Pompa ciepła i kocioł gazowy razem do ogrzewania domu - czy to ma sens?

Przede wszystkim trzeba rozróżnić dwie, zasadniczo odmienne, sytuacje. Pierwsza to taka, gdy dom jest już od lat użytkowany. Mamy więc przyłącze gazowe, odpowiedni kocioł, instalację grzewczą dostosowaną do zasilania nim. Drugi wariant to dom dopiero na etapie projektowania lub budowy. Wówczas całą instalację planujemy od zera i nie kupiliśmy jeszcze żadnych urządzeń. Czymś tylko z pozoru podobnym jest natomiast układ z kotłem gazowym i pompą ciepłą służącą jedynie do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.). Pompa do c.w.u. jest bowiem urządzeniem bardzo wąsko wyspecjalizowanym, które trudno w ogóle porównywać z pompą zapewniającą ogrzewanie pomieszczeń. Ponadto jej wpływ na resztę instalacji grzewczej jest niewielki. Każdy wariant ma dobre i złe strony. Przedstawmy więc ich charakterystykę, bo to ułatwi zrozumienie wyzwań, z którymi trzeba będzie sobie poradzić tworząc układ hybrydowy, czyli łącząc kocioł gazowy i pompę ciepła w jednej instalacji.

Dom ze starym kotłem gazowym - czy warto dokupić pompę ciepła?

W istniejącym domu zaletą jest to, że nie ponosimy znacznej części wydatków. Chodzi nie tylko o te na kocioł, ale również na przyłącze (lub przydomowy zbiornik propanu) oraz na instalację grzewczą wewnątrz budynku. Bo przecież mamy już grzejniki lub ogrzewanie podłogowe, rury, rozdzielacze itd. Chociaż samo przyłączenie pompy ciepła będzie jednak oznaczało konieczność ingerencji w instalację centralnego ogrzewania. Nieco paradoksalnie, właśnie fakt, że instalacja grzewcza już jest, może okazać się największym problemem. Przecież zbudowano ją z myślą o kotle, czyli źródle ciepła o zasadniczo odmiennej charakterystyce niż pompa. W budynku, który ma przynajmniej kilkanaście lat - a zwykle dopiero w takich modernizuje się ogrzewanie - najprawdopodobniej założono typowe grzejniki. Te zaś zwykle projektowano z myślą o maksymalnej temperaturze zasilania 75°C. Niestety, to o wiele za dużo dla pompy ciepła. W przypadku większości z nich maksimum, które są w stanie osiągnąć wynosi 55°C, zaś zalecane jest zaledwie 35°C.

Nieoptymalna instalacja i trudne warunki dla pompy ciepła z kotłem

Skutek będzie taki, że pompa ciepła w takiej instalacji nigdy nie osiąga maksimum swoich możliwości. Najbardziej będzie to odczuwalne w okresach większych mrozów (poniżej -7°C czy -10°C). Wówczas wyraźnie spadnie zarówno sprawność pompy ciepła (pozyskanie ciepła będzie kosztować więcej), jak i uzyskiwana moc. Co z kolei oznacza, że w takich warunkach wspomaganie pompy przez kocioł będzie tym bardziej uzasadnione.

O ile już posiadany kocioł gazowy jest sprawny, to zwykle nie demontuje się go zakładając pompę ciepła. Ewentualnie zastępuje się go wówczas nowszym modelem, fot. VIESSMANN

W zależności od cech danej instalacji oraz konkretnego modelu pompy, może ona wystarczać nawet przez 80-90% czasu trwania sezonu grzewczego. Jednak trzeba się liczyć z tym, że w najtrudniejszych warunkach dogrzewanie domu za pomocą konwencjonalnego źródła ciepła będzie po prostu niezbędne. Przy czym nie musi to być koniecznie kocioł gazowy. Wiele pomp jest fabrycznie wyposażonych w grzałki elektryczne. Stanowią one uzupełniające źródło ciepła oraz rezerwę na wypadek awarii urządzenia. Jeżeli jednak i tak już mamy przyłącze gazowe oraz odpowiedni kocioł, to ogrzewanie gazem będzie kosztować mniej, niż zasilanie grzałek prądem. Dokładniej mówiąc prądem z sieci, gdyż dla tych, którzy mają instalacje z panelami fotowoltaicznymi (PV), zużywanie własnego prądu nawet bezpośrednio do ogrzewania (zasilania grzałek) może opłacać się bardziej.

Na szczęście, zarówno pracę kotła jak i pompy ciepła, można w pełni zautomatyzować. Dobra automatyka sama będzie uruchamiać to urządzenie, które w danym momencie jest bardziej ekonomiczne, fot. VIESSMANN

Pompa ciepła i kocioł gazowy - punkt biwalencji

W każdym systemie, w którym pompę ciepła wspiera kocioł, trzeba wyznaczyć temperaturę zewnętrzną, przy której pompa ma zostać wyłączona, zaś jej rolę przejmuje konwencjonalne źródło ciepła. Chodzi o to, aby nie pracowała, gdy jest niewydolna lub jej działanie staje się nieopłacalne, czyli droższe niż ogrzewanie kotłem. Tę graniczną temperaturę nazywa się punktem biwalencji. Bardzo często przyjmuje się ok. -7°C, jednak tak naprawdę trzeba tu uwzględnić charakterystykę konkretnej instalacji oraz samego urządzenia.

