Pompa ciepła? Tak, ale jaka?

Rodzaje pomp ciepła

Pompy ciepła są jednym z najpopularniejszych systemów grzewczych wykorzystujących energię odnawialną. Dzięki wykorzystaniu praw termodynamiki możliwe jest pozyskiwanie energii cieplnej z gruntu lub powietrza zewnętrznego i przekazywanie jej do budynku za pośrednictwem instalacji wypełnionej czynnikiem chłodniczym. W przypadku pomp powietrznych możemy wyróżnić dwa typy pomp ciepła:

• powietrze/powietrze,
• powietrze/woda.

Pompy typu powietrze/powietrze to w najprostszej formie klimatyzatory, które mogą służyć do ogrzewania i chłodzenia budynków. Drugim rodzajem są pompy ciepła powietrze/woda, które służą do ogrzewania budynków i przygotowywania ciepłej wody użytkowej.

Gruntowa pompa ciepła (zwana inaczej pompą ciepła solanka/woda) z kolei wykorzystuje stałą temperaturę gruntu do ogrzewania i chłodzenia budynków. Działa poprzez przepływ czynnika chłodniczego przez system rur, który jest zanurzony najczęściej w sondach gruntowych (odwiertach) o głębokości nieprzekraczającej 100 m (przekroczenie tej głębokości skutkuje sporządzeniem planu ruchu Zakładu Górniczego, który musi być zaakceptowany przez Okręgowy Urząd Górniczy). W zimie pompa ta pobiera ciepło z gruntu, podnosi jego temperaturę za pomocą sprężarki, a następnie przekazuje ciepło do systemu ogrzewania wodnego w budynku. W lecie proces ten jest odwracany i czynnik chłodniczy ochładza się w kontakcie z gruntem o stabilnej, niskiej temperaturze, przekazując niską temperaturę do systemu wodnego, np. podłogówki w budynku w procesie chłodzenia pasywnego.

***

Zanim kupisz pompę ciepła

• • • Jeśli dysponujesz ograniczoną przestrzenią, zarówno na działce, jak i w pomieszczeniu technicznym, warto dokładnie przemyśleć wybór odpowiedniego typu pompy.
    • W przypadku niewielkiej działki, zamiast standardowej pompy ciepła, warto rozważyć pompę powietrzną, która zajmuje mniej miejsca.
    • Jeśli masz niewielkie pomieszczenie techniczne, warto zdecydować się na pompę ciepła typu split z jednostką wewnętrzną typu cylinder, która także zajmuje mniej miejsca.
    • Pamiętaj, że wybór odpowiedniego typu pompy ciepła ma kluczowe znaczenie dla jej efektywności i oszczędności energii, dlatego nie warto podejmować decyzji pochopnie, bez konsultacji z projektantem instalacji sanitarnych.

***

Jak dobrać moc pompy ciepła?

Zanim podejmiemy decyzję o wyborze odpowiedniej pompy ciepła do naszego domu, musimy się upewnić, że dobór zostanie prawidłowo przeprowadzony przez projektanta lub instalatora takiej pompy.

Podstawową informacją wyjściową jest określenie zapotrzebowania na ciepło budynku. Takie zapotrzebowanie wyznacza się izolacyjności przegród zewnętrznych oraz strat ciepła występujących na drodze wentylacji.

Informacje dotyczące strat ciepła w budynku znajdują się w charakterystyce energetycznej budynku. Jest to niezbędny element każdego projektu budowlanego, który musi zostać przedstawiony w procesie uzyskiwania pozwolenia na budowę – tę część opracowania powinniśmy znaleźć w projekcie technicznym branży instalacji sanitarnej.

Kluczowym czynnikiem jest także dopasowanie pompy ciepła do ogrzewania niskotemperaturowego, w tym:

• ogrzewania podłogowego: 35–45°C,
• ogrzewania grzejnikami niskotemperaturowymi: 45–55°C,
• ogrzewania klimakonwektorami: 40–45°C.

Pompa gruntowa czy powietrzna – na jakie argumenty zwrócić uwagę?

Jeśli zdecydujemy się na wybór pompy ciepła do nowo wybudowanego budynku, musimy przeanalizować kilka kluczowych kwestii, mających wpływ na rodzaj zamontowanej pompy ciepła.

