Jak działa pompa ciepła?

Jaka jest zasada działania pompy ciepła?

Pompa ciepła to urządzenie zamieniające energię elektryczną na ciepło. Ale jego działanie nie jest tak proste, jak w przypadku kaloryferów czy grzejnika elektrycznego. Urządzenie to wykorzystuje takie procesy termodynamiczne jak sprężanie, chłodzenie, rozprężanie i ogrzewanie czynnika grzewczego. W związku z tym, że sprężanie powoduje podniesienie temperatury, to tą wyższą temperaturę możemy sobie za pośrednictwem wymiennika ciepła odbierać w pomieszczeniu. Później, podczas rozprężania dochodzi do znaczącego spadku temperatury (nawet do -20 stopni celsjusza). Jeżeli na zewnątrz jest wyższa temperatura niż temperatura rozprężonego czynnika grzewczego to po ogrzaniu czynnika, może zostać on ponownie sprężony, a ciepło z niego odebrane. Proces ogrzewania pomieszczeń odbywa się w cyklu zamkniętym.

Jak pompa ciepła pobiera energię z zewnątrz budynku?

W zależności od typu pompy ciepła, może ona pobierać ciepło z otoczenia (pompy powietrzne) lub gruntu (pompy gruntowe). Ważnym elementem pompy ciepła są wymienniki ciepła. Są one odpowiedzialne za przekazywanie energii cieplnej do wnętrza pomieszczeń, a także za odbieranie chłodu od czynnika roboczego na zewnętrznej części instalacji budynku. 

Rodzaje pomp ciepła

Jakie są różnice między pompą ciepła typu split a monoblok?

Instalacja monoblokowa zakłada, że cała instalacja jest z czynnikiem grzewczym jest na zewnątrz i stamtąd pobieranej jest ciepło do ogrzewania centralnego i ciepłej wody użytkowej. W przypadku instalacji typu split układ czynnika grzewczego jest bardziej skomplikowany, bo wchodzi do mieszkania/domu i tam znajduje się wymiennik ciepła, który odbiera wygenerowane ciepło od czynnika. Wiąże się to z pewnymi stratami sprężania czynnika, co wynika z wydłużenia odległości transportu czynnika. Co ciekawe układy split są tańsze. Tak więc oba wybory będą trafione: jeden ma niższe koszty inwestycji, a drugi ma niższe koszty eksploatacji.

Porównanie pompy gruntowej i powietrznej

Najważniejsza różnica między nimi to cena i wydajność. Gruntowe pompy ciepła są droższe ze względu na konieczność wykonania prac w gruncie. Są to odwierty pionowe lub instalacja pozioma, zwykle to zależy od dostępnej powierzchni gruntu pod instalację lub od parametrów gruntu. Ciężko oszacować różnice w kosztach inwestycji, ale z reguły wynosi ona 10-40%. Z racji, że temperatura pod ziemią w ciągu roku jest stabilna i wynosi nawet 10 stopni celsjusza to jej współczynnik COP też jest stały. Jest to bardzo istotny parametr, który dostarcza informacji, ile kWh ciepła zostanie uzyskane w odniesieniu do 1 kWh energii elektrycznej dostarczonej do pracy pompy. W przypadku powietrznej pompy ciepła ten współczynnik średnio w ciągu roku jest niższy i waha się w zależności od temperatury powietrza. 

Z racji, że zewnętrzna jednostka powietrznej pompy ciepła z reguły jest gdzieś przy domu, to sprężarka, wentylator czy ewentualnie inne elementy generują pewien hałas. Jest on porównywalny do hałasu, jaki generuje lodówka, dlatego jest to w większości przypadków mało istotny aspekt tego rodzaju pompy.

Zastosowanie pompy ciepła to również klimatyzacja, a więc mogą pracować również w obiegu odwrotnym. W tym przypadku również gruntowe PC sprawdzą się o wiele lepiej, gdyż wymagają znacznie mniej energii do chłodzenia pomieszczeń niż powietrzne.

Instalacja pompy ciepła

Jakie są koszty instalacji pompy ciepła i jak przebiega montaż pompy ciepła?

To oczywiście zależy czy zdecydują się Państwa na pompę ciepła monoblok czy split, gruntową czy powietrzną, jaką powierzchnie chcecie Państwo ogrzać, jaką budynek ma izolacje, czy ma to być główne źródło ciepła w budynku oraz zależy również od konkretnego producenta. Tyle czynników sprawia, że cena pompy wraz z montażem może wahać się od 25 000 PLN do nawet 140 000 PLN. Należy jednak pamiętać, że na tą technologie przewidziane są liczne programy dofinansowujące i warto do nas się zgłosić, że poznać szczegóły.

W przypadku gruntowych PC prace ziemne dodatkowo wydłużają czas montażu, natomiast standardowo wynosił on ok. 2-4 dni robocze przez zespół pracowników technicznych.

Czy potrzebne są dodatkowe instalacje do ogrzewania podłogowego?

Generalnie, w większości przypadków takiej potrzeby nie będzie. Warto jednak konkretny projekt przedyskutować z naszym specjalistą, aby mieć pewność, że ogrzewanie domu przy zmianie źródła ciepła np. z kotła gazowego lub olejowego na pompę ciepła będzie porównywalnie skuteczne.

Finansowanie i dotacje na pompę ciepła

Jakie dofinansowania dostępne są na zakup i montaż pompy ciepła?

