Pompy ciepła

Coraz częściej szukając komfortowego i taniego w eksploatacji ogrzewania zastanawiamy się właśnie nad zastosowaniem pompy ciepła. Dlaczego tak jest? Przede wszystkim każdy liczy na to, że pompa ciepła zapewni niskie koszty ogrzewania domu przez następnych kilkadziesiąt lat. Co jest w pełni uzasadnione ponieważ ceny tradycyjnych paliw szybo się zmieniają. Z roku na rok są coraz wyższe i trudno przewidzieć jaka będzie sytuacja w perspektywie kilku najbliższych lat.

Schemat pompy ciepła
Schemat pompy ciepła

Dwie trzecie kosztów utrzymania budynku związane są z jego ogrzewaniem. Stosując tanie w eksploatacji źródło ciepła możemy zapewnić sobie niskie koszty jego ogrzewania przez nawet 50 lat.

Do rozwoju rynku pomp ciepła przyczynia się również większa świadomość ekologiczna i konieczności ochrony środowiska naturalnego. Pompy ciepła produkowane obecnie są niezawodnym, oszczędnym i przyjaznym środowisku źródłem ciepła o zapewnionej przyszłości. Rosnąca popularność i konkurencja firm produkujących pompy ciepła sprzyja obniżeniu ceny tych urządzeń.

Rynek pomp ciepła – sprzedaż pomp ciepła w tys. szt.

Zasada działania pompy ciepła

Pompa ciepła wykorzystuje energię odnawialną ze środowiska naturalnego. Ciepło słoneczne zakumulowane w gruncie, wodzie gruntowej i powietrzu (określane jako dolne źródła ciepła), przekształca przy pomocy energii elektrycznej w użyteczne ciepło grzewcze – do ogrzewania domu i wody użytkowej.

 

Zasada działania pompy ciepła
Zasada działania pompy ciepła

Rys. Zasada działania pompy ciepła

A dokładniej – w parowniku, energia środowiska naturalnego przekazywana jest czynnikowi roboczemu krążącemu w pompie ciepła. Jako czynniki robocze stosuje się zazwyczaj: R407C, R410A, R404A i R134A – nie zawierają halogenów, są nietoksyczne, biologicznie degradowalne i niepalne.

Czynnik roboczy o niskiej temperaturze wrzenia – nawet poniżej 0°C, ulega odparowaniu a tym samym odbiera pewną ilość ciepła z otoczenia. Następnie, odparowany czynnik roboczy zasysany jest przez sprężarkę gdzie wzrasta jego ciśnienia i temperatura. Para czynnika o podwyższonym ciśnieniu i temperaturze kierowana jest do skraplacza gdzie skraplając się przekazuje ciepło wodzie grzewczej zasilającej instalację centralnego ogrzewania budynku (tzw. górne źródło ciepła). W pompach ciepła jako parownik (oprócz pompy powietrze-woda) i skraplacz stosuje się głównie płytowe wymienniki ciepła ze stali szlachetnej.

Następnie czynnik roboczy po przejściu przez zawór rozprężny powraca do parametrów wyjściowych tj. niskiego ciśnienia i temperatury i ponownie ulega odparowaniu w parowniku.

 

Obieg pompy ciepła
Obieg pompy ciepła

Rys. Obieg pompy ciepła.

Można powiedzieć, że pompa ciepła transportuje ciepło z dolnego źródła ciepła do górnego. Przy czym pobiera również energię elektryczną potrzebną do napędu sprężarki. Energia przekazana wodzie ogrzewającej budynek jest więc sumą ciepła pobranego w parowniku (ciepło ze środowiska) i energii elektrycznej pobieranej do napędu sprężarki. Nowoczesne pompy ciepła pobierają mniej więcej trzy czwarte ciepła potrzebnego do ogrzewania budynku ze środowiska naturalnego, a pozostała jedna czwarta pobierana jest jako energia elektryczna do napędu sprężarki.

Głównym elementem pompy ciepła jest sprężarka (najczęściej są to sprężarki spiralne Scroll), której żywotność określa się na 100 000 godzin pracy. Im pompa ciepła (sprężarka) krócej pracuje w ciągu roku i z małą częstotliwością załączeń w ciągu doby, tym jej żywotność będzie dłuższa.

