Ile naprawdę kosztuje ogrzewanie i chłodzenie pompą ciepła?

Czego dowiesz się z artykułu?

• Z czego wynika wysoka sprawność pomp ciepła?
• Jak prawidłowo dobrać źródło dolne pomp ciepła?
• Jakie są rodzaje źródła dolnego pompy ciepła?
• Czym jest źródło górne pompy ciepła?
• Ile naprawdę kosztuje ogrzewanie i chłodzenie pompą ciepła?
• Jaki jest koszt instalacji pompy ciepła?

Pompy ciepła nie produkują spalin, a ich działanie bazuje na wybranym odnawialnym źródle ciepła, dlatego określa się je mianem proekologicznych. W prawidłowo zaprojektowanej instalacji grzewczej z pompą ciepła, zużycie prądu nie jest duże.

Dlaczego? Ponieważ urządzenia pracują na tej samej zasadzie, co domowa chłodziarka i choć wymagają do pracy zasilania elektrycznego, służy ono nie do ogrzewania, lecz jedynie do pompowania darmowego ciepła ze źródła dolnego (gruntu, powietrza, wody gruntowej lub powierzchniowej), do górnego (do instalacji grzewczej w postaci ogrzewania podłogowego, grzejników). Inaczej ujmując - w taki sposób pompują i przekształcają ciepło, czerpane ze źródła o niższej temperaturze (np. gruntu), aby móc ogrzać wnętrze budynku, bądź wodę użytkową w zasobniku, do temperatury komfortu termicznego.

Można śmiało powiedzieć, że poprawnie zaprojektowana instalacja grzewcza z pompą ciepła to wyraz dbałości właścicieli o domowe finanse oraz o naturalne środowisko.

Pompy ciepła na osiedlu w Mławie

Zobaczcie jak działają powietrzne pompy ciepła na osiedlu w Mławie i jakie są opinie jego mieszkańców. Czy koszty uzyskania energii na tym osiedlu są zerowe?

Powietrzna pompa ciepła a program "Czyste powietrze" - ARGUMENTY

Zamiast kotła węglowego - powietrzna pompa ciepła!

5 pytań o powietrzną pompę ciepła

Z CZEGO WYNIKA WYSOKA SPRAWNOŚĆ POMP CIEPŁA?

Sprawność pompowania ciepła jest tym większa, im mniejsza jest różnica temperatury między źródłem górnym, stanowiącym w układzie grzewczym odbiornik ciepła, a dolnym, czyli dostawcą ciepła. Działanie urządzeń polega na osiąganiu jak najwyższej sprawności pompowania ciepła, określanej współczynnikiem COP = Q/Qe.

Przy czym Q to ilość energii oddanej w postaci ciepła do budynku, zaś Qe to pobrana przez pompę ilość energii elektrycznej. W domowych instalacjach współczynnik COP pompy ciepła ma zazwyczaj wartość 3-4, czyli urządzenie, zużywając 1 kWh energii elektrycznej, oddaje do instalacji ogrzewania 3-4 kWh energii cieplnej.

Modele o mocy 7-10 kW przeznaczone są do nowych domów, dobrze zaizolowanych termicznie, o pow. 150-200 m2 (zapotrzebowanie na ciepło zazwyczaj wynosi w nich około 50 W/m2). Potrzebną moc pompy oblicza się tak: np. 180 m2 x 50 W/m2 = 9 kW. Nie ma potrzeby zwiększać jej mocy na potrzeby c.w.u., bo tego, że pompa na krótki czas przełączyła się i podgrzewa wodę do mycia nawet nie zauważymy.

Termodynamiczny podgrzewacz wody (pompa ciepła do c.w.u.) wykorzystujący powietrze w pomieszczeniu lub z zewnątrz. (fot. De Dietrich)

KLUCZ DO SUKCESU - PRAWIDŁOWY DOBÓR ŹRÓDŁA DOLNEGO I SYSTEMU

Na tym etapie należy postępować rozważnie, gdyż wybór owych dwóch najważniejszych elementów przekłada się na wysokość kosztów inwestycyjnych i długotrwałe koszty eksploatacyjne. Każde ze źródeł dolnych ma zalety i wady.

