Rok 2022 bez wątpienia należał do pomp ciepła. Cały rynek tych urządzeń wzrósł o 120%. Niemal co trzecie urządzenie grzewcze sprzedane w zeszłym roku było pompą ciepła. Największą popularnością cieszą się szczególnie te typu powietrze-woda. Ich sprzedaż w zeszłym roku zwiększyła się aż o 137% w stosunku do roku poprzedniego – sprzedano ponad 188 tys. egzemplarzy. Również gruntowe pompy ciepła odnotowały wzrosty – ich sprzedaż była wyższa o 28% i wyniosła 7 200 sztuk.
Na czym polega fenomen tych urządzeń grzewczych?
Pompy ciepła są urządzeniami całkowicie bezobsługowymi, o najwyższej wydajności i bardzo niskich kosztach eksploatacyjnych. Nie sposób nie wspomnieć tu o jeszcze jednym aspekcie – tym ekologicznym. Pompy ciepła to najbardziej ekologiczne urządzenia grzewcze jakie tylko są dostępne. Wykorzystują one darmową energię odnawialną zawartą w gruncie, wodzie lub powietrzu. Oczywiście potrzebują też energii elektrycznej – dla zapewnienia pracy sprężarki. Energia ta nie służy jednak bezpośrednio wytwarzaniu ciepła. Dlatego urządzenia te są tak efektywne – generują nawet 4-5 razy więcej energii dla systemu grzewczego niż pobierają z sieci. Najlepiej kiedy współpracują one z instalacją fotowoltaiczną – wtedy ogrzewanie i przygotowywanie CWU staje się praktycznie darmowe.
Jak to działa?
Niezależnie od rodzaju urządzenia zasada działania jest taka sama. Energia z dolnego źródła (powietrza, gruntu lub wody) przekazywana jest do obiegu wewnętrznego pompy za pomocą czynnika roboczego (chłodniczego). Wskutek zachodzących w czynniku roboczym przemian termodynamicznych, energia z dolnego źródła zostaje odebrana i przez pracę sprężarki i wymiennika ciepła przekazana do źródła górnego (grzejników, podłogówki). Później następuje rozprężenie i ochłodzenie czynnika i jego powrót do parownika, gdzie cały cykl rozpoczyna się na nowo
Powietrzne pompy ciepła
Pompy ciepła typu powietrze-woda osiągają najwyższe wyniki sprzedażowe. Jest tak pomimo faktu, że nie charakteryzują się one najwyższą sprawnością spośród wszystkich grup tych urządzeń. Posiadają za to szereg innych zalet, które deklasują pozostałe pompy ciepła. Przede wszystkim jest to cena – powietrzne pompy ciepła są zdecydowanie tańsze od gruntowych i wodnych – nawet o kilkadziesiąt tysięcy złotych. Kolejną zaletą jest szybki i prosty montaż – zarówno w nowym jak i termomodernizowanym budynku. W ich przypadku nie ma znaczenia wielkość działki oraz panujące na niej warunki.
Monoblok czy split?
Powietrzne pompy ciepła występują w dwóch wersjach monoblok oraz split.
Pompa ciepła typu split – system składa się z dwóch jednostek, z których jedna jest instalowana na zewnątrz, a druga wewnątrz budynku. W jednostce zewnętrznej znajduje się wentylator, sprężarka, parownik i zawór rozprężny. W jednostce wewnętrznej, którą stawiamy w maszynowni w domu jest skraplacz, elektryczny podgrzewacz oraz pompa obiegowa. Obie jednostki połączone są przewodami wypełnionymi czynnikiem roboczym.
Pompa ciepła typu monoblok – składa się tylko z jednej jednostki, którą montuje się na zewnątrz budynku. Znajduje się w niej sprężarka, skraplacz, parownik, wentylator, zawór rozprężny, grzałka tacy ociekowej oraz pompa obiegowa. Zewnętrzna instalacja jest podłączona do centrali grzewczej, gdzie ciepło jest przekazywane do obiegów grzewczych instalacji.
