Pompa ciepła i mróz - skąd wysokie rachunki za prąd? Zima bezwzględnie weryfikuje opłacalność

Czego dowiesz się z artykułu?

Jak takie skrajnie odmienne sytuacje dotyczące działania pomp ciepła są w ogóle możliwe, skoro warunki klimatyczne mamy w całym kraju w miarę podobne? Dlaczego zimą są wysokie rachunki za prąd przy pompie ciepła?

Dlaczego w domu jest tak zimno, mimo że masz pompę ciepła?

Tajemnica tkwi w tym, że ogrzewane są odmienne domy, o niekiedy skrajnie różnym standardzie ocieplenia. Same pompy ciepła także mogą się zasadniczo różnić, podobnie jak instalacje centralnego ogrzewania, które zasilają. Każdy z tych czynników bardzo mocno wpływa na efekt końcowy, czyli skuteczność ogrzewania domu pompą ciepła oraz jego koszt w ciągu sezonu. Właściwie to należałoby napisać, że trzeba uwzględniać jeszcze wzajemne zależności pomiędzy wszystkimi wymienionymi cechami. Może być bowiem tak, że raczej przeciętna pod względem osiągów pompa ciepła sprawdzi się całkiem dobrze, jeżeli będzie ogrzewać dom dobrze ocieplony oraz z niskotemperaturową instalacją grzewczą (czyli w praktyce z podłogówką). Natomiast obiektywnie wyraźnie lepsza pod względem technicznym pompa ciepła i tak może nie być w stanie ogrzać zimą budynku ze słabą izolacją, nieszczelnymi oknami oraz grzejnikami, które w czasie mrozów powinna zasilać woda o temperaturze 80°C. Naprawdę warto więc wiedzieć, co decyduje o tym, że pompa ciepła sprawdza się w konkretnym budynku. Oraz co można (lub trzeba) poprawić, jeżeli są z nią problemy.

Dlaczego ocieplenie domu jest ważne dla działania pompy ciepła?

Zapewnienie dobrej izolacji termicznej budynku to czynnik niedoceniany, chociaż absolutnie niezbędny w przypadku systemów z pompą ciepła. Od sprawdzenia ocieplenia ścian, dachu, podłóg oraz szczelności okien powinien zacząć każdy, kto w ogóle rozważa ogrzewanie pompą. Rzecz w tym, że wprawdzie ogrzewanie każdego marnie ocieplonego domu zawsze będzie drogie, niezależnie od tego jakie paliwo wybierzemy. Jednak, gdy zdecydujemy się na pompę ciepła to najprawdopodobniej będzie ono również nie w pełni skuteczne. Czyli będziemy mieć wysokie rachunki za prąd oraz niedogrzane pomieszczenia. Jeżeli myślimy o montażu pompy ciepła, to w źle ocieplonym domu problemem będzie nie tylko duże zapotrzebowanie na moc grzewczą. Czyli to, że zamiast np. 8 kW będziemy potrzebowali 12 czy aż 16 kW. Pompę ciepła o wyższej mocy przecież bylibyśmy w stanie kupić - chociaż za odpowiednio większe pieniądze. Faktycznie przyczyną niewydolności instalacji z pompą będzie w takim budynku zbyt wysokie jednostkowe zapotrzebowanie na ciepło, czyli na 1 m2 powierzchni ogrzewanej. Warto zapamiętać, że za pomocą pompy ciepła łatwiej jest ogrzać dom duży, lecz dobrze ocieplony, niż mniejszy o słabej izolacji. Choćby ostatecznie w obu przypadkach potrzebna była taka sama moc grzewcza, np. 10 kW. Pompy ciepła są urządzeniami niskotemperaturowymi. Dla większości z nich górna granica, do której są w stanie podgrzewać wodę, wynosi zaledwie 55°C. Natomiast w wielu starszych domach wodę zasilającą grzejniki trzeba podgrzać do 75°C lub więcej, aby zrównoważyć straty ciepła w czasie dużych mrozów. Typowa pompa po prostu tego nie zrobi, niezależnie od tego jak wysoką będzie miała moc nominalną. Jeżeli więc przed montażem pompy nie zadbamy o docieplenie ścian, wymianę okien i inne działania służące zmniejszeniu strat ciepła, to przy większych mrozach ogrzewanie pompą będzie niewydolne i pojawią się duże rachunki za prąd.

