Ogrzewanie przyszłości – pompy ciepła efektywnie ogrzeją Twój dom

Pompy ciepła to urządzenia grzewcze zasilane energią elektryczną (choć na rynku dostępne są także pompy zasilane energią z gazu ziemnego), które do produkcji ciepła korzystają nie tylko z energii sieciowej, ale też z ogólnodostępnego ciepła niskotemperaturowego z otaczających nas źródeł odnawialnych (powietrza, wody, gruntu). Za przekształcenia energii elektrycznej i energii pobranej z otoczenia w użyteczną energią cieplną odpowiada układ chłodniczy, złożony m.in. ze sprężarki, skraplacza, parownika, zaworów i innych podzespołów.

Czy wiesz: Jak skorzystać z programów „Mój Prąd” i „Moje Ciepło”?

Zdolność pompy ciepła do wykorzystania ciepła otoczenia odzwierciedla COP (współczynnik wydajności – Coefficient Of Performance). Określa, ile kWh ciepła wytwarza pompa ciepła z każdego pobranego 1 kWh energii elektrycznej i wyznacza się go przez pomiary:

gdzie

Q_HP – ciepło przekazane w trakcie pomiaru [J],
E_el – zużycie energii elektrycznej w trakcie pomiaru [J].

Współczynnik COP zależy od tego, jaką temperaturę mają źródło dolne i źródło górne.

• Źródło górne to medium, do którego pompa ciepła przekazuje wyprodukowaną energię cieplną – woda grzewcza lub powietrze.
• Źródło dolne to instalacja umożliwiająca pobieranie energii przez pompę ciepła z odnawialnego źródła energii – powietrza, wody lub gruntu.

Najbardziej efektywne są źródła dolne, które mają w przybliżeniu stałą temperaturę i jest ona możliwie wysoka (a dokładniej – różnica między temperaturą źródła dolnego a źródła górnego, czyli ogrzewanej przez pompę ciepła wody lub powietrza, jest możliwie niska).

Pompy ciepła oznacza się nazwami źródło dolne/źródło górne, np. pompa ciepła powietrze/woda oznacza pompę ciepła, która pobiera energię z powietrza i przekazuje ciepło do wody grzewczej. To oznacza, że jedna pompa ciepła będzie miała wyższy współczynnik COP, pracując jako urządzenie grzewcze niskotemperaturowe, tj. przygotowując wodę o temperaturze 35°C, np. do instalacji ogrzewania podłogowego niż w przypadku pracy średniotemperaturowej i przygotowania wody o temperaturze 55°C do ogrzewania grzejnikowego. Inna będzie też jej wydajność przy mrozach –25°C i w okresie przejściowym przy temperaturze 2°C.

Zatem żeby porównać różne urządzenia pod względem COP, trzeba sprawdzić, jakich wartości temperatury źródła dolnego i górnego dotyczy. Na przykład COPA7W35 oznacza COP dla pompy ciepła powietrze/woda, która pobiera energię z powietrza (A) o temperaturze t_A = 7°C i wytwarza wodę (W) grzewczą o temperaturze t_w = 35°C.

Żeby lepiej porównać dwie pompy ciepła pod względem możliwych oszczędności, należy brać pod uwagę SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) – to wartość COP uśredniona dla całego sezonu grzewczego, a więc uwzględniająca zmiany temperatury dolnego źródła ciepła. Producenci podają najczęściej co najmniej dwie wartości SCOP – dla temperatury zasilania 35°C i dla temperatury zasilania 55°C. SCOP dla niższej temperatury zasilania może być nawet o 40% większy niż dla wyższej temperatury zasilania.

Jaką pompę ciepła wybrać?

Najbardziej wydajnym źródłem dolnym są wody gruntowe – grunt cechuje się po pierwsze stałą, a po drugie stosunkowo wysoką temperaturą – w warunkach polskich jest to ok. 10°C (7–14°C) przez cały rok. Zatem pompy ciepła tzw. gruntowe (czyli woda/woda, grunt/woda lub solanka/woda) są niemal całkowicie odporne na zmienność temperatury powietrza zewnętrznego. Jednak nie na każdej działce są warunki do wykorzystania energii z gruntu – może nie być na niej warstwy wodonośnej, może ona nie mieć odpowiedniej wydajności lub skład chemiczny wody może być nieodpowiedni do pracy pomp ciepła).

