- Skąd się bierze rosnąca popularność pomp ciepła?
- Z czego składa się pompa ciepła?
- Czym jest źródło dolne i górne?
- Co oznaczają określenia powietrze/woda?
- Jakie pompy określa się mianem solanka/woda oraz bezpośrednie odparowanie/woda?
- Jak działają pompy woda/woda?
- Czym charakteryzują się pompy split?
- Czym są pompy monoblok?
- Co oznacza określenie All in One?
- Dlaczego w nowych domach z pompą ciepła najczęściej robi się ogrzewanie podłogowe?
- Czy pompa ciepła może efektywnie współpracować z grzejnikami?
- Czym jest wskaźnik COP?
- Do czego służy współczynnik SCOP?
- Jakie dotacje można uzyskać na montaż pompy ciepła w nowym domu?
- Jakie dotacje można uzyskać w przypadku domu remontowanego?

Wiele osób wciąż nieufnie podchodzi do pomp ciepła. W dużej mierze dlatego, że nie bardzo rozumieją, jak w ogóle działają te urządzenia. No bo dlaczego pompa oddaje znacznie więcej ciepła, niż można go uzyskać ze zużywanego przez nią prądu? Czy to nie jest sprzeczne z prawami fizyki?
Jednak nie ma tu żadnego oszustwa, chociaż pompa, zużywając 1 kWh prądu, rzeczywiście, oddaje w postaci ciepła zwykle od 3 do 5 kWh. Jednak to dodatkowe ciepło nie bierze się znikąd. Pompa odbiera je z otoczenia - powietrza, ziemi lub wody. To one zostają oziębione, a pozyskane w ten sposób ciepło trafia do wnętrza domu, na ogół za pośrednictwem wodnej instalacji c.o. z grzejnikami albo podłogówką.
Cała trudność polega zaś na tym, że ruch ciepła odbywa się niejako pod górę - np. powietrze zewnętrzne ma -10°C, zaś woda w instalacji +35°C. Właśnie dlatego potrzebna jest pompa ciepła.
Rosnąca popularność pomp ciepła
Sprzedaż pomp ciepła od kilku lat rośnie szybciej, niż jakichkolwiek innych urządzeń grzewczych, podwaja się rok do roku. Obecnie np. 60% wniosków na dofinansowanie wymiany źródła ciepła w ramach Programu "Czyste Powietrze" dotyczy właśnie pomp.
Tak dynamiczny wzrost to konsekwencja wciąż rosnących cen konwencjonalnych paliw, a w ostatnim roku także obaw o ich dostępność. Duże znaczenie ma również to, że pompy ciepła są urządzeniami bezobsługowymi, działają w pełni automatycznie i całkowicie czysto. Na dodatek obecnie to właśnie ogrzewanie pompą ciepła okazuje się najtańsze. Nie zmieniło się to nawet po wprowadzeniu nowych taryf za energię na 2023 r.
Z czego składa się pompa ciepła?
Pompa ciepła to szczelny układ, w którym w obiegu zamkniętym krąży naprzemiennie sprężany i rozprężany gaz, tzw. czynnik roboczy, tradycyjnie nazywany freonem. Krąży on pomiędzy dwoma wymiennikami ciepła. W pierwszym, nazywanym parownikiem (lub parowaczem), rozprężający się gaz odbiera ciepło z otoczenia (np. z powietrza zewnętrznego). Następnie gaz zostaje sprężony przez zasilaną prądem sprężarkę. Wówczas maleje jego objętość, za to bardzo mocno wzrasta temperatura. Dzięki temu w drugim wymienniku ciepła, tzw. skraplaczu, czynnik roboczy może efektywnie przekazać swe ciepło wodzie pochodzącej z instalacji c.o. Ochłodzony w ten sposób czynnik roboczy trafia do zaworu rozprężnego, a następnie do parownika. Wówczas cały cykl się powtarza.

