Okładka magazynu budujemy dom
Najnowszy numer Logo BudujemyDom.pl
Zobacz
PokażUkryj kategorie
Zobacz oferty produktowe firm
Pompy ciepła

Pompy ciepła - ekologiczne rozwiązanie dla wszystkich

Print image
Copy link image
time image Artykuł na: 17-22 minuty

Pompy ciepła to rozwiązanie nie tylko dla właścicieli nowych domów. Coraz chętniej stosuje się je również w remontowanych domach. Dobrze dobrane sprawują się tam znakomicie. Jednak w takiej sytuacji przy ich wyborze trzeba kierować się nieco innymi zasadami.

Zalety pompy ciepła 

Zainstalowanie pompy ciepła może być świetnym sposobem na podniesienie komfortu mieszkania. Szczególnie dla tych, którzy dotąd korzystali z kotłów zasypowych na węgiel i drewno. Bowiem jedyne co musimy zrobić w ramach bieżącej obsługi pompy, to ustawić pożądaną temperaturę w domu. Koniec z noszeniem opału, usuwaniem popiołu itd. Wszystko zrobi za nas automatyka. I to dbając, żeby koszty ogrzewania były jak najniższe.

No właśnie, druga grupa, dla której pompy są szczególnie atrakcyjne, to używający drogich nośników energii – prądu, oleju opałowego, gazu płynnego z dzierżawionego zbiornika. Pompa wprawdzie też potrzebuje prądu do działania, lecz 3–4 razy mniej niż kocioł elektryczny lub elektryczne grzejniki.

Pompy ciepła zwykle służą do ogrzewania budynku i przygotowywania c.w.u. Jednak jej moc trzeba wybrać znaczenie dokładniej niż moc kotła
Pompy ciepła zwykle służą do ogrzewania budynku i przygotowywania c.w.u. Jednak jej moc trzeba wybrać znaczenie dokładniej niż moc kotła. Fot. Daikin 

Po prostu większość ciepła to zaczerpnięta z otoczenia energia odnawialna. I tak dochodzimy do trzeciej grupy – korzystając z pompy, oszczędzamy środowisko naturalne, w szczególności nie powiększamy tzw. niskiej emisji, będącej główną przyczyną smogu.

Żeby osiągnąć te wszystkie korzyści, musimy odpowiednio dopasować pompę do budynku oraz warunków panujących na dział-ce. Wymaga to większej staranności niż dobór kotła. Szczególnie w eksploatowanym już budynku, w którym instalacja grzewcza najpewniej nie była pomyślana do współpracy z pompą. My z kolei, z oczywistych względów, chcemy zmieniać ją jak najmniej.

Niskie zapotrzebowanie na ciepło

Jeżeli myślimy o montażu pompy ciepła, ideałem będzie dom o niskim zapotrzebowaniu na ciepło w przeliczeniu na 1 m² jego powierzchni. To znacznie ważniejsze niż niewielkie, sumaryczne zapotrzebowanie na ciepło w skali całego budynku. Mówiąc obrazowo – lepiej, jeżeli nasz dom ma 200 m² i potrzebuje 12 kW mocy grzewczej (60 W/m²), niż gdyby miał 100 m², ale wymagał tak samo 12 kW (120 W/m²).

W pierwszym przypadku koszty eksploatacji będą wyraźnie niższe, bo pompa będzie pracować w znacznie korzystniejszych dla siebie warunkach, z wyższą sprawnością. Dlatego zanim zdecydujemy jakie urządzenie kupić musimy dobrze przyjrzeć się budynkowi – ile ciepła potrzebuje i co można zrobić w ramach termomodernizacji. Wymiana okien czy docieplenie elewacji mogą zasadniczo zmienić bilans energetyczny.

Dzięki pompie zyskujemy zupełnie inny komfort ogrzewania starych budynków. Jedyne, co musimy zrobić, to wybrać temperaturę, którą chcemy uzyskać w pomieszczeniach. Automatyka zrobi resztę
Dzięki pompie zyskujemy zupełnie inny komfort ogrzewania starych budynków. Jedyne, co musimy zrobić, to wybrać temperaturę, którą chcemy uzyskać w pomieszczeniach. Automatyka zrobi resztę. Fot. Panasonic 

Co oznacza, że będziemy mogli kupić tańszą pompę o mniejszej mocy, zaś w przyszłości płacić mniej za jej eksploatację. Jednak co najważniejsze, w niejednym domu, obniżenie zapotrzebowania na ciepło może być koniecznym warunkiem sensowności inwestowania w pompę. Dlatego decyzja o jej zakupie powinna być poprzedzona konsultacją z dobrym specjalistą, może nawet wykonaniem audytu energetycznego budynku. Dzięki temu osiągniemy najlepsze efekty.