Źródło dolne pompy ciepła - grunt

Zbudowanie właściwego gruntowego źródła dolnego pompy ciepła co prawda zwiększa koszt inwestycyjny, lecz za to zapewnia użytkownikom systemu grzewczego stabilną dostawę energii cieplnej i w miarę stały koszt wytworzenia 1 kWh. W polskich warunkach klimatycznych jest to nie do przecenienia. Chcąc pobierać ciepło z gruntu, można zastosować jeden z systemów:

• woda/woda - wykorzystujemy ciepło wód gruntowych; potrzebna jest studnia czerpna oraz zrzutowa (do wtłaczania wody z powrotem pod ziemię);
  
  
• solanka/woda - solanka, czyli roztwór glikolu, krąży w pionowym albo w poziomym kolektorze gruntowym.

System dwóch studni wymaga wydrążenia dwóch studni o głębokości zazwyczaj 6-15 m (otwory muszą sięgać warstwy wodonośnej). Jedna dostarcza układowi grzewczemu wodę, druga odprowadza ją do gruntu po schłodzeniu przez pompę ciepła. Koszt wykonania studni to średnio ok. 3000 zł. Jeśli niezbędne są głębsze odwierty i droższe pompy głębinowe, a także uzdatnianie wody - koszt systemu rośnie.

Kolektor pionowy stosuje się na małych działkach. Do otworów o gł. 30-50 m wkłada się rury w kształcie litery U i układ wypełnia solanką. Ze względu na stabilną temperaturę gruntu na dużej głębokości pompa ciepła działa efektywnie i koszt wytworzenia 1 kWh ciepła jest stały i niedrogi. Feler tego rozwiązania to drogie drążenie sond pionowych (zazwyczaj ok. 20 000 zł).

Kolektor poziomy (płaski lub spiralny) kosztuje kilka tysięcy złotych i jest to idealny wybór na duże posesje z gruntem nawodnionym i gliniastym (z 1 m2 takiego gruntu uzyskuje się 30-40 W energii cieplnej, natomiast z piaszczystego i suchego tylko 10-15 W). Kolektor płaski tworzy się z rur PE, prowadzonych poniżej strefy przemarzania gruntu i w odpowiednich odstępach (czyli na gł. 1,5-2,0 m i w odstępach 1-1,5 m).

Gdy grunt jest gliniasty i mokry, powierzchnia kolektora powinna być 1,5 razy większa od powierzchni domu (czyli 300 m2 przy domu o pow. 200 m2). Gdy grunt jest piaszczysty i suchy, powierzchnię kolektora trzeba zwiększyć nawet 5 razy, w porównaniu z powierzchnią budynku (zatem aż do 800 m2 przy domu 200 m2). Kolektor spiralny wymaga tylko poprowadzenia rur w rowach w odstępie co najmniej 3 m, co oszczędza wykonawcom zdejmowania grubej warstwy macierzystego gruntu w obrębie źródła dolnego.

Gruntowe pompy są efektywne nawet w okresie silnych mrozów, czyli - w przeciwieństwie do wielu pomp powietrznych - mogą być jedynym źródłem ciepła w budynku. To świetne rozwiązanie dla właścicieli domów o dużym zapotrzebowaniu na ciepło.

Źródło dolne pompy ciepła - powietrze

Źródłem ciepła może być powietrze zewnętrzne, albo wewnętrzne. Powietrzne urządzenia są tańsze i łatwiejsze w montażu (od pomp gruntowych), ponieważ w ich przypadku nie wykonuje się kosztownej instalacji obejmującej źródło dolne (jest nim powietrze otaczające budynek, bądź wypełniające jego pomieszczenia).

Cechuje je jednak niższy współczynnik COP (w odniesieniu od reszty pomp), bowiem efektywność ich pracy zależy od temperatury powietrza zewnętrznego, które, niestety, jest słabym akumulatorem ciepła. Urządzenia uzyskują tylko ok. 1 kJ ciepła podczas schładzania 1 kg powietrza o 1 K. Przy czym 1 m3 powietrza waży zaledwie 1,2 kg, więc urządzenie musi przetworzyć ogromne jego ilości. Kiedy temperatura powietrza wokół domu spada, wyraźnie obniżają się: moc grzewcza i współczynnik COP.

Do przyszłych użytkowników należy więc wybór, czy zainstalować wydajniejszą i droższą pompę, która w okresie silnych mrozów ogrzałaby dom do komfortowej temperatury, generując jednak wtedy wyższe koszty (na szczęście, silne mrozy w ostatnich latach są sporadyczne i krótkotrwałe), czy może zastosować układ grzewczy z pompą powietrzną i kotłem, np. na gaz. W takim przypadku pompa ma za zadanie pracować przez większość miesięcy, a gdy temperatura spadnie i przestanie być efektywna, automatyczny regulator uruchomi kooperujący z nią kocioł.

