Data dodania: 30.06.2022

Pompy ciepła do ogrzewania domu

Pompy ciepła to coraz częściej wybierane nowoczesne rozwiązanie, które ma pomóc w zaoszczędzeniu energii. Tego typu urządzenia najczęściej wybierane są do domów dobrze izolowanych o małych stratach ciepła, choć sprawdzą się także w większych i starszych budynkach, poddanych procesowi termomodernizacji.

Na co zwrócić uwagę podczas wyboru pompy ciepła do domu?

Zachęcamy do przeczytania naszego artykułu.

Pompy ciepła do ogrzewania domu

Wszelkie nowoczesne instalacje grzewcze, które nie tylko są częściowo bądź całkowicie zasilane odnawialnymi źródłami energii budzą duże zainteresowanie osób. W szczególności tych, które są w trakcie budowy, ale również tych, które patrzą w przyszłość i poszukują oszczędności na ogrzewaniu bądź podgrzewaniu wody użytkowej. Jednym z urządzeń, które umożliwiają realizacje obydwóch tych zadań, jest właśnie pompa ciepła. W dzisiejszych warunkach gospodarczych koszty ogrzewania domu mogą stanowić nawet 60% kosztów jego utrzymania- to bardzo dużo. Większość osób zamieszkujących domy poszukuje oszczędności właśnie w tym zakresie, gdyż są one stosunkowo łatwe do uzyskania. Oczywiście pompa ciepła jako długoterminowa inwestycja wzbudza pewne kontrowersje w szczególności ze względu na duże koszty, które należy ponieść w pierwszym etapie inwestycji. Instalacja oraz sprzęt są relatywnie dużym kosztem, jednak bardzo duża część osób decyduje się na ten sposób ogrzewania domów jednorodzinnych lub wielorodzinnych, ze względu na zdecydowanie niższe koszty utrzymania w ujęciu miesięcznym.

Zasady działania pomp ciepła

Przed rozpoczęciem opisu, w jaki sposób działają pompy ciepła, ważne,aby wspomnieć, że są to urządzenia bardzo ekologiczne. Do wykorzystania ciepła z otoczenia potrzebują tylko niewielkiej mocy elektrycznej, dzięki temu nie generują kosztów. Energia elektryczna jest im potrzebna jedynie do napędu procesu oraz do działania pompy obiegowej.

Pompę ciepła można porównać do dobrze znanego wszystkim urządzenia jakim, jest lodówka. Ten prosty sprzęt AGD usuwa ciepło ze swojego wnętrza i przekazuje je na zewnątrz. Pompa ciepła działa odwrotnie wykorzystując zjawisko fizyczne nazywane efektem Joule’a-Thomsona.

Sam system ogrzewania pompy ciepła składa się z trzech elementów:

  • systemu źródła ciepła, który pobiera odpowiednią energię ze środowiska;
  • pompy ciepła, która sprawia, że pobrana energia z otoczenia jest użyteczna;
  • systemu rozprowadzania oraz magazynowania ciepła.

Proces, dzięki któremu pompa ciepła ogrzewa dom, przebiega w trzech krokach:

  1. Pobór ciepła

W wyżej wspomnianym źródle ciepła znajduję się roztwór glikolu. Ta ciecz absorbuje ciepło z zewnątrz, z gleby lub wód gruntowych i transportuje je do pompy ciepła. Wyjątek stanowią pompy powietrzne, które zasysają powietrze zewnętrzne przez wentylator i podają je bez pośredników do pompy ciepła.

  1. Wykorzystanie pozyskanego ciepła

Pompy ciepła posiadają również dodatkowy obieg tzw. obieg chłodniczy, krąży w nim gazowy czynnik chłodzący. W elemencie nazywanym wymiennikiem ciepła dochodzi do przekazania energii ze środowiska pozyskania do obiegu chłodniczego. Efekt to odparowanie czynnika chłodzącego. Inaczej działają pompy ciepła powietrzne - w ich przypadku to powietrzne pobrane z zewnątrz ogrzewa czynnik chłodniczy.

Para wytwarzana przez czynnik chłodniczy jest pobierana przez element nazywany sprężarką. Odpowiada ona za podniesienie temperatury czynnika chłodzącego. W związku z tym procesem robi się on cieplejszy. W innym wymienniku ciepła (skraplaczu) gorący już czynnik chłodniczy mający postać gazową jest skraplany pod wysokim ciśnieniem i oddaje ciepło. Potem skroplony już czynnik chłodniczy trafia na zawór rozprężony i tam zmniejsza się jego ciśnienie jednocześnie następuje zmiana stanu skupienia z gazowy na ciekły.

  1. Ogrzewanie

W ogrzewanych budynkach, w których znajduje się odpowiednia instalacja grzewcza oraz magazyny ciepła, zazwyczaj czynnikiem rozprowadzającym ciepło jest woda. To właśnie ona stanowi czynnik grzewczy. W naturalny sposób woda przejmuje ciepło, które czynnik chłodniczy oddał w skraplaczu i dystrybuuje go na wszystkie płaszczyzny budynku podpięte pod instalacje lub do zbiornika wody grzewczej i/lub wody użytkowej.