Jeżeli chodzi o kwestie mocy grzewczej pompy, to przede wszystkim trzeba pamiętać, że nie jest ona stała. Mając dokładne dane katalogowe można precyzyjnie wyznaczyć ją w zależności od temperatury zewnętrznej i temperatury przygotowywanej wody grzewczej.

Punkt biwalencji to temperatura, przy której zamiast pompy zaczyna pracować kocioł. Najczęściej wynosi ona około -10°C, fot. GREE

Z kolei określenie zapotrzebowania budynku na ciepło jest podstawą prawidłowego doboru jakichkolwiek urządzeń grzewczych. Ten parametr też nie jest stałą wartością. Zapotrzebowanie na ciepło jest tym większe, im niższa jest temperatura zewnętrzna. Założenie jest takie, że moc pompy musi być wystarczająco wysoka, aby pokryć zapotrzebowanie na ciepło, gdy temperatura zewnętrzna jest wyższa od punktu biwalencji, czyli np. -10°C. Natomiast w układzie hybrydowym właściwie nie ma znaczenia, jaka będzie po przekroczeniu tego progu. Wtedy i tak ogrzewanie przejmuje kocioł. Z praktycznego punktu widzenia ma to bardzo poważne konsekwencje. Oznacza bowiem, że nie musimy mieć pompy osiągającej świetne parametry przy -15 czy -20°C. Przecież ona z założenia i tak nie będzie eksploatowana w temperaturze poniżej przyjętego punktu biwalencji. Czyli możemy kupić chociażby urządzenie o mniejszej mocy nominalnej i nieco tańsze.

Przeczytaj

Może cię zainteresować

Pompa ciepła do cwu i kocioł na pellet - jak sprawdzi się... Hybrydowa pompa ciepła - wszystko, co musisz o niej wiedzieć Czy pod pompę ciepła potrzebny jest fundament?

Dowiedz się więcej

• Kiedy pompa ciepła się opłaca?
• Cykl defrost w powietrznej pompie ciepła. Dlaczego jest tak niezbędny?
• Monoblokowe, powietrzne pompy ciepła do nowych i modernizowanych budynków
• Pompy ciepła Buderus - innowacyjne rozwiązania dla zrównoważonego ogrzewania
• O co chodzi z tymi pompami ciepła? Powietrze-powietrze, powietrze-woda?
• Dlaczego warto wybrać pompę ciepła do ogrzewania domu?
• Jakie są dotacje na pompę ciepła 2023 roku?
• Na co zwrócić uwagę kupując pompę ciepła?
• Sposób na tanią ciepłą wodę - pompa ciepła Ecodan QUHZ CO2
• Pompa ciepła czy kocioł pelletowy?
• Jaka powinna być temperatura czynnika w pompie ciepła?
• Pompa obiegowa do domu jednorodzinnego - na co zwrócić uwagę?
• Oszczędzaj z pompą ciepła!
• Zawór przeciwzamrożeniowy: niezbędny element ochrony pompy ciepła

Zobacz więcej Zobacz mniej

Opłacalność - tańsze ogrzewanie gazem czy pompą ciepła?

Wyznaczając punkt biwalencji trzeba jednak brać pod uwagę nie tylko potrzebną moc, lecz również kwestię opłacalności ogrzewania gazem lub pompą. W czasie mrozów, czyli przy niskiej temperaturze zewnętrznej i wysokiej temperaturze wody w obiegu, korzystanie z gazu może być nie tylko pewniejsze, ale i tańsze. Po prostu sprawność pompy jest wówczas niska. Miarą sprawności jest współczynnik COP. Jeżeli wynosi on np. 4, to oznacza, że na 4 kWh przekazanego do budynku ciepła, przypada 1 kWh energii elektrycznej, za którą płacimy. Pozostałe 3 kWh to darmowe ciepło z otoczenia. COP nie jest jednak wartością stałą. W przypadku pomp powietrznych obniża się wraz ze:

• spadkiem temperatury powietrza zewnętrznego, z którego pompa odbiera ciepło;
• wzrostem temperatury wody w obiegu c.o., czyli podgrzewanej przez urządzenie.

To czy tańsze będzie ogrzewanie domu pompą czy gazem zależy z kolei od trzech czynników:

• ceny ciepła pozyskiwanego z gazu;
• ceny energii elektrycznej zużywanej przez pompę;
• osiąganego w danych warunkach współczynnika COP.