Źródło dolne pompy ciepła - woda

Znakomicie akumuluje ciepło, więc zasłużenie uznaje się ją za najlepsze źródło dolne - podczas schładzania kilograma wody (1 l) o 1°C (1 K), oddaje ona 4,2 kJ ciepła. Przy tej technologii ciepło można czerpać z wody studziennej, rzeki, stawu, jeziora, nawet ścieków.

Wady tego źródła ciepła jest to, że jeśli zawiera nadmierne ilości związków mineralnych, m.in. żelaza i manganu, przed wymiennikiem pompy ciepła powinno się zamontować szeregowo tzw. wymiennik pośredni, który powoduje gorsze wykorzystanie ciepła. Zdarza się również, że nagle szwankuje wydajność wód gruntowych, albo studni zrzutowych. Oznacza to kłopoty w instalacji grzewczej, wynikające po prostu z trudnych do przewidzenia zmian w środowisku naturalnym.

ODBIORNIK CIEPŁA, CZYLI ŹRÓDŁO GÓRNE

Pompa ciepła, współpracując z dużym niskotemperaturowym odbiornikiem ciepła, uzyskuje najwyższą sprawność. To z tego powodu najczęściej projektuje się do niej niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe z temperaturą wody 28-35°C i układa je na całej powierzchni posadzek (ewentualnie w ścianach). Dzięki takiej instalacji w cieplejszej połowie roku możliwe jest powierzchniowe chłodzenie pomieszczeń.

Jeżeli wykorzystuje się grzejniki, to powinny być odpowiednio duże i dostosowane do pracy z wodą o temperaturze 50-55°C (dopuszcza się maksymalną wartość 65°C).

W wielu domach górne źródło ciepła ma postać mieszaną, czyli podłogówkę i grzejniki.

ILE NAPRAWDĘ KOSZTUJE OGRZEWANIE I CHŁODZENIE POMPĄ CIEPŁA?

Specjaliści od systemów grzewczych obliczyli, że roczne koszty ogrzewania budynku instalacją z pompą ciepła o pow. 200 m2 i przygotowywania c.w.u. średnio wynoszą 1500-2000 zł, podczas gdy instalacja gazowa czyni to za ok. 3000 zł, a elektryczna za 6000 zł. W przypadku pompy ciepła, wydatki obejmują również koszt prądu, zużywanego przez pompy górnego i dolnego źródła oraz przez grzałki elektryczne.

Pożądane jest dwutaryfowe rozliczanie zużycia energii elektrycznej, bo wtedy opłaty będą najniższe. Oprócz podstawowej funkcji grzewczej, pompa ciepła może chłodzić budynek, a robi to taniej, niż instalacja klimatyzacyjna.

Roczne koszty ogrzewania domu instalacją z pompą ciepła o pow. 200 m2 i przygotowania dla niego c.w.u. średnio wynoszą tylko 1500-2000 zł. (fot. Nibe Biawar)

CORAZ NIŻSZY KOSZT INWESTYCYJNY

Jeszcze kilka lat temu oferty instalujących pompy ciepła firm osiągały przedział 70 000-80 000 zł. Obecnie zamykają się w 30 000-40 000 zł, w tym pompa o mocy 7-10 kW to ok. 20 000 zł, zasobnik c.w.u. - 2000-6000 zł, dolne źródło - ok. 15 000 zł. Przy tym rodzaju urządzenia grzewczego nie potrzeba budować komina spalinowego (nie wytwarza ono spalin), ani kotłowni.

Technologię pomp ciepła opłaca się zastosować na terenach bez dostępu do sieci gazowej, oraz gdy ewentualne przyłącze gazowe miałoby kilkaset metrów. Wtedy koszty instalacyjne układu grzewczego z pompą ciepła nie są nazbyt wysokie, w porównaniu z systemem z kotłem na gaz, przyjmując, że po pierwsze instalacja gazowa wymaga wykonania przyłącza za 5000-12 000 zł, komina spalinowego za 3000-4000 zł.

Potrzebny jest jeszcze kocioł grzewczy i ewentualnie zasobnik c.w.u. (w zależności od rozwiązania) za 5000-12 000 zł. W budynkach o pow. 200 m2, w obu porównywanych tu układach, koszt niezbędnej armatury, ułożenia instalacji podłogowej oraz robocizny będzie podobny. Różnica szybko zwraca się podczas późniejszej eksploatacji.

Lilianna Jampolska