Pompa ciepła – rodzaje i zastosowanie w budynkach mieszkalnych

Rodzaje pomp ciepła

Pompy ciepła to popularne rozwiązanie wykorzystujące energię odnawialną. Można je zaplanować zarówno na etapie budowy domu, jak i w budynku już zamieszkanym.

Rodzaje pomp ciepła dzielą ze względu na rodzaj źródła, z którego pozyskiwane jest ciepło. Zgodnie z głównym podziałem wyróżniamy:

• pompę gruntową
• pompę wodną
• pompę powietrzną.

Pompa gruntowa

Jest bardzo często wykorzystywana w Polsce i ma największy udział w instalacjach dopiero powstałych.

Źródłem ciepła jest grunt. Może zostać wykorzystana zarówno do dostarczenia ciepła do obiegu grzewczego, jak i domowego zbiornika gorącej wody. Jej zalety to wysoka efektywność działania, która sprawia, że pompa może stanowić jedyne źródło ogrzewania nieruchomości. Mankamentem jest to, że przy zastosowaniu wymiennika poziomego, powierzchnia działki musi być duża. Z kolei w przypadku wykorzystania sond pionowych wiercenia muszą być dość głębokie – sięgające 100 metrów.

Pompa wodna

Charakteryzuje się również wysoką wydajnością energetyczna, wyższą nawet niż pomp gruntowych.

Źródłem jest ciepła woda płynąca. Może stanowić jedyne źródło ogrzewania domu. Problemem są wysokie koszty inwestycyjne. Zewnętrznym źródłem zasilania pompy może być energia elektryczna, olej lub gaz.

Powietrzna pompa ciepła

Jej popularność rośnie, gdyż na starcie nie wymaga poniesienia wysokich kosztów.

Źródłem ciepła jest powietrze pobrane z zewnątrz. Dzieli się na typu powietrze-powietrze (transport ciepła do wewnątrz) oraz powietrze-woda (ciepło transportowane do obiegu grzewczego i zbiornika z gorącą wodą). Pompę powietrzną można wykorzystywać w każdych warunkach. W tym wypadku konieczne jest jednak wyposażenie nieruchomości w inne, dodatkowe źródło ogrzewania, które będzie wspomagało pracę pompy lub ją zastępowało w okresie największych różnic temperatur w środku, jak i na zewnątrz pomieszczeń. Zaleca się łączenie takiej pompy ciepła z układami niskotemperaturowymi np. ogrzewaniem podłogowym.

Na rynku dostępne są także pompy ciepła hybrydowe, które stanowią kombinację energii ze źródła odnawialnego i tradycyjnego i różnią się między sobą w zależności od zastosowanych rozwiązań.

Główne zalety pomp ciepła

Pompy ciepła to rozwiązanie bardzo popularne za granicą. Szacuje się nawet, że w Szwajcarii co trzeci budynek mieszkalny jest zasilany właśnie pompą ciepła. Na tak dużą popularność pomp bez wątpienia wpływają liczne zalety montażu. Mogą się one różnić w zależności od zastosowanego rozwiązania. Najważniejsze wymieniamy poniżej.

Najważniejsze elementy pomp ciepła

Pompa składa się z kilku głównych elementów. Pierwszy z nich to wymiennik, którego głównym zadaniem jest pozyskanie ciepła (z wody, gruntu albo powietrza). Kolejny element to sprężarka, a trzeci to kolejny wymiennik – tym razem do oddawania ciepła, wykonany ze stali szlachetnej. Czwarty to zawór rozprężony. System z pompą ciepła składa się z dolnego źródła ciepła, jednostki pompy ciepła oraz górnego źródła ciepła, czyli systemu dystrybucji ciepła w budynku. Dolne źródło ciepła powinno się charakteryzować możliwie stałą oraz wysoką temperaturą, a także dużą pojemnością cieplną.

Jak działają pompy ciepła

Mechanizm działania wszystkich pomp ciepła jest podobny, gdyż wykorzystują one bardzo popularne zjawisko związane z gazami. Kiedy dochodzi do sprężenia gazu, jego temperatura wzrasta. Z kolei w momencie rozprężenia gazu dochodzi do pochłonięcia z otoczenia dużej ilości ciepła. Sprężarka jest kluczowym elementem pomp ciepła. To właśnie dzięki niej czynniki grzewczy krąży wewnątrz pompy ciepła. Kiedy gaz paruje, odbiera ciepło z otoczenia i skraplając się, przekazuje je do instalacji. Innymi słowy, pompa ciepła to maszyna, która wymusza przepływ z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej.