Deklarowana przez producenta graniczna temperatura pracy, np. -25°C, nie przesądza o jakości pompy ciepła. Kluczowe jest, jaką moc grzewczą i jaką temperaturę zasilania pompa jest w stanie zapewnić przy ujemnych temperaturach, wyłącznie pracą sprężarki, bez wsparcia grzałki elektrycznej, fot. DE DIETRICH

Najpierw termomodernizacja potem pompa ciepła

Jeżeli nie chcemy być zirytowani i płacić wysokich rachunków przy pompie ciepła, to powinniśmy najpierw sprawdzić jaki jest standard ocieplenia domu i czy nie trzeba go poprawić. Jeżeli tak, to przeprowadzenie jakich prac przyniesie najlepsze efekty i równocześnie nie będzie nazbyt kłopotliwe? Oczywiście, pod względem technicznym najlepiej byłoby doprowadzić wszystkie przegrody do obecnego standardu (WT 2021). Jednak może to być trudne, a termomodernizacja kosztowna i nazbyt kłopotliwa. Dlatego patrzymy również na relację kosztów i efektów. Pod tym względem zwykle najkorzystniejsza jest taka kolejność prac termomodernizacyjnych:

ułożenie izolacji na stropie w budynku z nieużytkowym strychem;
wymiana starych, nieszczelnych okien;
ocieplenie dachu nad poddaszem użytkowym;
docieplenie ścian zewnętrznych;
ocieplenie podłogi na gruncie.

Ma się rozumieć, że w konkretnym przypadku sprawdzamy przede wszystkim, który z wymienionych elementów jest najgorszy w naszym domu. To znaczy, który najbardziej odbiega od dzisiejszych norm i powoduje największą ucieczkę ciepła. Trzeba podkreślić, że skuteczna termomodernizacja zawsze powinna przebiegać dwutorowo. Z jednej strony zajmujemy się wymianą źródła ciepła oraz zmianami w instalacji c.o. Z drugiej zaś dbamy o poprawę izolacyjności, a więc zmniejszenie strat ciepła. Ten drugi aspekt jest szczególnie ważny w przypadku pomp ciepła. Wyraźnie zaniedbano go w okresie lat 2022-2023, kiedy to sprzedaż pomp ciepła wzrosła wręcz lawinowo. W efekcie niejednokrotnie pompy trafiały do domów, w których nigdy nie powinny być używane - przynajmniej bez ich kompleksowej termomodernizacji. Ze skutkami tego borykamy się do dziś, bo takie źle funkcjonujące pompy ciepła zniechęciły wiele osób. Z kolei ci, którzy je kupili teraz płacą bardzo wysokie rachunki.

Pompę zawsze trzeba dopasować bardzo starannie do cech budynku i jego instalacji grzewczej. Bardzo ważne jest również to, czy będzie jedynym źródłem ciepła, fot. NIBE

