Pompa ciepła co to jest?
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.
Z jakich elementów składa się pompa ciepła?
Pompa ciepła jest elementem większego systemu, który składa się z trzech następujących części:
- źródła dolnego, czyli z miejsca, z którego system pobiera energię (może nim być grunt, powietrze lub woda);
- samej pompy ciepła, która czerpie ciepło z otoczenia i transportuje je za pomocą czynnika chłodniczego do instalacji grzewczej;
- 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).
Pompa ciepła - krótko o historii urządzenia
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.
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.
Pompa ciepła - dla kogo to dobre rozwiązanie?
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 główna zaleta tych ekologicznych urządzeń grzewczych. 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, dzięki czemu stały się konkurencyjne w stosunku do tradycyjnych kotłów na paliwo stałe, 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.
Jakie jeszcze są zalety pomp ciepła?
Wszystkie te problemy rozwiązać można stosując pompy ciepła, które dla ich posiadaczy oznaczają wiele korzyści, nie tylko te związane z oszczędnościami, ale również 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;
- wygodę;
- dobro naszej planety.
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.
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. I tak wyróżnić można:
- pompy ciepła do ogrzewania domu, które mogą być jedynym źródłem do ogrzewania budynku lub współpracować z kotłem gazowym, olejowym lub na paliwo stałe, kominkiem z płaszczem wodnym czy panelami fotowoltaicznymi;
- pompy 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 też funkcje te mogą być rozdzielone;
- pompy ciepła w chłodzeniu - wyodrębnia się dwa tryby chłodzenia pompą ciepła - pasywne i aktywne. Przy czym pierwszy z nich odbywa się przez systemy płaszczyznowe (ogrzewanie podłogowe, sufitowe i ścienne), natomiast drugi aktywny - przy wykorzystaniu klimakonwektorów do pompy ciepła. W obiektach przemysłowych i komercyjnych wykorzystuje się zaś 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, urządzenia te cieszą się w ostatnim czasie ogromnym zainteresowaniem. Jak wynika bowiem z raportu Polskiej Organizacji Rozwoju Technologii Pomp Ciepła, tylko od 2011 do 2021 roku, liczba sprzedanych pomp ciepła typu powietrze/woda w Polsce wzrosła w ponad 100-krotnie. Natomiast w 2022 roku sprzedano u nas blisko 203.300 sztuk pomp ciepła (łącznie z pompami ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej).
Był to już drugi rok z rzędu największy procentowy wzrost sprzedaży tych urządzeń w Europie (w całej Unii Europejskiej ich sprzedaż przekroczyła liczbę 3 mln sztuk). Przy czym największe wzrosty ich sprzedaży osiągnięto w segmencie pomp ciepła typu powietrze/woda, których sprzedaż wyniosła wówczas 188.200 sztuk. Stanowiło to wzrost o aż o 137 proc. w stosunku do wyniku sprzedaży z 2021 roku (więcej na ten temat w naszym raporcie: Rynek pomp ciepła w Polsce 2022).
Źródło: enerad.pl na podstawie danych PORT PC
W 2022 roku już niemal co trzecie urządzenie grzewcze sprzedawane w Polsce było pompą ciepła. Jak wynika natomiast z deklaracji zgłoszonych do Centralnej Ewidencji Emisyjności Budynków (CEEB), w kraju jest już nimi ogrzewanych ponad 240.000 budynków mieszkalnych. Wpływ na tak dużą popularność pomp ciepła miały 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:
- 2026 roku ich liczba ma wzrosnąć o 10 mln sztuk (co ma podwoić wskaźnika instalacji);
- 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.
