W ankietach miesięcznika Budujemy Dom 40% rozpoczynających budowę domu rozważa zastosowanie pompy ciepła. Co dziesiąty z nich podejmuje ostatecznie decyzję na tak. A jest się nad czym zastanowić.
To urządzenie działające identycznie jak lodówka, tyle że cel działania PC jest odwrotny. W lodówce ciepło odbierane jest z produktów w niej umieszczonych (zimnych) i oddawane do ciepłego pomieszczenia, czyli następuje transport (pompowanie) ciepła "pod górkę", tj. od ciała zimniejszego do cieplejszego. Celem działania lodówki jest schłodzenie produktów w niej umieszczonych. Gdybyśmy zamiast produktów żywnościowych do wnętrza lodówki wprowadzili obieg cieczy (wody, glikolu) i celem działania tej lodówki byłoby ogrzewanie pomieszczenia ciepłem pobieranym z tego obiegu cieczy, to taka lodówka będzie pełnić funkcję pompy ciepła.
Oczywiście, ciecz schładzaną w lodówce trzeba systematycznie ogrzewać. Jeśli przepuścimy obieg tej cieczy przez grunt, to będzie się ona ogrzewała od gruntu i schładzała w pompie ciepła, czyli nastąpi transport (pompowanie) ciepła z gruntu do pomieszczenia (rys 1). Ten transport ciepła "pod górkę" wykonuje agregat sprężarkowy stanowiący serce pompy ciepła (rys 2).
Uogólniając ten poglądowy opis działania pompy ciepła mówimy, że ciepło odebrane ze źródła dolnego (grunt, woda, powietrze) jest oddawane do źródła górnego, tj. do instalacji grzewczej w pomieszczeniach, przy czym dolne źródło ma temperaturę niższą (np. woda gruntowa ma temperaturę 10°C) niż wynosi temperatura górnego źródła (np. temperatura wody w instalacji podłogowej - ok. 30°C).
Zużywając 1 kWh energii elektrycznej PC "przepompowuje" z dolnego źródła do pomieszczeń 2-4 kWh energii cieplnej, a więc efektywnie dostarcza 3-5 kWh energii cieplnej (jest to suma energii elektrycznej zasilającej sprężarkę i energii cieplnej pompowanej ze źródła dolnego). Można więc przyjąć, że ¾ ciepła ogrzewającego dom pochodzi z energii słonecznej (skumulowanej w ziemi, wodzie lub powietrzu), a tylko ¼ z elektrowni.
Inaczej mówiąc, jeśli ogrzewamy dom prądem, to zastosowanie PC pozwala czterokrotnie obniżyć rachunki za prąd. Przy obecnych cenach oleju i gazu jest to również ogrzewanie ok. 3 razy tańsze niż olejem lub gazem płynnym i ok. 2 razy tańsze niż gazem ziemnym. Jest to obecnie najtańsze ogrzewanie w Polsce, tańsze nawet niż ogrzewanie węglem.
Znamy już podstawowy powód popularności pomp ciepła. Jest to najtańszy sposób pozyskiwania energii cieplnej do ogrzewania domu i c.w.u. Największe oszczędności eksploatacyjne, sięgające 6000 zł rocznie daje zainstalowanie PC zamiast grzejników elektrycznych. Rozpatrujemy przypadek domu ok. 150 m2 o rocznym zapotrzebowaniu energii cieplnej na ogrzewanie i c.w.u. ok. 15 000 kWh (rys 3).
W porównaniu z kotłem na olej lub gaz płynny roczne oszczędności eksploatacyjne z tytułu zastosowania PC w tym domu wyniosłyby 3000-4000 zł. W porównaniu z kotłem na gaz ziemny różnica jest mniejsza, od 1500 zł dla najnowocześniejszych kotłów kondensacyjnych do 3000 zł dla kotłów starego typu. Jednak niskie wydatki eksploatacyjne trzeba okupić dość znacznym kosztem inwestycji (w wielu krajach ten koszt jest kompensowany systemem ulg i zachęt finansowych). Celowość stosowania pompy ciepła ze względu na niskie koszty ogrzewania nie budzi żadnych wątpliwości. Pozostaje jednak kluczowe pytanie:
W jakim czasie zwrócą się znaczne wydatki inwestycyjne?
I tutaj padają różne odpowiedzi: 5 lat, 15 lat, a nawet 30 lat i więcej. Każda z tych odpowiedzi może być poprawna. Zależy co z czym porównujemy. Jeśli porównujemy instalację PC z instalacją z kotłem olejowym lub na gaz płynny, to przy rocznych oszczędnościach ok. 4000 zł, nawet większe o 20-30 000 zł koszty inwestycyjne zwrócą się w 5-8 lat. Przy porównaniu z kotłem na gaz ziemny będzie to okres dłuższy. Ale koszt inwestycji, zwykle szacowany na 30-60 tys. zł, silnie zależy od rodzaju systemu pompy ciepła. Dlatego pytanie o czas zwrotu wydatków inwestycyjnych ma sens tylko wówczas, gdy określimy konkretny rodzaj systemu PC.