Pompa ciepła a wysokie ceny prądu

Zadziwiająco mało mówi się o tym, że pierwszą przyczyną wysokich rachunków, zresztą nie tylko za ogrzewanie, są bardzo wysokie ceny prądu. Obecnie płacimy za niego w gospodarstwach domowych w najpopularniejszej taryfie G11 mniej więcej 1,0-1,10 zł/kWh. Natomiast przed ogromnym skokiem w okresie 2022-2023 było to ok. 0,65 zł/kWh. Przy czym wcześniej ceny prądu bardzo niewiele się zmieniały przez poprzednich kilkanaście lat, np. w 2010 r. było to 0,55 zł/kWh. Wzrost cen prądu automatycznie przekłada się zaś na koszty ogrzewania wykorzystującą go pompą ciepła. Ktoś, kto założył pompę choćby 5 lat temu, płaci teraz o kilkadziesiąt procent więcej. Tego zaś już nie sposób nie zauważyć na rachunkach. Oczywiście, wiele osób próbuje zmniejszyć koszty prądu przy pompie ciepła inwestując w fotowoltaikę. Jednak skuteczność tego rozwiązania jest ograniczona, szczególnie po wprowadzeniu nowego systemu rozliczeń zwanego net-billingiem. W takiej sytuacji szczególnego znaczenia nabiera sprawność pompy ciepła oraz powiązanej z nim instalacji. Innymi słowy, to na ile oszczędnie pompa zużywa prąd, aby zapewnić określoną ilość ciepła. Tak długo jak energia elektryczna była względnie tania, tak długo nawet średniej jakości pompa pracująca w dalekiej od ideału sytuacji, np. w słabo ocieplonym domu, zapewniała pomimo wszystko rozsądne koszty eksploatacji. Natomiast przy wysokiej cenie energii, taki mocno niedoskonały system grzewczy w pełni ujawnia swoje wady.

Czy pompa ciepła ma sens tylko w nowym domu?

Czy zatem pompy ciepła jest sens zakładać wyłącznie w nowych domach lub tych zmodernizowanych niemal do ich standardu? Na szczęście tak nie jest, co stanowi dobrą wiadomość dla właścicieli istniejących budynków. Równocześnie powinni oni mieć świadomość tego, że w takiej sytuacji pompa ciepła będzie podlegać jednak pewnym ograniczeniom. Te zaś musimy jakoś zrównoważyć. Przede wszystkim pompa w domu o izolacji przyzwoitej ale jednak nie najlepszej, najpewniej nie będzie w stanie wystarczająco ogrzać go w czasie dużych mrozów. W związku z tym wymaga to takiego zaprojektowania instalacji grzewczej, aby w takiej sytuacji zaczynało działać drugie źródło ciepła. Może to być kocioł, wbudowane w pompę grzałki elektryczne, ewentualnie nawet kominek. Przy czym to drugie źródło ciepła może albo pracować zamiast pompy (tak zwykle działa kocioł), albo równocześnie z nią (wbudowane grzałki, kominek). Taki układ z dwoma urządzeniami grzewczymi nazywa się biwalentnym. Jeszcze 10 lat temu jego wykonanie było praktycznie standardem w przypadku powietrznych pomp ciepła. Zresztą nie zawsze chodzi wyłącznie o niewydolność pompy mroźną zimą. Czasem wprawdzie nawet wówczas dałaby radę, jednak jej działanie byłoby nieekonomiczne. Jeżeli i tak mamy w domu np. sprawny kocioł, to jego użycie będzie rozsądne i opłacalne. Coraz częściej producenci oferują też tzw. układy hybrydowe. Zwykle jest to pompa ciepła współpracująca z kotłem gazowym. Gaz ma zaś tę ogromną zaletę, że spalający go kocioł nie wymaga obsługi (tak samo jak pompa). Dzięki temu przełączanie pomiędzy kotłem i pompą może odbywać się w pełni automatycznie. Sterownik takiego zestawu może nawet uwzględniać nie tylko to czy przy określonej temperaturze zewnętrznej pompa będzie wystarczająco wydolna. Ponadto może on uwzględniać cenę ciepła z kotła i pompy, wybierając tańszy sposób ogrzewania.