Rodzaje pomp ciepła

Spośród wielu konstrukcji pomp ciepła najbardziej rozpowszechnione są elektryczne sprężarkowe pompy ciepła, W zależności od rodzaju dolnego źródła ciepła, i przy założeniu że instalacja grzewcza w budynku wykonana jest jako wodna, sprężarkowe pompy ciepła można podzielić na:

  • pompa solanka-woda
  • pompa woda-woda
  • pompa powietrze-woda

Pierwszy człon określa dolne źródło ciepła dla pompy ciepła np. „solanka” – grunt. Natomiast drugi człon „woda” określa rodzaj instalacji grzewczej w budynku – wodna.

Najczęściej stosowane są pompy ciepła solanka-woda i woda-woda, które mogą być jedynym źródłem ciepła do ogrzewania budynku nawet w zimie przy maksymalnie niskich temperaturach zewnętrznych. Coraz większe znaczenie zyskują pompy ciepła powietrze-woda ponieważ ich instalacja jest prostsza i tańsza, mimo że muszą współpracować z dodatkowym źródłem ciepła.

Dla kogo pompa ciepła?

Pompę ciepła stosuje się do ogrzewania nowych jak i modernizowanych budynków. Szczególnie polecana jest jako alternatywa dla ogrzewania olejem opałowym czy gazem płynnym. Będzie również godną uwagi alternatywą dla gazu ziemnego przy kosztownym wykonaniu przyłącza gazu do budynku.

Pompa ciepła jest idealnym rozwiązaniem dla budynków energooszczędnych, o małym zapotrzebowaniu na ciepło. Im budynek będzie „cieplejszy”, tym niższe będą koszty jego ogrzewania i tańsza instalacja.

O energooszczędności budynku decydują:

  • właściwa orientacja względem stron świata – nawet w zimie występują słoneczne dni, darmowe ciepło promieni słonecznych wpadające przez okna może dodatkowo ogrzewać pomieszczenia
  •  kształt jego bryły – zwarta bryła budynku, o małej powierzchni przegród zewnętrznych w stosunku do jego kubatury ogranicza powierzchnię przez którą tracone jest ciepło; jest również tańsza w wykonaniu
  • przegrody zewnętrzne o niskiej przenikalności ciepła – inwestując dodatkowo 1% kosztów budowy w materiały o dobrej izolacyjności cieplnej można obniżyć koszty ogrzewania o 30%, które zwrócą się już w ciągu kilku zim
  • szczegóły konstrukcyjne budynku – właściwe rozwiązanie szczegółów budowlanych likwiduje tzw. mostki termiczne, to jest miejsca, w których intensywnie tracone jest ciepło np. wieńce i nadproża, połączenie płyty balkonowej ze stropem żelbetowym; mostki termiczne mogą spowodować zwiększone zapotrzebowanie ciepła budynku nawet o 20%
  • właściwa wentylacja pomieszczeń i dobre okna

Pompa ciepła należy do niskotemperaturowych źródeł ciepła i instalacja grzewcza w budynku powinna być do tego przystosowana. Im temperatura wody grzewczej będzie niższa, tym pompa ciepła będzie pracować oszczędniej – zużyje mniej energii elektrycznej.

Pompy ciepła w nowych budynkach

Nowy budynek, który będzie ogrzewany pompą ciepła powinien być wyposażony w ogrzewanie  podłogowe lub ścienne. W najzimniejsze dni do zapewnienia wymaganej temperatury w ogrzewanych pomieszczeniach powinna wystarczyć woda grzewcza o temperaturze 35 – 40 °C. Ogrzewanie podłogowe ma tą przewagę nad innymi systemami, że jego duża bezwładność cieplna pozwala na dłuższe przerwy w pracy pompy ciepła bez obniżenia komfortu w ogrzewanych pomieszczeniach.

Przy ogrzewaniu podłogowym należy liczyć się z tym, że konstrukcja podłogi wymaga określonej wysokości do jej ułożenia i będzie miała określoną wagę, co będzie istotne dla stropów. Istotnym dla ogrzewania podłogowego jest rodzaj wykończenia podłogi (wykładziny podłogowej), który należy uwzględnić już na etapie projektowania ogrzewania.

Pompa ciepła może również współpracować z grzejnikami, jednak zaprojektowanymi o stosunkowo niską temperaturę wody grzewczej na zasilaniu grzejników, np. 50 – 60°C. Chociaż, są również pompy ciepła które mogą ogrzewać wodę do temperatury nawet 70°C. Należy liczyć się z tym, że grzejniki o niskiej temperaturze wody grzewczej będą duże lub trzeba będzie zastosować kilka w danym pomieszczeniu.