Odpowiednia izolacja cieplna budynku 

Nawet domy stawiane zaledwie dekadę temu mogą być bez porównania bardziej energochłonne, niż budowane obecnie. Smutna prawda jest też taka, że prawie połowa budynków jednorodzinnych w Polsce nie ma w ogóle izolacji ścian zewnętrznych! Nie znaczy to jednak, że wszystkie starsze budynki mają fatalny bilans energetyczny.

Efektem podejmowanych przez lata prac modernizacyjnych może być znacznie niższe zapotrzebowanie na ciepło niż pierwotnie. W końcu wiele domów ocieplono, wymieniono w nich okna itd. To jeszcze jeden powód, dla którego fachowiec musi zbadać nasz dom zanim zdecydujemy się na pompę.

W istniejących domach układy biwalentne są popularne. Zwykle wykorzystujemy po prostu już posiadany kocioł
W istniejących domach układy biwalentne są popularne. Zwykle wykorzystujemy po prostu już posiadany kocioł. Fot. NIBE-BIAWAR

Określi wtedy, przynajmniej w przybliżeniu, straty ciepła w poszczególnych pomieszczeniach. Dopiero wtedy będzie wiadomo jakiej mocy faktycznie potrzebujemy. Ponadto czy grzejniki będą w stanie ją dać przy temperaturze wody właściwej dla pompy. Wtedy też będzie wiadomo, czy do ogrzewania wystarczy tylko pompa nawet w największe mrozy, czy potrzebne jest jednak drugie źródło ciepła. Czyli tzw. układ biwalentny.

Pompa ciepła ze wspomaganiem 

Pompa może stanowić jedyne źródłem ciepła w instalacji grzewczej, albo być wspomagana przez kocioł, grzałki elektryczne lub choćby kominek. Możliwości jest wiele, ale podstawowe założenie zawsze to samo. Konwencjonalne źródło ciepła uruchamia się w czasie dużych mrozów, gdy pompa nie jest w stanie w pełni pokryć strat ciepła lub pracuje zbyt mało ekonomicznie. Przez lata taki układ był niemal standardem w przypadku powietrznych pomp ciepła.

Obecnie stosowany jest coraz rzadziej w nowych budynkach, lecz w starszych wciąż jest popularny. W dużej mierze dlatego, że stare instalacje grzejnikowe nie są idealnym rozwiązaniem dla pomp ciepła. Zachętą do zrobienia układu biwalentnego jest też często prosty fakt, że w remontowanym domu już jest jakieś konwencjonalne źródło ciepła.

Poradnik
Cenisz nasze porady? Możesz otrzymywać najnowsze w każdy czwartek!

No i kocioł czy choćby kominek to zabezpieczenie na wypadek awarii pompy lub braku zasilania. Warto je mieć w naszym klimacie. Ale uwaga! Jeżeli chcemy skorzystać z dofinansowania w ramach programu Czyste Powietrze, to wszystkie źródła ciepła w domu muszą spełniać jego wymagania. Nie możemy zostawić np. starego, bezklasowego kotła na węgiel, a wziąć dotację na pompę ciepła.

Grzejnikowe i płaszczyznowe ogrzewanie 

Istniejące domy najczęściej wyposażone są w grzejniki ścienne, zdecydowanie rzadziej w niskotemperaturowe ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe, sufitowe, ścienne). Utrudnia to zastąpienie kotłów pompami ciepła. Większość z nich pracuje bowiem najlepiej i w sposób najbardziej ekonomiczny przygotowując wodę o bardzo niskiej temperaturze, najlepiej poniżej 40°C. To wystarcza na potrzeby ogrzewania płaszczyznowego.

