Pompa ciepła – co to jest i jak działa?

Co to jest pompa ciepła?

Coraz więcej osób szukając ekologicznego i taniego w eksploatacji ogrzewania decyduje się na zastosowanie pompy ciepła, która nie tylko zapewni niskie koszty ogrzewania, ale również będzie bezawaryjnie pracować przez kilkadziesiąt lat. Pompa ciepła to efektywne urządzenie pobierające energię cieplną z otoczenia budynku (powietrza, wody lub gruntu), która przy udziale prądu, przekształcana jest w energię wykorzystywaną następnie do ogrzewania nieruchomości, wody użytkowej oraz do chłodzenia pomieszczeń w czasie upałów. Z tego też względu, urządzenia tego nie można traktować jako prostego odpowiednika kotła. Pompa ciepła jest elementem większego systemu, który składa się z trzech następujących części:

• źródła dolnego – źródła dolnego, czyli z miejsca, z którego system pobiera energię (może nim być grunt, powietrze lub woda);
• samej pompy – która czerpie ciepło z otoczenia i zmienia ją na użyteczną postać;
• źródła górnego – czyli instalacji grzewczej w budynku. Najczęściej jest to ogrzewanie płaszczyznowe (ogrzewanie podłogowe, ścienne i sufitowe), rzadziej natomiast tradycyjne grzejniki, z którymi współpracować może wysokotemperaturowa pompa ciepła.

Pompy ciepła dzięki temu, że wykorzystują energię z OZE, są nieodłącznym elementem każdego pasywnego i niskoenergetycznego domu. Zanim jednak urządzenia te stały się konkurencyjnym i atrakcyjnym źródłem ciepła, nad ich technologią pracowało kilka pokoleń wybitnych naukowców. Historia pomp ciepła sięga aż 200 lat. W 1824 roku Francuz Nicolas Sadi Carnot jako pierwszy zwrócił uwagę na to, że energia mechaniczna może być w całości zamieniona na ciepło, natomiast ciepło tylko częściowo może być zamienione w energię mechaniczną (teorię tę znaną obecnie jako II zasada termodynamiki udoskonalił Rudolf Julius Emanuel Clausius).

Swój wkład w historię pomp ciepła wniósł także William Thompson (aka Lord Kelvin) – twórca skali Kelvina oraz Albert Einstein i Leo Szilard. Ci ostatni uzyskali w 1930 roku patent dotyczący urządzenia chłodniczego, które miało możliwość przekazywania ciepła z miejsca o niższej temperaturze do miejsca o temperaturze wyższej. Na tym właśnie patencie oparta jest technologia absorpcyjnych pomp ciepła.

Przykładowa Instalacja grzewcza i c.w.u. z pompą ciepła z wymiennikiem gruntowym poziomym.

Pompa ciepła – dla kogo to dobre rozwiązanie?

Zanim jednak pierwsze pompy ciepła zastosowano do ogrzewania pomieszczeń musiało upłynąć jeszcze wiele lat. Okres rozkwitu tej technologii przypadł na lata 1919-1950, w tym czasie bowiem pompy ciepła do ogrzewania pomieszczeń i wody użytkowej, przeszły drogę od pierwszych prototypów do efektywnych i opłacalnych ekonomicznie urządzeń grzewczych.

Pompę ciepła często podaje się jako alternatywę dla ogrzewania elektrycznego, gazowego, czy olejowego. W końcu, aż dwie trzecie kosztów utrzymania budynku związane są z jego ogrzewaniem, a niskie koszty eksploatacji, to główny czynnik, który zapewnia atrakcyjność takiego sposobu ogrzewania. Pompy ciepła doskonale sprawdzą się zarówno w starym, jak i nowym domu. Co ważne, mogą być one wykorzystane zarówno w budynkach jednorodzinnych, jak i w budownictwie wielorodzinnym, komunalnym, czy przemysłowym.

Na przestrzeni ostatnich kilku lat ceny pomp ciepła znacznie spadły. Stały się przez to konkurencją dla kotłów, które wymagają ciągłego nadzoru i dokładania paliwa. W Polsce bowiem nadal dominują najprostsze kotły zasypowe na węgiel (bez podajnika), będące głównym źródłem smogu. Ponadto, dla wielu ich użytkowników problematyczny jest sezon letni. Ponieważ palenie w tym czasie wyłącznie na potrzeby podgrzewania c.w.u. jest niewygodne, a w kotle z podajnikiem mało ekonomiczne i uciążliwe dla środowiska (więcej paliwa pochłania utrzymanie żaru niż samo podgrzanie wody). W związku z czym, właściciele kotłów węglowych poza sezonem grzewczym często podgrzewają wodę grzałką elektryczną.

Wszystkie te problemy rozwiązać można stosując pompy ciepła, które dla ich posiadaczy oznaczają wiele korzyści, w tym nie tylko te związane z dużą oszczędnością, ale i czystością, wygodą i bezpieczeństwem. Pompy ciepła są bowiem bezobsługowe (jedyne co trzeba zrobić, to ustawić odpowiednią temperaturę). Zaś całą resztę zrobi automatyka, która samodzielnie dobierze parametry działania, tak aby nie tylko został osiągnięty zamierzony efekt (w postaci określonej temperatury), ale także odbyło się to jak najmniejszym kosztem. Co istotne, pomieszczenie z pompą ciepła można wykorzystać w niemal dowolny sposób, ponieważ pracuje ona całkowicie czysto, w przeciwieństwie do kotłów na paliwo stałe, gdzie jednak mieszkańcy mają kontakt z dymem, pyłem i innymi zanieczyszczeniami (jedynym ograniczeniem może okazać się tutaj tylko głośność urządzenia).