Urządzenia typu split są tańsze niż te w wersji monoblok. Również kwestia zabezpieczenia przed zamarzaniem wody w wymienniku jest rozwiązana – jednostka wewnętrzna z obiegiem wodnym znajduje się bowiem w środku budynku. Monobloki z kolei są łatwiejsze w montażu, nie wymagają posiadania uprawnień f-gazowych przez instalatora, zajmują mniej miejsca oraz zazwyczaj nie ma konieczności zgłaszania ich do Centralnego Rejestru Operatorów.
Sprawność powietrznych pomp ciepła
Wydajność powietrznych pomp ciepła spada wraz ze spadkiem temperatury. Nie oznacza to jednak, że podczas mrozów nie będą one pracować. Najważniejsze aby dokładnie sprawdzić wydajność danego modelu analizując parametry COP i SCOP. Współczynnik COP pozwala określić sprawność urządzenia i oznacza proporcję pomiędzy pobieranym prądem i pozyskiwaną energią z powietrza. SCOP to z kolei sezonowa efektywność energetyczna, która informuje, jaka będzie uśredniona wydajność pompy ciepła w skali roku lub sezonu grzewczego.
W przypadku parametru COP należy sprawdzić dla jakich wartości A (temperatura powietrza zewnętrznego) i W (temperatura zasilania) producent go podaje. Dla SCOP ważne jest dla jakiego klimatu i trybu pracy jest deklarowany. Tylko porównanie dla tych samych warunków pozwala wywnioskować, które urządzenie jest bardziej efektywne.
Gruntowe pompy ciepła
W przypadku gruntowych pomp ciepła konieczne jest wykonanie zaawansowanych prac ziemnych aby “dostać się” do źródła dolnego – wykopów w przypadku kolektorów poziomych lub odwiertów przy zastosowaniu sond pionowych. Kolektory poziome to wężownice z rur wypełnionych cieczą niezamarzającą, umiejscowione płytko (do 2 m) na dużej powierzchni. Sondy pionowe to z kolei pojedyncze pętle rurowe wprowadzone w odwiertach głębokich na kilkadziesiąt metrów.
Na zagospodarowanych już posesjach i urządzonych podwórkach może to być dość kłopotliwe, dlatego te urządzenia zazwyczaj wybierane są przez inwestorów, którzy dopiero budują swoje domy. Możliwość zamontowania gruntowej pompy ciepła zależna jest od warunków panujących na danej działce – jej wielkości, rodzaju ziemi i akceptowalnej dla inwestora skali robót ziemnych. Dla tych, którzy dokonują termomodernizacji, zazwyczaj to powietrzne pompy ciepła zazwyczaj stają się pierwszym wyborem.
Dlaczego gruntowe pompy ciepła są efektywniejsze?
Gruntowa pompa ciepła pobiera energię z gruntu, którego temperatura jest stabilna i dodatnia nawet podczas dużych mrozów, co gwarantuje przewidywalne warunki pracy i pewny efekt energetyczny. COP gruntowych pomp ciepła jest wyższe niż pomp powietrznych i często osiąga wartość 5,0. Oznacza to, że do wytworzenia 5 kWh energii cieplnej urządzenie potrzebuje jedynie 1 kWh energii elektrycznej dla zasilania sprężarki. Pozostałe 4 kWh to czysta, darmowa energia czerpana z dolnego źródła ciepła.
Pompa ciepła woda-woda
Wodne pompy ciepła charakteryzują się najwyższą sprawnością, przekraczającą nawet sprawność pomp gruntowych. Źródłem dolnym jest tutaj woda gruntowa. Ze względu na bardzo duże koszty inwestycyjne i trudności montażowe ten rodzaj pomp ciepła jest najmniej popularny.
Duży koszt stanowi przygotowanie dwóch niezbędnych studni:
Studnia czerpna z pompą ssącą – z tej studni pobierana jest woda gruntowa. Ciepło z tego procesu służy do podgrzewania i odparowywania czynnika chłodniczego w pompie.
Studnia zrzutowa – schłodzona woda z cieków wodnych, która oddała ciepło wraca do obiegu za pomocą studni zrzutowej.
Koszty inwestycji w pompę ciepła typu woda-woda to nawet powyżej 80 tys zł, czyli znacznie więcej niż w przypadku innych typów pomp.
