Pompy ciepła

Urządzenie to nazywa się pompą, ponieważ „przepompowuje” ciepło ze źródła zewnętrznego, jakim jest grunt, woda lub powietrze, do źródła wewnętrznego, czyli odbiornika, który energię cieplną wykorzystuje do ogrzewania domu i przygotowania ciepłej wody. W urządzeniu zachodzi przemiana termodynamiczna, a jego działanie można porównać do pracy lodówki lub klimatyzatora. Ważną kwestią jest fakt, że pompa nie wytwarza ciepła, tylko je przekazuje z dolnego źródła do górnego.

Jednym z podstawowych kryteriów wyboru pompy ciepła jest decyzja, z którego rodzaju źródła będzie miała pozyskiwać energię. Wpływ na to mogą mieć nie tylko parametry działki czy ustawienie budynku, lecz również możliwości finansowe inwestora.

MITSUBISHI
HITACHI
NIBE
PANASONIC
SAMSUNG

Wyróżnia się pompy ciepła powietrzne, gruntowe i wodne.

Pompa ciepła ma za zadanie przede wszystkim zminimalizować koszty utrzymania domu. Okazuje się, że pompa ciepła, choć zasilana energią elektryczną, w perspektywie lat daje nam duże oszczędności. Pompy ciepła uważa się za najbardziej efektywny i ekologiczny sposób ogrzewania budynków i przygotowywania ciepłej wody użytkowej. System bazujący na energii słonecznej zgromadzonej w gruncie, wodach gruntowych, czy powietrzu atmosferycznym jest niezależny od pory roku. Ta energia jest bezpłatna i nieograniczona, co przekłada się na nasz komfort, również finansowy.

Energia uzyskana z pompy ciepła jest czysta i ekologiczna. Pompy ciepła wypadają także bezkonkurencyjnie jeśli chodzi o awaryjność. Są to urządzenia niezawodne i wymagające małych nakładów konserwacyjnych, czyli też niższych kosztów jeśli chodzi o eksploatację. Co więcej, prawidłowo zainstalowana pompa ciepła jest w stanie działać niebywale długo, a to za sprawą wytrzymałej sprężarki. Odpowiedni dobór infrastruktury dystrybuującej ciepło w budynku, jak i umieszczenie pompy ciepła w jak najlepszej lokalizacji pozwala na zmaksymalizowanie efektów jej pracy. Wszystkie te czynniki, jak i regularne przeglądy urządzenia pozwalają zachować ten system grzewczy w sprawności przez co najmniej kilkanaście do nawet kilkudziesięciu lat!

Wiele osób uważa, że zakup i montaż pompy ciepła to bardzo droga inwestycja. Trzeba jednak wziąć pod uwagę wszystkie czynniki, a nie tylko sam zakup urządzenia. Inwestując w pompę ciepła, możemy zrezygnować z budowy komina spalinowego, przyłącza gazowego lub zbiorników oleju opałowego. Co więcej, zwiększające się sukcesywnie ceny surowców opałowych również zachęcają do zdecydowania się na zainstalowanie pomp ciepła w swoich domu.

Projektując dom, nie będziemy musieli wydzielać osobnego pomieszczenia na składowanie opału. W wielu przypadkach nasz budżet zostanie odciążony również od kosztów związanych z opłatami stałymi, np. za gaz. A korzystając z dofinansowania na zakup i montaż ekologicznego ogrzewania, w ramach Rządowego Programu „Czyste Powietrze” eliminujemy największą wadę pomp ciepła, czyli wysoki koszt zakupu urządzenia.

Cicha i automatyczna praca pompy ciepła to wyższy komfort życia, na który warto sobie pozwolić. System grzewczy, którego nie trzeba kontrolować ani regulować, jeszcze bardziej wpływa na wygodę użytkowania. Co więcej, pompa ciepła to bardzo bezpieczny system grzewczy w domu. Brak płomienia to również brak zagrożenia pożarem. Nie istnieje także ryzyko ulatniania się gazu czy wycieku oleju.