Obecnie cena ciepła z gazu ziemnego (z sieci) wynosi ok. 0,45 zł/kWh. Natomiast cena prądu to ok. 1,0 zł/kWh w najpopularniejszej taryfie G11, czyli ze stałą ceną przez całą dobę. Żeby jednak wiedzieć, ile będzie kosztować ogrzewanie, musimy jeszcze uwzględnić współczynnik COP. Jeżeli jest on wysoki, wynosi 3 lub więcej, to ogrzewanie pompą będzie wyraźnie tańsze, niż gazem. Cenę 1 kWh prądu dzielimy po prostu przez wartość COP. Czyli mamy 1 zł/kWh : 3 = 0,33 zł/kWh.

Jednak, gdy na zewnątrz zapanuje duży mróz, zaś w naszej instalacji potrzebna będzie wysoka temperatura wody, to rachunek ekonomiczny się zmieni. W takich skrajnych warunkach COP może już spaść do poziomu 2 lub nawet mniej. Czyli koszty ogrzewania wzrosną, gdyż 1 zł/kWh : 2 = 0,50 zł/kWh. To więcej, niż aktualna cena ciepła z gazu. Chociaż trzeba tu położyć szczególny nacisk na słowo aktualna, gdyż polityka władz Unii Europejskiej jest taka, że gaz ma drożeć. Od 2027 r. paliwa kopalne używane do ogrzewania, czyli gaz, węgiel i olej opałowy mają zostać dodatkowo obciążone opłatami za emisję dwutlenku węgla w ramach systemu ETS 2.

Warto jeszcze dodać, że dobra automatyka układów hybrydowych pompa ciepła plus kocioł gazowy, może być tak programowana, aby automatycznie uruchamiane było to źródło ciepła, którego eksploatacja jest w danym momencie tańsza. Uwzględniane są tu, oczywiście, nie tylko ceny wynikające z taryf za prąd i gaz, ale również zbierane na bieżąco dane o chwilowej sprawności urządzeń. Warto więc dopytać przed zakupem, jakie możliwości daje oferowana automatyka.

Kocioł na węgiel i pompa ciepła

Większość z tego co tu dotąd napisano można odnieść również do budynków ogrzewanych dotąd kotłem innym niż gazowy. Nieco inny będzie, oczywiście, poziom trudności, aby w poszczególnych przypadkach stworzyć dobrze funkcjonujący i odpowiednio sterowany system grzewczy. Szczególnie jeżeli dotąd ogrzewaliśmy dom prostym kotłem na węgiel lub drewno. Jednak podstawowa zasada pozostaje w mocy. Z jednej strony to dobrze, że nie musimy ponosić wydatków na większą część instalacji grzewczej (grzejniki, podłogówka, rury, rozdzielacze itd.). Z drugiej jednak to ta istniejąca instalacja wymusza dostosowanie się do niej i może utrudnić lub uniemożliwić optymalną pracę pompy.

Kocioł gazowy z pompą ciepła w nowym domu

Stawiając nowy dom można zaprojektować i wykonać jego instalację grzewczą, a także niektóre inne elementy, z myślą o optymalnym dopasowaniu do specyfiki konkretnego źródła ciepła. To wyjątkowo ważne właśnie w przypadku pomp ciepła, bo dla ich ekonomicznej i wydajnej pracy (czytaj: taniej i z zakładaną mocą), kluczowe znaczenie ma temperatura wody w obiegu c.o. Generalnie powinna być ona jak najniższa, standardem jest zaledwie 35°C na zasilaniu. Co oznacza, że w nowym domu pierwszym wyborem powinno być niskotemperaturowe ogrzewanie płaszczyznowe - najczęściej podłogowe, ewentualnie sufitowe lub ścienne.

W nowym domu, nawet jeżeli planujemy ogrzewanie hybrydowe, najlepiej zoptymalizować instalację c.o. pod kątem potrzeb pomp ciepła, fot. REHAU

Natomiast dla kotłów, w szczególności tych gazowych, zakres tolerancji jest o wiele większy. Będą działać znakomicie zarówno w połączeniu z niskotemperaturowym ogrzewaniem podłogowym, jak i z typowymi grzejnikami.

W tym drugim przypadku sprawność będzie nieco gorsza, a więc rachunki za ogrzewanie będą wyższe. Jednak nie będą to duże różnice, na poziomie do 10%. Dlatego, jeżeli planujemy mieć w zarówno pompę ciepła, jak i kocioł gazowy, to powinniśmy zbudować instalację c.o. przede wszystkim z myślą o pompie.

Wobec niskiego zapotrzebowania na ciepło nowych budynków, powinna w nich wystarczyć instalacja c.o. z samą pompą ciepła. Dodanie kotła gazowego przestaje zaś być opłacalne, fot. PERFEXIM

Kocioł gazowy i tak będzie w niej działał znakomicie, osiągając najwyższą sprawność oraz nominalną moc. W drugą stronę ta zasada już nie obowiązuje - ogrzewanie świetnie współdziałające z kotłem gazowym, może być dalekie od idealnego dla pompy ciepła.