Chociaż ten schemat działania jest dość prosty, to w rzeczywistości pompa jest bardzo zaawansowanym technicznie i niezwykle precyzyjnie wykonanym urządzeniem. Różne czynniki robocze mają bardzo odmienną charakterystykę, znajdują się pod wysokim ciśnieniem, pracą całości steruje zaawansowana elektronika. To wszystko przekłada się na naprawdę duże zróżnicowanie cech użytkowych dostępnych na rynku pomp. Mogą mieć np. bardzo różną sprawność, co wprost przekłada się na koszty eksploatacji. Niektóre bardzo dobrze pracują w niskiej temperaturze otoczenia (np. -15°C), a inne w tych warunkach na niewiele się zdają. Znacznie może różnić się także maksymalna temperatura, do jakiej podgrzewają wodę. Dlatego tak ważny jest prawidłowy dobór urządzenia do konkretnego budynku.

Czym jest źródło dolne i górne?
Źródłem dolnym nazywa się ten element otoczenia, z którego pompa czerpie ciepło. Może to być powietrze, grunt, wody podziemne lub powierzchniowe (np. staw). Natomiast mianem źródła górnego określa się instalację grzewczą przekazującą ciepło do pomieszczeń. Najczęściej to różnego rodzaju ogrzewanie wodne - grzejniki ścienne albo ogrzewanie podłogowe. Zdecydowanie rzadziej jest to ogrzewanie sufitowe lub ścienne, czyli inne rodzaje ogrzewania płaszczyznowego.
Najmniej popularny w naszym kraju sposób ogrzewania pompą to wykorzystanie nadmuchu ciepłego powietrza. Takie układy spotyka się raczej w dużych obiektach, np. w biurowcach. Właściwie to za taki rodzaj ogrzewania powietrznego należy też uznać klimatyzatory działające w trybie ogrzewania, ale u nas traktuje się je raczej jako uzupełnienie podstawowej wodnej instalacji grzewczej, nie zaś jako główne źródło ciepła.
Projektanci i instalatorzy często mówią o źródle dolnym i górnym. Choćby dlatego warto znać te pojęcia. Tym bardziej, że to właśnie temperatura tych dwóch źródeł ma zasadnicze znaczenie dla parametrów pracy pompy. Generalnie korzystna jest jak najwyższa temperatura po stronie źródła dolnego, a jak najniższa po stronie źródła górnego. Wtedy pompa pracuje najbardziej ekonomicznie i osiąga najwyższą moc. Przedstawimy to dokładniej, omawiając współczynniki COP oraz SCOP.
- Pompa ciepła gruntowa czy powietrzna - która jest lepsza?
- Sposób na tanią ciepłą wodę - pompa ciepła Ecodan QUHZ CO2
- Dlaczego warto wybrać pompę ciepła?
- Monoblokowe, powietrzne pompy ciepła do nowych i modernizowanych budynków
Co oznaczają określenia powietrze/woda?
Podstawowa klasyfikacja i nazewnictwo typów pomp ciepła wiąże się z tym, jakie jest źródło dolne i górne. W związku z tym wyróżniamy np. urządzenia powietrze/ woda (A/W; A2W). Co znaczy, że źródłem dolnym jest powietrze, górnym zaś woda krążąca w instalacji c.o. Używane skróty pochodzą od nazw angielskich Air/Water bądź Air to Water. Takie powszechnie nazywa się u nas po prostu pompami powietrznymi. Chociaż dla ścisłości trzeba dodać, że tą nazwą należałoby objąć jeszcze pompy, które ogrzewają wnętrza przez nadmuch ciepłego powierza. To typ powietrze/powietrze, czyli skrótowo A/A lub A2A.
Jakie pompy określa się mianem solanka/woda oraz bezpośrednie odparowanie/woda?
Solanka/woda to układ z pompą pozyskującą ciepło z gruntu za pomocą umieszczonych w nim rur wypełnionych płynem niezamarzającym, który żargonowo nazywa się solanką. Z kolei odpowiednie skróty to B/W albo B2W, bo "brine" to po angielsku właśnie solanka.
Rury z takim płynem mogą być ułożone poziomo, na głębokości do 2 m (tzw. kolektor poziomy) lub umieszczone w głębokich na kilkadziesiąt metrów odwiertach (sondy pionowe). W przypadku obu tych układów, powszechnie mówi się o pompach gruntowych.