Ogrzewanie płaszczyznowe jest najlepsze w przypadku pomp ciepła. Dlatego, jeżeli robimy generalny remont, zastanówmy się, czy nie da się go wykonać
Ogrzewanie płaszczyznowe jest najlepsze w przypadku pomp ciepła. Dlatego, jeżeli robimy generalny remont, zastanówmy się, czy nie da się go wykonać. Fot. ECOPOL-SYSTEM

Oznacza jednak bardzo duży spadek mocy grzejników. W okresie dużych mrozów może być to zbyt mało, żeby pokryć straty ciepła. Dlatego właśnie podkreślaliśmy, że dom powinien zbadać specjalista od ogrzewania. Z oczywistych względów wykonanie wodnego ogrzewania podłogowego w starym budynku jest bardzo kłopotliwe.

Wymaga zmiany całej konstrukcji podłogi. Należy raczej zalecić ogrzewanie sufitowe i ścienne. Ukrycie cienkich rurek w warstwie tynku jest bez porównania łatwiejszym zadaniem. Przykładowo, nawet jeżeli sufit obniży się o 2–3 cm, nie będzie to problemem.

Tak czy inaczej, wykonanie jakiegokolwiek ogrzewania płaszczyznowego bez kapitalnego remontu to trudne zadanie. Dlatego właśnie wymyślono tzw. wysokotemperaturowe pompy ciepła oraz grzejniki z wymuszonym wentylatorami ruchem powietrza, osiągające dużą moc przy niskiej temperaturze zasilania. Wyjaśnijmy jednak od razu, że wysokotemperaturowe pompy podgrzewają wodę i tak słabiej niż kotły, do około 60°C.

Oczywiście, przy takich parametrach tracą na sprawności (rośnie koszt ciepła). Jednak w wielu przypadkach zastosowanie właśnie tego rodzaju pompy jest optymalnym rozwiązaniem w remontowanym domu z grzejnikami ściennymi. Do problemu można podejść także niejako od drugiej strony. Wtedy wymieniamy grzejniki.

Klimakonwektory to szczególny rodzaj grzejników. Mogą grzać intensywnie nawet przy zasilaniu wodą o niskiej temperaturze. Late zaś można je wykorzystać do chłodzenia wnętrz
Klimakonwektory to szczególny rodzaj grzejników. Mogą grzać intensywnie nawet przy zasilaniu wodą o niskiej temperaturze. Late zaś można je wykorzystać do chłodzenia wnętrz. Fot. Daikin 

Najpopularniejszy ich rodzaj dostosowany do niskiej temperatury zasilania to tzw. klimakonwektory. W nich ciche i energooszczędne wentylatory wymuszają przepływ powietrza. W efekcie bardzo wzrasta ich moc cieplna. Grzejniki tego rodzaju można wykorzystać również do chłodzenia. Wówczas przepływa przez nie zimna woda. Może ją przygotowywać pompa ciepła z funkcją chłodzenia lub źródłem chłodu jest grunt.

Powietrzne źródło ciepła 

Nie bez przyczyny najpierw omówiliśmy ważne cechy remontowanych domów, a dopiero teraz przechodzimy do opisu rodzajów pomp ciepła. Bo tylko w takiej kolejności można je wybierać z sensem. Skoro dom już jest, to do niego musimy dopasować pompę. W przypadku remontu zdecydowanie najpopularniejsze są urządzenia typu powietrze/woda. Zasadniczą przyczyną jest łatwość instalacji. Tu w ogóle nie ingerujemy w działkę.

Nie ma więc znaczenia ani jej wielkość, ani sposób zagospodarowania. Szczególnie atrakcyjne mogą być urządzenia typu monoblok. W nich wszystkie istotne podzespoły (sprężarka, wentylatory itd.) znajdują się w jednej obudowie. Taki sprzęt ustawiamy przy budynku i przez ścianę robimy przepusty na rury wodne oraz przewód zasilający. Wadą jest ryzyko zamarznięcia wody w jednostce zewnętrznej w razie braku zasilania.

Sprzedaż pomp ciepła do c.o. w Polsce w 2018 r., na podstawie raportu Port PC
Sprzedaż pomp ciepła do c.o. w Polsce w 2018 r., na podstawie raportu Port PC.

Dlatego obieg wodny c.o. trzeba wówczas wypełnić nie czystą wodą, lecz roztworem płynu niezamarzającego, albo zastosować wymiennik ciepła – już wewnątrz domu. Wtedy od pompy do wymiennika mamy płyn niezamarzający, dalej zaś już tylko wodę. Pomimo tego utrudnienia rozwiązanie jest atrakcyjne, bo nie musimy wygospodarowywać miejsca na pompę wewnątrz domu. Ponadto montaż jest prosty i szybki.