Pompy ciepła to rozwiązanie idealne dla budynków wykonanych w technologii pasywnej, spełniających standardy budownictwa ekologicznego. Doskonale sprawdzają się przy modernizacji proekologicznej. Najlepszy duet tworzą z niskotemperaturowym systemem ogrzewania, takim jak ogrzewanie płaszczyznowe (podłogowe, ścienne, sufitowe). A jak wiadomo, tego typu sposób oddawania ciepła do pomieszczeń uchodzi za najbardziej komfortowy dla człowieka.

Pompy ciepła to również urządzenia wielofunkcyjne. Przede wszystkim ogrzewają wodę, jak i pomieszczenia, ale też mogą je chłodzić latem. Modele, które grzeją i chłodzą w jednym systemie to przyszłość tego sektora.

Pompy ciepła to także idealne rozwiązanie, jeśli chodzi o modernizację budynku pod względem energetycznym. Są one standardem w nowym budownictwie, ale kwestia wymiany starego systemu ogrzewania na ten z efektywną instalacją opartą na odnawialnym źródle jest równie ważna. W takim przypadku sprawdzą się rozwiązania, które można podłączyć do istniejącej sieci, np. grzejników.

Produkowane obecnie pompy ciepła są niezawodnym, oszczędnym i przyjaznym środowisku źródłem ciepła o zapewnionej przyszłości, dlatego również w Polsce pompy ciepła z roku na rok zyskują coraz więcej zwolenników.

DLACZEGO WARTO ROZWAŻYĆ OGRZEWANIE DOMU POMPĄ CIEPŁA?

  • Niższe koszty budowy domu – wybierając pompę ciepła, nie potrzebujemy budować komina ani magazynu opału.
  • Nie trzeba tracić czasu na szukanie paliwa o dobrej jakości za przystępną cenę – przy niektórych źródłach ciepła jest to zasadnicza kwestia wpływająca na trwałość kotła, jego awaryjność i koszt ogrzewania.
  • Pompa ciepła jest jednym z najtańszych w eksploatacji źródeł ciepła i nie wymaga uciążliwej obsługi (sprowadza się ona jedynie do odpowiednich ustawień regulatora i dostosowania pracy instalacji do indywidualnych potrzeb użytkowników).
  • Szybki zwrot poniesionych nakładów inwestycyjnych – realny czas zwrotu inwestycji wynosi 5 do 7 lat, w stosunku do kotłowni na olej opałowy, gaz płynny czy ogrzewania elektrycznego (grzejniki elektryczne).
  • Długa żywotność pompy ciepła – przy prawidłowej instalacji.
  • Pompa ciepła jest przyjazna dla środowiska naturalnego – łatwo można uzyskać nisko oprocentowany kredyt lub dofinansowanie na inwestycję proekologiczną, mimo że pompa ciepła zasilana jest energią elektryczną, która w Polsce wytwarzana jest głównie ze spalania węgla. Jednak, aby uzyskać 1 kW ciepła z pompy, trzeba spalić znacznie mniej węgla niż dla 1 kW z pieca elektrycznego, a także mniej niż w kotle węglowym.
  • Udział energii elektrycznej pochodzącej z biopaliw, energii słonecznej i wiatru systematycznie wzrasta – w przyszłości pompy ciepła będą zasilane najprawdopodobniej wyłącznie energią elektryczną z odnawialnych źródeł energii tzw. zielonym prądem.
  • Pompa ciepła może być jedynym źródłem ciepła do ogrzewania budynku, lecz również może współpracować z dodatkowymi urządzeniami – łatwo można podłączyć do instalacji np. kolektory słoneczne czy kominek z płaszczem wodnym. Pompa ciepła może również współpracować z kotłem gazowym, olejowym lub na paliwo stałe.
  • Oprócz ogrzewania pompa ciepła może również chłodzić pomieszczenia podczas gorących dni, podnosząc komfort mieszkańców budynku, jest to więc całkowicie darmowe chłodzenie domu w lecie.