Jednak ciepło z gruntu można też pozyskiwać w systemie z tzw. bezpośrednim odparowaniem. Skrótowo określa się je jako G/W (Ground to grunt, gleba). Tu nie ma rur z płynem niezamarzającym. Zamiast niego są miedziane rury, w których krąży od razu gazowy czynnik roboczy pompy. Dzięki temu zyskuje się nieco na efektywności, gdyż z układu zostaje usunięty jeden wymiennik ciepła (pomiędzy płynem niezamarzającym i czynnikiem roboczym). Wykonanie takich układów jest trudniejsze i nie zyskały one dużej popularności.

Jak działają pompy woda/woda?
Woda/woda to nazwa układów, w których pompa pozyskuje ciepło z wody (najczęściej podziemnej) i przekazuje je wodzie krążącej w systemie c.o. Oznacza się je skrótem W/W lub W2W. Teoretycznie w takim układzie można uzyskać bardzo wysoką sprawność, gdyż woda podziemna ma zawsze dodatnią temperaturę i jest świetnym nośnikiem ciepła.
Z pozoru wykonanie takiej instalacji nie jest trudne ani drogie. Wystarczy jedna studnia czerpna oraz druga, tzw. zrzutowa, którą wtłaczamy z powrotem pod ziemię ochłodzoną wodę. W praktyce okazuje się jednak, że układy woda/woda przysparzają mnóstwo problemów. Pozom wód podziemnych może się bowiem bardzo zmieniać, a gdy będzie zbyt niski - nasza pompa nie będzie mogła działać. Ponadto wody gruntowe zawierają często dużo zanieczyszczeń, w tym utleniającego się w kontakcie z powietrzem żelaza. W efekcie wymiennik ciepła w pompie może zostać zatkany osadami już po kilku miesiącach.
Z tych względów pompy woda/woda nie są popularne. Szczególnym sposobem wykorzystania ciepła zawartego w wodzie jest ułożenie wypełnionego solanką kolektora poziomego na dnie stawu (naturalnego lub sztucznego). Jeżeli zbiornik wody jest wystarczająco duży, to niewielkim kosztem uzyskujemy układ o bardzo wysokiej efektywności. Niestety, tylko na niewielu działkach można sobie na to pozwolić.

Czym charakteryzują się pompy split?
Tego określenia używa się głównie w stosunku do najpopularniejszych obecnie pomp typu powietrze/woda. Pompa split składa się z dwóch części, tzw. jednostki zewnętrznej oraz wewnętrznej. Łączą je ze sobą miedziane rury o niewielkiej średnicy, którymi przepływa gazowy czynnik roboczy (tzw. freon).
To rozwiązanie ma szereg zalet. Przede wszystkim w jednostce zewnętrznej nie ma elementów wrażliwych na działanie mrozu, zaś woda krążąca pomiędzy pompą oraz instalacją c.o. budynku trafia tylko do jednostki wewnętrznej. Ponadto to w jednostce zewnętrznej znajduje się sprężarka i wentylator, czyli najgłośniejsze elementy. Niestety, do montażu pompy typu split wymagane są odpowiednie kwalifikacje, narzędzia oraz uprawnienia (tzw. f-gazowe). W tym przypadku, trzeba wykonać lutowane połączenia rur miedzianych, usunąć całe powietrze z układu pompą próżniową i napełnić go ściśle określoną ilością gazowego czynnika roboczego.

Czym są pompy monoblok?
W pompach typu monoblok wszystkie elementy, pomiędzy którymi krąży gazowy czynnik roboczy, znajdują się na zewnątrz budynku, w jednej obudowie. Z wnętrzem domu łączą je zaś tylko rury wodnej instalacji c.o. Bardzo często w takim rurociągu krąży nie czysta woda, lecz roztwór płynu niezamarzającego.
Trzeba przyznać, że montaż samych pomp monoblokowych jest po prostu łatwiejszy i szybszy niż modeli split. Co bardzo ważne, instalator nie musi mieć tzw. uprawnień f-gazowych, gdyż pompa jest już fabrycznie "nabita" gazowym czynnikiem roboczym, a szczelność połączeń zostaje sprawdzona jeszcze na linii produkcyjnej.