Wydajne ogrzewanie pompą ciepła - czy pompa ciepła wystarczy do ogrzania domu?

Efektywność pompy ciepła określa prosty współczynnik COP. Jest to współczynnik wydajności grzejnej opisujący stosunek ilości ciepła, które zostało pozyskane w skraplaczu w stosunku do zużytej energii napędowej. Jest on zależny od budowy wybranego urządzenia, temperatury docelowej, którą konsument chce uzyskać, ale również od temperatury źródła dolnego. Przykładowo współczynnik COP równy 4 stanowi, że z każdej kilowatogodziny energii elektrycznej, która została zużyta do napędu urządzenia, właściciel otrzyma 4 kWh ciepła. Na rynku są urządzenia o różnym współczynnik COP.

Jednak to czy urządzenie poradzi sobie z ogrzaniem całego domu, jest zależne od jego rodzaju.

Pompa ciepła - rodzaje urządzeń

Na rynku dostępne są trzy rodzeń urządzeń, które zapewniają ogrzewanie domu, różniące się źródłem pobieranej energii:

  • Gruntowe pompy ciepła pobierające energię z ziemi. Ich cechy charakterystyczne to bardzo duża wydajność i możliwość działania przez cały rok, bez względu na porę roku. Ten rodzaj ogrzewania budynku świetne sprawdza się jako samodzielna instalacja bez konieczności dogrzewania innymi źródłami ciepła. Warto też wspomnieć, że ten rodzaj pompy ciepła dobrze sprawdza się w domach jednorodzinnych jako sposób podgrzewania wody. Ta pompa ciepła działa z wymiennikiem (kolektorem) poziomym i pionowym.

Kolektor poziomy gruntowy to przede wszystkim niskie koszty instalacji, układany jest na głębokości 1,2 do 1,5 m dzięki czemu, nie potrzeba do wykonania zgód administracyjnych, a większość prac można wykonać we własnym zakresie.

Ten rodzaj montażu ma oczywiście również ograniczenia - kolektor poziomy potrzebuje znacznie więcej miejsca niż pionowy, a na obszarze gdzie będzie usytuowany nie można sadzić drzew, ani krzewów. Jest więc to obszar pod pewnym względem chroniony i niezagospodarowany. Równie istotne jest, aby w tym miejscu nie układać kostki brukowej lub innych sztucznych nawierzchni. W tym miejscu dobrze sprawdzą się grządki warzywne bądź trawnik.

Kolektor pionowy gruntowy charakteryzuje się znacznie wyższymi kosztami wykonania, ze względu na to, że do jego instalacji potrzebne są specjalistyczne odwierty nawet do 100 m głębokości. Ten rodzaj prac musi być wykonywane po uzyskaniu zgód administracyjnych. Zgodnie z ustawą Prawo Geologiczne odwierty wykonywane na głębokości powyżej 30 m wymagają zatwierdzenia planu robót geologicznych. Warto dodać, że to właśnie z tego względu instalacja kolektora pionowego jest zdecydowanie droższa. To odwierty podnoszą koszt.

Należy jednak podkreślić niekwestionowaną zaletę kolektorów pionowych - przy głębokim odwiercie temperatura gruntu sięga zwykle 10 stopni Celsjusza nawet w okresie grzewczym. Ta zmniejszona amplituda temperatur zapewnia większą wydajność wymiennika gruntowego.

Warto też zaznaczyć, że ten rodzaj kolektora może być zaimplementowany na działce o zdecydowanie mniejszej powierzchni, zazwyczaj wystarczy kilka metrów przestrzeni gruntowej do montażu. Grunt nad kolektorem pionowym może być zagospodarowany w sposób utwardzony. Można tam również zbudować altanę lub garaż.

  • Wodne pompy ciepła - jak sama nazwa wskazuje, wodne pompy ciepła wykorzystują jako dolne źródło energii właśnie wodę. Surowiec ten może pochodzić ze studni, pobliskiego jeziora, rzeki czy innego sztucznego zbiornika wodnego. Pompa ciepła o charakterze wodnym jest w stanie ogrzać cały dom. Warto jednak pamiętać, że schemat podłączenia pompy wodnej jest skomplikowany, dlatego koszt wykonania takiej instalacji może być wyższy w porównaniu z projektami bazującymi na innych rodzajach pomp.

