Kiedy zainwestować w gruntową, a kiedy w powietrzną pompę ciepła?
Zmniejszenie kosztów ogrzewania w najbliższym sezonie to marzenie każdego. Niektórzy decydują się na montaż pompy ciepła. Czy rzeczywiście to urządzenie pomoże zaoszczędzić na ogrzewaniu? Czy pompę ciepła możesz zamontować tylko w nowym domu, czy także podczas remontu?
Pompa ciepła do nowych i modernizowanych domów
Według raportu PORT PC (Polskiej Organizacji Rozwoju Technologii Pomp Ciepła) w 2013 r. w Polsce sprzedano o 20% więcej pomp ciepła niż rok wcześniej. Za ten wzrost odpowiadają urządzenia wykorzystujące jako źródło ciepła powietrze zewnętrzne, a zwłaszcza pompy ciepła przeznaczone wyłącznie do przygotowywania ciepłej wody użytkowej oraz urządzenia typu split z dwiema jednostkami: zewnętrzną (do pozyskiwania ciepła z powietrza poza budynkiem) i wewnętrzną (do dystrybucji ciepła w budynku). Popularność tych pierwszych bierze się zapewne stąd, że idealnie nadają się do modernizacji kotłowni na paliwa stałe, których jest w Polsce bardzo dużo. W tym roku można się spodziewać jeszcze większego zainteresowania nimi w związku z wygaśnięciem programu dotacji do instalacji kolektorów słonecznych. Pompy ciepła typu split mają uniwersalne zastosowanie i są stosunkowo łatwe do zamontowania.
Instalowanie ich w nowych budynkach z ogrzewaniem niskotemperaturowym (podłogowym lub ściennym) pozwala uzyskać wysoki współczynnik efektywności. Urządzenia te są także idealne do modernizacji systemów grzewczych opalanych drogim paliwem, na przykład olejem opałowym lub propanem.
Pompy ciepła gruntowe i wodne – gdzie lokalizować wymienniki
Do czerpania ciepła z ziemi wykorzystuje się wymienniki gruntowe (GWC) – poziomy lub pionowy. Rury wymiennika poziomego z polietylenu (zwykle PE25 lub PE32) wypełnione cieczą niezamarzającą układa się jedna obok drugiej w odległości uzależnionej od ich średnicy, ale zwykle nie gęściej niż co 0,5-0,8 m. Dostępne są też rozwiązania z rurą ukształtowaną w spiralę. Ważna jest głębokość, na jakiej rury zostaną zakopane. Muszą się znaleźć mniej więcej 20 cm poniżej strefy przemarzania gruntu, a więc w Polsce na głębokości od 1 do 1,6 m pod powierzchnią. Wielkość obszaru, który należy przeznaczyć pod poziomy GWC, zależy od zapotrzebowania budynku na energię (jego standardu cieplnego) oraz szacowanego zużycia ciepłej wody użytkowej.
Zwykle jest trzy-cztery razy większy niż powierzchnia ogrzewanego domu. Musi mieć zapewniony dostęp promieni słonecznych i wody opadowej, aby mógł się regenerować, więc nie może być pokryty płytami chodnikowymi, kostką brukową lub inną tego typu nawierzchnią. Można założyć nad nim warzywniak, trawnik lub zasadzić kwiaty albo niewielkie krzewy o płytkim systemie korzeniowym, który nie zniszczy ułożonych w ziemi r ur. Wykonanie poziomego wymiennika gruntowego jest tańsze niż pionowego, lecz nie będzie on dobrym rozwiązaniem w instalacji, w której pompa ciepła ma być wykorzystywana także latem, do naturalnego chłodzenia budynku. Pionowy GWC sięga znacznie głębiej pod powierzchnię ziemi niż poziomy, przez co jego wykonanie wymaga zastosowania specjalistycznego sprzętu wiertniczego.
Wykonanie odwiertu gruntowej pompy ciepła
Otwory o średnicy kilkunastu centymetrów wierci się zazwyczaj do głębokości 100 m, co pozwala uniknąć dodatkowych projektów i pozwoleń koniecznych przy głębszych odwiertach. Wprowadza się do nich rurę z polietylenu, najczęściej PE40 lub PE32, którą wypełnia się płynem niezamarzającym. Łączna długość wymiennika jest obliczana indywidualnie i przeważnie wynosi od 1 do 2 m na każdy metr kwadratowy powierzchni ogrzewanej budynku. Decydując się na takie rozwiązanie, nie trzeba dysponować dużą działką.
Należy jednak wziąć pod uwagę to, że na teren działki musi wjechać ciężki sprzęt, a do wykonania odwiertu będzie konieczny dół na wypłukiwany urobek. Lepiej więc zdecydować się na budowę wymiennika, zanim zagospodaruje się ogród. Teren nad wymiennikiem pionowym jest niewielki. Po zakończeniu prac montażowych można go dowolnie zagospodarować.
