg. Wiele z nich wykończonych jest chociażby typowymi panelami i ułożonych na standardowym podkładzie piankowym lub z XPS. Zasilana z kotła wodą o dość wysokiej temperaturze, nawet ok. 50°C, taka podłoga ogrzewa pomieszczenia całkiem skutecznie. Jednak trudno nazywać ją niskotemperaturową, a tym bardziej polecać do współpracy z pompą ciepła. Co można zrobić w takiej sytuacji? Posadzkę, czyli wierzchnią, wykończeniową warstwę takiej podłogi należałoby po prostu wymienić. Inaczej ogrzewanie może okazać się nie tylko niezbyt ekonomiczne, ale też nie dość skuteczne w czasie mrozów.

Przeczytaj

Może cię zainteresować

Kiedy pompa ciepła się opłaca? Pompy ciepła Buderus - innowacyjne rozwiązania dla... Sposób na tanią ciepłą wodę - pompa ciepła Ecodan QUHZ CO2

Dowiedz się więcej

• Pompa ciepła czy kocioł pelletowy?
• Wybór pompy ciepła do domu jednorodzinnego
• Oszczędzaj z pompą ciepła!
• Jakie są dotacje na pompę ciepła 2023 roku?
• Pompa ciepła do cwu i kocioł na pellet - jak sprawdzi się ten duet?
• Hybrydowa pompa ciepła - wszystko, co musisz o niej wiedzieć
• Czy pod pompę ciepła potrzebny jest fundament?
• Pompa obiegowa do domu jednorodzinnego - na co zwrócić uwagę?
• Na co zwrócić uwagę kupując pompę ciepła?
• Monoblokowe, powietrzne pompy ciepła do nowych i modernizowanych budynków
• Zawór przeciwzamrożeniowy: niezbędny element ochrony pompy ciepła
• Bufor ciepła 1000 l - kiedy warto stosować, a kiedy nie?
• O co chodzi z tymi pompami ciepła? Powietrze-powietrze, powietrze-woda?
• Cykl defrost w powietrznej pompie ciepła. Dlaczego jest tak niezbędny?

Zobacz więcej Zobacz mniej

Jak wykonać ogrzewanie podłogowe idealne dla pompy ciepła?

Jak natomiast powinna być wykonana podłogówka, która ma jak najlepiej współpracować z pompą ciepła i umożliwiać pełne wykorzystanie jej możliwości? Co będzie ją odróżniać od wersji typowej, którą robi się na potrzeby ogrzewania z kotłem?

Wspólną cechą powinno być wykończenie podłogi z ogrzewaniem podłogowym materiałami bardzo dobrze przewodzącymi ciepło, czyli o niskim oporze cieplnym R. Pod tym względem najlepsze są płytki ceramiczne (gres, terakota) i kamienne. Jeżeli chcemy zaś ułożyć panele, to powinniśmy nie tylko sprawdzić, czy producent dopuszcza ich układanie na ogrzewanej podłodze. To oznacza jedynie, że takie panele w tych warunkach nie powinny ulec uszkodzeniu, ani nie powinny emitować żadnych szkodliwych substancji. Ich zdolność do przewodzenia ciepła niekoniecznie jest zaś bardzo dobra. Ze względu na tę cechę - niski opór cieplny - godne polecenia są bardzo cienkie panele winylowe, mocowane do podłoża na klej. Dobre będą również panele z rdzeniem mineralnym. Te jednak układa się już jako posadzkę pływającą, bez klejenia na warstwie podkładu. Właśnie na parametry tego ostatniego trzeba szczególnie uważać, gdyż nawet bardzo cienka warstwa takiego materiału jak XPS jest po prostu izolatorem cieplnym. Na szczęście dostępne są specjalne podkłady, wykonane z materiałów mineralnych i dobrze przewodzące ciepło.

Rozdzielacz ogrzewania podłogowego to niezbędny element tego typu instalacji. Pełni on kluczową funkcję rozdzielania czynnika grzewczego na poszczególne pętle obiegowe, aby następnie dostarczyć ciepło do pomieszczeń. Dzięki rozdzielaczowi możliwe jest utrzymanie optymalnych parametrów pracy dla każdego obiegu w instalacji, fot. KUSMET

Jednak różnica pomiędzy podłogami sięga znacznie głębiej. W przypadku instalacji kotłowych typowe parametry wody w obiegu to 40/30° (zasilanie powrót). Z myślą o pompach ciepła przyjmuje się zaś niższe parametry - zwykle 35/30°C. Obniżenie temperatury wody powoduje jednak spadek średniej temperatury powierzchni podłogi. Co z kolei przekłada się na niższą moc grzewczą, mniejszą ilość ciepła trafiającego do pomieszczenia. Żeby temu przeciwdziałać zwykle zagęszcza się rozstaw rurek w podłodze. Zamiast 15-20 cm (kotły) mamy zaledwie 10-15 cm przy pompach ciepła. Jednak z tym też nie wolno przesadzać i nie można tracić z oczu działania całej instalacji. Jeżeli rury zostaną gęściej ułożone, to poszczególne pętle (obiegi) ulegną wydłużeniu. To z kolei może prowadzić do nadmiernego wzrostu oporów hydraulicznych. A trzeba mieć też na uwadze, że w systemach z pompami ciepła wymagany jest bardzo duży przepływ wody, co wynika z niewielkiej różnicy temperatury pomiędzy zasilaniem i powrotem (tylko 5°C).

Jak widać, nawet z pozoru proste sprawy, wymagają w rzeczywistości dużej staranności i dobrze przemyślanego planowania, żeby cały układ grzewczy działał naprawdę dobrze. Bo właśnie to jest najważniejsze - trzeba widzieć pompę ciepła jako element pewnej większej całości. Tylko staranność i fachowość poczynając już od etapu jej doboru daje naprawdę dobre efekty.