W takim razie, co jest najlepsze jako drugie źródło ciepła? Na to pytanie nie ma jednej odpowiedzi. Wszystko zależy od tego, jakie cechy są dla nas najważniejsze. Jeżeli priorytetem jest pełna automatyzacja, to pierwszeństwo trzeba przyznać kotłom gazowym i elektrycznym oraz grzałkom. Pod względem niskich kosztów ogrzewania lepszy będzie zaś np. kocioł na drewno. Natomiast w sytuacji, gdy drugie źródło ciepła ma stanowić zabezpieczenie na wypadek braku prądu lub awarii instalacji c.o., bezkonkurencyjny będzie kominek lub piec (koza). Te urządzenia działają bowiem zupełnie niezależnie od instalacji grzewczej oraz nie wymagają prądu. Z praktycznego punktu widzenia ważny jest jeszcze jeden aspekt sprawy. Mianowicie, w poszczególnych instalacjach biwalentnych bardzo różna może być granica (temperatura zewnętrzna) do której wystarcza sama pompa ciepła. Dla przykładu może to być 0, -5 albo -10°C. W efekcie nasze drugie, konwencjonalne źródło ciepła, będzie uruchamiane bardzo często lub jedynie sporadycznie. Wygodę obsługi więc albo docenimy, albo prawie jej nie zauważymy. Podobnie będzie z wpływem używania konwencjonalnego źródła ciepła na wysokość rachunków za ogrzewanie. Jak widać, układ biwalentny może tak naprawdę oznaczać zupełnie różne rzeczy.

Czy pompy ciepła są złe?

Z przytoczonych dotąd przykładów doskonale widać, że poszczególne domy i ich instalacje grzewcze mogą się skrajnie różnić. Bo jak tu porównywać nowy dom z grubym na 15-20 cm ociepleniem i nowoczesną instalacją grzewczą, z takim, w którym ocieplenia nie ma wcale, zaś grzejniki projektowano z myślą o maksymalnej temperaturze zasilania 90°C? Ale podobne zróżnicowanie dotyczy samych pomp ciepła. Z jednej strony na rynku mamy pompy naprawdę wysokiej klasy, które przyzwoicie ocieplony dom ogrzeją samodzielnie nawet w największe mrozy. Następnie zaś całą grupę średniaków - czyli pompy ciepła o w miarę niezłych, ale jednak wyraźnie słabszych parametrach. Wreszcie jest całkiem liczna grupa pomp ciepła ewidentnie słabych, dla których zaledwie kilka stopni mrozu stanowi już granicę skutecznego działania. Właściwie to należałoby uwzględnić również sprzęty, które wypadałoby nazwać bezklasowymi - pompy o parametrach nie tylko bardzo słabych, ale przede wszystkim znacznie gorszych niż deklarowane. Takich było całkiem dużo na rynku w okresie boomu na pompy ciepła (lata 2022 - nieuczciwi sprzedawcy, często bez żadnego doświadczenia z pompami, wciskali je - po mocno zawyżonych cenach - naiwnym klientom). Na szczęście, ta fala opadła. Jednak szkody wizerunkowe dla całej branży pomp ciepła trzeba będzie odrabiać przez lata. Zakup takich „pompopodobnych” tworów, oczywiście, zdecydowanie odradzamy. Bowiem w efekcie można kupić coś co zamiast obiecanych np. 8 ma zaledwie 5 kW, bardzo słabą sprawność, a w efekcie taka zła pompa ciepła jest prawdziwym pożeraczem prądu. Nie wspominając już o jakości i trwałości oraz tym czy wyegzekwujemy jakąkolwiek gwarancję od jej importera, czyli przysłowiowej firmy krzak.

Przeczytaj

Może cię zainteresować

Cykl defrost w powietrznej pompie ciepła. Dlaczego jest... Zawór przeciwzamrożeniowy - czy ochroni pompę ciepła w... Dlaczego warto wybrać pompę ciepła do ogrzewania domu?

Dowiedz się więcej

Zobacz więcej Zobacz mniej

Jaką wybrać pompę ciepła, żeby nie płacić wysokich rachunków?

W takim razie jakie parametry powinna mieć pompa ciepła, aby działała prawidłowo, skutecznie ogrzewając dom? Odpowiedź jest jedna, chociaż niekoniecznie prosta. Przede wszystkim pompa ciepła musi być fachowo dobrana do charakterystyki konkretnego domu oraz jego instalacji grzewczej. Ponadto koniecznie trzeba uwzględnić, czego tak naprawdę od niej oczekujemy. Chodzi o to, że każde urządzenie jest dobre lub złe nie tylko ze względu na swą jakość. Nawet technicznie najlepsze jest z założenia zaprojektowane do działania w określonych warunkach. Dlatego np. jedna pompa ciepła będzie się świetnie sprawdzać w instalacji niskotemperaturowej, czyli współpracując z ogrzewaniem podłogowym, ale już niekoniecznie w połączeniu z typowymi grzejnikami ściennymi. Inna z kolei pompa może osiągać ponadprzeciętne parametry, lecz tylko do granicy -10°C. Nie znaczy to, że którakolwiek z nich jest zła. Po prostu powinny trafić do budynku i instalacji, w których ich charakterystyka będzie pasować najlepiej.

