Pompa ciepła powietrze-woda to aktualnie najbardziej popularny system do ogrzewania, chłodzenia i wytwarzania ciepłej wody użytkowej. Pompa ciepła znajduje zastosowanie zarówno w nowych, jak i modernizowanych budynkach. Jej eksploatacja jest wyjątkowo opłacalna, a wpływ na środowisko minimalny, dlatego pompa ciepła stanowi idealną alternatywę dla starych kotłów grzewczych. Pompy ciepła to nie tylko rozwiązanie dla budynków mieszkalnych, z powodzeniem można je zastosować w budynkach biurowych czy budynkach użyteczności publicznej.

Pompy ciepła przechwytują energię cieplną z otaczającego powietrza i wykorzystują ją do podgrzania wody przeznaczonej do ogrzewania pomieszczeń oraz na potrzeby ciepłej wody użytkowej (CWU), a w razie potrzeby nawet do chłodzenia domu. Pompa ciepła to obecnie najbardziej wydajne i ekologiczne źródło ciepła. Dzięki pobieraniu energii z otoczenia, pompa ciepła ma bardzo wysoką sprawność często znacznie przekraczającą 100%.

Praca pompy ciepła w szczegółach

Co powinniśmy wiedziec o działaniu pompy ciepła – zacznijmy od momentu, w którym energia pobierana jest z powietrza. Jednostka zewnętrzna pompy ciepła wyposażona jest w wymiennik, przez który za pomocą wentylatora przetłaczane jest powietrze z zewnątrz. Dzięki dużej powierzchni wymiennika wymiana energii następuje w bardzo sprawny sposób. Pompy ciepła mają obieg, w którym krąży gazowy czynnik chłodniczy. We wspomnianym wymienniku czynnik paruje i poprzez przemianę stanu skupienia, z cieczy na parę, jest w stanie pobierać energię. W tym miejscu to powietrze zewnętrzne ogrzewa czynnik chłodniczy. Stąd nazwa tej części pompy ciepła– parownik. W tym momencie mamy w układzie parę, która niesie ze sobą ładunek energii. Ta para jest następnie przetłaczana przez serce pompy ciepła, czyli sprężarkę. Sprężarka, zwiększając ciśnienie pary, zwiększa tez jej temperaturę, czyli dodaje jej jeszcze więcej energii (jest to energia elektryczna którą pobieramy z sieci, czyli to co zobaczymy na rachunkach). Wspomniana para, o dużym ładunku energii, przetłaczana jest na skraplacz, czyli wymiennik w którym energia przekazywana jest do wody krążącej w instalacji naszego budynku. W skraplaczu, czynnik chłodniczy ulega skropleniu, z gorącej pary przechodzi w stan ciekły i oddaje ciepło do wody w instalacji. Skroplony, chłodniejszy czynnik jest rozprężany przez zawór rozprężny i w stanie zimnej cieczy trafia z powrotem na parownik. W tym miejscu cykl zamyka koło i zaczyna swoją pracę od nowa. Kluczem do wysokiej sprawności pompy ciepła jest fakt, że 80% energii pobieramy z powietrza, a tylko 20% jest pobierane przez sprężarkę w postaci energii elektrycznej.

Pompa ciepła czy warto?

Opierając ogrzewanie domu na nowoczesnej technologii pomp ciepła daje nam szerokie możliwości. Układy te bardzo dobrze komponują się we współpracy z fotowoltaiką, dlatego jeżeli posiadasz lub planujesz założenie paneli na dachu, jest to idealne połączenie. Przy odpowiednim zbilansowaniu mocy instalacji fotowoltaicznej i zużycia energii elektrycznej przez pompę ciepła, możemy ograniczyć koszty ogrzewania domu praktycznie do zera. Przyczyni się to do znacznego przyspieszenia czasu zwrotu inwestycji i pozwoli na pewne uniezależnienie się od cen prądu. Dodatkowo, inwestując w pompę ciepła, przyczyniamy się do ograniczenia tzw. niskiej emisji, która negatywnie wpływa na zdrowie nasze i bliskich. Pyły zawieszone, które emitowane są głównie przez kotły na paliwa stałe, stanowią zagrożenie w miejscu ich wytwarzania. W elektrowniach, wymogi czystości spalin, oraz standard zastosowanych filtrów i technologii jest na tyle wysoki, że emisja zanieczyszczeń z tego źródła jest znacznie mniej niebezpieczna dla zdrowia. Emisja CO2 przez pompy ciepła także jest znacznie niższa niż w przypadku konwencjonalnych źródeł. Inwestycję w pompę ciepła należy rozpatrywać długofalowo, a patrząc na kierunek w którym zmierza Europa, czyli elektryfikacja źródeł ciepła i wzrost produkcji energii elektrycznej z OZE, może przyczynić się w przyszłości do korzystniejszej ceny prądu i rozwoju technologii pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. Na kolejnym biegunie będą koszty zakupu gazu, oleju opalowego czy węgla. Realny jest także zakaz montażu i produkcji kotłów na paliwa kopalne (gaz, olej, węgiel) w niedalekiej przyszłości. W konsekwencji na przestrzeni kolejnych lat, praktycznie jedynym możliwym do zainstalowania źródłem ogrzewania będą pompy ciepła.

