Obalamy mity o pompach ciepła

Wielu użytkowników systemów grzewczych wyznaje zasadę, że stare, sprawdzone rozwiązania są najlepsze. w ludzkiej naturze leży to, że często ze względu na przyzwyczajenia szukamy wymówek, broniąc się przed tym, co nowe, nie do końca poznane, budzące wątpliwości.

Perpetuum mobile czy twarde prawa fizyki

Nie trzeba być specjalistą, by wiedzieć, iż w przypadku pompy ciepła, tak jak każdej innej jednostki grzewczej, sprawność pracy to stosunek nakładu energii (np. dostarczone paliwo czy energia elektryczna) do energii, jaką uzyskujemy na wyjściu (w tym przypadku ciepła). Tu przeważnie pojawia się pierwsza wątpliwość – jak to możliwe, że sprawność pomp ciepła (COP) przekracza 100 proc.? Czy to prawda, że rzeczywiście uzyskujemy więcej energii niż dostarczamy? a może przedstawiciel handlowy chce nas oszukać?

Nie ulega wątpliwości, że efekt perpetuum mobile jest tu niemożliwy. Nie oznacza to jednak, że ktokolwiek stara się wprowadzić nas w błąd. Efekt sprawności wyższej niż jeden wiąże się ze specyfiką działania pomp ciepła. w przeciwieństwie do systemów konwencjonalnych opartych na kotłach energetycznych, w przypadku pomp ciepła użytkownik musi dostarczyć tylko pewną część energii, wykorzystanej potem do ogrzewania domu. Pozostałe gigadżule czerpane są, w zależności od rozwiązania, z energii geotermalnej, gruntu akumulującego promieniowanie słoneczne, powietrza czy zbiornika wodnego.

Pompa ciepła ©STIEBEL ELTRON

Decydując się na zakup pompy ciepła, właściwie wybieramy ogrzewanie energią odnawialną. Można powiedzieć, że nasz nakład energetyczny służy nie wprost do ogrzewania domu, a do zagęszczenia dużo większej ilości energii pobranej z otoczenia. Stąd sprawność pracy urządzenia jest większa (często nawet kilka razy) niż jeden.

Innowacyjność na bazie najprostszych rozwiązań

Kiedy widzimy kompaktową „szafę” z wyświetlaczem i zestawem kilku guzików, kryjącą w swym wnętrzu pompę ciepła, wyobraźnia podpowiada nam, iż mamy do czynienia z niezwykle zaawansowanym i delikatnym, a co za tym idzie – także awaryjnym urządzeniem. Tymczasem, pompy ciepła bazują na podstawowych zjawiskach fizycznych, jak przemiany termodynamiczne płynów (pompy ciepła sprężarkowe), absorpcja i adsorpcja (pompy ciepła sorpcyjne), czy zjawisko termoelektryczne (małe pompy ciepła termoelektryczne, do chłodzenia niewielkich podzespołów urządzeń elektronicznych lub lodówek turystycznych).

Prawdą jest, że producenci pomp ciepła zaopatrują swe wyroby w szereg układów, znacznie poprawiających komfort użytkowania, jednak budowa wszystkich typów omawianych urządzeń jest prosta. Przykładowo, najpowszechniej stosowane w gospodarstwach domowych pompy sprężarkowe składają się z czterech zasadniczych elementów: dwóch wymienników ciepła (tzw. parownika i skraplacza), sprężarki oraz zaworu rozprężnego. Oczywiście dodatkowo należy wymienić układ kolektora, umożliwiający odbiór ciepła z otoczenia (dolne źródło ciepła) oraz domowy system grzewczy (górne źródło ciepła).

Energia odebrana z dolnego źródła ciepła za pośrednictwem kolektora jest wykorzystywana w parowniku do odparowania czynnika roboczego (tzw. czynnik niskowrzący) w obiegu sprężarkowej pompy ciepła. Następnie sprężarka znacznie zwiększa ciśnienie powstałego w parowniku gazu, a także jego temperaturę. Zwiększany jest zatem potencjał energetyczny czynnika przemieszczający się do skraplacza. Jest to wymiennik, w którym skraplające się medium oddaje energię (ochładzając się) do systemu ogrzewającego pomieszczenia. Następnie zawór rozprężny redukuje ciśnienie czynnika roboczego do wartości z początku cyklu, by ten mógł się powtórzyć.

Gruntow(n)e przygotowania i zdobywanie funduszy

Charakter prac budowlanych związanych z montażem sond głębinowych, stanowiących element systemu gruntowej pompy ciepła, wymaga ekspertyz geologicznych. Determinuje to konieczność zdobycia szeregu pozwoleń sprecyzowanych przez prawo geodezyjne, kartograficzne czy budowlane. Sumienne przestrzeganie właściwego przebiegu procedur formalnych pozwoli w dalszym etapie realizacji naszego projektu ubiegać się o dotację ze środków publicznych. Wsparcie na zakup i montaż pomp ciepła można uzyskać przede wszystkim z budżetu powiatu lub gminy. Ponieważ zapisy odpowiednich aktów prawnych (Prawo ochrony środowiska) nie regulują szczegółów trybu przyznawania środków, decyzje w tym zakresie są podejmowane przez poszczególne jednostki samorządu lokalnego.

Pompa w systemie powietrze-woda ©GALMET

Ponadto każde województwo wspiera działania proekologiczne w zakresie odpowiednich kryteriów i przyjętych priorytetów. w związku z tym, możliwe jest ubieganie się o dofinansowanie inwestycji ze środków pozostających do dyspozycji odpowiedniego (ze względu na miejsce zamieszkania) Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (WFOŚiGW).

Praca urządzenia a warunki klimatyczne

Częstym argumentem wysuwanym przez przeciwników stosowania pomp ciepła w Polsce, jest niekorzystny rozkład temperatur w ciągu roku. Doświadczenia renomowanych, obecnych na rynku od wielu lat producentów sprawiły, iż dziś oferowane są urządzenia dostosowane do pracy w temperaturach zewnętrznych osiągających nawet -30°C.

Oczywiście nie należy generalizować zagadnienia wpływu klimatu na efektywność pracy konkretnego źródła ciepła. Inaczej sytuacja przedstawia się w przypadku pomp powietrznych, wrażliwych na zmiany temperatur zewnętrznych, a inaczej dla zdecydowanie bardziej niezależnych, gruntowych pomp z kolektorem poziomym. Najlepiej pod tym względem spisują się urządzenia zaopatrzone w kolektory pionowe, a to wiąże się z rodzajem wykorzystywanego ciepła.

Warto przypomnieć, iż umiarkowany, przejściowy klimat charakteryzują nie tylko chłodne zimy, ale także relatywnie ciepłe miesiące letnie, w czasie których często używane są klimatyzatory – do generacji chłodu latem z powodzeniem możemy wykorzystać pompę ciepła.

Dobór i montaż układu pompy ciepła

Określenie szczegółowej charakterystyki urządzenia odpowiedniego dla konkretnego przypadku, faktycznie jest trudne i musi zostać przeprowadzone przez specjalistę. w przeciwnym wypadku żaden producent nie zgodzi się na montaż i objęcie systemu gwarancją. Nie oznacza to wcale, że samodzielnie nie jesteśmy w stanie chociażby w przybliżeniu określić parametrów pompy ciepła spełniającej nasze wymagania.

Odpowiednich narzędzi do obliczeń należy szukać w internecie. Na stronach producentów pomp ciepła dostępne są gotowe kalkulatory, które na podstawie parametrów budynku obliczą m.in. wymaganą moc urządzenia. Przeszkodą nie jest tu brak znajomości zapotrzebowania na ciepło budynku – w takim przypadku liczba rubryk do wypełnienia jest po prostu większa.

Jeżeli chodzi o prace instalacyjne, to istnieje zasadnicza różnica między pompami ciepła a np. kotłami grzewczymi. w pierwszym przypadku, zawsze warto powierzyć realizację całego projektu jednej firmie, która zajmie się obliczeniem parametrów pompy ciepła, wykonaniem odpowiednich odwiertów, doborem i instalacją systemu grzewczego (optymalne i powszechnie stosowane jest tu ogrzewanie podłogowe) oraz połączeniem i uruchomieniem całego układu.

Komfort użytkowania – nieuzasadnione obawy

Niepodważalnym argumentem przemawiającym za wyborem pompy ciepła jest wygoda, wynikająca z braku potrzeby stosowania paliw, co bywa szczególnie uciążliwe w przypadku kotłów na paliwa stałe i ciekłe. Jednak podczas rozmów z użytkownikami klasycznych systemów CO, można usłyszeć wiele niepopartych faktami wypowiedzi podważających komfort związany z posiadaniem pompy ciepła.

Częstym zarzutem wobec tego typu urządzeń jest fakt, że sprężarka generuje uciążliwy hałas. Trzeba jednak zaznaczyć, że obecnie w ofercie niektórych producentów znajdują się urządzenia wyposażone w ciche sprężarki typu scroll (np. Viessmann). Ponadto, stosunkowo powszechne są rozwiązania, w których część instalacji montowana jest np. na zewnątrz budynku, a to rozwiązuje ten problem. Zastosowanie znajdują tu także amortyzatory.

Instalacja pompy
ciepła w kotłowni ©STIEBEL ELTRON

Osoby ceniące estetykę otoczenia domu często są nieprzychylne zastosowaniu kolektora gruntowego poziomego ze względu na to, iż uważają, że ich zamontowanie znacznie utrudni zagospodarowanie działki. Skuteczną metodą będzie tu zastosowanie odpowiednich roślin ozdobnych, doskonale sprawdzających się w takich przypadkach. Warto rozwiać także wątpliwości dotyczące używanych w układach z pompą ciepła, podłogowych systemów grzewczych i problemów ze swobodnym wyborem ich pokrycia. Takie kłopoty są już przeszłością. Producenci podłóg z drewna i paneli podłogowych wyszli bowiem naprzeciw oczekiwaniom zwolenników takich posadzek posiadających tzw. podłogówkę. Pompa ciepła, wbrew powszechnym opiniom, nie wymaga także budowy czy wygospodarowania osobnego, specjalnego pomieszczenia. Urządzenie możemy usytuować w zasadzie w każdym miejscu – w garażu, pralni, suszarni czy piwnicy.

Niezawodność na lata

Bezawaryjną i wydajną pracę każdego systemu ogrzewania gwarantuje przemyślany wybór urządzenia, poprawny montaż i przestrzeganie zasad eksploatacji. Obowiązuje to również w przypadku pomp ciepła. Właściwe użytkowane urządzenie zachowuje względnie stały współczynnik COP (oczywiście jest on zależny także od warunków) przez wiele lat. o spadek sprawności pracy zdecydowanie łatwiej w przypadku konwencjonalnych jednostek grzewczych.

Niezawodność urządzeń producenci potwierdzają także odpowiednimi warunkami gwarancji. Przeciętnie okres gwarancyjny liczy ok. 24 miesiące. Istnieje też możliwość jego przedłużania na kilka lat, po wniesieniu odpowiednich opłat zryczałtowanych i spełnieniu dodatkowych wymagań. w przypadku urządzeń wysokiej jakości, producenci są w stanie zaoferować nawet dożywotnią gwarancję niezawodności pracy urządzenia (np. Vikers?nn). Warunkiem jest wykonywanie regularnych przeglądów przed i po sezonie grzewczym.

Czy to się opłaca?

Systemy grzewcze bazujące na pompie ciepła wciąż należą do najdroższych rozwiązań. Koszty inwestycyjne są szczególnie wysokie wtedy, gdy zachodzi potrzeba wykonania odwiertów dedykowanych dla kolektorów pionowych. Producenci, walcząc o klientów, oferują jednak coraz bardziej konkurencyjne ceny.

artykuł pochodzi z kwartalnika
Kreator Projekty wydanie 02/2013
więcej o kwartalniku czytaj na
Kreator Projekty.pl

Przykładowo: przy 200 mkw. powierzchni ogrzewanej, koszt pompy ciepła o mocy 18kW to ok. 19 tys. zł, a wykonanie odwiertów i instalacji ogrzewania podłogowego to dodatkowe 35-40 tys. zł. Zatem łączny koszt inwestycji zamyka się w 60 tys. zł. Oczywiście powyższe dane należy traktować poglądowo, gdyż koszt całkowity zawsze ściśle zależy od indywidualnego przypadku – nie tylko od powierzchni ogrzewanej. w niektórych przypadkach, wycena może okazać się porównywalna z kosztami instalacji gazowego kotła kondensacyjnego.

Inwestycja w pompę ciepła, wbrew powszechnym opiniom, może zwrócić się stosunkowo szybko. Jest to możliwe, ponieważ pobrana z sieci energia, zarówno na potrzeby CWU, jak i ogrzewania (zastosowanie zbiornika buforowego) w zdecydowanej większości może być opłacana w taryfie nocnej. Współczynnik COP = 3 oznacza, że płacąc za każdą kWh, otrzymujemy trzy kWh energii do ogrzewania. Przy zastosowaniu pompy ciepła o COP = 3, cenę każdej pobranej kWh energii elektrycznej możemy zatem podzielić przez trzy.

Mateusz Szubel
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza
Wydział Energetyki i Paliw