Kolejną zaletą jest to, że nie potrzebujemy składu opału, ani całej infrastruktury związanej z gromadzeniem i przetwarzaniem tradycyjnych paliw (co wymagałoby dodatkowego miejsca na posesji i w budynku). Pompę ciepła można również zastosować w budynkach modernizowanych, które nie posiadają komina, określonego typu wentylacji, czy nawiewu powietrza. Decydując się na jej instalację nie musimy rezygnować z obecnego ogrzewania kotłem gazowym, olejowym czy na paliwo stałe. Ponieważ pompa ciepła może współpracować z istniejącym źródłem ciepła. Dodatkowo, jest ona tania w eksploatacji i niekłopotliwa w montażu. Pozwala w znacznym stopniu ograniczyć koszty ogrzewania, ponieważ energia, z której korzysta pochodzi ze źródeł odnawialnych. Ekologiczne są również czynniki chłodzące, które znajdują się w wymiennikach, są one bowiem w pełni biodegradowalne i nieszkodliwe dla środowiska. Reasumując więc, pompa ciepła to idealne rozwiązanie dla osób ceniących sobie oszczędność, czystość i wygodę, a także tych, dla których ważne jest dobro naszej planety.

Przykładowe zastosowanie pomp ciepła

Pompy ciepła przez ostatnie dziesięciolecia zmieniły się z prostych prototypów używanych wyłącznie do ogrzewania pomieszczeń w zaawansowane technologicznie urządzenia, które mają szersze zastosowanie:

• pompa ciepła do ogrzewania domu – może być ona jedynym źródłem do ogrzewania budynku lub współpracować z kotłem gazowym, olejowym lub na paliwo stałe, kominkiem z płaszczem wodnym czy panelami fotowoltaicznymi;
• pompa ciepła do c.w.u. – pompa ciepła, poza centralnym ogrzewaniem, może służyć również do podgrzewania wody użytkowej. W zależności od zastosowanego wariantu może ona ogrzewać dom i przygotowywać ciepłą wodę lub funkcje te mogą być rozdzielone;
• pompa ciepła w chłodzeniu – wyróżnia się dwa tryby chłodzenia pompą ciepła – pasywne i aktywne. Przy czym pierwszy z nich odbywa się przez systemy płaszczyznowe (ogrzewanie podłogowe, sufitowe i ścienne), drugi aktywny natomiast – przy wykorzystaniu klimakonwektorów do pompy ciepła. W obiektach przemysłowych i komercyjnych wykorzystuje się natomiast nagrzewnice powietrzne;
• pompy ciepła w klimatyzacji – pompy ciepła powietrze/powietrze i powietrze/woda doskonale sprawdzają się również w klimatyzacji, efektywnie współpracując z systemem wentylacji;
• pompy ciepła do basenu – pompy ciepła znajdują zastosowanie także w domach z basenami. Ta wyspecjalizowana grupa urządzeń świetnie sprawdza się przy ich ogrzewaniu od wiosny do jesieni;
• pompy ciepła w rolnictwie – pompy ciepła mają w rolnictwie szerokie zastosowanie, zwłaszcza wtedy, gdy mogą być wykorzystane w układzie alternatywnym (zarówno do celów grzewczych jak i chłodniczych) oraz gdy istnieje możliwość wykorzystania ciepła odpadowego.

Pompa ciepła to urządzenie cieszące się coraz większą popularnością

Obecnie już co trzeci dom w Szwajcarii wyposażony jest w pompę ciepła. Również w Polsce, cieszą się one w ostatnim czasie ogromnym zainteresowaniem. Jak wynika bowiem z raportu Polskiej Organizacji Rozwoju Technologii Pomp Ciepła, tylko od 2011 roku liczba sprzedanych pomp ciepła typu powietrze/woda w Polsce wzrosła do 2021 roku ponad 50-krotnie, zaś od 2017 roku aż 10-krotnie.

Co ciekawe, ich sprzedaż przypadająca na mieszkańca Polski w 2021 roku była większa niż w przypadku dwóch kluczowych rynków tych ekologicznych urządzeń grzewczych w Europie, mianowicie w Wielkiej Brytanii i w Niemczech. Sprzedaż pomp ciepła w 2021 roku, w całej Unii Europejskiej przekroczyła liczbę 2 mln sztuk, w Polsce natomiast sprzedano w tym czasie blisko 93.000 pomp ciepła (łącznie z pompami ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej). Przy czym największe wzrosty ich sprzedaży osiągnięto w segmencie pomp ciepła typu powietrze/woda, kórych sprzedaż wyniosła wówczas 79.000 sztuk. Stanowiło to wzrost o 88 proc. w stosunku do wyniku sprzedaży z 2020 roku (więcej na ten temat w naszym raporcie: Rynek pomp ciepła w Polsce 2021).