Polityka naszego państwa będzie coraz bardziej przyjazna dla powszechnego stosowania pomp ciepła – wzorem większości krajów europejskich także w Polsce można już skorzystać z dotacji wspomagających inwestycje.

tabela rozkładu rocznych opłat

(/http://cena-pradu.pl/ogrzewanie.html, 06.01.2019, g.13.50/)

Pompa ciepła należy do niskotemperaturowych źródeł ciepła i instalacja grzewcza w budynku powinna być do tego przystosowana. Im temperatura wody grzewczej będzie niższa, tym pompa ciepła będzie pracować oszczędniej – zużyje mniej energii elektrycznej.

Montaż pomp ciepła

POMPA CIEPŁA W NOWYM BUDYNKU

Nowy budynek, który będzie ogrzewany pompą ciepła, powinien być wyposażony w ogrzewanie podłogowe lub ścienne. W najzimniejsze dni do zapewnienia wymaganej temperatury w ogrzewanych pomieszczeniach powinna wystarczyć woda grzewcza o temperaturze 35-40°C. Ogrzewanie podłogowe ma tę przewagę nad innymi systemami, że jego duża bezwładność cieplna pozwala na dłuższe przerwy w pracy pompy ciepła bez obniżenia komfortu w ogrzewanych pomieszczeniach.

Pompa ciepła może również pracować w instalacji z grzejnikami, jednak zaprojektowanymi na stosunkowo niską temperaturę wody grzewczej, na zasilaniu np. 50-60°C. Należy liczyć się z tym, że grzejniki o tak niskiej temperaturze wody grzewczej będą większe lub trzeba będzie zastosować kilka na jedno pomieszczenie. Dlatego jeśli planuje się budowę nowego domu, najlepiej przed wykonaniem projektu uwzględnić montaż pompy ciepła i dzięki temu zawczasu zaprojektować w pełni kompatybilną instalację odpowiedzialną za dystrybucję ciepła w budynku.

POMPA CIEPŁA W MODERNIZOWANYCH BUDYNKACH

Również w budynkach modernizowanych, które zostały ocieplone, można zastosować pompę ciepła. Ocieplenie ścian zewnętrznych, wymiana okien itp., powoduje, że zapotrzebowanie na ciepło budynku i poszczególnych pomieszczeń zmniejszy się – tym samym woda grzewcza zasilająca istniejące grzejniki (stare) może być niższa np. 55°C. Pozwala to na zastosowanie pompy ciepła bez konieczności wymiany grzejników. Specjaliści, którzy są doświadczeni w montażu pomp ciepła nie tylko w nowych domach, lecz również w tych modernizowanych, pomogą dostosować budynek do nowego źródła ciepła.

Decydując się na pompę ciepła, nie musimy rezygnować z obecnego ogrzewania kotłem gazowym, olejowym czy na paliwo stałe – pompa może współpracować z istniejącym źródłem ciepła. Instalacja może być tak zaprojektowana, że w pierwszej kolejności wykorzystywane będzie tańsze źródło ciepła, a cała instalacja będzie pracować automatycznie. Dlatego montaż pompy ciepła w starszych budynkach ze standardowym systemem grzewczym pozwala na zredukowanie zużycia nieodnawialnych surowców, co też jest działaniem proekologicznym.

Gruntowa pompa ciepła

W przypadku montażu gruntowych pomp ciepła, czyli pobierających energię cieplną nie z atmosfery, ale z gruntu, ciepło kumuluje się tam niezmiennie od warunków atmosferycznych, co jest niebywałą zaletą takiego rozwiązania. Jednakże wśród wszystkich pomp ciepła, to te gruntowe odznaczają się najwyższym kosztem instalacji, ponieważ wymagają przeprowadzenia kosztownych prac ziemnych – głębokich odwiertów przy pomocy specjalistycznego sprzętu. Niektóre z nich muszą być również poprzedzone wydaną zgodą na przeprowadzanie takich czynności, co dodatkowo zmniejsza pulę potencjalnych klientów decydujących się na to rozwiązanie.