Ocena działki pod kątem zastosowania pompy gruntowej wymaga badania parametrów warstwy wodonośnej – głębokości jej położenia, wydajności i jakości. Poza tym pompy ciepła gruntowe należą do najdroższych oferowanych przez producentów rozwiązań, a ich zainstalowanie wymaga wykonania wymiennika w gruncie (np. wiercenia studni pionowej). Najłatwiej natomiast zainstalować pompę ciepła typu powietrze/woda, korzystającą z powietrza zewnętrznego i niewymagającą specjalnych warunków na działce.

Zmienna temperatura powietrza w ciągu roku wpływa na wydajność pompy ciepła. W instalacji z pompą ciepła powietrze/woda często konieczna jest praca drugiego (szczytowego) źródła ciepła – grzałki elektrycznej (może być ona wbudowana w pompę ciepła), dogrzewacza elektrycznego lub kotła gazowego. Ten ostatni może tworzyć z pompą ciepła powietrze/woda tzw. urządzenie hybrydowe, którego rolą jest ekonomiczna praca w każdych warunkach.

W polskim klimacie wciąż zdarzają się warunki temperaturowo-wilgotnościowe, kiedy w przypadku pompy ciepła powietrze/woda bardziej ekonomiczne jest zastosowanie tzw. szczytowego źródła ciepła (zastosowanie np. dodatkowej grzałki elektrycznej lub nagrzewnicy wstępnej jest mniej opłacalne). Zgodnie ze strategią dekarbonizacji Unii Europejskiej oraz zapisami w nowelizowanej właśnie dyrektywie ws. charakterystyki energetycznej budynków (EPBD), zastosowanie wysoko efektywnych rozwiązań hybrydowych będzie możliwe także w przyszłości. Centrale łączące w jednym urządzeniu pompę ciepła i kocioł gazowy lub firmowane przez jednego producenta komplety urządzeń, traktowane są jako całość (np. pod względem gwarancji). Bardzo ważne jest tu współdziałanie poszczególnych źródeł ciepła i ich wspólne automatyczne sterowanie. Dzięki temu pracuje to źródło ciepła, którego praca w danym momencie jest najbardziej ekonomiczna lub najbardziej uzasadniona z punktu widzenia wymogów ekologicznych – system hybrydowy może dostosowywać swoją pracę do warunków atmosferycznych, ale też warunków spalania czy cen paliw i nośników (np. reagować na obowiązywanie tańszej taryfy na prąd). Odpowiednio zarządzane hybrydowe ogrzewanie może docelowo ograniczyć koszty dostaw ciepła i przygotowania ciepłej wody użytkowej.

W nowych budynkach, a zwłaszcza domach jednorodzinnych budowanych w standardzie niemal zeroenergetycznymm, a nawet plus energetycznym, dzięki wykorzystaniu domowej instalacji fotowoltaicznej, powietrzne pompy ciepła mogą być jedynym źródłem ciepła dla c.o. i c.w.u. (wówczas wbudowana grzałka elektryczna pracuje ekonomicznie dzięki wykorzystaniu energii z domowej instalacji PV).

Co warto wiedzieć o dobieraniu pompy ciepła?

Pompa ciepła musi być każdorazowo odpowiednio dobrana do potrzeb i charakterystyki danego budynku, w tym do jego izolacyjności i zapotrzebowania na ciepło oraz na ciepłą wodę użytkową. Bardzo duże znaczenie ma także właściwy i fachowy montaż, w tym „szczegóły”, które jednak mają ogromne znaczenie dla prawidłowej pracy urządzenia – usytuowanie przy ścianach budynku, odstęp od ściany, wysokość montażu nad gruntem, zaizolowanie przewodów wodnych lub chłodniczych. W przypadku tzw. pomp monoblokowych (układ chłodniczy urządzenia znajduje się w całości w urządzeniu zewnętrznym), trzeba zadbać o zabezpieczenie wody przed zamarzaniem, a w przypadku pompy typu split (układ chłodniczy jest rozdzielony między dwie części urządzenia w budynku i na zewnątrz), przewody chłodnicze łączące obie części musi wykonać instalator z odpowiednimi uprawnieniami (posiadający certyfikat dla personelu wystawiony przez Urząd Dozoru Technicznego).

Decydując się na pompę ciepła, można wybierać wśród urządzeń o różnych czynnikach chłodniczych pracujących w układzie sprężarkowym. Nowoczesne czynniki chłodnicze, stosowane w pompach ciepła dla domów jednorodzinnych, to R32, R454C i R290 (propan). Zapewniają one możliwość produkcji wody grzewczej o wysokiej temperaturze (nawet 60°C), dzięki czemu mogą współpracować z grzejnikami, co ma znaczenie np. przy modernizacji. Czynniki te cechują się także niską wartością GWP (Global Warming Potential – potencjał tworzenia efektu cieplarnianego). Oznacza to, że spełniają obecne wymagania Unii Europejskiej (obowiązujące także w Polsce) dla nowych urządzeń klimatyzacyjnych i pomp ciepła. Im niższy wskaźnik GWP (np. w przypadku R290 – GWP = 3), tym bardziej w świetle prawa UE dane urządzenie jest przyjazne dla klimatu.