Opracowanie enerad.pl na podstawie: PORT PC

Jak wynika z deklaracji zgłoszonych do Centralnej Ewidencji Emisyjności Budynków (CEEB), w Polsce już ponad 217.000 budynków mieszkalnych jest ogrzewanych pompami ciepła. Przy czym szacuje się, że tylko w tym roku Polacy kupią nawet 190.000 tych ekologicznych urządzeń grzewczych. Wpływ na tak dużą ich popularność mają przede wszystkim rosnące ceny gazu, węgla i pelletu, a także obowiązkowa wymiana starych bezklasowych pieców na paliwo stałe (tzw. “kopciuchów”). Unia Europejska planuje bowiem w celu zapobiegania znaczącym zmianom klimatu, stopniowe odchodzenie od wykorzystywania paliw kopalnych na rzecz odnawialnych źródeł energii, po to, aby do 2050 roku osiągnąć neutralność klimatyczną.

Kolejną ważną kwestią jest także uniezależnienie się europejskich gospodarek od rosyjskich surowców energetycznych. Odpowiedzią na to jest m.in. plan Komisji Europejskiej – REPowerEU, w ramach którego przyspieszony ma zostać cel zainstalowania ekologicznych pomp ciepła. Tylko do:

• do 2026 roku ich liczba ma wzrosnąć o 10 mln sztuk (co ma podwoić wskaźnika instalacji);
• do roku 2030/31 ma nastąpić montaż aż 30 mln tych urządzeń grzewczych.

Ekstrapolując to, na wszystkie technologie pomp ciepła, dałoby to wynik ponad 18 milionów pomp ciepła do 2026 roku i 53 milionów do 2031 roku. Dużo w ostatnim czasie mówi się również o doprowadzeniu do zakazu wprowadzania na rynek od 2029 roku “samodzielnych” kotłów na paliwa kopalne (w tym również zakazu sprzedaży kotłów gazowych).

Pompy ciepła – rodzaje

Do wyboru jest kilka wariantów tych urządzeń. W zależności od tego, jakie jest źródło, z którego pompa ciepła pozyskuje ciepło (tzw. źródło dolne), może być to:

Pompy ciepła gruntowe

Pompy ciepła gruntowe, w przypadku których źródłem ciepła jest grunt lub podobne źródło, wykorzystują geotermalną energię skumulowaną w gruncie. Zaletą pompy gruntowej jest jej wysoka efektywność działania, która sprawia, że może ona stanowić jedyne źródło ogrzewania budynku. W Polsce ma największy udział w instalacjach dopiero co powstałych.

Pompy ciepła powietrzne

Pompy ciepła powietrzne, w przypadku których źródłem ciepła jest powietrze pobrane z zewnątrz, są najpopularniejszym typem tych urządzeń instalowanych w Polsce, albowiem
nie wymagają one na starcie poniesienia wysokich kosztów (są proste, niedrogie i szybkie w montażu). Jednak z uwagi na użycie powietrza zewnętrznego jako źródła ciepła posiadają pewne ograniczenia. Konieczne więc może okazać się wyposażenie nieruchomości w inne, dodatkowe źródło ogrzewania, które będzie wspomagało pracę pompy ciepła lub ją zastępowało w okresie największych różnic temperatur. Dzieli się je na:

• pompy ciepła powietrzno-powietrzne, które pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego i transportują je do powietrza wewnętrznego (np. w domu). Są najczęściej stosowane i nie różnią się od klimatyzatorów niczym, oprócz tego, że ich celem działania jest ogrzewanie wewnętrznego powietrza zamiast jego chłodzenia;
• pompy ciepła powietrze-woda, transportują ciepło z zewnątrz do obiegu grzewczego (ogrzewanie podłogowe jest najbardziej wydajne) i do domowych zbiorników wody gorącej, a woda ta używana jest do zasilania kranów, pryszniców w budynku.

Pompy ciepła wodne

Pompy ciepła wodne, które jako źródła ciepła używają wodę płynącą, cechują się wysoką wydajnością energetyczną (wyższą nawet niż pomp gruntowych). Jednak ze względu na koszty inwestycyjne są w budownictwie jednorodzinnym stosowane rzadziej. Mogą stanowić jedyne źródło ogrzewania domu i w zależności od zewnętrznego źródła zasilania dzieli się je na: elektryczne, gazowe i olejowe.

Pompy ciepła hybrydowe

Pompy ciepła hybrydowe różnią się między sobą w zależności od zastosowanych rozwiązań technicznych, których celem jest dalsze zwiększenie całorocznej efektywności energetycznej. Najczęściej spotykane są systemy hybrydowe, składające się z połączenia nowoczesnego i ekologicznego źródła ogrzewania z tym tradycyjnym. Krok dalej stanowią natomiast hybrydowe pompy ciepła, będące urządzeniami, w których znajdują się dwa źródła ciepła.

Jak działa pompa ciepła?

Pompa ciepła jest urządzeniem, które wielkością i wyglądem przypomina niewielkich rozmiarów lodówkę lub stojący kocioł grzewczy na gaz (podobnie zresztą jak on służy do ogrzewania domu i przygotowywania ciepłej wody). Zasada działania pompy ciepła, pomimo tego, że jest urządzeniem grzewczym, jest zasadniczo identyczne z działaniem lodówki. Jednak, gdy ta ostatnia usuwa ciepło z wnętrza i przekazuje je na zewnątrz, to pompa ciepła usuwa ciepło z przestrzeni zewnętrznej i przekazuje energię do budynku w postaci ciepła.