Niestety, w przypadku monobloków trzeba zabezpieczyć urządzenie przed skutkami zamarznięcia wody grzewczej. Wprawdzie nie grozi to, gdy pompa pracuje, ale dłuższa awaria sieci energetycznej mogłaby mieć fatalne skutki. Najczęściej wodę zastępuje się płynem niezamarzającym. Inna opcja to zamontowanie specjalnych zaworów w pobliżu pompy, które w razie nadmiernego spadku temperatury wody w pompie (zwykle poniżej +3°C), samoczynnie otwierają się, umożliwiając opróżnienie jej z wody.

Co oznacza określenie All in One?
Coraz większą popularność zyskują pompy ciepła All in One, w których jednostka wewnętrzna zintegrowana jest z dużym zasobnikiem c.w.u. (ok. 200 l), ponadto cały osprzęt (zawory, naczynie wzbiorcze) również ukryty jest pod wspólną obudową. Dzięki temu całość zajmuje mniej miejsca i po prostu jest estetyczna. Niektórzy instalatorzy nazywają żartobliwie takie pompy lodówkami. Jest w tym sporo racji, gdyż urządzenie na pierwszy rzut oka rzeczywiście wygląda jak typowa duża lodówka. Zwykle ma nawet podobne wymiary podstawy (ok. 60 × 60 cm), tak aby można je było łatwo wkomponować w ciąg sprzętów kuchennych.
Jednak oszczędność miejsca oraz lepszy wygląd to nie jedyne atuty pomp All in One. W ich przypadku, wszystkie komponenty zostały już optymalnie dopasowane na etapie projektowania, a potem zmontowane i sprawdzone jeszcze w fabryce, we w pełni kontrolowanych warunkach. Dzięki temu ryzyko popełnienia błędów przez instalatora zostaje ograniczone do minimum, zaś montaż w domu inwestora przebiega bardzo szybko. Z kolei w razie awarii - łatwiej jest dochodzić praw wynikających z gwarancji.

Dlaczego w nowych domach z pompą ciepła najczęściej robi się ogrzewanie podłogowe?
W typowo wykonanych instalacjach c.o., łatwiej jest uzyskać bardzo dobre efekty przy współpracy pompy z ogrzewaniem podłogowym. Tak naprawdę jednak różnica nie bierze się stąd, że mamy podłogówkę, a nie grzejniki. Największe znaczenie ma bowiem temperatura wody krążącej w instalacji. Wspominaliśmy już, że im jest niższa, tym lepiej. Z kolei typowe grzejniki zwykle dobierane są przy założeniu, że temperatura wody zasilającej będzie wynosiła 50-75°C. Natomiast w instalacjach podłogowych jest to zaledwie 35-40°C (dopuszczalne maksimum wynosi 55°C).
Tak więc, jeżeli mamy w domu grzejniki, które dotąd były zasilane z kotła wodą o wysokiej temperaturze, to pompa ciepła będzie musiała pracować przy niezbyt korzystnych ustawieniach przynajmniej przez część sezonu grzewczego. Co innego, jeżeli budujemy nowy dom albo dokonujemy poważnego remontu, od razu myśląc o ogrzewaniu pompą ciepła. Wówczas niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe jest niejako pierwszym wyborem.
Czy pompa ciepła może efektywnie współpracować z grzejnikami?
Jeżeli nie chcemy lub nie możemy założyć niskotemperaturowego ogrzewania płaszczyznowego, czyli podłogowego, sufitowego lub ściennego, to dobierając specjalne grzejniki, również możemy osiągnąć bardzo dobre efekty. Po prostu muszą być one przystosowane do pracy w układzie z wodą o niskiej temperaturze. Najczęściej są wyposażone w wysokiej jakości ciche wentylatory nadmuchowe. Wymuszony ruch powietrza bardzo poprawia efektywność wymiany ciepła. Takie grzejniki to przeważnie tzw. klimakonwektory albo grzejniki kanałowe.