Urządzenie jest bowiem już fabrycznie napełnione czynnikiem roboczym, ta część obiegu jest w pełni hermetyczna. W przypadku wersji split (dwuczęściowych), montaż jest trudniejszy. Wymaga ułożenia rur, odessania z nich powietrza, napełnienia czynnikiem roboczym w odpowiedniej ilości, uszczelnienia. Muszą to zrobić osoby przeszkolone w pracy z czynnikami chłodniczymi (tzw. f-gazami). Pompy powietrze/woda mają niższą od innych typów sprawność (niższy współczynnik COP), gdy temperatura zewnętrzna jest niska.

Jednak dobrej klasy urządzenia są w stanie działać nawet przy mrozie około -20°C. Niższą sezonową sprawność rekompensuje łatwość instalacji. Ponadto tego rodzaju urządzenia są najtańsze. Pompę o mocy 10 kW wraz z montażem kupimy już za ok. 25 000 zł.

Ciepło czerpane z gruntu 

W naszym klimacie grunt jest dobrym źródłem ciepła, ze względu na dość stabilną temperaturę. W prawidłowo zaprojektowanej i wykonanej instalacji przez cały sezon grzewczy temperatura gruntu nie spada poniżej 0°C. Nawet w największe mrozy. Tak naprawdę mamy tu kilka, istotnie różniących się systemów. Sondy pionowe (kolektory pionowe) to głębokie na kilkadziesiąt metrów odwierty, w których umieszcza się rury z płynem niezamarzającym (roztworem glikolu).

Odwierty (sondy pionowe) kosztują sporo, ale za to nie zajmują wiele miejsca
Odwierty (sondy pionowe) kosztują sporo, ale za to nie zajmują wiele miejsca. Fot. budujemydom.pl

Chociaż zrobienie odwiertów wymaga specjalistycznego sprzętu i może kosztować nawet kilkanaście tysięcy złotych, to jest to rozwiązanie dobre dla remontujących, bo nie wymaga dużej działki i w najmniejszym stopniu wpływa na sposób jej urządzenia. Ponadto jest wydajne energetycznie, bo temperatura gruntu rośnie wraz z głębokością. Wadą są głównie wspomniane już wysokie koszty, łącznie to zwykle ponad 40 000 zł.

Drugi wariant to tzw. kolektory poziome, czyli rury ułożone w gruncie na głębokości ok. 1,5 m. Ich ułożenie jest łatwe i wystarczy do tego zwykła koparka. Wydajność nie jest tak dobra jak w przypadku głębokich odwiertów, bo w tym przypadku ciepło pochodzi nie z wnętrza ziemi. Płytkie warstwy gruntu ogrzewają się dzięki słońcu i wodzie opadowej. Na kolektor poziomy trzeba przeznaczyć kilkaset metrów kwadratowych gruntu.

Mniej jeżeli jest wilgotny i gliniasty, więcej kiedy mamy suchy piasek. Ta część działki powinna być nasłoneczniona, nie może być zabudowana, mieć utwardzonej (wybrukowanej szczelnie) powierzchni, ani nawet być zacieniona wysokimi drzewami. Na zagospodarowanych już posesjach to trudne do zrobienia. W praktyce wymaga rozkopania ogrodu. Choć i tak się czasem robi, wykonując np. tylko bardzo wąskie wykopy małą koparką.

Kolektor poziomy jest łatwy i tani w budowie. Ale zajmuje kilkaset metrów działki
Kolektor poziomy jest łatwy i tani w budowie. Ale zajmuje kilkaset metrów działki. Fot. budujemydom.pl

Dobrym rozwiązaniem może być też tzw. system z bezpośrednim odparowaniem. Tu nie mamy w gruncie plastikowych rur z roztworem glikolu (solanką), lecz rury miedziane, w których bezpośrednio przepływa czynnik roboczy pompy ciepła. Jest to rozłożony na dużej powierzchni parownik pompy. Dzięki temu odbiór ciepła z gruntu jest lepszy. Rośnie sprawność układu i co ważne, powierzchnia kolektora może być mniejsza.