Pompa ciepła wykorzystuje do ogrzewania ciepło, które dzięki przemianom termodynamicznym (takim samym, jak w lodówkach i klimatyzatorach) “przepompowuje” ze źródła o niższej temperaturze do cieplejszego ośrodka. Przy czym, tym zimniejszym źródłem (tzw. dolnym), z którego jest odbierane ciepło, może być jak już wiemy woda, powietrze i grunt. Natomiast źródłem górnym, do którego ciepło jest dostarczane, najczęściej jest ogrzewana przez pompę woda (rzadziej powietrze) krążąca w instalacji grzewczej. Tak więc, pompa nie wytwarza ciepła (poza pewną ilością, która jest jedynie efektem ubocznym działania jej sprężarki), a tylko przekazuje je ze źródła dolnego do górnego.

Z definicji II zasady termodynamiki wynika, że ciepło może samorzutnie przepływać tylko od wyższego do niższego poziomu temperatury. Jednak zarówno w przypadku lodówki, jak i pompy ciepła, jest odwrotnie. Ponieważ to, co było wcześniej zimne, staje się jeszcze chłodniejsze, a to co było ciepłe robi się jeszcze cieplejsze. Aby więc “zmusić” ciepło do płynięcia w odwrotnym kierunku (od temperatury niższej do wyższej), pompa musi być zasilana energią elektryczną. Nie potrzebuje jej jednak dużo, bowiem dzisiejsze systemy wymagają dostarczania jedynie od 25 do 30% energii z zewnątrz, którą wykorzystuje się do napędu sprężarki. Tym samym, nawet 75% energii cieplnej dostarczonej do wnętrza domu pochodzi z otoczenia. Ogrzewanie pompą ciepła kosztuje zatem mniej niż kotłem na olej, czy gaz.

Pompa ciepła – na co zwrócić uwagę przy jej wyborze?

Ogrzewanie domu z wykorzystaniem pompy ciepła, to jeden z najbardziej ekonomicznych systemów dostępnych obecnie na rynku. Przy czym, najniższe rachunki i najdłuższą żywotność pompy ciepła uzyskamy tylko wtedy, gdy odpowiednio dobierzemy jednostkę dla danej inwestycji. Jeśli planujemy montaż tego urządzenia w domu, warto porównać sobie parametry i cechy poszczególnych urządzeń. Jednak właściwy dobór pompy ciepła najlepiej jest pozostawić w rękach instalatora lub projektanta instalacji grzewczych, ponieważ tylko specjalista posiada niezbędną do tego wiedzę (można np. w tym celu skorzystać z naszego rankingu najlepszych firm montujących pompy ciepła). Dobór pompy ciepła nie jest łatwy i wymaga przeanalizowania kilku następujących ważnych kwestii:

Do czego ma służyć pompa ciepła?

Oszczędności wynikające z użytkowania pompy ciepła będą możliwe wyłącznie pod warunkiem prawidłowego doboru poszczególnych elementów całego systemu oraz starannego wykonania instalacji. Już wcześniej warto odpowiedzieć sobie na pytania dotyczące tego, jaką funkcję będzie pełnić pompa ciepła? A więc, czy ma ogrzewać dom i przygotowywać ciepłą wodę użytkową oraz czy oprócz ogrzewania ma także zapewnić chłodzenie w letnie miesiące? Trzeba tu podkreślić, że pompa ciepła, która służy do podgrzania wody w domu prawie zawsze przygotowuje także c.w.u., natomiast pompa tylko do c.w.u. to odrębna kategoria urządzeń. Ważne jest również to, czy pompa ciepła wspomagać będzie pracę kotła, czy pracować samodzielnie?

W następnej kolejności należy wziąć pod uwagę swoje możliwości i ograniczenia, które wynikać mogą np. z możliwości finansowych oraz specyfiki działki, na której wybudowany został dom. Nie zawsze również pompa ciepła jest dobrym rozwiązaniem dla każdej nieruchomości. Zwłaszcza stare budynki, które nie zostały zmodernizowane będą generowały bardzo duże straty ciepła, a to z kolei powoduje nieopłacalność takiego rozwiązania. Wybór pompy ciepła powinien być zawsze poprzedzony analizą potrzeb i oczekiwań klienta oraz audytem, tak aby nie było w przyszłości żadnych rozczarowań.

Jakie źródło dolne pompy ciepła wybrać?

W przypadku gdy pompa ciepła nie będzie ogrzewać jedynie wody użytkowej, a przede wszystkim nieruchomość, to zasadniczą kwestią jest wybór dolnego źródła, z którego będzie ona pobierać energię. Dolnym źródłem ciepła pompy może być powietrze, woda i grunt. Pierwsze z nich jest najtańszym inwestycyjnie rozwiązaniem, dlatego, że nie potrzebuje dodatkowej instalacji do odbioru ciepła (występuje ona w dwóch wersjach: split i monoblok). Wybór na powietrzną pompę ciepła pada najczęściej, gdy ograniczeniem są finanse, a zapotrzebowanie na ciepło i wodę użytkową w gospodarstwie nie jest duże (lub gdy pompa wspomagać ma pracę kotła).