Inną opcją jest, zamiast wykonywania odwiertów, poziome ułożenie wymienników ciepła, jednakże wymaga to z kolei dużej powierzchni działki. Co więcej, gruntowe pompy ciepła z takim układem wymienników ograniczają wykorzystanie tej nawierzchni, ponieważ nie można jej utwardzać oraz powinna być ona wystawiona na działanie promieni słonecznych.

Powietrzna pompa ciepła

Powietrzna pompa ciepła pobiera energię cieplną zgromadzoną w powietrzu zewnętrznym, a następnie przekazuje ją wodzie krążącej w instalacji grzewczej. Na uwagę zasługuje fakt, że w przeciwieństwie do gruntowej pompy ciepła, powierzchnia działki i rodzaj gruntu nie mają znaczenia. Jej instalacja nie wiąże się z koniecznością wykonywania odwiertów, ani z montażem kolektorów gruntowych.

Splitowe systemy powietrze-woda należą do jednych z najszybszych i najłatwiejszych w montażu pomp ciepła. Do ich najważniejszych cech możemy zaliczyć:

  • niewielki nakład związany z podłączeniem powietrza zewnętrznego jako źródła,
  • biwalentny lub monowalentny tryb pracy – powietrzne pompy ciepła mogą służyć do wspomagania centralnego ogrzewania, jak i być samodzielnym urządzeniem grzewczym,
  • szybki zwrot inwestycji, zwłaszcza gdy zastąpimy pompą ciepła ogrzewanie elektryczne lub węglowe,
  • zajmuje niewiele miejsca, łatwy montaż na ścianie zewnętrznej,
  • bezawaryjność i żywotność systemu, a przede wszystkim niskie koszty eksploatacyjne.

Budowa powietrznej pompy ciepła

Powietrzne pompy ciepła typu split z rozdziałem parownika i skraplacza są urządzeniami składającymi się z dwóch modułów: zewnętrznego i wewnętrznego. W module zewnętrznym przebiega większość procesów termodynamicznych związanych z transportem ciepła, mianowicie: parowanie czynnika roboczego, sprężanie oraz jego rozprężanie. Oprócz wentylatora jednostka zewnętrzna posiada parownik, gdzie następuje przekazanie ciepła z powietrza atmosferycznego omywającego parownik do czynnika roboczego. Pozostałymi elementami są: sprężarka (centralny element pompy), zawór rozprężny i zawór czterodrogowy – umożliwiający odwrócenie obiegu i pracę pompy ciepła w trybie chłodzenia. W skład modułu wewnętrznego wchodzi: skraplacz (w którym czynnik roboczy oddaje transportowane ciepło do wody grzewczej), zawór 3-drogowy, elektryczny podgrzewacz wspomagający, oraz zasobnik c.w.u. Moduły te połączone są dwoma rurociągami, gdzie w zamkniętym obiegu krąży płyn niezamarzający, tworząc obieg dolnego źródła.

Zasada działania powietrznej pompy ciepła

Wentylatory doprowadzają ciepłe powietrze z otoczenia do pompy ciepła, gdzie część ciepła przejmuje czynnik roboczy znajdujący się pod niskim ciśnieniem. Zostaje on ogrzany do temperatury parowania. Powstały gaz zasysa sprężarka, powodując sprężenie pary czynnika pod wysokim ciśnieniem, zwiększając jej temperaturę. Następnie para trafia do skraplacza, gdzie pod wpływem przemiany fazowej oddaje ciepło do obiegu wody w systemie grzewczym. W wyniku tego procesu ciepło odebrane od powietrza w parowniku, wraz z energią doprowadzoną w czasie sprężania, zostaje wykorzystane do ogrzewania domu oraz przygotowania c.w.u.

W powrotnym cyklu skroplony czynnik roboczy wraca do jednostki zewnętrznej, gdzie po dekompresji w zaworze rozprężnym trafia z powrotem do parownika, zamykając obieg.

Gdzie zamontować powietrzną pompę ciepła?