Wodne pompy ciepła mogą pracować w różnych systemach:

  1. Układzie z pętlą zamkniętą - to rozwiązanie wykorzystywane w przypadkach kiedy dostęp do wód wokół gospodarstwa domowego jest wystarczający. Dzięki temu koszt instalacji zdecydowanie maleje. Rura zasilająca jest prowadzona w gruncie pomiędzy źródłem wody a nieruchomością na głębokości 2 metrów. To płytkie położenie ma zapobiegać zamarznięciu. Cewki rury muszą być umieszczone w zbiorniku wodnym, który spełnia minimalne wymagania w zakresie wielkości, głębokości oraz jakości wód powierzchniowych.
    1. System otwarty - bazą takiej instalacji jest studnia lub część wód powierzchniowych, a płyn wymiany ciepła przechodzi przez samo urządzenie. Gdy ciepło zostanie rozproszone po całym systemie, woda powraca do gruntu. Wadą tego rozwiązania jest potrzeba stałego dostępu do czystej wody.
    2. Systemy hybrydowe - to rodzaje instalacji korzystający z zasobów geotermalnych lub mieszanki zasobów o takim charakterze z zasobami energetycznymi powietrza. Ten rodzaj systemu grzewczego świetnie sprawdzi się tam, gdzie potrzeba chłodzenia jest większa niż potrzeba ogrzewania. Najczęściej są to lokalizacje gdzie istnieje możliwość zaimplementowania tzw. studni pionowej. System hybrydowy wymusza na właścicielu inwestycji dostęp do jednej lub kilku pionowych studni głębinowych. Woda jest transportowana z dołu do góry.

Niewątpliwie zaletami pomp ciepła o charakterze wodnym jest to, że generują one mniej CO2 niż konwencjonalne systemy grzewcze. Wodne pompy ciepła mają najwyższy wskaźnik efektywności w porównaniu z innymi źródłami ciepła typu powietrze woda pompy. W przypadku pomp wodnych COP wynosi 6,5. Warto też wspomnieć, że na każdy system bazujący można uzyskać dofinansowanie.

Jeżeli chcesz wiedzieć więcej o dofinansowaniach, sprawdź nasz inny artykuł.

  • Pompa ciepła typu powietrze - to najczęściej wybierane rozwiązanie w domu jednorodzinnym zapewniające ogrzewanie budynku, pokrywające zapotrzebowanie budynku. Z tego powodu powietrzne pompy ciepła cieszą się coraz większą popularnością. Powietrzną pompę ciepła charakteryzuje bardzo łatwy montaż, który nie wymaga zgód administracyjnych ani dużej ingerencji w plan zagospodarowania ogrodu. Pompa ciepła typu powietrze pobiera, jak nazwa wskazuje energię bezpośrednio z powietrza. Najlepiej i najbardziej wydajnie działają w okresie letnim i jesiennym, kiedy temperatury na zewnątrz są najwyższe. Kiedy temperatury powietrza są mniejsze pompie ciepła pracuje się gorzej. Temperatura powietrza ma tu ogromne znaczenie. Urządzenia pracują najlepiej przy wysokich temperaturach. Z tego też powodu bardzo często pompy ciepła powietrzne stosowane są jako dodatkowe źródło ciepła. Jako system docieplający pomieszczenia niż główne ocieplenie domu. Dobra pompa ciepła jest uzupełnieniem kotła olejowego lub gazowego, w ten sposób mieszkańcy otrzymują komfort cieplny. Ze względu na szybki rozwój techniki na rynku jesteśmy już w stanie znaleźć pompy ciepła powietrzne, które są w stanie samodzielnie ogrzać cały budynek, jednak ich koszt jest wysoki.

Wybór pompy ciepła - kryteria podstawowe

Wybierając pompę ciepła, która ma przede wszystkim ogrzewać budynek, kluczowe jest dobranie odpowiedniego źródła, z którego urządzenie będzie mogło pobierać energię. W rozległych działkach takie źródło stanowić może grunt, skąd będzie pobierana energia poprzez wymiennik poziomy. Na mniejszych obszarach lepszym rozwiązaniem będzie zainstalowanie gruntowej pompy ciepła z wymiennikiem pionowym. Najczęściej jednak stawia się na powietrzną pompę ciepła, która wspomaga pracę kotła. Taka instalacja jest najtańsza i najłatwiejsza do wykonania.

 

Jak dobrać pompę ciepła do budynku?

Dobierając odpowiednią pompę ciepła, na początek należy zwrócić uwagę na parametr COP, podany przez producenta. Jest to jednak współczynnik zmienny, zależny od różnych czynników, między innymi: temperatury zewnętrznej, czy temperatury zasilania instalacji pompy ciepła. Kolejnym czynnikiem, o którym trzeba pamiętać, wybierając pompę ciepła, jest powierzchnia budynku. Określenie idealnych parametrów samodzielnie może być trudnym zadaniem, dlatego najlepiej poprosić o pomoc projektanta instalacji grzewczych, który wykorzysta swoją wiedzę do ustalenia odpowiednich parametrów, jakie powinna mieć pompa ciepła dla danego budynku.

Dobór pompy ciepła do domu powinien uwzględniać wszystkie czynniki, które mają wpływ na zapotrzebowanie na ciepło budynku. Profesjonalny instalator lub projektant dobierze odpowiednią moc urządzenia do strat energii cieplnej na danym obszarze. Żeby dobrać odpowiednią pompę ciepła, trzeba mieć wgląd do informacji, dotyczących tego, jak izolowany jest budynek, gdzie jest zlokalizowany oraz jaką ma powierzchnię.

Sprawdź inne nasze artykuły:

Ten serwis wykorzystuje pliki cookies. Korzystanie z witryny oznacza zgodę na ich zapis lub odczyt wg ustawień przeglądarki.
zamknij