Pompy ciepła – zasada działania i możliwości instalacyjne

Pompy ciepła to coraz częściej wykorzystywane rozwiązanie grzewcze, nie tylko w nowopowstających obiektach, ale także w remontowanych. Użytkownicy decydują się na wymianę systemu ogrzewania ze względów ekonomicznych, ekologicznych, ale również bezpieczeństwa. Pompa ciepła jest rozwiązaniem innowacyjnym i obecnie uważanym za najbardziej efektywne. Jak działa i czy można ją zainstalować w każdych warunkach?

Dlaczego pompa ciepła?

Osoby, które zdecydowały się na ten system grzewczy, podają dwa zasadnicze powody:

• Dążenie do zmniejszenia kosztów eksploatacji budynku, w których ogrzewanie stanowi niebagatelną pozycję, jeżeli do tej pory stosowano ogrzewanie konwencjonalne. Nośniki energii drożeją, a od przestarzałych (np. węgla) w ogóle odchodzi się w gospodarstwach domowych. Natomiast w obiektach nowopowstających coraz częściej od razu wybiera się pompę ciepła
• Uciążliwość obsługi tradycyjnych systemów grzewczych. Paliwa stałe, mimo tendencji do odchodzenia od nich, wciąż są najpopularniejsze. Wymagają też stałej obsługi, mimo posiadania pieca nawet najnowszej generacji. Potrzebny jest coroczny zakup opału, noszenie go i ładowanie, do tego np. węgiel generuje pył. Ponadto potrzebne jest w domu dodatkowe pomieszczenie (kotłownia).

Pompa ciepła jest systemem ekologicznym, bowiem pobiera energię w około 75 proc. ze źródeł odnawialnych (ziemia, woda, powietrze). Jedynie około 25 proc. pochodzi z sieci energetycznej. Jest też systemem bezobsługowym i bezpiecznym – nie emituje spalin i szkodliwych gazów, nie ma ryzyka eksplozji ani innych nieszczęśliwych wypadków.

Jaka pompa ciepła i gdzie?

Pompę ciepła można zainstalować w zasadzie w każdym domu. W zależności od powierzchni działki, wielkości obiektu i warunków naturalnych (tzw. źródła dolnego – elementu otoczenia, z którego będzie pobierane ciepło) można wybrać jeden z trzech głównych rodzajów tego systemu:

• Pompa gruntowa – pionowa lub pozioma. Wariant pionowy nadaje się nawet na niewielką działkę. Wymaga wykonania odwiertów na dużą głębokość, w których umieszcza się sondy z płynem niezamarzającym, za pomocą których ciepło pobrane z gruntu przemieszczane jest do kolektora i dalej do budynku. Jest to rozwiązanie o wysokim nakładzie inwestycyjnym (wysokie koszty wiercenia), ale o największej sprawności i najtańsze w eksploatacji.

Wariant poziomy jest tańszy w instalacji, natomiast wymaga dużej powierzchni działki. Rury wypełnione cieczą niazamarzającą układa się poniżej granicy zamarzania gruntu. Na etapie projektowania należy wykonać badanie gruntu pod względem wilgotności i nasiąkliwości, od których zależy wydajność źródła dolnego. Dla gruntu podmokłego jest ona wyższa, niemniej na potrzeby czteroosobowej rodziny trzeba przeznaczyć kilkaset metrów kwadratowych działki

• Pompa wodna – spełni swoje zadanie, jeżeli na działce znajduje się duża ilość wód podziemnych lub staw. Na dnie stawu, pełniącego rolę źródła dolnego, układa się wężownicę, podobną do tej przy pompie gruntowej poziomej. Natomiast jeżeli nie ma stawu, trzeba wykopać dwie studnie – czerpną i zrzutową. Z pierwszej pobierana jest woda do pompy, natomiast druga przeznaczona jest do odbioru wody z obiegu.

Pompy wodne mają tę wadę, że wymagają konserwacji z uwagi na wytrącające się z wody związki i substancje, zanieczyszczające wymiennik pompy i filtry. Dlatego przed podjęciem ostatecznej decyzji o instalacji pompy wodnej warto wykonać badanie wody

• Pompa powietrzna – jest najtańsza w instalacji, gdyż nie wymaga opracowania źródła dolnego. Wymaga jedynie urządzenia z wentylatorem tłoczącym powietrze. Może być zainstalowana w każdych warunkach. Koszty eksploatacji są jednak najwyższe ze wszystkich rodzajów pomp, gdyż w dużej mierze zależą od temperatury otoczenia. Mimo to ten rodzaj pompy ma najwięcej zwolenników.

Jak to działa?

Zasada działania pompy ciepła, niezależnie od jej rodzaju, jest podobna. Podstawowym elementem pompy ciepła jest sprężarka, dzięki której czynnik grzewczy (płyn niezamarzający) krąży wewnątrz urządzenia. Sprężony gaz ma wyższą temperaturę, natomiast z chwilą jego rozprężenia dochodzi do pochłaniania określonej ilości ciepła z otoczenia. Skraplający się gaz przekazuje ciepło do instalacji. Zatem pompa ciepła działa na zasadzie „odwróconej lodówki”, wymuszając przepływ z obszaru o niższej temperaturze do obszaru, gdzie jest ona wyższa.

Pompy ciepła znajdują zastosowanie zarówno do ogrzewania pomieszczeń, jak i wody użytkowej. Mogą pracować samodzielnie, bądź w układzie hybrydowym – we współpracy z innymi urządzeniami grzewczymi, np. kolektorami słonecznymi, kominkami z płaszczem wodnym, ale także z kotłem olejowym, gazowym lub na paliwo stałe.

Nie ma znaczenia wysokość terenu. Równie dobrze sprawdzi się pompa ciepła w Gdańsku, nad morzem, jak i w Zakopanem w Tatrach. Istotne jest natomiast ukształtowanie powierzchni działki w przypadku pompy gruntowej poziomej.

Montaż pompy ciepła i wybór jej rodzaju najlepiej jest zaplanować przed budową domu lub na samym jej początku. Na tym etapie nie będzie potrzeby przeróbek, będzie też można maksymalnie wykorzystać potencjał urządzenia po zakończeniu budowy.