Jednak nawet zwykłe grzejniki mogą całkiem dobrze pracować wraz z niskotemperaturową pompą ciepła, jeżeli będą odpowiednio duże. Warto pamiętać, że podobny efekt osiągamy także w starszych budynkach, w których pozostawiamy dawne grzejniki, ale docieplamy ściany, wymieniamy okna itd. Wówczas straty ciepła przecież maleją, a więc grzejnik może mieć mniejszą moc. Co właśnie się dzieje, jeżeli zasilamy go wodą o niższej niż dotąd temperaturze.
Czym jest wskaźnik COP?
Wartość wskaźnika COP jest miarą sprawności pompy. Tego, na ile efektywnie wykorzystuje ona energie elektryczną, żeby wychwytywać ciepło z otoczenia i ogrzewać nim dom. Wskaźnik COP obliczamy, dzieląc ilość dostarczonej do wnętrz energii w postaci ciepła przez ilość pobranej energii elektrycznej. Jeżeli COP wynosi np. 4, to znaczy, że na każdą pobraną przez pompę 1 kWh energii elektrycznej przypadają 4 kWh ciepła dostarczonego do wnętrza domu. Można na sprawę spojrzeć również w ten sposób, że przy COP 4 - dom ogrzewamy w ¾ darmową energią pobraną z otoczenia.
Nie ma się więc co dziwić, że producenci tak chętnie eksponują bardzo wysoki wskaźnik COP swoich pomp. Jednak trzeba tu przestrzec przed poważną pułapką. Mianowicie wartość COP konkretnego urządzenia nie jest stała, zmienia się w bardzo szerokich granicach, w zależności od temperatury źródła dolnego i górnego. Co więcej, sprzęt osiągający świetne wyniki np. przy +7°C na zewnątrz, może okazać się bardzo słaby przy -10°C. Dlatego naprawdę rzetelnej oceny sprawności pompy można dokonać, dopiero dysponując tabelami lub wykresami, pokazującymi zmianę COP w zależności od temperatury źródła dolnego i górnego w całym przewidywanym zakresie pracy. To jednak raczej zadanie dla fachowca.

Do czego służy współczynnik SCOP?
Wskaźnik efektywności pompy COP zmienia się bardzo wyraźnie w zależności od warunków pracy urządzenia. Dlatego właśnie wprowadzono SCOP, czyli sezonowy wskaźnik efektywności. Można powiedzieć, że to uśredniona wartość COP w ciągu całego sezonu. Należy jednak przestrzec, że on też jest mocno niedoskonały i powinniśmy kierować się nim tylko przy wstępnej ocenie urządzeń.
Co jeszcze warto wiedzieć o SCOP? Przede wszystkim powinniśmy sprawdzić, odnośnie której strefy klimatycznej został wyznaczony. Europę podzielono przy jego wyznaczaniu na trzy strefy - klimatu ciepłego, umiarkowanego oraz chłodnego. Polskę przyporządkowano przy tym do strefy klimatu chłodnego. Jednak bardzo często producenci podają SCOP tylko w odniesieniu do strefy klimatu umiarkowanego. Dla mieszkańców zachodniej części kraju może to wystarczyć, lecz w województwach wschodnich i północno-wschodnich - różnice staną się już bardzo duże.
Dla przykładu, w strefie klimatu umiarkowanego nie przewiduje się w ogóle temperatury zewnętrznej niższej niż -10°C. Ponadto należy zwracać baczną uwagę na to, przy jakiej temperaturze wody grzewczej wyznaczono SCOP. Przy 35°C na zasilaniu (podłogówka), będzie on wyraźnie lepszy, niż przy 55°C (grzejniki). Powinno się to zestawić z tym, jaka temperatura wody jest potrzebna w naszej instalacji.

Jakie dotacje można uzyskać na montaż pompy ciepła w nowym domu?
Dla właścicieli nowych, dopiero budowanych domów przewidziano możliwość skorzystania z programu "Moje Ciepło". W tym przypadku, dotacja może pokryć do 30% kosztów kwalifikowanych związanych z zakupem pompy ciepła. Dla posiadaczy Karty Dużej Rodziny limit jest wyższy i wynosi do 45%. Natomiast sama wysokość dotacji jest uzależniona od rodzaju pompy ciepła.