Gdy działka jest rozległa, to można rozważyć pompę ciepła gruntową. Przy czym, kolektor może być poziomy lub pionowy (o jego wyborze decyduje wielkość posesji). Do kolektora pionowego wystarczy zaledwie kilkadziesiąt metrów kwadratowych, natomiast do pionowego będzie potrzeba ich już kilkaset. Rzadziej wybierane są wodne pompy ciepła, niewiele jest bowiem działek z dostępem do odpowiedniego źródła wody powierzchniowej lub podziemnej.

Jakiej mocy pompy ciepła potrzebujemy?

Aby pompa ciepła spełniła nasze oczekiwania, ważny jest dokładny dobór mocy grzewczej (Pg) pompy i staranne skojarzenie urządzenia z innymi elementami instalacji. Moc grzewcza pompy ciepła powinna być dobrana tak, aby była zbliżona do zapotrzebowania budynku na ciepło, które określa się wykonując obliczenia zgodnie z normą PN-EN 14511 dla temperatury minimalnej obowiązującej w strefie klimatycznej, w której ma pracować pompa ciepła.

Jeżeli jest ona niższa niż zapotrzebowanie na moc grzewczą budynku, to konieczne jest zastosowanie dodatkowego źródła ciepła. Najczęściej jest nim grzałka elektryczna, która będzie wspomagała pracę urządzenia w ciągu kilku najzimniejszych dni w roku. Natomiast instalacja pompy ciepła o zbyt dużej mocy może nie tylko wpłynąć na jej żywotność, ale również pociągnąć za sobą potrzebę zastosowania większego (a więc droższego) dolnego źródła i samego urządzenia. Wybierając odpowiednią pompę ciepła, nie możemy kierować się wyłącznie jej mocą. Przy porównywaniu urządzeń trzeba zwrócić uwagę także na: automatykę, elementy budowy, pobór prądu i współczynniki: COP, SCOP i SPF.

Współczynnik COP – co oznacza?

Większość inwestorów szukających odpowiedniej pompy ciepła, w pierwszej kolejności sprawdza współczynnik COP (Coefficient Of Performance), nazywany niekiedy współczynnikiem wydajności – czyli efektywności pracy pompy ciepła. Jest to stosunek ilości energii (ciepła) oddanej do instalacji grzewczej oraz ilości energii elektrycznej pobranej z sieci. COP nie powie nam, ile zapłacimy za ogrzanie domu, ale może służyć do porównania urządzeń różnych producentów. Im wskaźnik COP jest wyższy, tym lepsza jest pompa ciepła.

Nie zawsze jednak porównanie wartości tego współczynnika w różnych pompach jest proste i miarodajne. Ponieważ podany przez producenta współczynnik COP, to parametr uzyskany w badaniach urządzenia w konkretnych, zdefiniowanych warunkach, które mogą wielokrotnie ulegać zmianom w domu inwestora. Im wskaźnik COP jest wyższy, tym lepsza jest pompa ciepła. Wielkość wskaźnika zależy od wielu czynników, w tym m.in. od temperatury zewnętrznej i temperatury zasilania współpracującej z pompą instalacji (im jest ona niższa, tym pompa pracuje efektywniej).

Współczynnik SCOP – co to takiego?

Większość osób kupujących do swego domu pompę ciepła, kieruje się podawanym przez producenta współczynnikiem COP, określającym sprawność urządzenia. Jednak wskaźnikiem bliższym rzeczywistym parametrom efektywności pomp ciepła jest SCOP (Seasonal Coefficient Of Performance), czyli współczynnik sezonowy. SCOP określa stosunek energii cieplnej potrzebnej do ogrzania budynku w trakcie sezonu, do energii elektrycznej zużytej przez pompę ciepła w tym okresie czasu. SCOP wylicza się w oparciu o normy PN-EN 14825 i PN-EN 12309-2 i im wyższa jest jego wartość, tym większa jest oszczędność energii.

Tak więc, o ile COP mówi nam, ile prądu zużywa pompa w danym momencie, o tyle za pomocą współczynnika SCOP możemy obliczyć to, ile prądu będziemy zużywać w ciągu sezonu grzewczego (więcej na ten temat w naszym artykule: współczynnik COP a efektywność pracy pompy ciepła). Należy jednak pamiętać o tym, że współczynnik ten przedstawia wartości szacowane, a więc wyliczane na podstawie pewnych przyjętych założeń, które mają odzwierciedlać warunki panujące podczas całego sezonu grzewczego.

Co oznacza współczynnik SPF?

Za pomocą współczynnika SCOP policzyć możemy, ile będzie kosztowało nas ogrzewanie domu pompą ciepła. Wykorzystywany on jest do analiz obliczeniowych, dla dopiero projektowanych domów. Natomiast jeśli instalacja już pracuje i wiemy, ile w ciągu roku zużywa energii elektrycznej oraz ile ciepła dostarczyła, to obliczymy rzeczywistą efektywność pracy instalacji, czyli współczynnik SPF (Seasonal Performance Factor). Sposób obliczania SPF jest taki sam jak współczynnika SCOP, ale dotyczy rzeczywistych warunków w jakich pracuje instalacja (uwzględnia zmiany temperatur zewnętrznych, zmiennego zapotrzebowania na ciepło i c.w.u. w warunkach rzeczywistych). Obliczane SPF pozwala na wychwytywanie nieefektywnych realizacji oraz uniknięcie powielania błędów w projektach i montażu.

