Rodzaje pomp ciepła. Przewodnik po dostępnych rozwiązaniach

Wysokie ceny energii elektrycznej i gazu sprawiają, że coraz większa liczba właścicieli domów, sklepów i biur zadaje sobie pytanie: jak obniżyć rachunki za ogrzewanie bez rezygnacji z komfortu cieplnego? 

Odpowiedzią mogą być pompy ciepła – nowoczesne i energooszczędne urządzenia pozwalające znacznie zmniejszyć koszty ogrzewania. Jednak duża liczba rozmaitych systemów dostępnych na rynku sprawia, że wybór właściwej pompy ciepła jest co najmniej trudny. Dlatego w tym przewodniku w przystępny sposób omawiamy jak dobrać pompę ciepła: jakie są rodzaje pomp ciepła, ich wady, zalety oraz zakres stosowania. 

Jak działa pompa ciepła?

Zanim przedstawimy dostępne na rynku pompy ciepła, wyjaśnijmy zasadę ich działania. Pompa ciepła to urządzenie, które pobiera darmową energię cieplną z otoczenia - gruntu, powietrza lub wody - i przetwarza ją w ciepło do ogrzewania domu i wody użytkowej. Pompa ciepła pobiera energię z otoczenia i przekazuje ją tam, gdzie jest potrzebna, czyli do systemu grzewczego.

Główne rodzaje pompy ciepła

Na rynku dostępnych jest kilka typów pomp ciepła, różniących się przede wszystkim źródłem, z którego pobierają energię. Każdy rodzaj ma swoje zalety oraz wady i najlepiej sprawdza się w określonych warunkach. Przyjrzyjmy się po kolei wszystkim dostępnym opcjom, zaczynając od najbardziej wydajnych - pomp gruntowych.

Gruntowe pompy ciepła

Pompa gruntowa wykorzystuje ciepło zgromadzone w ziemi, które – wbrew pozorom – jest bardzo stabilne przez cały rok. Na głębokości 15-20 metrów temperatura utrzymuje się na stałym poziomie około 10°C. System składa się z dwóch głównych elementów:

• Wymiennika gruntowego (poziomego lub pionowego).

• Jednostki centralnej w budynku.

W wymienniku krąży niezamarzający płyn, który pobiera ciepło z gruntu. W procesie sprężania temperatura w jednostce centralnej jest podnoszona do poziomu użytecznego dla ogrzewania domu (35-55°C). Co ciekawe, z każdego 1 kW energii elektrycznej zużytej na działanie pompy możemy uzyskać nawet 4-5 kW energii cieplnej.

Zalety:

• Najwyższa stabilność pracy przez cały rok.

• Najwyższa efektywność energetyczna.

• Niezależność od temperatury zewnętrznej.

• Długa żywotność (nawet 25-30 lat).

Wady:

• Wysoki koszt początkowy.

• Niezbędna jest duża działka pod kolektor oraz prace ziemne.

Pompy ciepła powietrze-powietrze

System, który składa się z jednostki zewnętrznej (która pobiera ciepło z powietrza) i jednej lub kilku jednostek wewnętrznych, które rozprowadzają ciepłe lub chłodne powietrze bezpośrednio w pomieszczeniach.

Energię pomiędzy jednostkami transportuje czynnik chłodniczy krążący w systemie. Pompy powietrze-powietrze charakteryzują się możliwością szybkiego przełączania między trybami pracy – z grzania na chłodzenie lub odwrotnie, co odbywa się poprzez odwrócenie obiegu czynnika chłodniczego (tzw. reverse cycle). Dodatkowo, dostępność różnych jednostek wewnętrznych pozwala dostosować system do indywidualnych potrzeb i oczekiwań klientów, zapewniając elastyczność w aranżacji i komfort użytkowania.

Zalety:

• Najniższy koszt inwestycji.

• Bardzo szybki i prosty montaż.

• Możliwość chłodzenia latem.

• Idealne jako uzupełnienie istniejącego ogrzewania.

Wady:

• Konieczność montażu jednostek wewnętrznych w każdym pomieszczeniu.

• Brak funkcji podgrzewania wody użytkowej, choć dostępne są systemy powietrze-powietrze z modułem hydraulicznym, które mogą tę funkcję zapewnić.

