Pompy ciepła - wymagania i formalności

Rodzaje i zasady działania pomp ciepła

Pompy ciepła to urządzenia, które wykorzystują naturalne zasoby energii do ogrzewania budynków, przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz do chłodzenia pomieszczeń w okresie letnim. Źródłem tej energii może być grunt wokół domu, woda powierzchniowa lub podziemna, lub powietrze atmosferyczne, a jej przepływ do określonych miejsc w budynku umożliwiają właśnie pompy ciepła.

Najpopularniejsze pompy to urządzenia typu solanka-woda, które czerpią ciepło z ziemi – z odwiertów pionowych lub kolektora gruntowego poziomego. Kolejny rodzaj pomp – typu powietrze-woda – służy do wychwytywania energii cieplnej z powietrza. Natomiast pompy typu woda-woda czerpią ciepło z wody (może to być układ dwóch studni lub woda technologiczna). Przy czym te ostatnie to zwykle rozbudowane, duże układy, przeznaczone do instalacji w większych obiektach.

Pobierane przez pompy ciepło ma jednak zbyt niską temperaturę, aby mogło być bezpośrednio wykorzystywane do ogrzewania. Dlatego niezbędna jest sprężarka, pozwalająca na podniesienie jej do takiego poziomu, który będzie wystarczający również do celów grzewczych. Pompy ciepła mogą uzyskiwać na zasilaniu temperatury 55, 60, 65°C i jeszcze wyższe. Urządzenia te mogą zatem bez problemu ogrzewać dom i podgrzewać wodę użytkową, a przy tym są tanim źródłem ciepła.

Pompa ciepła jest zasilana energią elektryczną. Zależnie od mocy grzewczej urządzenia, sprężarka może mieć moc od około 1,5 do 4 kW (w typowych rozwiązaniach dla domów jednorodzinnych).

Sprężarka i regulator wymagają osobnego zasilania. Obydwa przewody zasilające powinny mieć własne zabezpieczenia – wartości bezpieczników podane są zawsze w wytycznych projektowych producenta. Z reguły sprężarka zasilana jest prądem trójfazowym, natomiast regulator – jednofazowym. Jeżeli montowana będzie również grzałka elektryczna, to ona także wymaga zasilania trójfazowego, zabezpieczonego osobnym bezpiecznikiem.

Wymagania montażowe i użytkowe

Minimalna kubatura pomieszczenia, w którym zostanie zainstalowana pompa ciepła, zależy od rodzaju i ilości czynnika termodynamicznego w układzie chłodniczym. Wymagane wymiary pomieszczenia dla konkretnej wersji pompy podane są zwykle w wytycznych projektowych czy instrukcjach serwisowych. Przestrzeganie tych wytycznych jest konieczne, bo od tego zależy bezpieczeństwo użytkowania pompy. Wprawdzie czynnik termodynamiczny jest niepalny i nietoksyczny, a więc nieszkodliwy ani dla ludzi, ani dla środowiska, ale gdyby układ chłodniczy uległ rozszczelnieniu, to czynnik termodynamiczny zacznie wydostawać się na zewnątrz w postaci pary, która może wypierać tlen z otoczenia.

Decydując się na pompę ciepła typu powietrze-woda, warto pamiętać, że w polskich warunkach klimatycznych taka instalacja wymaga podłączenia dodatkowego źródła ciepła, np. grzałki elektrycznej (w instalacjach nowych) lub kotła grzewczego (w instalacjach modernizowanych). Pompa może bowiem efektywnie pracować tylko do pewnych wartości temperatury zewnętrznej – do –15 lub –20°C. A przecież im niższa temperatura powietrza, tym większe jest zapotrzebowanie budynku na ciepło. Dlatego pompa ciepła typu powietrze-woda wymaga dołączenia dodatkowych źródeł ciepła.

Takie problemy nie występują przy instalacji pompy typu solanka-woda, ponieważ temperatura gruntu jest zazwyczaj dodatnia, niezależnie od wartości zewnętrznej temperatury powietrza. Konieczne jest jednak zagłębienie w ziemi wymienników ciepła, przez które tłoczony jest czynnik niezamarzający, odbierający ciepło z gruntu i transportujący je do pompy ciepła.

Gruntowe wymienniki ciepła mogą być poziome (dość popularne) lub pionowe. Te pierwsze zbudowane są z rur o średnicy 20, 25, lub 32 mm, ułożonych w odpowiednich odstępach od siebie, na głębokości poniżej strefy przemarzania gruntu (od 0,8 do 1,6 m). Pionowe zaś wykonuje się z pojedynczych lub podwójnych rur typu U, które wprowadza się do ziemi na głębokość nawet ponad 100 m. Ten drugi wymiennik jest droższy i bardziej skomplikowany w wykonaniu, ale dzięki dużemu zagłębieniu w gruncie zapewnia znacznie stabilniejszą temperaturę w ciągu roku.

Ważne jest również odpowiednie przygotowanie instalacji c.o. Chodzi przede wszystkim o to, aby temperatura na zasilaniu była możliwie najniższa. Warto też pamiętać, że  im wyższa temperatura wody w instalacji, tym niższe będą współczynniki efektywności pompy ciepła, a to oznacza, że więcej będzie kosztowało ciepło generowane przez pompę. Dlatego w instalacjach z pompą ciepła preferowane jest ogrzewanie płaszczyznowe – podłogowe lub ścienne. Jeżeli ma być mieszane (grzejnikowe i płaszczyznowe), to trzeba zamontować dodatkowy zbiornik buforowy, aby zapewnić stały przepływ wody przez pompę ciepła. Jego pojemność powinna wynosić około 20–25 l na każdy 1 kW mocy grzewczej pompy ciepła.

Niezbędne formalności

Jeśli już będziemy pewni, że chcemy zainstalować pompę ciepła, musimy zacząć załatwiać formalności. Najpierw powinniśmy sprawdzić we właściwym urzędzie gminy, czy w planie zagospodarowania przestrzennego przewidziane jest takie źródło ciepła, jakim jest pompa ciepła. Jeśli tak, to następnym miejscem, które powinniśmy odwiedzić, jest starostwo, gdzie uzyskamy informacje dotyczące wymagań szczegółowych.

Do montażu pompy typu powietrze-woda nie są wymagane żadne operaty ani zgody. Nie występuje tutaj tzw. wymiennik dolnego źródła, ponieważ korzystamy z ogólnie dostępnego powietrza zewnętrznego. Jest to najprostszy sposób na spełnienie marzeń o instalacji z pompą ciepła. Natomiast nieco więcej zachodu wymaga wykonanie instalacji z pompą ciepła typu solanka-woda. Wiąże się to bowiem z tym, że trzeba zbudować wymiennik do pozyskiwania ciepła z ziemi. Zamiar wykonania wymienników gruntowych poziomych wystarczy zgłosić w urzędzie gminy lub starostwie. Natomiast odwierty pionowe wymagają przedstawienia projektu prac geologicznych (zgodnego z PN), a w przypadku odwiertów głębszych niż 100 m dodatkowo tzw. planu ruchu i zgody Okręgowego Urzędu Górniczego. Przy czym uzyskaniem zgody na wiercenia, wykonaniem projektu oraz ewentualnie tzw. planu ruchu zajmuje się zwykle firma wiertnicza.