Jakie źródło górne pompy ciepła?

W obiegu pompy ciepła występują dwa źródła ciepła: dolne (niskotemperaturowe), z którego energia cieplna jest pobierana oraz górne (wysokotemperaturowe), do którego energia jest przekazywana. Dla sprawności całego systemu, ważniejsze od parametrów pompy ciepła jest zapewnienie jej odpowiednio wydajnego źródła dolnego i takie wykonanie źródła górnego, aby mogła ona spożytkować dostarczaną przez pompę wodę grzewczą. Najczęstszym zastosowaniem dla pompy ciepła w domu jednorodzinnym jest jego ogrzewanie lub chłodzenie.

Pompy ciepła nadają się do współpracy z instalacjami c.o., c.w.u. ciepła technologicznego (czyli potrzebnego do ogrzewania nadmuchowego). Jak już wiemy, pompa pracuje efektywniej, jeśli jej współczynnik COP jest wysoki. Sytuacja taka ma miejsce, wtedy gdy różnica temperatury źródła górnego i dolnego jest niewielka. Wymóg ten czyni pompy ciepła odpowiednim źródłem dla systemów przygotowania c.w.u. i niskotemperaturowych systemów ogrzewania (takich jak: ogrzewanie podłogowe, powietrzne, konwekcyjne – o obniżonej temperaturze, ogrzewanie ścienne, czy sufitowe). Ze względu na niską temperaturę pracy i dużą powierzchnię grzania z pompami ciepła świetnie współpracuje zwłaszcza ogrzewanie podłogowe. Przy czym na polskim rynku nie brakuje też pomp ciepła wysokotemperaturowych, które doskonale nadają się do współpracy z tradycyjnymi grzejnikami.

Jaki jest metraż budynku i jego charakterystyka energetyczna?

Następnym czynnikiem który brany jest pod uwagę, gdy w grę wchodzi dobór pompy ciepła jest metraż nieruchomości i jego charakterystyka energetyczna. Mówi nam ona o tym, jak wiele energii trzeba dostarczyć do budynku w celu jego ogrzania (im lepiej jest on ocieplony, tym lepsza jest jego charakterystyka cieplna). Dla przykładu, szacunkowe zapotrzebowanie cieplne wynosi w przypadku budynku:

• pasywnego – 10 W/m²
• energooszczędnego – 40 W/m²
• nowego, standardowo wykończonego – 50 W/m²
• starego ocieplonego – 70 W/m²
• starego nieocieplonego – 120 W/m²

Znając charakterystykę energetyczną i powierzchnię nieruchomości, można określić, jak dużo energii trzeba dostarczyć, aby ogrzać daną powierzchnię. Jednak, by pompa ciepła pracowała efektywnie (generując przy tym niskie koszty ogrzewania), należy wybrać urządzenie nie tylko w oparciu o metraż, współczynnik COP, czy jego klasę energetyczną. Konieczne jest także szersze spojrzenie na budynek. Tylko wykwalifikowany instalator będzie w stanie określić, jaka pompa ciepła będzie dla nas najlepszym wyborem, dobierając moc urządzenia do strat energii cieplnej z budynku. W tym celu, niezbędne mogą okazać się informacje dotyczące tego, jaka jest lokalizacja domu, jak jest zaizolowany oraz jakie parametry ma zastosowana w nim stolarka.

Działanie pompy ciepła – sama czy biwalentnie?

Pompa ciepła może być jedynym źródłem ciepła w budynku lub też współpracować z innym (np. kotłem gazowym lub olejowym). Układy z dwoma źródłami ciepła, nazywane są biwalentnymi. Wiele osób, które ogrzewają dom kotłem, chcąc płacić niższe rachunki, decyduje się na zakup pompy. Najlepszym rozwiązaniem jest pozostawienie pierwszego źródła ciepła, ponieważ nie trzeba wtedy korzystać z podgrzewacza elektrycznego, którego działanie kosztuje więcej niż kotła. W ten sposób, już od wielu lat konfiguruje się przede wszystkim systemy z pompami powietrznymi. Zwłaszcza ich wcześniejsze modele nie radziły sobie podczas większych mrozów i najprostszym rozwiązaniem było wyposażenie ich w dodatkowe grzałki elektryczne. Drugie źródło ciepła może być również traktowane jako zabezpieczenie na wypadek awarii jednego z nich.

Działanie układu biwalentnego jest proste. Otóż do pewnej temperatury (np. -7°C) ogrzewanie zapewnia sama pompa, pokrywająca w tych warunkach całe zapotrzebowanie na ciepło. Natomiast już przy większym spadku temperatury, ogrzewanie budynku przejmuje konwencjonalne źródło ciepła (czyli kocioł gazowy lub grzałka elektryczna). Znając charakterystykę mocy grzewczej pompy i zapotrzebowanie na ciepło budynku można wyznaczyć punkt biwalencyjny, który jest graniczną temperaturą, do której pompa ciepła powietrzna pracuje samodzielnie.

Serwis i gwarancja pomp ciepła

Ostatnią ważną kwestią jest serwis pompy ciepła i gwarancja. Tak samo, jak w przypadku każdego innego urządzenia, również decydując się na pompę ciepła trzeba zwrócić uwagę na długość gwarancji. Jeśli w porównaniu do konkurencji jest ona stosunkowo krótka, to znacznie bezpieczniej jest wybrać produkt od producenta, u którego okres ten jest dłuższy (standardowa gwarancja trwa zwykle 24 miesiące od pierwszego uruchomienia).