Pierwszą kwestią jest rodzaj dolnego źródła ciepła. Spośród dostępnych na rynku rozwiązań, inwestor może wybrać między pompą gruntową a powietrzną. Jeszcze kilka lat temu więcej argumentów przemawiało za wyborem gruntowej pompy ciepła z uwagi na wysoki wskaźnik COP i niskie koszty eksploatacyjne.

Obecnie większą popularnością cieszą się powietrzne pompy ciepła, ponieważ ich wydajność dorównuje gruntowym pompom ciepła, a postęp w technologiach sprężarkowych pozwala na pracę powietrznych pomp ciepła nawet w temperaturach poniżej –25°C. Dodatkowo wybór powietrznej pompy ciepła nie wpływa na działkę, na której stoi budynek, tak jak pompy gruntowe, w przypadku których trzeba wykonać zazwyczaj dwa lub trzy odwierty w odpowiednich odległościach od siebie lub wykonać kolektor poziomy o odpowiednio dużej powierzchni.

Wykonanie takich prac ziemnych, zwłaszcza na niewielkich działkach, zagospodarowanych lub o dużej powierzchni utwardzonej, może być problematyczne. To także dla inwestora dodatkowy koszt rzędu kilku- do kilkunastu tysięcy złotych. Koszty rosną, jeśli w trakcie opinii geotechnicznej zostanie stwierdzone podłoże skalne, wówczas do realizacji odwiertu konieczne są specjalne wiertnice. Takich problemów nie ma, kiedy inwestor wybiera powietrzną pompę ciepła.

Podczas wykonywania odwiertów należy pamiętać o uzyskaniu odpowiednich pozwoleń. Warto zaznaczyć, że nie są one wymagane dla odwiertów o głębokości do 30 metrów. Większość odwiertów dla gruntowych pomp ciepła jest jednak przeprowadzana na większą głębokość, ponieważ wraz z nią rośnie temperatura gruntu.

Jeśli odwiert ma być wykonany na głębokości od 30 do 100 metrów, inwestor musi zgłosić projekt geologiczny. Natomiast jeśli wymagany jest odwiert powyżej 100 metrów, należy sporządzić wspomniany wcześniej plan ruchu Zakładu Górniczego, który musi zostać zatwierdzony przez Okręgowy Urząd Górniczy.

Pompa ciepła z czynnikiem R32 czy R290?

Przy wyborze pompy ciepła pod kątem montażu warto rozważyć wariant split lub monoblok.

Pompa ciepła w wariancie split składa się z dwóch oddzielnych jednostek: zewnętrznej i wewnętrznej. W jednostce zewnętrznej znajduje się wentylator, parownik (czyli wymiennik ciepła powietrze zewnętrzne/freon) oraz sprężarka. Natomiast jednostka wewnętrzna składa się ze skraplacza (czyli wymiennika ciepła freon/woda) oraz pompy obiegowej, która tłoczy wodę grzewczą do instalacji odbiorczej.

W pompach ciepła typu monoblok kompletny układ chłodniczy, zasilany propanem R290, jest zabudowany w jednostce zewnętrznej. W takiej obudowie znajduje się kompletny moduł hydrauliczny zasilający instalację grzewczą. To rozwiązanie, ze względu na niewielkie rozmiary urządzeń, gwarantuje dużą oszczędność przestrzeni i nie wymaga znacznej ingerencji w pomieszczenia w budynku. Nośnikiem energii między instalacją odbiorczą a monoblokiem jest woda, dlatego takie połączenie musi zostać wykonane w osłonie termoizolacyjnej i posiadać odpowiedni zawór spustowy, przeciwzamrożeniowy.

Alternatywnie można wypełnić pompę ciepła roztworem niezamarzającym, np. z dodatkiem glikolu. Takie rozwiązanie może być dobrym wyborem dla budynków istniejących poddawanych termomodernizacji lub wszędzie tam, gdzie wymagane jest dodatkowe źródło ciepła pracujące w okresach przejściowych i wytwarzające czynnik grzewczy o wysokiej temperaturze.