Woda jako nośnik ciepła 

Woda jest wręcz rewelacyjnym nośnikiem ciepła. Stąd też chęć wykorzystania wód gruntowych. Teoretycznie taki układ jest bardzo prosty. Mamy tylko dwa odwierty. Jeden to studnia czerpna, którą zasysamy wodę z gruntu. Drugi to studnia zrzutowa. Po odebraniu ciepła z wody wtłaczamy ją tamtędy na powrót pod powierzchnię. Jednak w rzeczywistości nie jest tak łatwo. Woda podziemna jest często bardzo zanieczyszczona związkami żelaza i manganu.

Układ z dwoma studniami łatwo wykonać. Jednak jakość wody często jest poważnym problemem
Układ z dwoma studniami łatwo wykonać. Jednak jakość wody często jest poważnym problemem. Fot. budujemydom.pl

A te wytrącają się z niej i zapychają wymiennik ciepła pompy a nawet zamulają studnię zrzutową. Ponadto poziom wód gruntowych w wielu miejscach jest po prostu niestabilny. Z tych względów pompy typu woda/woda, choć nigdy nie były zbyt często wybierane, przez ostatnie lata jeszcze na popularności straciły.

Pompy ciepła typu C.W.U. i basen 

Są jeszcze dwa rodzaje pomp, które ze względu na bardzo odmienną charakterystykę wymagają osobnego omówienia. Chociaż oba działają w systemie powie-trze/woda. Pompy przeznaczone tylko do przygotowywania c.w.u. to jednostki o bardzo małej mocy grzewczej, zwykle 1–2 kW. Mogą być zblokowane z dość dużym zbiornikiem c.w.u. (ok. 200 l), lub przeznaczone do współpracy z założonym już w kotłowni zasobnikiem wody.

Szukając pompy tylko do c.w.u. możemy wybrać wersję z zasobnikiem lub kupić samą pompę ciepła i wykorzystać już posiadany zbiornik
Szukając pompy tylko do c.w.u. możemy wybrać wersję z zasobnikiem lub kupić samą pompę ciepła i wykorzystać już posiadany zbiornik. Fot. AUER (Ciepło-Tech)

To właśnie urządzenia do c.w.u windują statystyki sprzedaży pomp. Ich montaż jest bardzo prosty. Ustawiamy pompę, podłączamy wodę i zasilanie elektryczne. Jeżeli pompa ma korzystać z powietrza zewnętrznego to trzeba jeszcze wyprowadzić dwie rury przez ścianę zewnętrzną, ew. na nieużytkowy strych. Stanowią konkurencję raczej dla kolektorów słonecznych, niż dla pomp do ogrzewana domu.

Także cenowo, bo model z zasobnikiem o pojemności 200 l kupimy już za 4000 zł. Z kolei pompy basenowe, chociaż mają znaczną moc, są urządzeniami wyspecjalizowanymi. Ustawia się je w pobliżu basenu. Działają w ten sposób, że wodę w nim podgrzewają przepływowo, zgodnie z zasadą duży przepływ, mała różnica temperatury (rzędu 5°C). Jeżeli mamy basen będzie to sposób na bardzo tanie podgrzewanie w nim wody. Ale tylko poza sezonem zimowym, bo nie są przystosowane do pracy w temperaturze bliskiej 0°C.

Autor: Jarosław Antkiewicz 

Zdjęcie otwierające: 

Budujemy Dom październik 2021

Budujemy Dom

Czasopismo budowlane dla budujących dom i wykonawców

Czas na Wnętrze listopad 2021

Czas na Wnętrze

Magazyn wnętrzarski pełen inspiracji

Wnętrza 2021

Wnętrza

Nowoczesne, stylowe, piękne wnętrza - zasady, porady, inspiracje

Twój Dom Twój Styl 2021

Twój Dom Twój Styl

Poradnik shoppingowy

Dom Polski 2022

Dom Polski

Jak zbudować dom tańszy niż mieszkanie

Gardeners' World Edycja Polska listopad - grudzień 2021

Gardeners' World Edycja Polska

Czasopismo ogrodnicze - najlepsze inspiracje i porady ogrodnicze

ABC Budowania 2021

ABC Budowania

Jak budować bez błędów

Nowoczesne Instalacje 2022

Nowoczesne Instalacje

Dom Energooszczędny Vademecum 2021

Dom Energooszczędny Vademecum