Tylko wybierając dobrego producenta pomp ciepła, możemy mieć pewność, że urządzenia będą posiadać kompletną i łatwo dostępną dokumentację techniczno-projektową i wymagane prawem certyfikaty. Należy również zwrócić uwagę na to, czy posiada on przedstawicielstwo w Polsce, szczególnie w przypadku firm dalekowschodnich (nie trzeba będzie wtedy wysyłać uszkodzonego sprzętu na drugi koniec świata).

Jeśli chcemy by pompa ciepła służyła nam przez ponad 20 lat, to dobrze jest zapoznać się z procedurą serwisową. Regularne kontrolowanie instalacji zalecane jest przez zdecydowaną większość producentów (często jest to również warunek konieczny żeby zachować gwarancję). Serwisowanie bowiem pozwala sprawdzić, czy wszystko dobrze działa oraz kontrolować i optymalizować parametry pracy instalacji. Ponadto, umożliwia także wczesne wykrycie nieprawidłowości, mogących doprowadzić do wyłączania awaryjnego pompy lub jej uszkodzenia. Producent powinien posiadać na terenie kraju:

• profesjonalną sieć autoryzowanych instalatorów i doradców handlowych;
• szybko reagujący serwis fabryczny;
• stały dostęp do części serwisowych.

Pompa ciepła i panele fotowoltaiczne

Coraz więcej osób budujących domy decyduje się na pompę ciepła. Jednak urządzenie to mimo tego, że wykorzystuje energię ze źródeł odnawialnych, pobiera też prąd z sieci, głównie na prawidłowe działanie sprężarki. Idealnym rozwiązaniem jest zatem uzupełnienie jej o fotowoltaikę, która dostarczy darmową energię do jej zasilania. Inwestując w pompę ciepła z panelami fotowoltaicznymi, nie tylko dbamy o środowisko, ale również skutecznie uniezależniamy się od podwyżek cen prądu.

Pompa ciepła – dofinansowanie

Co ważne, koszty eksploatacji domu z pompą ciepła i instalacją fotowoltaiczną mogą spaść do minimum. A w sytuacji, gdy rozwiązanie takie zaplanujemy już na etapie projektu domu, to będzie można zmniejszyć koszt jego budowy o kotłownię, instalację kominową, czy miejsce do składowania opału. Inwestycja jednocześnie w panele PV i pompę ciepła, może przekraczać możliwości finansowe wielu osób. Koszt ten można jednak obniżyć korzystając z różnych form dofinansowania do OZE, w tym dofinansowanie do fotowoltaiki i pomp ciepła. Do dotacji cieszących się największą popularnością należą m.in.

• program Czyste Powietrze;
• program Czyste Powietrze Plus;
• program Moje Ciepło;
• program Stop Smog;
• programy dofinansowań regionalnych do pomp ciepła;
• ulga termomodernizacyjna.

Co ważne, również pompa ciepła bez fotowoltaiki, to spore oszczędności i uniezależnienie się od rosnących cen surowców energetycznych, co jest ważne zwłaszcza teraz przy tak niepewnej sytuacji politycznej i gospodarczej.

Ile kosztuje pompa ciepła?

Korzyści wynikające z posiadania domu z pompą ciepła oraz ich malejący z każdym rokiem koszt, powodują, że cieszą się one w Polsce coraz większym zainteresowaniem inwestorów. Urządzenia te bowiem nie tylko pozwalają znacznie ograniczyć koszty ogrzewania, ale są również całkowicie czyste, nie emitują bowiem żadnych spalin. Ponadto, pompa ciepła daje ogromne możliwości wykorzystywania zasobów energii odnawialnej do ich zasilania (w ponad ¾ pochodzi ona z otoczenia – powietrza, gruntu lub wody). Gdy dodamy do niej jeszcze panele fotowoltaiczne, to efekt ten będzie dla środowiska jeszcze korzystniejszy.

Nie powinien zatem dziwić fakt, że coraz więcej nowo powstałych budynków, korzysta z pomp ciepła, mimo tego, że koszt ich zakupu i montażu nadal nie należy do najtańszych. Na rynku dostępnych jest obecnie wiele rodzajów i modeli pomp ciepła, które klasyfikuje się głównie ze względu na dolne źródło pozyskiwania ciepła. Na koszt pompy ciepła wpływ mają także:

• czynniki lokalizacyjne budynku (strefa klimatyczna – w Polsce jest ich 5);
• warunki geologiczne;
• sposób montażu;
• technologia budowania domu (szczelność budynku, czy rodzaj stolarki);
• sposób ogrzewania (ogrzewanie podłogowe potrzebuje niższej temperatury zasilania niż tradycyjne grzejniki).