Program, z którego korzysta większość inwestorów to rządowy program „Czyste powietrze”, prowadzony od kilku lat. Pozwala on na uzyskanie refundacji kosztów do nawet 70 000 zł w zależności od przewidzianych prac demontażowych poprzedniego źródła ciepła i instalacji grzewczej, zakupu instalacji i usług montażowych pompy ciepła razem z instalacją grzewczą. Możliwe są jeszcze wyższe dotacje, jeżeli oprócz instalacji grzewczej użytkownik planuje termomodernizację budynku lub instalację fotowoltaiczną. Co ważne, program uwzględnia kryterium dochodowe uczestnika programu. Osoby o najmniejszych dochodach mogą liczyć na najwyższe dotacje, natomiast osobom które zarabiają powyżej 135 000 zł rocznie nie przysługują żadne dopłaty.

Jakie są jeszcze dostępne dotacje poza „Czystym powietrzem”?

Na co zwrócić uwagę wybierając najlepsze źródło ciepła

Efektywność pomp ciepła

Współczynnik efektywności pompy COP (Coefficient of Power) to nic innego jak zdolność do zamiany prądu na ciepło. W przypadku pomp ciepła współczynnik ten ma wartość większą niż 1. 

Im wyższa jego wartość, tym lepiej dla Twoich rachunków za energię. Dla wysokich COP wystarczy przez większość dni w roku zaledwie kilka kilowatów energii, by osiągnąć wystarczającą ilość ciepła. 

Jeżeli do tej pory stosowaliśmy ogrzewanie elektryczne to właśnie współczynnik COP wskazuje nam, ilekroć zaoszczędzimy na kosztach ogrzewania, jeżeli zaczniemy stosować pompę ciepła. 

Koszty instalacji i koszty eksploatacji

Zakres cenowy urządzeń na rynku jest bardzo szeroki i zwykle zależy od technologii, mocy urządzenia, efektywności, żywotności i wygody obsługi. Również ceny montażu przez różne ekipy mogą się od siebie różnić. 

Koszty użytkowania pompy to nie tylko ilość energii pobieranej przez pompę ciepła i ceny prądu, ale to także koszty przeglądów okresowych. W przypadku pomp, zasadne jest coroczne sprawdzanie stanu elementów układu, ewentualne uzupełnianie ilości czynnika w obiegu grzewczym. Często, od tych przeglądów zależy też utrzymanie gwarancji producenta.

Moc pompy i zakres temperatur pracy

Moc urządzenia grzewczego jest dobierana w zależności od wielu czynników: powierzchnia użytkowa, grubość izolacji, profil ogrzewania i liczba domowników. Istotne jest również wybrana technologia pompy ciepła, obecność alternatywne źródło ciepła, a także rodzaj systemu grzewczego (podłogowe czy kaloryfery). Firmy oferujące systemy grzewcze często wprowadzają te dane do systemów, który zwraca im zapotrzebowanie na energię cieplną, przeliczają to następnie na moc cieplną, a po uwzględnieniu współczynnika COP wynikiem analiz jest moc elektryczna pompy ciepła. Na podstawie tego wyniku dobierane jest konkretne urządzenie, które pokryje zapotrzebowanie na ciepło. 

Zakres temperatur jest kluczowy dla pomp ciepła typu powietrze-powietrze, z tego względu, że temperatura powietrza na zewnątrz w ciągu roku mocno się zmienia, przez co współczynnik COP waha się w granicach 0,9-5. Gdy temperatura powietrza spada poniżej -20 stopni Celsjusza, czynnik grzewczy musi być dogrzewany przez grzałkę, żeby możliwe było utrzymanie odpowiedniej temperatury w pomieszczeniach. Grzałka elektryczna oczywiście pobiera energię, co sprawia, że COP znacząco spada. Takie niskie temperatury zdarzają się w ostatnich latach niezwykle rzadko, dlatego tym większym zainteresowaniem cieszą się pompy ciepła powietrzne. 

Obsługa – komfort użytkowania i dostęp mobilny

Układy pomp ciepła są dzisiaj bardzo dobrze zautomatyzowane oraz większość z nich posiada już nawet aplikację mobilną do monitorowania jej pracy, sterowania, odbierania ewentualnych alarmów i kontaktów z serwisem instalatora lub producenta. Jeśli zależy Ci na takiej wygodzie, to nasz doradca z pewnością przedstawi Ci takie rozwiązania, które odpowiedzą na Twoje wymagania.

Podsumowanie

Pompy ciepła należą do instalacji nieco bardziej skomplikowanych niż kotły gazowe czy ogrzewanie elektryczne. Z racji, że wykorzystują ciepło występujące naturalnie w przyrodzie – w powietrzu, w gruncie lub w zbiorniku wodnym, zalicza się je do odnawialnych źródeł energii. 

Na rynku istnieje również takie rozwiązanie jak hybrydowa pompa ciepła, która standardowo jest zasilana do określonej temperatury powietrza zewnętrznego, a następnie do centralnego ogrzewania i domowego zbiornika ciepłej wody  wykorzystuje paliwo gazowe, najczęściej gaz ziemny. 

Pompa ciepła może również w bardzo fajny sposób współpracować z fotowoltaiką, małą turbiną wiatrową, magazynem energii lub buforem ciepła, dzięki czemu możesz stworzyć częściowo niezależny system energetyczny oparty o odnawialne źródła energii, które zapewni niskie koszty prowadzenia Twojego gospodarstwa domowego lub gospodarstwa rolnego.