Dla każdej pompy ciepła pożądane są dwie rzeczy - wysoka temperatura źródła dolnego, ale za to jak najniższa po stronie źródła górnego. Dlatego tak polecane jest niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe. fot. GREE

To trochę tak jakby próbować odpowiedzieć na pytanie, czy lepsze są kalosze, czy sandały. Przecież wszystko zależy od tego, w jakich warunkach mamy używać danego rodzaju butów. Rolą projektanta i instalatora pompy ciepła jest właśnie to, aby po sprawdzeniu charakterystyki budynku oraz szczegółowym wywiadzie z inwestorem, przedstawić wariant optymalnie dopasowany do potrzeb. Czyli najpewniej inny w starym niż w nowym domu, w wariancie z kotłem lub bez niego itd.

Czy zimą lepiej działa pompa ciepła powietrza czy gruntowa?

Obecnie to pompy powietrzne wyraźnie zdominowały polski rynek. Te czerpiące ciepło z gruntu są o wiele mniej popularne. To sytuacja zupełnie odwrotna niż kilkanaście lat temu, na co złożyło się szereg przyczyn. Przede wszystkim parametry pomp powietrznych udało się w tym czasie znacznie poprawić. Ponadto są one wyraźnie tańsze w zakupie. Szczególnie, jeżeli weźmiemy pod uwagę całkowity koszt inwestycji, czyli wraz z tzw. kolektorem poziomym lub odwiertami w przypadku jednostki gruntowej. Niebagatelną rolę odgrywa także łatwość i szybkość instalacji pomp ciepła powietrznych. Tu prawie nie ingerujemy w działkę, co ma szczególne znaczenie na zagospodarowanych już posesjach, z założonym ogrodem, trawnikiem, utwardzonymi ścieżkami. Przede wszystkim trzeba jednak podkreślić, że właśnie wybór rodzaju pompy, czyli jej tzw. źródła dolnego (powietrze czy grunt) jest decyzją o zasadniczym znaczeniu - nie tylko ze względu na koszty inwestycji, ale również działanie całej instalacji grzewczej.

Nawet pompa o wysokiej mocy może nie wystarczyć w domu o dużych stratach ciepła. Ważne jest bowiem zapotrzebowanie na ciepło w przeliczeniu na 1 m2 powierzchni ogrzewanej, fot. PERFEXIM

Chyba wszyscy zdają sobie sprawę, że wykonanie kolektora poziomego, czyli pętli z rur zakopanych na głębokości ok. 1 m lub sond pionowych, czyli odwiertów głębokich na kilkadziesiąt metrów musi kosztować. To dodatkowy wydatek przynajmniej kilkunastu tysięcy złotych. Ponadto, szczególnie na kolektor poziomy, trzeba przeznaczyć sporo miejsca. To kilkaset metrów kwadratowych terenu, którego nie wolno zabudować, utwardzić kostką brukową, ani nawet obsadzić dużymi i gęsto rosnącymi drzewami. Potrzebny jest bowiem swobodny dostęp promieni słonecznych i wód opadowych do gruntu. Z kolei odwierty nie zajmują wiele miejsca, lecz ich wykonanie jest drogie. W sporym uproszczeniu można powiedzieć, że pompa ciepła gruntowa dostępna jest dla właścicieli dużych działek lub grubych portfeli. Co jednak się zyskuje? Przede wszystkim stabilność osiąganych parametrów. W zasadzie możemy mieć pewność, że pompa gruntowa będzie w stanie osiągnąć nominalną moc oraz stałą wysoką sprawność, niezależnie od zmieniających się warunków zewnętrznych. Innymi słowy, da tyle samo ciepła i przy takim samym koszcie za jego 1 kWh, niezależnie od tego, czy na zewnątrz będzie 0 czy -20°C. Natomiast w przypadku pomp powietrznych sprawność spada zawsze, gdy na zewnątrz robi się zimniej. Czyli pracują one wówczas mniej ekonomicznie. Ponadto w przypadku większości z nich zmniejsza się również faktycznie osiągana moc. Co oznacza, że wprawdzie kupiliśmy pompę nominalnie np. 8 kW, lecz przy mrozie -10°C daje ono już tylko 5 kW. Czyli dostajemy mniej ciepła w momencie, gdy jest najbardziej potrzebne. Jednak i tak nie można twierdzić, że pompy gruntowe są lepsze. Dopiero uwzględniając cały szereg czynników, choćby koszt inwestycji oraz wymaganą wielkość działki, można sensownie dyskutować co jest lepsze oraz ostatecznie bardziej opłacalne.