Nie można powiedzieć że pompa ciepła będzie dla każdego najlepszym rozwiązaniem. Z pewnością, jest to jedna z możliwości, nad którą warto się zastanowić. Samo zastosowanie pompy ciepła nie gwarantuje niskich kosztów ogrzewania budynku oraz prawidłowej i bezawaryjnej pracy instalacji.  Każde źródło ciepła, również pompa ciepła stawia określone wymagania, które należy spełnić aby osiągnąć zamierzony efekt – niskie koszty ogrzewania i spokój przez następnych kilkadziesiąt lat.

Już na etapie projektowania domu warto zastanowić się nad sposobem jego ogrzewania – rodzaj źródła ciepła oraz instalacji grzewczej w budynku. Dzięki temu można zastosować optymalne rozwiązania, które pozwolą uniknąć późniejszych problemów, oraz mogą obniżyć koszty inwestycji.

Zalety pomp ciepła

  • niższe koszty budowy domu – nie ma potrzeby magazynowania opału, budowy komina
  • użytkownik pompy ciepła nie musi tracić czasu na szukanie paliwa o odpowiedniej jakości, gdzie przy niektórych źródłach ciepła jest to zasadnicza kwestia wpływająca na trwałość kotła, jego awaryjność i koszt ogrzewania
  • jest jednym z najtańszych w eksploatacji źródeł ciepła
  • nie wymaga uciążliwej obsługi – obsługa pompy ciepła i instalacji grzewczej sprowadza się jedynie do odpowiednich ustawień regulatora i dostosowania pracy instalacji do indywidualnych potrzeb użytkowników
  • długa żywotność pompy ciepła – nawet do 50 lat
  • pompa ciepła jest przyjazna dla środowiska naturalnego – łatwo można uzyskać niskooprocentowany kredyt na inwestycję proekologiczną
  • udział energii elektrycznej pochodzącej z biopaliw, energii słonecznej i wiatru systematycznie  wzrasta – w przyszłości pompy ciepła będą zasilane wyłącznie energią elektryczną z odnawialnych źródeł energii tzw. „zielonym prądem”
  • pompa ciepła może być jedynym źródłem ciepła dla budynku (wyjątkiem jest pompa ciepła powietrze/woda), ale może również współpracować z dodatkowymi – łatwo można podłączyć do instalacji np. kolektory słoneczne czy kominek z płaszczem wodnym, może również współpracować z kotłem gazowym, olejowym lub na paliwo stałe
  • pompa ciepła oprócz ogrzewania może również chłodzić pomieszczenia w lecie podnosząc komfort w budynku

Wady pomp ciepła

  • wyższa cena początkowa inwestycji w porównaniu z tradycyjnymi źródłami ciepła
  • odpowiednie ogrzewanie budynku – pompa ciepła jest niskotemperaturowym źródłem ciepła, co oznacza że może ogrzać wodę grzewczą zasilającą instalację centralnego ogrzewania do stosunkowo niskiej temperatury, co z kolei wymaga zastosowania przystosowanej do tego instalacji grzewczej

Zobacz również:

Polecamy

Najnowsze

Drewno opałowe

Drewno jest produktem naturalnym, przyjaznym dla środowiska i łatwo dostępnym. Zapewnia jedne z najniższych kosztów ogrzewania i nie zanieczyszcza atmosfery. Jest jedynym paliwem, które posiada zerowy bilans dwutlenku węgla (CO2), tzn. ilość emitowanego w spalinach dwutlenku węgla jest zbliżona do ilości tego gazu pochłoniętego przez roślinę w czasie jej wzrostu. Ceny drewna opałowego Orientacyjne ceny […]

Grzejniki

Grzejnik nie jest już tylko wyposażeniem domu. Ogrzewa pomieszczenie i jest również elementem aranżacji wnętrza. Niewłaściwie dobrany będzie od razu rzucał się w oczy po wejściu do pokoju i może sprawiać nieprzyjemne wrażenie. Dobrze dopasowany, o ciekawym kolorze i kształcie, może nadać wnętrzu wyjątkowy i ciekawy charakter. Bogata oferta grzejników umożliwia wybór odpowiedniego rozwiązania dla […]

Kolektory płaskie

Kolektory słoneczne płaskie zamieniają energię słoneczną na ciepło, które można wykorzystać do ogrzewania wody użytkowej, wody w basenach i do ogrzewania domu – najczęściej wykorzystywane są do wspomagania ogrzewania wody użytkowej.  W zależności od rodzaju kolektorów możemy je zamontować w każdym dostępnym miejscu, np. na dachu pochylonym lub płaskim, wbudowane w połać dachu, na ścianie […]