Nawet nie zdajemy sobie z tego sprawy, ale wokół nas jest mnóstwo energii, którą możemy wykorzystać do ogrzewania domu. Pompa ciepła skutecznie przetworzy zgromadzoną w powietrzu energię i ogrzeje nasz dom. Jest to urządzenie przyjazne dla środowiska, ekonomiczne i praktycznie bezobsługowe. Dodatkowo w ostatnim czasie ceny pomp ciepła znacznie spadły co jeszcze bardziej zwiększyło ich popularność. Z tego artykułu dowiesz się, co to jest pompa ciepła, jak działa, jakie są koszty jej instalacji i eksploatacji oraz czy warto w nią inwestować.

Pompa ciepła

Pompa ciepła to urządzenie bardzo tanie w eksploatacji, jeśli odpowiednio ją dobierzemy. Jej dużą zaletą jest to, że można zamontować ją praktycznie wszędzie tam, gdzie jest dostęp do prądu. Praca urządzenia jest praktycznie bezobsługowa. Aby wybrać odpowiednią pompę, do naszego domu powinniśmy znać zasady jej działania.

JAK DZIAŁA POMPA CIEPŁA?

Działanie pomp ciepła jest zupełnie inne niż w przypadku tradycyjnych kotłów i pieców. Pompa ciepła nie wytwarza ciepła, a jedynie pozyskuje je ze środowiska np. z powietrza, ziemi lub wody. W związku z tym możemy wyróżnić kilka rodzajów urządzeń: Pompy powietrzne, wodne i gruntowe. Są to trzy najpopularniejsze rozwiązania, jednak ich działanie polega na tym samym. A zatem jak działa pompa ciepła? Zacznijmy od tego, jak jest zbudowana:

Pompa ciepła składa się z wielu współpracujących ze sobą elementów. Jako najważniejsze możemy wymienić:

• Sprężarka,
• Parownik,
• Skraplacz,
• Pompa lub wentylator,
• Zawór rozprężny,
• Źródło dolne,
• Źródło górne.

Pompa ciepła pracuje w obiegu zamkniętym. W jej instalacji krąży czynnik chłodniczy, który zmienia swój stan skupienia z wodnego w gazowy pod wpływem zmiany ciśnienia i skraplania. Ciepło pobierane z otoczenia za pomocą źródła dolnego, przekazywane jest do parownika. W przypadku powietrznej pompy, dzieje się to za sprawą wentylatorów. Pobierane powietrze z otoczenia jest chłodne, aby je ogrzać, pompa wykorzystuje do tego sprężarkę. Powietrze jest nieustanne sprężane i rozprężane, co powoduje nagły i duży wzrost temperatury. Bez sprężarki nie byłoby możliwości pozyskania ciepła.

Czynnik, który krąży w instalacji zamkniętej w parowniku, ma ciekły stan skupienia. W tym momencie zasysa ciepło dostarczane z zewnątrz i trafia do sprężarki. Sprężarka spręża czynnik do wysokiego ciśnienia, co powoduje zmianę jego stanu skupienia na gazowy i bardzo duży wzrost jego temperatury. Sprężony i rozgrzany czynnik w postaci gazu, trafia do skraplacza, gdzie poprzez skraplanie, ciepło oddawane jest do instalacji c.o. poprzez źródło górne. Skroplony i ochłodzony czynnik w postaci cieczy trafia do zaworu rozprężnego i ponownie do parownika. Tam znowu pochłania ciepło dostarczone z zewnątrz i cały cykl się powtarza.

Cały proces wygląda identycznie jak w przypadku klimatyzatorów z tą różnicą, że w przypadku pompy ciepła ogrzewamy wnętrze, a nie chłodzimy.

Miejsce, z którego pompa pobiera ciepło, nazywamy źródłem dolnym. możemy wyróżnić kilka rodzajów źródeł ciepła:

• GRUNT
• WODA
• POWIETRZE

SKĄD POMPA CIEPŁA POBIERA ENERGIĘ?