Warto wybrać także urządzenie z zaawansowanym sterowaniem, które pozwoli najlepiej wykorzystać jego możliwości i dostosować pracę do warunków otoczenia i potrzeb użytkowników. Pompa ciepła powinna mieć także funkcję SG Ready (Smart Grid Ready – gotowe na sieć inteligentną), czyli mieć odpowiedni regulator oraz płynne sterowanie, co pozwoli na automatyczne przechodzenie między różnymi stanami współpracy urządzeń z inteligentną siecią elektryczną (do zapewnienia takich sieci dąży się także w Polsce).

Ostateczny dobór konkretnego urządzenia powinien przeprowadzić projektant – w przypadku nowego domu powinna być to po prostu część instalacji grzewczej, a w przypadku domu remontowanego należy wziąć pod uwagę wprowadzone zmiany, np. nową grubość i izolacyjność ścian (niektóre firmy wykonawcze oferują także usługi projektowe w tym zakresie). Urządzenie prawidłowo dobrane, zamontowane i eksploatowane pozwoli na obniżenie rachunków za ogrzewanie nawet o 70% (lub nawet więcej, jeśli mądrze wykorzysta się także instalację PV).

Dopłaty do zakupu pomp ciepła – dużo możliwości dla inwestora

Pompy ciepła, przy wszystkich oferowanych korzyściach, pozostają urządzeniami kosztownymi. Dlatego zainteresowaniem inwestorów cieszą się programy dotacji, obejmujące zarówno budynki nowe, jak i modernizowane pod kątem wymiany źródła ciepła.

Od początku 2023 r. obowiązuje nowa odsłona programu „Czyste Powietrze”, adresowanego do właścicieli i współwłaścicieli domów jednorodzinnych, w którym nacisk położono na przeprowadzanie tzw. głębokiej (kompleksowej) termomodernizacji – maksymalne kwoty dofinansowania, uwzględniające również montaż mikroinstalacji PV, wynoszą:

• 66 tys. zł dla poziomu podstawowego (roczny dochód wnioskodawcy do 135 tys. zł),
• 99 tys. zł dla poziomu podwyższonego (dochód maksymalny na osobę do 1894 zł w przypadku gospodarstw wieloosobowych i 2651 zł w przypadku gospodarstw jednoosobowych),
• 135 tys. zł dla poziomu najwyższego (dochód maksymalny na osobę do 1090 zł w przypadku gospodarstw wieloosobowych i 1526 zł w przypadku gospodarstw jednoosobowych).

Warunkiem otrzymania dotacji na kompleksową termomodernizację jest przeprowadzenie audytu energetycznego oraz wykonanie wszystkich elementów wskazanych w tym audycie. Na audyt także będzie można uzyskać dodatkową dotację w wysokości 1200 zł. Należy jednak wybrać ten wariant wskazany w audycie, który gwarantuje zmniejszenie zużycia energii użytkowej (EU) na cele ogrzewania budynku o min. 40% lub do wartości nie większej niż 80 kWh/(m2·rok). Jednocześnie koszt audytu nie wlicza się do limitu maksymalnej kwoty. Dotacje przeznaczone na wymianę tzw. kopciucha na pompę ciepła także są wyższe (por. tabela).

Od pierwszego kwartału 2022 r. pompy ciepła stanowią najczęściej wybierane źródło ciepła wskazywane przez wnioskodawców ubiegających się o dotację w programie „Czyste Powietrze”. Obecnie udział pomp ciepła w składanych wnioskach wynosi ponad 50%, zaś większość wniosków dotyczy pomp ciepła typu powietrze/woda (stanowią one ok. 95% wniosków obejmujących pompy ciepła).