Wynosi odpowiednio:
- do 21 000 zł - pompy gruntowe;
- do 7000 zł - pompy w systemie powietrze/woda lub powietrze/powietrze.
Jednak to nie koniec wymogów. Przede wszystkim, żeby otrzymać wsparcie, musimy wybudować dom jeszcze bardziej energooszczędny, niż wymagają tego WT 2021. Maksymalny wskaźnik EP, czyli zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną, nie może przekroczyć 55 kWh/(m2·rok). Natomiast w obowiązujących wszystkich WT 2021 zapisano limit 70 kWh. Wbrew pozorom nie jest to mała różnica, gdyż nawet poziom 70 kWh trudno jest uzyskać.
Ponadto zawarto pewne wymogi na temat cech instalacji grzewczej oraz samej pompy. Jednak chyba nie do końca je przemyślano. Instalacja grzewcza musi być bowiem niskotemperaturowa, w której temperatura wody zasilającej nie przekracza 35°C. Natomiast pompa musi mieć - zgodnie z etykietą energetyczną i kartą produktu - klasę efektywności przynajmniej A++. Przy czym chodzi o klasę wyznaczoną przy temperaturze zasilania 55°C!
Jakie dotacje można uzyskać w przypadku domu remontowanego?
Dla remontujących domy nie wprowadzono programu wprost wspierającego zakup pomp ciepła. Jednak mogą oni skorzystać z programu "Czyste Powietrze", jeżeli zechcą wymienić dotychczas używany kocioł na paliwo stałe (węgiel, drewno, pelety) na pompę ciepła. Przy czym możliwa jest nie tylko dotacja do inwestycji w formie zwrotu części poniesionych już wydatków, ale również kredyt, a nawet całkowite pokrycie kosztów z inwestycji z funduszy programu.
Niestety, zasady są dość zawiłe, gdyż przewidziano w nich wiele wariantów dofinansowania, w zależności od poziomu dochodów wnioskodawcy, rodzaju pompy oraz jej klasy efektywności energetycznej. Dość powiedzieć, że wysokość dotacji do pompy przy założeniu tzw. podstawowego (najniższego) poziomu dofinansowania może wynosić od 4400 do 28 000 zł. Przy czym może to odpowiadać od 40 do 55% kosztów kwalifikowanych zakupu pompy i wykonania instalacji. Dlatego w przypadku chęci ubiegania się o dofinansowanie z programu "Czyste Powietrze", trzeba zrobić bardzo szczegółową indywidualną kalkulację.
Uwaga! O wsparcie w ramach "Czystego Powietrza" nie możemy się ubiegać, jeżeli nasz roczny dochód przekracza 135 000 zł. Wówczas pozostaje nam skorzystanie z podatkowej ulgi termomodernizacyjnej. Poniesione wydatki odliczamy wtedy od podstawy opodatkowania.
Redaktor: Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: Daikin
Zdaniem naszych Czytelników
T. Brzęczkowski
22 Oct 2010, 14:08
Jakie byłyby rachunki, gdyby dom był ogrzewany niecentralnie i zaizolowany - 15- 20 kWh/m2 rocznie?Czy jest sens fatalnie budować, by uzasadnić sensowność pompy ciepła?
Gość kocioł
22 Oct 2010, 13:58
ciekawe jakie były koszty za 2009/2010 ?..
Gość mmm
23 Jan 2009, 10:22
Wykonawca sie widocznie nie zna na temacie...ale kuzie mają ciepło 1. Rozdzielacz c.o. wersja light, poza tym jak to jest zaizolowana? Przeciez to straty ciepła i pieniedzy w lascicieli. Połaczenie niewłasciwych materiałów ze sobą powoduje niebezpieczeństwo powstania ogniwa korozyjnego ...
Gość tykwas
27 Dec 2008, 14:45
Jaką mogę mieć pewność, że ten artykuł nie jest pisany "pod publikę"? Za 1500,00PLN /rok nie ogrzejesz tego domu./chyba ,że siedzisz w pięciu swetrach, a CWU gdzie?/. Mam PC od 26 miesięcy płacę dużo więcej. Pozdrawiam Stanisław