GRUNT – W przypadku pobierania ciepła z gruntu instalacja może być wykonana na dwa sposoby. Jednym z nich jest zakopanie w ziemi wężownic na głębokości nieprzekraczającej 1,5 m. Ten typ instalacji nazywamy kolektorami płaskimi. Wewnątrz kolektorów krąży niezamarzający płyn, który dostarcza pobrane ciepło do parownika. Temperatura czynnika powinna osiągać w tym przypadku 0-4 stopnie Celsjusza. Drugim sposobem jest wykonanie odwiertów pionowych kilkadziesiąt metrów w głąb ziemi. W tych odwiertach także umieszcza się rury z płynem. W przypadku odwiertów głębinowych temperatura krążącej cieczy powinna osiągać około 10 stopni.

WODA – Pompa ciepła wodna pobiera wodę z pobliskich zbiorników takich jak stawy, rzeki, studnie lub powierzchniowe wody znajdujące się na małych głębokościach. Woda jest w tym przypadku czynnikiem przekazującym ciepło. Jest ona przetłaczana za pomocą pomp wodnych do parownika naszej pompy ciepła. W tego typu instalacji przewiduje się, że woda, która jest czynnikiem grzewczym, będzie miała temperaturę w przedziale do 10 stopni.

POWIETRZE – Powietrzna pompa ciepła pobiera powietrze z zewnątrz budynku lub z klimatyzacji, jeśli taka jest w naszym domu. Dzięki temu odzyskujemy jeszcze więcej ciepła. Pompa pobiera powietrze za pomocą wentylatorów i podobnie jak w innych przypadkach, transportuje je do parownika, gdzie następuje odzyskanie ciepła. Pobierane powietrze powinno mieć temperaturę minimalną na poziomie 0,+2 stopnie, jednak w instalacjach przewiduje się, że temperatura powietrza może spaść do -20 stopni.

JAK POMPA ODDAJE CIEPŁO?

Górne źródło ciepła, to miejsce, którym urządzenie oddaje pozyskane ciepło do naszej instalacji domowej. Ciepło może być oddawane do grzejników lub systemem nawiewnym. Dobrze jeśli pompa ciepła podłączona jest do ogrzewania podłogowego lub ściennego, wtedy temperatura obiegowa jest niska, co przekłada się na lepszą sprawność całego systemu i niższe koszty eksploatacyjne. Niskotemperaturowe ogrzewania przekłada się na lepszą sprawność każdej instalacji grzewczej, dlatego właśnie taki system należy brać pod uwagę.

Jeśli w naszym domu zainstalowana jest pompa do c.o., a chcielibyśmy podłączyć ją pod c.w.u, to nie musimy kupować drugiego urządzenia specjalnie do tego celu. Jeśli jednak nie mamy jeszcze pompy, warto rozważyć zakup takiej, która zasili c.o i c.w.u lub tylko c.w.u.

 JAKA MOC POMPY CIEPŁA?

Parametry pompy ciepła powinniśmy dopasować znacznie dokładniej niż w przypadku innych urządzeń grzewczych. Podczas wyboru musimy dobrze oszacować zapotrzebowanie na ciepło całego budynku. Pompa o zbyt dużej mocy może przysporzyć nam problemów podobnie, jak pompa o zbyt niskiej wydajności. Do domów jednorodzinnych przeważnie wystarczająca jest pompa o mocy 10 kW. Potrzebną moc trzeba jednak obliczyć. Zrobisz to w prosty sposób. Jeśli nasz budynek ma powierzchnię użytkową 120 m2, a jego zapotrzebowanie na energię wynosi 80 W/m2, to obliczamy to w następujący sposób: 120 m2 x 80 W = 9,6 kW. Jak widzisz, do takiego typu budynku wystarczy pompa 10kW, jej moc będzie w stanie pokryć zapotrzebowanie na ciepło.

Jeśli wybierzemy urządzenie inwertorowe, czyli takie, które pracuje ze zmienną mocą to nie będzie problemu jeśli pompa będzie miała zbyt dużą moc. Jeśli jednak będzie bez inwertera, to urządzenie będzie się bardzo często włączało i wyłączało. Jeśli pompa ciepła będzie miała za małą moc, a działa tylko na zasadzie wspomagania innej instalacji c.o., to jedynym minusem będzie to, że pozyskamy mniej ciepła z otoczenia. Nasze dotychczasowe ogrzewanie będzie zużywało więcej energii. Jeżeli jedna pompa jest jedynym źródłem ciepła i będzie po prostu za słaba, to nasze mieszkanie będzie niedogrzane i będzie w nim zbyt niska temperatura.