Instalacja dolnego źródła w przypadku pomp powietrze-woda typu split ogranicza się jedynie do zamontowania jednostki zewnętrznej, a jej prawidłowy montaż wymaga przestrzegania kilku podstawowych zasad:

  • miejsce montażu - do prawidłowego działania pompa potrzebuje swobodnego dostępu do powietrza atmosferycznego. Moduł zewnętrzny wymaga montażu ściennego, bądź ustawienia na równej i poziomej powierzchni, najlepiej fundamentowej w pobliżu ścian. W przypadku montażu ściennego należy wybrać ścianę słoneczną,
  • hałas i drgania - należy zwrócić uwagę, aby drgania nie przenosiły się do wnętrza budynku, ściana i mocowanie muszą wytrzymać ciężar pompy ciepła. Nie należy mocować pompy ciepła na ścianach np. sypialni. Poziom hałasu przy maksymalnej mocy może wynieść ok. 50-60 dB,
  • swobodny dostęp do prac konserwacyjnych - wykonywanie prac konserwacyjnych będzie możliwe, jeżeli zachowamy zalecaną przez producentów odległość zawartą w instrukcjach montażu,
  • unikanie wietrznych miejsc - gdzie urządzenie będzie narażone na silne podmuchy wiatru od przodu. To może obniżać jego moc, zmniejszać wydajność i niekorzystnie wpływać na funkcje odszraniania. Dobrze jest też zbudować daszek chroniący jednostkę przed śniegiem i deszczem. Zabudowując ścianki boczne urządzenia, należy zachować minimalne odległości zawarte w instrukcjach montażowych,
  • odprowadzanie wilgoci - podczas pracy w trybie grzania dochodzi do schładzania powietrza w jednostce zewnętrznej, w związku z czym na lamelach parownika skrapla się wilgoć, w temperaturach ujemnych doprowadza to do powstawania szronu. Warstwa szronu tworzy dodatkowy opór cieplny oraz utrudnia przepływ powietrza, dlatego następuje okresowe odszranianie parowacza, powodując spływanie dużych ilości wody. W celu uniknięcia powstawania grubych warstw lodu na gruncie, moduł zewnętrzny często jest wieszany nad warstwą luźnego żwiru, obniżoną w stosunku do reszty terenu, zbierając w ten sposób wodę skroploną po odszronieniu. Inną metodą jest odprowadzenie wody rurą kanalizacyjną, ta jednak musi mieć odpowiednio dużą średnicę (min. 10 mm), aby uniknąć gromadzenia lodu – powinna być też wyposażona w kabel grzewczy,
  • odpowiednie ocieplenie budynku - jeżeli zależy nam na efektywnym ogrzewaniu pompą ciepła, warto wykonać właściwą termoizolację domu,
  • prawidłowe dostosowanie instalacji grzewczej budynku - powietrzne pompy ciepła są częściej wykorzystywane do ogrzewania nadmuchowego (powietrze-powietrze) lub ogrzewania podłogowego wodnego (powietrze-woda) niż do ogrzewania konwencjonalnego za pomocą grzejników,
  • należy mieć na uwadze, do jakiej temperatury zewnętrznej powietrzna pompa ciepła może zapewnić nam komfort grzewczy, oraz poniżej jakiej temperatury staje się to już nieopłacalne. Moc grzewcza powietrznych pomp ciepła maleje wraz z obniżaniem się temperatury zewnętrznej, podczas gdy w budynku jednocześnie wzrasta zapotrzebowanie na ciepło. Jeżeli zużycie ciepła w budynku przekracza maksymalną moc grzewczą pompy ciepła — wówczas w razie potrzeby aktywowany jest dodatkowy podgrzewacz elektryczny, w który powietrzne pompy ciepła zwykle są fabrycznie wyposażone. Według danych producentów większość powietrznych pomp ciepła jest w stanie ogrzać budynek nawet przy temperaturze zewnętrznej na poziomie -20 do -25°C. Poniżej tej wartości ogrzewanie przejmuje grzałka elektryczna. Ze względu na coraz rzadziej występujące tak niskie temperatury w czasie miesięcy zimowych, można stwierdzić, że powietrzne pompy ciepła są idealnym systemem grzewczym.

Pompy ciepła w Twoim Mieście