Druga możliwość dla inwestora modernizującego dom to skorzystanie z programu „Mój Prąd”. Choć kojarzy się on z montażem mikroinstalacji fotowoltaicznych (PV), przewidziano w nim także dotację m.in. do pomp ciepła. Urządzenia muszą być jednak zakupione z myślą o współpracy z instalacją PV. Wówczas można dostać wyższą dotację do samej instalacji oraz dodatkową kwotę, której wysokość zależy od rodzaju pompy ciepła:

• 28,5 tys. zł w przypadku gruntowych pomp ciepła (grunt/woda, woda/woda),
• 12,6 tys. zł w przypadku pomp ciepła powietrze/woda, z możliwością podwyższenia do 19,4 tys. zł dla pompy ciepła o podwyższonej klasie efektywności energetycznej,
• 4,4 tys. zł w przypadku pomp ciepła typu powietrze/powietrze.

Natomiast inwestorzy budujący nowe domy o odpowiednim standardzie energetycznym (wskaźnik zużycia energii pierwotnej EP < 55 kWh/(m²·rok), w których już zamontowano i odebrano pompę ciepła gruntową, powietrze/woda lub powietrze/powietrze, mogą skorzystać z programu „Moje Ciepło”. W jego ramach na urządzenia dwufunkcyjne (grzewcze i do produkcji c.w.u.) lub tylko grzewcze można otrzymać bezzwrotną dotację: do 7 tys. zł na pompę ciepła typu powietrze/powietrze lub powietrze/woda oraz do 21 tys. zł na pompę ciepła gruntową. Urządzenia muszą być nowe (wyprodukowane do 24 miesięcy przed datą montażu), kupione przez wnioskodawcę (imienna faktura) i zamontowane przez osoby mające odpowiednie kwalifikacje (co potwierdza protokół odbioru urządzenia). Pompa ciepła musi być użytkowana przez kolejne 5 lat (warunek tzw. trwałości projektu).

Sytuacja na rynku pomp ciepła w Polsce

Po raz kolejny udział pomp ciepła w rynku urządzeń grzewczych wzrósł, jak wspólnie szacują Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła (PORT PC) oraz Stowarzyszenie Producentów i Importerów Urządzeń Grzewczych (SPIUG), w 2023 r. pompy ciepła stanowiły ok. 60% urządzeń grzewczych sprzedawanych do budynków jednorodzinnych.

Dane sprzedażowe, porównujące pierwsze półrocze 2023 r. i pierwsze półrocze roku ubiegłego, mówią o wzroście sprzedaży pomp gruntowych (solanka/woda) o 37% i o niewielkim, bo 3% wzroście sprzedaży pomp ciepła typu powietrze/woda. Natomiast porównanie rok do roku dwóch kwartałów wskazuje na wyhamowanie dynamiki sprzedaży – podobnie, jak w innych grupach urządzeń grzewczych (ogólna sprzedaż urządzeń w II kwartale 2023 r. spadła w ujęciu rok do roku o ponad 55%).

W całym roku 2023, zgodnie z ostrożnymi prognozami PORT PC, w przypadku gruntowych pomp ciepła można oczekiwać wzrostu sprzedaży o 20–30% (rok do roku), zaś w przypadku pomp ciepła powietrze/woda przewidywany jest spadek sprzedaży o 20–30%. Jednak kolejny rok powinien przynieść odbicie rynku.

Jak podkreślają wspólnie PORT PC i SPIUG, sytuacja na rynku wiąże się m.in. ze spadkiem PKB głębszym niż prognozowano, a więc ze spowolnieniem gospodarki, w niektórych sektorach ocierającym się wręcz o stagnację. Z kolei wysoka inflacja, powodująca wzrost cen materiałów, urządzeń i robocizny oraz niepewność inwestorów, zniechęca do przedsięwzięć budowlanych i modernizacyjnych.

Dla kosztów eksploatacji pomp ciepła znaczenie mają ceny energii elektrycznej. Zgodnie z założeniami Polityki Energetycznej Polski do 2040 r., średni koszt produkcji energii w naszym kraju w kolejnych latach ma znacznie spaść (nawet o ok. 40% do 2030 r.).

Jak mówi cytowany przez PORT PC prezes Urzędu Regulacji Energetyki, Rafał Gawin, są przesłanki, aby sądzić, że detaliczne ceny energii spadną wcześniej niż w 2024 r., co wstępnie zakładano. Od lipca 2024 r. (zgodnie z nowelizowanym właśnie prawem energetycznym) firmy energetyczne będą miały obowiązek wprowadzenia tzw. taryf dynamicznych, w których cena dostarczanej energii aktualizuje się co 15 minut, co pozwoli użytkownikom bardziej ekonomicznie zarządzać energią elektryczną zużywaną w domu. PORT PC postuluje także wprowadzenie specjalnych taryf energetycznych, np. typu smart, dla użytkowników pomp ciepła oraz zmiany w opodatkowaniu cen nośników energii.