Jak widzisz, moc pompy ciepła musi być dobrana indywidualnie do Twoich potrzeb. Musisz określić czy urządzenie będzie jedynym źródłem ogrzewania, czy będzie tylko wspomagało istniejącą już instalacje. Musisz oszacować zapotrzebowanie na energię i dopasować odpowiednią moc urządzenia. W takiej kwestii najlepszym rozwiązaniem będzie konsultacja ze specjalistą w danej dziedzinie.

Jak możemy się domyślać, im pompa ciepła ma większą moc, tym będzie droższa. Większe urządzenia potrzebują także większego źródła ciepła, co dodatkowo podnosi koszty instalacji.

SPRAWNOŚĆ POMPY CIEPŁA

Określając sprawność urządzenia, warto przeanalizować COP. Jest to współczynnik określający stosunek ilości energii zużytej przez pompę. Im ten parametr jest większy, tym wydajniejsze jest urządzenie. Zużywa mniej prądu przy dostatecznej produkcji ciepła. Jeśli pompa ciepła będzie odpowiednio dobrana, to będzie tania w eksploatacji. Jeśli jednak źle ją dobierzemy, może zużywać dwa razy tyle prądu, co powinna. Na zużycie energii składają się różne czynniki. Wraz z pompą pracują również inne podzespoły takie jak wentylatory, czy pompy obiegowe. Dlatego warto wziąć COP pod uwagę, ale należy sprawdzić także pozostałe parametry.

Aby dokładnie określić sprawność urządzenia, potrzebna jest fachowa wiedza na temat danego urządzenia oraz pełna jego dokumentacja. Producenci pomp często podają parametr SPF, który mówi nam o sezonowej sprawności pompy. Jest to uśredniony parametr COP. Na urządzeniach możemy znaleźć naklejki z informacją o klasie energooszczędności urządzenia, jednak sama etykieta nie powinna być głównym kryterium wyboru.

POMPA CIEPŁA – KOSZTY

Inwestując w pompę ciepła, musimy liczyć się nie tylko z kosztem samego urządzenia i jego instalacji, ale także z kosztami eksploatacyjnymi. Jeśli chodzi o koszty urządzeń oraz instalacyjne pomp o mocy 10 kW, to kreują się one na poziomie:

• 20/40 tys. zł — pompa powietrzna o mocy 10 kW. Nie wymaga ona instalacji dolnego źródła ciepła, wykopów i dodatkowych podłączeń. W koszt wliczony jest montaż.
• 25/50 tys. zł — to koszt za pompę ciepła, której dolnym źródłem ciepła są poziome kolektory płaskie, umieszczone około 1,5 metra pod powierzchnią ziemi. Cena zawiera koszty instalacyjne.
• 30/60 tys. zł — tyle musimy zapłacić za pompę z pionowym źródłem ciepła. Cena zawiera wszystkie potrzebne podzespoły, montaż i odwierty.

ZAKOŃCZENIE

Musimy pamiętać, że im wyższa będzie temperatura czynnika grzewczego, czyli dolnego źródła energii, tym lepszą sprawność osiągnie nasza pompa. Przełoży się to na mniejszą pracę urządzenia i mniejsze koszty eksploatacji. Znacznie łatwiej jest pozyskać ciepło z temperatury +10 stopni niż z zera. Koszt odwiertów głębinowych dla pomp gruntowych jest bardzo wysoki, a z kolei, żeby zamontować płaskie kolektory, potrzebujemy bardzo dużej działki, na której nie planujemy budowy ani ogrodu. Mało kto ma takie szczęście, że przez jego działkę przepływa rzeka lub ma dostęp do studni, dlatego największą popularnością cieszą się pompy powietrzne.

Pompa ciepła świetnie sprawdzi się jako dodatek do naszej instalacji. Jeśli chcemy, aby urządzenie było głównym źródłem ogrzewania domu, to musimy liczyć się z wysokimi kosztami za urządzenie i jego montaż. Jeśli jednak nie ogranicza nas budżet, to warto zainwestować w pompę ciepła, gdyż jest ona ekonomiczna, pozwoli nam oszczędzić na rachunkach. Dodatkowo tego typu urządzenia nie mają żadnych ograniczeń instalacyjnych. Możemy je zamontować wszędzie, ponieważ są ekologiczne i nie zatruwają środowiska spalinami.