Trzecia ważna kwestia - pompa ciepła i grzejniki

Charakterystyka samej pompy oraz jej źródła dolnego (powietrze lub grunt) to dwie kwestie o fundamentalnym znaczeniu. Jednak jest jeszcze trzecia, nie mniej ważna. Mianowicie chodzi o rodzaj i charakterystykę instalacji grzewczej, w której dana pompa ma pracować. Sygnalizowaliśmy już, że najbardziej pożądane są tzw. systemy niskotemperaturowe. Czyli takie, w których temperatura wody zasilającej jest bardzo niska, do ok. 40°C. W praktyce to w polskich domach niemal zawsze ogrzewanie podłogowe. Bowiem inne rodzaje ogrzewania płaszczyznowego - sufitowe lub ścienne - są rzadkością w domach jednorodzinnych. Specjalnych niskotemperaturowych grzejników, np. klimakonwektorów lub innych wyposażonych w ciche wentylatory, również się często nie spotyka.

Chociaż trzeba wyraźnie podkreślić, że to właśnie wymiana grzejników, ze standardowych na modele osiągające wyraźnie wyższą od nich moc przy niskiej temperaturze zasilania, jest rzeczą bardzo pożądaną w ramach termomodernizacji budynku. Po prostu w istniejącym domu mało kto zdecyduje się na wykonanie wodnej podłogówki. Natomiast wymiana grzejników jest czymś do przyjęcia dla większości ludzi. Co jednak możemy dzięki temu zyskać? Najkrócej mówiąc, lepszą sprawność pompy ciepła oraz możliwość przekazania większej ilości ciepła do pomieszczeń. Co z kolei oznacza, że rachunki są niższe, zaś pokoje łatwiej jest ogrzać. Nabiera to szczególnego znaczenia przy dużych mrozach. Trzeba przy tym uczulić na fakt, że w przypadku pompy ciepła nawet kilka stopni różnicy (np. 45 zamiast 35°C), jeżeli chodzi o temperaturę wody w instalacji c.o., to już dużo. Zapamiętajmy więc, że im niższa będzie temperatura wody, tym lepiej dla pompy.

Warunki sukcesu pracy pompy w czasie mrozów: podsumowanie

Podsumowując całość można powiedzieć , że jest kilka głównych czynników, które decydują o tym, czy pompa ciepła działa w sposób skuteczny i ekonomiczny. Są to:

możliwie dobre ocieplenie budynku,
jakość samej pompy ciepła,
dopasowanie pompy ciepła do potrzeb, np. tego czy ma być jedynym źródłem ciepła, czy będzie jakoś wspomagana;
rodzaj instalacji c.o. w domu, przede wszystkim, czy jest to podłogówka, czy zwyczajne grzejniki.

Oczywiście, nie wyczerpuje to tematu, jednak zawsze warto mieć te punkty w pamięci i traktować je jako główne wytyczne, gdy myślimy o założeniu pompy ciepła i nie chcemy zżymać się na horrendalnie wysokie rachunki za prąd.