Pompy ciepła powietrze-woda

Ten typ pompy pobiera energię cieplną bezpośrednio z powietrza. Proces rozpoczyna się od zassania powietrza przez wentylator jednostki zewnętrznej. Powietrze przepływa przez parownik, gdzie oddaje energię czynnikowi chłodniczemu. Ten, po sprężeniu i podniesieniu temperatury, przekazuje ciepło do instalacji w domu.

Warto zauważyć, że nowoczesne pompy powietrze-woda mogą efektywnie działać nawet przy temperaturach zewnętrznych sięgających -25°C, a system automatycznie dostosowuje ich pracę do warunków zewnętrznych, optymalizując zużycie energii

Zalety:

• Prosta i niedroga instalacja.

• Nie wymaga dużej działki.

• Dobra efektywność w umiarkowanym klimacie.

• Możliwość montażu w istniejących budynkach.

Wady:

• Wydajność zależna od temperatury zewnętrznej.

• Nieco głośniejsza praca niż w przypadku pomp gruntowych, zwłaszcza w niskich temperaturach, gdy urządzenie intensyfikuje pracę sprężarki.

• Krótszy okres żywotności (około 15-20 lat) w porównaniu do pomp gruntowych.

W ofercie TECHNAB dostępna jest pompa powietrze-woda Midea M-Thermal, charakteryzująca się wysoką efektywnością energetyczną (klasa A+++), możliwością integracji z systemem fotowoltaicznym (funkcja Smart Grid) oraz funkcjami sterowania przez aplikację mobilną SmartHome. 

Pompy do ciepłej wody użytkowej (CWU)

Pompy CWU to urządzenia wyspecjalizowane w podgrzewaniu wody użytkowej. Najczęściej są zintegrowane z zasobnikiem o pojemności 200-300 litrów. Pobierają ciepło z powietrza w pomieszczeniu, w którym są zainstalowane (najczęściej piwnica, kotłownia lub garaż) lub z powietrza zewnętrznego.

Ciekawe jest to, że przy produkcji ciepłej wody, pompa schładza i osusza powietrze w pomieszczeniu. Może więc mieć dodatkową funkcję pracując jako osuszacz w wilgotnych pomieszczeniach

Zalety:

• Niski koszt zakupu i instalacji.

• Idealne do podgrzewania wody użytkowej.

• Można połączyć ją z fotowoltaiką.

• Doskonałe jako uzupełnienie istniejącego systemu grzewczego.

Wady:

• Służą wyłącznie do podgrzewania wody.

• Mniejsza moc i wydajność w porównaniu do pełnowymiarowych pomp ciepła, które są zaprojektowane zarówno do ogrzewania pomieszczeń, jak i podgrzewania wody.

Pompy monoblok

Pompa typu monoblok to szczególny rodzaj pompy powietrze-woda, gdzie wszystkie elementy układu chłodniczego są zamknięte w jednej obudowie na zewnątrz budynku. Do wnętrza domu prowadzone są tylko rury z wodą grzewczą.

Zalety:

• Bezpieczna i prosta w montażu konstrukcja, niewymagająca wykonywania połączeń chłodniczych. 

• Cały układ chłodniczy jest szczelnie zamknięty i przetestowany fabrycznie.

• Instalację może wykonać hydraulik bez uprawnień chłodniczych.

Wady

• Nieco niższa wydajność w porównaniu do pompy powietrze-woda ze względu na straty ciepła w rurach prowadzonych na zewnątrz. 

• Ryzyko zamarzania wody w rurach zewnętrznych przy bardzo niskich temperaturach. 

• Konieczność stosowania glikolu (płynu niezamarzającego) w obiegu zewnętrznym, choć można zastosować również inne systemy, takie jak zawory lub zasilanie awaryjne UPS, które zabezpieczają instalację przed zamarzaniem.

• Zajmuje więcej miejsca na zewnątrz budynku niż jednostka zewnętrzna pompy split. 

• Zwykle nieco głośniejsza praca od pomp powietrze-woda typu monoblok (ATW).

Jak dobrać pompę ciepła?

Wybór odpowiedniej pompy ciepła zależy od kilku czynników:

Wielkość i charakterystyka budynku

• Powierzchnia do ogrzania.

• Klasa energetyczna budynku.

• Rodzaj instalacji grzewczej.

Dostępna przestrzeń

• Wielkość działki.

• Możliwości montażowe.

Lokalne warunki klimatyczne

• Minimalne temperatury zimą.

• Długość sezonu grzewczego.

Budżet

• Koszty początkowe.

• Przewidywane koszty eksploatacji.

Porównanie kosztów i efektywności różnych rodzajów pomp ciepła

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Czy pompa ciepła ogrzeje dom podczas silnych mrozów? 

Tak, nowoczesne pompy ciepła są w stanie skutecznie ogrzewać dom nawet przy temperaturach zewnętrznych sięgających -25°C. Pompy gruntowe działają niezależnie od temperatury powietrza, a najnowsze modele pomp powietrznych są wyposażone w systemy zabezpieczające i dodatkowe grzałki na wypadek ekstremalnych mrozów.

Jak głośno pracuje pompa ciepła? 

Poziom hałasu zależy od modelu i typu pompy. Pompy gruntowe są praktycznie bezgłośne, gdyż wszystkie elementy znajdują się wewnątrz budynku. W przypadku pomp powietrznych, jednostka zewnętrzna generuje dźwięk porównywalny do pracy lodówki (około 35-60 dB z odległości 1 metra). Nowoczesne modele posiadają tryb cichy, szczególnie przydatny w nocy.

Ile czasu zajmuje montaż pompy ciepła?

• Pompa gruntowa z kolektorem poziomym: 3-5 dni.

• Pompa gruntowa z odwiertami pionowymi: 5-7 dni.

• Pompa powietrze-woda: 2-3 dni.

• Pompa powietrze-powietrze: 1 dzień.

Czas ten może różnić się w zależności od specyfiki budynku i zakresu prac dodatkowych.

Czy pompę ciepła można zamontować w starym budynku? 

Tak, jednak wcześniej warto przeprowadzić audyt energetyczny. Duże znaczenie ma stan izolacji budynku i typ instalacji grzewczej. W starszych domach konieczna może być modernizacja systemu grzewczego lub dodatkowe ocieplenie budynku.

Jakie są realne koszty eksploatacji? 

Koszty zależą od wielu czynników, ale przyjmuje się, że pompa ciepła zużywa 1 kWh energii elektrycznej, by wyprodukować 3-5 kWh energii cieplnej. Dla przeciętnego domu 150m² roczne koszty ogrzewania pompą ciepła mogą być nawet o 50% niższe w porównaniu do ogrzewania gazem czy prądem.

Jak często trzeba serwisować pompę ciepła? 

Zaleca się wykonywanie przeglądu raz w roku, najlepiej przed sezonem grzewczym. Obejmuje on sprawdzenie szczelności układu, czyszczenie filtrów i kontrolę parametrów pracy.

Czy pompa ciepła może również chłodzić dom? 

Większość nowoczesnych pomp ciepła ma funkcję chłodzenia. Pompy powietrze-powietrze działają jak klasyczne klimatyzatory. Pompy powietrze-woda i gruntowe mogą zapewnić chłodzenie poprzez instalację podłogową lub klimakonwektory.

Czy można łączyć pompę ciepła z fotowoltaiką? 

Tak, to bardzo korzystne połączenie. Instalacja fotowoltaiczna może dostarczać energię elektryczną do zasilania pompy ciepła i znacząco obniżając koszty eksploatacji. Wiele modeli pomp ma funkcję Smart Grid, która optymalizuje pracę w połączeniu z fotowoltaiką.

Jaka jest żywotność pompy ciepła?

• Pompy gruntowe: 25-30 lat.

• Pompy powietrze-woda: 15-20 lat.

• Pompy powietrze-powietrze: 10-15 lat.

Trwałość pompy ciepła zależy od jakości urządzenia, prawidłowego montażu i regularnych przeglądów.

Czy pompa ciepła działa też w lecie? 

Tak, pompa ciepła może pracować przez cały rok. Latem służy do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, a jeśli jest wyposażona w funkcję chłodzenia, może również ochładzać pomieszczenia.