Czy opłaca się instalować pompę ciepła?

To pytanie bardzo często nasuwa się w związku z dość dużym kosztem inwestycyjnym. Do wymiany istniejącego systemu grzewczego na pompę ciepła dochodzi najczęściej podczas remontu kotłowni czy gruntownej termomodernizacji.

Co ważne, pompy powietrze-woda nie wymagają prac zmiennych związanym z wykonaniem dolnego źródła. W dodatku są w stanie odbierać ciepło z powietrza, którego temperatura spada poniżej zera, (nawet do -20°C!). Aby pompa ciepła mogła przynieść spodziewane rezultaty, musi jednak zostać odpowiednio dopasowana do specyfiki budynku.

Taka pompa ciepła może być jedynym źródłem ogrzewania domu lub współpracować z dodatkowymi urządzeniami. Łatwo można podłączyć do instalacji np. kolektory słoneczne czy kominek z płaszczem wodnym. Pompa ciepła może także współpracować z kotłem gazowym, olejowym lub na paliwo stałe.

Przy podejmowaniu decyzji o montażu pompy trzeba jednak zwrócić uwagę na kilka bardzo istotnych aspektów

1. Pompa ciepła może działać efektywnie, jeśli istniejący system grzewczy nie wymaga zbyt wysokiej temperatury zasilania. Pompa dobrze współpracuje w niskotemperaturowych układach płaszczyznowych.
2. Dom z pompą ciepła powinien spełniać standardy budownictwa energooszczędnego. W innych przypadkach może okazać się mniej wydajny.
3. Jeśli masz niewielką działkę, najlepiej zdecyduj się na pompę ciepła powietrze-woda, która jest dobrą alternatywą dla pomp z wymiennikiem gruntowym.
4. Jeśli do tej pory opalasz dom olejem lub propanem to na pewno montaż pompy ciepła będzie korzystny zarówno dla środowiska, jak i ze względów finansowych.
5. Jeśli nie planujesz całkowitej zmiany źródła ciepła, to możesz pomyśleć o połączeniu pompy ciepła jako źródła współpracującego z już zastanym urządzeniem grzewczym. Wtedy zainstalowanie pompy ciepła powietrznej pozwoli na znaczną oszczędność kosztów grzewczych.
6. Dla każdego budynku należy dobrać rozwiązanie indywidualnie, przygotować projekt oraz odpowiednio dobrać moc pompy cieplnej. Niezbędna będzie też analiza termiczna uwzględniająca dane na temat strat ciepła budynku.
7. Podstawą do przygotowania projektu całej instalacji powinien być odpowiednio przygotowany audyt energetyczny lub obliczenia, z których wynika projektowe obciążenie cieplne budynku albo sezonowe zapotrzebowanie na ciepło.
8. Projekt instalacji z pompą ciepła powinien być wykonany przez osobę z uprawnieniami budowlanymi w zakresie sieci, instalacji, urządzeń cieplnych, wentylacyjnych itd. lub posiadającą certyfikat wydany przez Prezesa Urzędu Dozoru Technicznego.

Ważnym czynnikiem, który wpływa na sprawność pompy jest termomodernizacja. Nawet większy dom, ale za to prawidłowo zaizolowany łatwiej ogrzać pompą ciepła niż mniejszy, ale o gorszych parametrach przewodzenia ciepła.

Termoizolacja decyduje również o kwestii doboru urządzenia, czyli jego mocy i wielkości, a to determinuje koszty całej instalacji. Im mniejsze będą straty ciepła, tym szybciej zwraca się inwestycja w pompę ciepła. Nakłady poniesione na ocieplenie domu mają realne przełożenie na oszczędności. Zapotrzebowanie na ciepło zależy od powierzchni, materiału użytego do budowy ścian, rozmieszenia drzwi, okien i wielu innych czynników.

Sterowanie pompami ciepła

Urządzeniami wykorzystującymi odnawialne źródła energii także można efektywnie zarządzać, wykorzystując nowoczesne sterowniki do pomp ciepła naszej firmy. Dzięki sterownikom można osiągnąć zarówno wysoki komfort cieplny, jak i wysoką sprawność urządzenia. Wśród nich są sterowniki do pompy ciepła powietrze-woda oraz gruntowe. Urządzenia mają duże czytelne wyświetlacze ułatwiające nadzór nad instalacją oraz estetyczną obudowę. Zakresem obsługiwanych funkcji w przypadku urządzeń jest różny w zależności od modelu sterownika.