Głównym wyróżnikiem podziału jest rodzaj źródła dolnego, z którego jest pobierane ciepło. Podstawowe znaczenie mają systemy grunt - woda, które czerpią ciepło z gruntu i oddają je do instalacji wodnej c.o. w pomieszczeniach (podłogowej lub grzejnikowej). Na głębokości większej niż 1,5 m temperatura gruntu wynosi 8-12°C, zarówno w lecie jak i w zimie. Ciepło z gruntu może być pobierane na trzy sposoby:
Koszt inwestycji, w zależności od rodzaju systemu, może wynosić od ok. 10000 zł do ok. 70000 zł (rys 4).
Niezależnie od wątpliwości zgłaszanych przez sceptyków (ich zdaniem wrzawa wokół global warming jest mistyfikacją), świat woli nie czekać na jednoznaczne potwierdzenie się kasandrycznych przepowieści heroldów teorii globalnego ocieplenia i podejmowane są działania przeciwdziałające katastrofie ekologicznej.
Przoduje w tym Europa, dlatego tak silne jest poparcie dla rozwoju technologii pomp ciepła, uznawanej za proekologiczną, tj. zmniejszającą emisję CO2 w wyniku wypierania ogrzewania olejowego. Ponieważ budynki mieszkalne konsumują ok. 40% całości zużywanej przez ludzkość energii (reszta, tj. prawie równo po 30% przypada na przemysł i transport), przy czym ¾ zużywanej przez mieszkalnictwo energii służy do ogrzewania/chłodzenia i c.w.u., to sektor mieszkaniowy ma swój wielki udział w emisji CO2. Obliczono dla domów mieszkalnych w całej UE, że w najbliższych 10 latach, zastępując kotły olejowe i gazowe pompami ciepła można zmniejszyć emisję CO2 nawet o 90 milionów ton rocznie.
Dlatego do rozwoju zastosowań PC przykłada się olbrzymią wagę, na równi z rozwojem produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Europa w szybkim tempie przestawia się na ogrzewanie domów pompami ciepła. W latach 2004-2008 rynek PC w Europie wzrósł 3-krotnie. Kryzys przyhamował tę tendencję w ostatnich dwóch latach ze względu na katastroficzny spadek liczby budowanych mieszkań. W Szwecji 95% nowo budowanych domów ma PC. W Szwajcarii ten wskaźnik wynosi 75%. W Austrii, Niemczech, Finlandii i Norwegii w co trzecim budowanym domu instaluje się PC. Do podobnego wskaźnika zbliża się Francja. Również w starych domach wymienia się instalacje kotłowe na PC. W przodującej pod tym względem Szwecji już prawie połowę (ok. 700 000) wszystkich domów wyposażono w PC. W Polsce argument ekologiczny ma obecnie dość wątłe podstawy, gdyż energia elektryczna w naszym kraju nie jest "czysta" ekologicznie.
To fakt, że w Polsce przejście na ogrzewanie PC oznacza w istocie ogrzewanie węglem, gdyż elektrownie mamy węglowe (ich sprawność wynosi zaledwie 30%), a więc korzyści ekologiczne w sensie zmniejszenia emisji CO2 są problematyczne. Gdybyśmy jednak w tysiącach domów ogrzewanych bezpośrednio węglem, wymienili piece i kotły węglowe na PC, to przynajmniej w małych miejscowościach (np. w kurortach górskich) dałoby się w zimie oddychać.
A biorąc pod uwagę, że budując dom podejmujemy decyzje na dziesiątki lat, być może warto uwzględnić, że będziemy kiedyś żyli w kraju zasilanym "czystym" prądem z elektrowni jądrowych i wiatrowych. Być może!
Różne czynniki mogą przesądzić o wyborze pompy ciepła lub odrzuceniu tego rozwiązania. Korzyści ekonomiczne są jednoznaczne, jeśli pompę ciepła zastosujemy zamiast ogrzewania elektrycznego lub olejowego, albo gazu płynnego. W porównaniu do ogrzewania gazem ziemnym pompa ciepła może być atrakcyjnym ekonomicznie rozwiązaniem tylko dla domów o dużej powierzchni i znacznym zużyciu energii cieplnej na ogrzewanie, lub w przypadku konieczności budowy długiego i kosztownego przyłącza gazowego. Poza osławionym "czasem zwrotu" warto uwzględnić również inne kryteria wyboru. Podsumujmy najbardziej zasadnicze argumenty za i przeciw.
79