Pompy ciepła typu monoblok są znacznie łatwiejsze w montażu, ponieważ są to instalacje próżniowe i instalator nie musi legitymować się uprawnieniami f-gazowymi. Zaletą pomp ciepła typu monoblok jest fakt, że są one zasilane naturalnym czynnikiem chłodniczym, tj. propan R290. Jest to czynnik przyszłości, ponieważ wyróżnia go zerowy potencjał niszczenia warstwy ozonowej (ODP = 0) oraz niski współczynnik GWP, wynoszący zaledwie 3.

Warto jednak pamiętać, że instalacja chłodnicza typu split pod kątem montażu wymaga uprawnień f-gazowych oraz odpowiedniego sprzętu do wykonywania próby szczelności gazów. Natomiast każda instalacja chłodnicza typu monoblok jest wykonywana w fabryce, dzięki czemu jest mniejsze ryzyko błędu ludzkiego podczas montażu.

Między monoblokiem a instalacją grzewczą w budynku należy wykonać izolowane połączenie wodne, aby nie dopuścić do zamarzania wody. Można również wypełnić pompę ciepła roztworem niezamarzającym z dodatkiem glikolu. Rury należy ułożyć około 20 cm poniżej miejscowej głębokości zamarzania, a połączenie hydrauliczne wykonać za pomocą preizolowanych rur wodnych.

Pompa ciepła hydrobox czy cylinder?

Powietrzna pompa ciepła w wariancie split wymaga instalacji jednostki zewnętrznej, z preferencją umieszczenia jej pod zadaszeniem – w odpowiedniej odległości od okien i granicy sąsiedniej działki (oddziaływania akustyczne). Kolejnym składnikiem takiego urządzenia jest jednostka wewnętrzna zlokalizowana w pomieszczeniu technicznym. Należy pamiętać, że pomieszczenie to musi także pomieścić zasobnik na ciepłą wodę użytkową. Te zasobniki, działające z pompą ciepła, mają powiększoną wężownicę, która odpowiada za wymianę ciepła, z tego powodu zajmują one więcej miejsca niż standardowe bojlery.

Pompa w wersji rozdzielnej, tzn. bez zasobnika, nazywana jest hydroboxem. W takim przypadku jednostkę wewnętrzną instalujemy na ścianie pomieszczenia, a zasobniki na ciepłą wodę o odpowiedniej pojemności ustawiamy w pobliżu jednostki.

Rozwiązanie z osobnym zasobnikiem na ciepłą wodę użytkową jest dobre, gdy potrzebujemy zasobnika o dużej pojemności (np. 300–500 dm³). Po taką pompę musimy sięgnąć również, gdy zdecydujemy się na montaż zasobnika biwalentnego z dodatkową wężownicą do podłączenia kolektorów słonecznych.

Gdy miejsce w pomieszczeniu technicznym jest ograniczone lub nie potrzebujemy podgrzewać dużej ilości ciepłej wody użytkowej (np. dla 4-osobowej rodziny), możemy zdecydować się na zintegrowane rozwiązania, takie jak zintegrowane jednostki wewnętrzne, inaczej nazywane cylindrami.

W tego rodzaju cylindrach wszystkie niezbędne komponenty hydrauliczne są już zintegrowane w urządzeniu, dlatego są łatwiejsze i szybsze w montażu oraz zajmują mniejszą przestrzeń, także w niewielkich pomieszczeniach technicznych. Co ważne, jednostki wewnętrzne typu cylinder eliminują ryzyko wycieków, które mogą wystąpić w przypadku zasobników zewnętrznych. Warto również dodać, że niektórzy producenci twierdzą, że rozwiązania cylindrowe są bardziej wydajne i efektywne niż tradycyjne zasobniki zewnętrzne z wężownicą. Ich zoptymalizowane parametry konstrukcyjne zapewniają wyższą efektywność energetyczną, co przekłada się na mniejsze rachunki za energię na podgrzew ciepłej wody użytkowej.

Przy wyborze pompy ciepła nie bez znaczenia jest również kwestia estetyczna. Wszystkie komponenty jednostki są dyskretnie „ukryte” w obudowie jednostki wewnętrznej, co nadaje systemowi atrakcyjny wygląd. Dzięki temu minimalizuje się przestrzeń potrzebną do montażu, a jednostka wewnętrzna prezentuje się znacznie bardziej estetycznie.