Powietrzne pompy ciepła - zalety
Najpopularniejsze obecnie pompy ciepła to te, które jako źródło ciepła wykorzystują energię zawartą w powietrzu zewnętrznym. Jest ona ogólnie dostępna i niewyczerpalna. Pompa powietrzna nie potrzebuje wymiennika (w przypadku pompy typu solanka-woda jest on niezbędny), co z jednej strony jest jej zaletą, z drugiej – wadą. Zainstalowanie urządzenia jest tańsze, ale temperatura dolnego źródła, czyli powietrza, jest niestabilna, ponieważ zmienia się w ciągu roku w szerokim zakresie, a na dodatek jest odwrotnie proporcjonalna do zapotrzebowania budynku na ciepło. Mimo to klimat panujący w Polsce pozwala na stosowanie pomp ciepła typu powietrze-woda i na uzyskiwanie bardzo dobrej efektywności takich układów grzewczych.
Ważną zaletą takich pomp jest też możliwość wykorzystywania ich do chłodzenia budynku w sposób aktywny, to znaczy z udziałem sprężarki. Wymienniki ciepła pompy są zamieniane funkcjami i wówczas ciepło może być odbierane od wody krążącej w instalacji grzewczej i oddawane na zewnątrz. W ten sposób, chłodząc wodę w ogrzewaniu podłogowym, można podczas upałów poprawić komfort w wyposażonych w nie wnętrzach. W układach z niskotemperaturowym ogrzewaniem płaszczyznowym dobrej klasy pompa ciepła typu powietrze-woda może osiągać efektywność całoroczną przewyższającą 3,6. Jest to wynik bliski osiągnięciom średniej klasy pomp ciepła typu solanka-woda.
Jakie pompy ciepła stosuje się do C.O. i przygotowywania c.w.u.?
Do ogrzewania centralnego i przygotowywania ciepłej wody użytkowej są stosowane powietrzne pompy ciepła typu monoblok lub split. Pierwsze mają wszystkie elementy w jednej obudowie i są przeznaczone do montowania na zewnątrz lub wewnątrz budynku. Ich niewątpliwą zaletą są duża trwałość oraz możliwość uzyskania stosunkowo wysokiej jak na pompy ciepła, bo dochodzącej do 65°C, temperatury wody grzewczej.
Budowa modułowa urządzeń typu split (składających się z jednostek zewnętrznej i wewnętrznej) pozwala z kolei na większą swobodę w wyborze miejsca montażu, co w modernizowanych budynkach ma niekiedy duże znaczenie. W porównaniu z urządzeniami monoblokowymi pompy typu split mają jednak niższą efektywność, ale różnica nie jest wielka. Pompy ciepła powietrze-woda mogą pracować również w niskiej temperaturze dochodzącej do -15°C, a niekiedy nawet do -25°C. W praktyce oznacza to, że są w stanie dostarczać ciepło do budynku przez cały rok. Jednak ze względu na spadek ich mocy i wydajności wraz z obniżaniem się temperatury powietrza na zewnątrz muszą być uzupełnione drugim źródłem ciepła.
CZYM OGRZEWAĆ DOM? - POMPA CIEPŁA
Pompa ciepła w nowym budynku
W nowych budynkach źródłem szczytowym jest zwykle grzałka elektryczna. Takie rozwiązanie jest najłatwiejsze do wykonania i najtańsze inwestycyjnie, ale informacja o potrzebie wykorzystywania grzałki elektrycznej może niektórych przerażać. Nie ma powodu, by tak było, ponieważ w praktyce będzie się ona włączała rzadko, tylko po to, by wspomóc pompę ciepła w czasie największych mrozów. Dobrze dobrana pompa ciepła typu powietrze-woda w budynku wyposażonym w niskotemperaturowe ogrzewanie płaszczyznowe jest bowiem w stanie pokryć blisko 99% jego zapotrzebowania na energię cieplną. Jedynie brakujące 1-2% musi być dostarczone przez grzałkę elektryczną.
W jakich budynkach stosować pompę ciepła powietrze-woda?
Pompy ciepła typu powietrze-woda są polecane do budynków nowych z niskotemperaturowym ogrzewaniem płaszczyznowym lub modernizowanych instalacji grzewczych zasilanych przez kocioł na gaz płynny lub kocioł olejowy. W takich układach kocioł zwykle się pozostawia i stanowi on tak zwane źródło szczytowe, natomiast pompa ciepła przejmuje kontrolę nad całym układem grzewczym i „decyduje” o pracy kotła.
Kocioł włącza się tylko w okresach występowania niskiej temperatury na zewnątrz, jeżeli pompa ciepła nie jest w stanie zapewnić wymaganej przez budynek mocy grzewczej. W takich układach można się spodziewać oszczędności sięgających 50%. Warunkiem są jednak niskie parametry pracy instalacji grzewczej, nieprzekraczające 55/45oC (temperatura zasilania/temperatura powrotu). Dlatego przed zamontowaniem pompy należy przeprowadzić modernizację instalacji dystrybucji ciepła w budynku, a więc rur i grzejników. Najpierw trzeba szukać miejsc ucieczki energii, a dopiero potem rozwiązań sprawniej dostarczających ciepło.