Ciężko jest zatem jednoznacznie określić koszty, jakie inwestor poniesie z tytułu zakupu pompy ciepła. Relacje między kosztami inwestycji i eksploatacji najlepiej jest analizować w długim okresie czasu, ponieważ urządzenia te pracują nawet do 25 -30 lat. Natomiast zwrot inwestycji należy zaplanować na ok. 10 lat, dłuższy bowiem okres może oznaczać znaczne zmiany w technologii nowych urządzeń. W Polsce średnia powierzchnia domu jednorodzinnego oscyluje w granicach 120 -160 m². Rzeczywisty koszt pompy ciepła (wraz z dodatkami) będzie dla takiej nieruchomości wynosił ok. 35.000-60.000 zł (w przypadku domów większych, o powierzchni np. 350 m² koszt ten przekroczyć może 130.000 zł). To ile, zapłacimy za pompę zależy od jej rodzaju:

• najtańszym rozwiązaniem są pompy ciepła powietrze/woda. Koszt zakupu i montażu tego typu urządzenia dla średniej wielkości domu jednorodzinnego mieści się w granicach 35.000-50.000 zł. (w zależności od tego, czy jest to pompa typu split czy monoblok). Ich wybór wiąże się jednak z dodatkowymi kosztami eksploatacyjnymi, ponieważ muszą one korzystać z uzupełniającego źródła ciepła, jakim jest np. grzałka elektryczna;
• z kolei najdroższym typem urządzenia jest pompa ciepła gruntowa. Szacunkowy koszt całkowity tego rodzaju inwestycji w przypadku średniej wielkości domu jednorodzinnego, wraz z niezbędnymi elementami, to wydatek rzędu 60.000-80.000 zł. W przypadku domów o powierzchni powyżej 200 m² suma wydatków związanych z jej zakupem i montażem często przekracza 100.000 zł;
• jeżeli zdecydujemy się na pompę ciepła wraz z fotowoltaiką, to koszt takiej inwestycji, dla domu o metrażu 120 m², będzie wynosić 60.000 – 75.000 zł.

Przykładowe koszty zakupu pompy ciepła:

Przedstawione powyżej kwoty to tylko wartości szacunkowe i w celu dokładnej wyceny należy zwrócić się do producenta. Więcej informacji o kosztach znajdziecie w naszym artykule: Pompa ciepła cena 2023 – ile kosztuje instalacja?

Ile kosztuje ogrzewanie pompą ciepła?

To jak i czym ogrzać dom, najlepiej rozważyć jeszcze przed wyborem projektu, po to by nie musieć ponosić dodatkowych kosztów związanych z przebudową, czy remontem. Decydując się na instalację pompy ciepła, trzeba rozważyć, to z jakiego źródła będzie ona czerpać energię (w Polsce najpopularniejszy jest grunt i powietrze). W związku z tym, że każde z tych źródeł może dostarczyć inną ilość energii, w innych warunkach, producenci oferują również pompy ciepła, które są kombinacją dwóch źródeł, np. powietrze/woda czy solanka/woda. W zależności od rodzaju pompy ciepła, koszt ogrzewania domu o powierzchni 160 m², w standardzie programu „Moje Ciepło”, wraz z przygotowaniem c.w.u. dla 4 – osobowej rodziny (przy uwzględnieniu kosztów energii w II kw. 2022 roku), wynosić będzie rocznie:

Opracowanie enerad.pl na podstawie POBE

Porównanie kosztów ogrzewania pompą ciepła z innymi źródłami energii

Koszt instalacji pompy ciepła może wynosić kilkadziesiąt, a nawet kilkaset tysięcy złotych (w zależności od wielkości domu, czy wybranego rozwiązania). Tak wysokie koszty inwestycji nadal zniechęcają wiele osób. Jednak warto przemyśleć tę kwestię, zwłaszcza, że dzięki tym urządzeniom można zaoszczędzić i to niemało (można też skorzystać z dofinansowania do pompy ciepła lub kredytu na pompę ciepła). Za ogrzewanie pompą ciepła zapłacimy bowiem od dwóch do nawet czterech razy mniej niż w przypadku tradycyjnych źródeł energii:

• dwukrotnie droższe od ogrzewania pompą ciepła jest ogrzewanie gazem ziemnym;
• trzykrotnie droższe, od ogrzewania pompą ciepła jest olejem opałowym;
• czterokrotnie droższe, od ogrzewania pompą ciepła jest natomiast ogrzewanie elektryczne lub LPG.

Oto koszty ogrzewania pompą ciepła w porównaniu z innymi źródłami energii. Są to szacunkowe wartości, dla domu o powierzchni 130 m², z trójką osób mieszkających w obiekcie. Wyniki te mogą różnić się w konkretnych przypadkach (np. w zależności od typu pompy ciepła):

W powyższym zestawieniu więc widzimy, że niezależnie od rodzaju źródła ciepła, pompa ciepła na tle innych systemów systemów grzewczych jest niezaprzeczalnie najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem. Pompa ciepła, poza niskimi kosztami eksploatacji, dzięki którym w bardzo krótkim czasie zwróci się koszt inwestycji, ma również inne korzyści, związane z finansami. Należy do nich chociażby wykorzystanie urządzenia do chłodzenia domu w upalne dni (pompa ciepła robi to znacznie taniej niż instalacja klimatyzacyjna). Warto także pamiętać o tym, że w przypadku pompy, wydatki obejmują koszt prądu, zużywanego przez pompy górnego i dolnego źródła oraz grzałki elektrycznej. Dlatego też, ze względów ekonomicznych, pożądane jest dwutaryfowe rozliczanie zużycia energii elektrycznej.

Dlaczego warto rozważyć ogrzewanie domu pompą ciepła?

Najważniejsze korzyści wynikające ze stosowania pomp ciepła to: