Pompa ciepła nie spala paliw kopalnych, lecz pobiera energię cieplną z otoczenia (to tak zwane dolne źródło ciepła – powietrze, grunt lub woda) i przekazuje ją do instalacji grzewczej budynku, czyli górnego źródła. Energia elektryczna potrzebna jest głównie do napędzania tego procesu, choć w warunkach silnych mrozów grzałka elektryczna często wspiera pompę ciepła jako tzw. źródło szczytowe. W ogólnym bilansie zwykle ok. 70–75% energii pochodzi właśnie z otoczenia, a jedynie reszta to energia elektryczna potrzebna do zasilania pompy ciepła.
Tym, co odróżnia pompy ciepła od innych urządzeń grzewczych, to fakt, że dostarczają więcej energii niż pobierają. Na tym polega ich przewaga nad kotłami.
Najprostsze wyjaśnienie działania – „lodówka na odwrót”
Najłatwiej zrozumieć, jak działa pompa ciepła, wyobrażając sobie lodówkę. Lodówka odbiera ciepło z wnętrza urządzenia i wyrzuca je na zewnątrz (dlatego jej tył jest ciepły). Pompa ciepła działa odwrotnie – pobiera energię cieplną z powietrza zewnętrznego, gruntu lub wody i oddaje ciepło do obiegu grzewczego w domu.
Co ważne, pompa ciepła potrafi wykorzystać energię cieplną nawet zimnego powietrza (np. przy –5°C). Urządzenie pracuje w zamkniętym cyklu termodynamicznym: pobiera ciepło z dolnego źródła i przekazuje je do wody krążącej w instalacji – może to być ogrzewanie podłogowe, grzejniki lub zasobnik ciepłej wody.
Efektywność tego procesu opisuje współczynnik efektywności COP, który informuje, ile kW ciepła dostarcza urządzenie na każdą zużytą kWh prądu. W praktyce wartości COP dla pomp ciepła wynoszą zwykle od 3,0 do 5,0 i różnią się w zależności od rodzaju urządzenia i warunków pracy. W praktyce bardziej użyteczne jest posługiwanie się współczynnikiem sezonowej efektywności energetycznej SCOP (Seasonal Coefficient of Performance). SCOP uwzględnia zmienne warunki pracy pompy ciepła w ciągu całego sezonu grzewczego, takie jak zmiany temperatury zewnętrznej, co pozwala na bardziej realistyczną ocenę efektywności urządzenia niż mierzony w stałych warunkach laboratoryjnych współczynnik COP. SCOP przedstawia średnią wartość efektywności pompy ciepła przez cały sezon, dzięki czemu użytkownik może lepiej przewidzieć rzeczywiste zużycie energii i ewentualne oszczędności. Stosowanie SCOP pozwala więc na bardziej miarodajne porównanie różnych modeli pomp ciepła oraz lepszy dobór urządzenia do warunków klimatycznych i potrzeb danego budynku.
Z jakich elementów składa się pompa ciepła?
Pompa ciepła działa na zasadzie obiegu termodynamicznego. Czynnik roboczy (czynnik chłodniczy) krąży w zamkniętym układzie chłodniczym między czterema głównymi elementami:
Parownik – wymiennik ciepła, w którym czynnik chłodniczy absorbuje ciepło z dolnego źródła (np. z powietrza). Czynnik zmienia stan skupienia z ciekłego na gazowy, a jego temperatura rośnie.
Sprężarka – napędzana energią elektryczną, podnosi temperaturę czynnika chłodniczego poprzez zwiększenie jego ciśnienia. Sprężany gaz pod wysokim ciśnieniem osiąga temperaturę wystarczającą do ogrzania budynku. W pompie ciepła Termet Heat Titanium Pro zastosowano sprężarkę inwerterową typu scroll, która zapewnia długotrwałe utrzymanie wysokiej temperatury skraplania (na poziomie do ok. 80°C) oraz bezawaryjność przez długie lata użytkowania.
Skraplacz – wymiennik ciepła, w którym gorący czynnik oddaje ciepło do systemu grzewczego budynku (wody w instalacji c.o. lub zasobnika c.w.u.). Czynnik skrapla się, wracając do stanu ciekłego.
Zawór rozprężny – obniża ciśnienie i temperaturę czynnika chłodniczego przed ponownym wejściem do parownika. Potem cykl się powtarza.
Rodzaje pomp ciepła – którą wybrać?
Wszystkie rodzaje pomp ciepła działają na tej samej zasadzie. Różni je przede wszystkim dolne źródło ciepła – powietrze zewnętrzne, grunt lub wody gruntowe. Wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od działki, budynku, dostępności przyłączy i budżetu.
Wybierając pompę ciepła, warto zwrócić uwagę także na rodzaj zastosowanego czynnika chłodniczego, który ma wpływ na efektywność, bezpieczeństwo i ekologiczność urządzenia. Coraz częściej stosuje się ekologiczne czynniki, które mają niski potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP) i nie szkodzą warstwie ozonowej. Przykładem jest czynnik R290 (propan), który wykorzystano w pompach Termet Heat Titanium Pro. Zaletą tego rozwiązania jest nie tylko wysoka efektywność pracy, ale także brak konieczności posiadania uprawnień F-gazowych podczas instalacji i serwisu, co upraszcza cały proces montażu oraz obsługi. Dzięki zastosowaniu czynnika R290 pompy Termet Heat Titanium są przyjazne dla środowiska i doskonale wpisują się w rosnące wymagania dotyczące zrównoważonych technologii grzewczych.
Pompa powietrzna, gruntowa i wodna – porównanie
Powietrzna pompa ciepła (pompa ciepła powietrze-woda) – najpopularniejszy typ w Polsce. Tego typu pompa ciepła pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego i przekazuje do wody w instalacji centralnego ogrzewania. Montaż pompy ciepła typu powietrze-woda nie wymaga odwiertów ani prac ziemnych, co znacznie obniża koszt inwestycji. Sprawność zależy od temperatury zimnego powietrza na zewnątrz budynku.
Gruntowa pompa ciepła – wykorzystuje energię zgromadzoną w ziemi poprzez wymiennik pionowy (sondy) lub kolektory poziome. Oznacza to wyższy koszt inwestycji, ale dolne źródło ma znacznie stabilniejszą temperaturę niż powietrze, bo temperatura gruntu poniżej strefy przemarzania jest stała przez cały rok. To sprawia, że gruntowa pompa ciepła w zimnym klimacie ma wysoką efektywność.
Wodna pompa ciepła (pompa ciepła woda–woda) – czerpie energię z wód gruntowych lub powierzchniowych. Wodne pompy ciepła wymagają dostępu do odpowiedniego ujęcia wody, ale oferują bardzo wysoką sprawność. Koszty inwestycji i montażu są średnie do wysokich.
Monoblok czy split? Jaką powietrzną pompę ciepła wybrać
Powietrzna pompa typu split składa się z jednostki zewnętrznej i modułu wewnętrznego połączonych rurami chłodniczymi – montaż i serwis tego typu instalacji wymaga uprawnień F-gazowych.
Pompa ciepła typu monoblok ma cały układ z czynnikiem chłodniczym zamknięty w jednej obudowie montowanej na zewnątrz budynku, a do wnętrza budynku prowadzona jest jedynie instalacja wodna. To rozwiązanie prostsze i szybsze w montażu.
Pompy Termet Heat Titanium Pro to właśnie monobloki powietrze–woda z czynnikiem R290, przystosowane do ogrzewania, przygotowywania ciepłej wody użytkowej, a także chłodzenia pomieszczeń – bez konieczności ingerencji instalatora w obieg czynnika chłodniczego.
Pompa ciepła do nowego i starego domu
Zastosowanie pompy ciepła do ogrzewania starego domu jest możliwe, ale wymaga szczegółowej analizy. Domy z lat 70.–90. mogą mieć zapotrzebowanie na ciepło rzędu aż 120–200 kWh/m²·rok, podczas gdy budowane po 2000 roku ok. 60–70 kWh/m²·rok, a najnowsze energooszczędne poniżej 50 kWh/m² i pasywne poniżej 15kWh/m².
Dlatego przed montażem pompy ciepła w starym domu należy przeprowadzić choćby podstawową termomodernizację (docieplenie ścian, dachu, wymiana okien). Pompa może współpracować z tradycyjnymi grzejnikami, ale trzeba pamiętać, że im niższa temperatura zasilania instalacji grzewczej – tym lepszy współczynnik COP i niższe koszty eksploatacji. Przy ogrzewaniu podłogowym (30–35°C) efektywność jest znacznie wyższa niż przy grzejnikach wymagających 50–55°C.
Czy pompa ciepła się opłaca?
Odpowiedź na to kluczowe pytanie zależy od parametrów budynku, doboru mocy pompy ciepła i jakości całego systemu grzewczego. Pompa ciepła może obniżyć rachunki za energię, zwłaszcza jeśli współpracuje z fotowoltaiką, ale konieczne jest uwzględnienie w tej kalkulacji realnych strat ciepła.
Trzeba też wyraźnie rozróżnić koszt inwestycji od kosztów eksploatacji. Dostępne programy wsparcia (Czyste Powietrze z dofinansowaniem do 28 500 zł na pompę powietrze-woda) ograniczają koszt zakupu i montażu urządzenia, co może znacząco skrócić czas zwrotu inwestycji, ale nie ograniczają kosztów eksploatacyjnych.
Koszt zakupu, montażu i eksploatacji
Typowy koszt zakupu i montażu powietrznej pompy ciepła z zasobnikiem ciepłej wody użytkowej i osprzętem dla domu jednorodzinnego to ok. 30–60 tys. zł.
Roczny koszt eksploatacji zależy od wielu czynników, ale np, dla domu 150 m² o zapotrzebowaniu 12 000 kWh/rok pompa ciepła o COP = 4 przy cenie prądu ok. 0,75 zł/kWh generuje koszt ok. 2250 zł/rok, podczas gdy kocioł gazowy – ok. 4800 zł/rok. Jak widać, w odpowiednich warunkach pompa ciepła może obniżyć koszty ogrzewania o ponad połowę. Nie oznacza to jednak, że pompy ciepła całkowicie zastąpią tradycyjne systemy grzewcze, ponieważ doprowadzenie części starych budynków do odpowiedniego standardu nie zawsze jest możliwe lub uzasadnione ekonomicznie.
Od czego zależy, ile prądu zużywa pompa ciepła?
Na pytanie nie da się udzielić jednoznacznej odpowiedzi. Główne czynniki, które wpływają na zużycie prądu przez pompę ciepła, to:
- metraż domu i jego izolacja cieplna,
- temperatura zasilania systemu grzewczego budynku (podłogówka vs grzejniki),
- lokalny klimat i ustawienia temperatury pomieszczeń,
- sposób podgrzewania wody użytkowej.
Powietrzna pompa ciepła rocznie zużywa zwykle od ok. 2000 do 6500 kWh energii elektrycznej. Im zimniej na zewnątrz, tym więcej prądu potrzeba do ogrzania budynku – ale nowoczesne pompy ciepła powietrze–woda pracują efektywnie nawet przy kilkunastostopniowym mrozie. Na zużycie energii wpływ ma też jakość systemu grzewczego, prawidłowy montaż pompy ciepła i ustawienia sterownika.
Jak pompa ciepła pracuje w praktyce przez cały rok?
Pompa ciepła pracuje sezonowo: w trybie grzania jesienią i zimą, a przez 12 miesięcy zapewnia przygotowanie ciepłej wody użytkowej. W upały nowoczesne modele mogą chłodzić wnętrza budynku. Największe obawy dotyczą jednak zimy.
Jak działa pompa ciepła zimą i przy mrozie?
Pompy ciepła efektywnie grzeją nawet w zimie, przy niskich temperaturach – producenci nowoczesnych urządzeń deklarują ich pracę do ok. –25°C. Wprawdzie w ekstremalnych warunkach współczynnik COP spada wówczas do ok. 2,5–3,0), ale pompa ciepła działa i zapewnia ogrzewanie budynku.
Przy niskich temperaturach zewnętrznych na wymienniku jednostki zewnętrznej może pojawić się szron. Urządzenie automatycznie uruchamia wówczas odszranianie. W pompie ciepła Termet Heat Titanium Pro zastosowano lamelowy wymiennik ciepła, którego zoptymalizowana polska konstrukcja zapewnia skrócenie czasu pracy grzałki elektrycznej i poprawia wydajność w niskich temperaturach.
Pompa ciepła a fotowoltaika – jak połączyć siły?
Pompy ciepła mogą współpracować z instalacjami fotowoltaicznymi – to jedno z najczęstszych połączeń w polskich domach. Energia elektryczna z własnej instalacji PV pokrywa część zapotrzebowania pompy, co pozwala obniżyć koszty ogrzewania i przyspieszyć zwrot inwestycji. Pompa ciepła pobiera energię odnawialną z otoczenia, a fotowoltaika dostarcza energię elektryczną z odnawialnych źródeł energii.
Latem nadwyżki energii z PV można wykorzystać do podgrzewania ciepłej wody w zasobniku (funkcja smart grid). Zimą fotowoltaika nadal pokrywa część zapotrzebowania, choć w polskich warunkach pełne uniezależnienie od sieci jest trudne. Pompy ciepła redukują emisję dwutlenku węgla, a w połączeniu z instalacją fotowoltaiczną efekt ekologiczny jest jeszcze silniejszy. Warto rozważyć też rozwiązanie hybrydowe z dodatkowym źródłem szczytowym – np. kotłem gazowym zamiast grzałki – w celu ograniczenia kosztów ogrzewania zimą.
Jak sprawdzić, czy pompa ciepła jest dla Ciebie?
Pompa ciepła to urządzenie, które trzeba oceniać przez pryzmat całego budynku – jego izolacji, instalacji i realnego zapotrzebowania na ciepło. Samo działanie pompy opiera się na sprawdzonych zasadach fizyki, ale najdroższym błędem jest wybór „z katalogu” bez analizy konkretnego domu. Pierwszym krokiem może być skorzystanie z programu doboru pomp ciepła Termetu.
Przed rozmową z instalatorem przygotuj podstawowe dane: metraż, rok budowy, stan ocieplenia, rodzaj istniejącej instalacji grzewczej. To pozwoli przygotować plan inwestycji i dobrać urządzenie, które faktycznie obniży rachunki i zapewni komfort, a nie rozczarowanie. Nowoczesna powietrzna pompa ciepła, jak monoblok na propan R290, może być zarówno jedynym źródłem ciepła, jak i elementem systemu hybrydowego. Warunkiem opłacalności inwestycji i zadowolenia użytkowników jest prawidłowy projekt systemu grzewczego budynku.
Więcej o pompach ciepła dowiesz sie z filmu w Akademii Ciepła – Termet S.A. na YouTube:
Źródło: TERMET S.A.
Długa 13
58-160 Świebodzice
tel. +48 74 85 60 801
email: [email protected]
www: termet.com.pl
Dodaj komentarz
Musisz się zalogować, aby móc dodać komentarz.