Planujesz zmienić obecny system ogrzewania lub budujesz nowy dom? Co będzie potrzebne by wybrać odpowiednią pompę?

Pompa ciepła jest idealnym rozwiązaniem zarówno dla nowych jak i modernizowanych domów. Dobór pompy ciepła różni się jednak w zależności od tego, czy trafia ona do nowego, czy modernizowanego domu. Dla projektanta i wykonawcy zmienia się również dostęp do dokumentów, które będą dla niego pomocne w przypadku doboru pompy ciepła. Niezbęne jest zgormadzenie jak największej ilości informacji, które pozwolą stwierdzić, czy dane urządzenie sprosta potrzebom cieplnym budynku, a więc zapewni komfort termiczny jego mieszkańcom. Kluczowe jest to, czy skrajne parametry pracy urządzenia będą odpowiadały instalacji, która znajduje się lub będzie się znajdowała w budynku. W związku z tym, jedną z najbardziej podstawowych informacji, których potrzebujemy, jest zapotrzebowanie budynku na moc. Jest to wartość podawana w kW, która mówi o tym, jaką moc należy dostarczyć do budynku, aby pokryć jego straty przez przenikanie i wentylację. Definiują one to, jak budynek będzie się zachowywał w okresie grzewczym, a w szczególności zimą. Wśród innych potrzebnych informacji można wymienić charakterystykę energetyczną budynku, czyli dokument urzędowy, który zawiera informacje o tym, ile energii jest potrzebne, aby ogrzać budynek.

Bardzo ważną kwestią zawartą w charakterystyce energetycznej budynku są trzy parametry:

• EU – energii użytkowej,
• EK – energii końcowej,
• EP – energii pierwotnej.

Parametr EP definiuje, czy dany budynek spełnia wytyczne zawarte w Warunkach Technicznych. Mówi on, ile energii zawartej w paliwie oraz tej potrzebnej do jego produkcji musi zostać dostarczone do budynku. EK odpowiada za energię, za którą trzeba zapłacić w postaci ilość zużytej energii elektrycznej. Z punktu widzenia doboru pompy ciepła najważniejszy jest jednak wskaźnik EU – energii użytkowej, który definiuje zapotrzebowanie budynku na energię i mówi o tym, ile w praktyce musimy dostarczyć energii do budynku, żeby pokryć straty przez przenikanie, wentylację, itp. Ten wskaźnik pozwala na przeliczenie zapotrzebowania na moc w warunkach projektowych. Z kolei współczynnikiem, który pozwala na przeliczenie energii użytkowej na energię końcową jest współczynnik SCOP, czyli średnioroczna sprawność pompy ciepła.

Dane dotyczące zapotrzebowania budynku na moc zawarte w warunkach projektowych powinny być spójne z danymi uwzględnionymi w charakterystyce energetycznej budynku. Jeśli nie są, to projektant/wykonawca powinien sam przeprowadzić obliczenia. Aby to zrobić, potrzebne mu będą rzuty budynku, które pozwolą na określenie rzeczywistej powierzchni ogrzewanej, a także dane dotyczące przegród: materiał, z którego są wykonane oraz ich parametry.

Kolejnymi istotnymi kwestiami podczas doboru pompy ciepła, jest oczywiście planowana technologia wybranego urządzenia, a także rodzaj wentylacji zastosowanej w budynku lub uwzględnionej w projekcie. Znaczenie ma również kształt instalacji ogrzewania w budynku, rozwiązania hydrauliczne, a także liczba akcesoriów, które mają się znaleźć w maszynowni. Pompy ciepła najlepiej współpracują z ogrzewaniem płaszczyznowym, ale mogą również współpracować z grzejnikami. Warto jednak zwrócić uwagę, że wydajność odbiorników zależy od tego, jaka ma być temperatura w pomieszczeniach. Im mniejsza jest różnica między temperaturą grzejnika, czy powierzchni podłogi w przypadku ogrzewania płaszczyznowego, tym mniejsza jest wydajność tego odbiornika (źródła ciepła w pomieszczeniu). W związku z tym, jeśli planowana jest wyższa temperatura pracy pompy ciepła, to powinno to zostać uwzględnione nie tylko w jej mocy, ale również przy projektowaniu instalacji podłogowej Zmniejszony powinien zostać rozkład rur w ogrzewaniu podłogowym, a w przypadku grzejników zwiększona ich powierzchnia, aby mogły dostarczyć więcej energii.

Pompy ciepła to urządzenia, które oprócz ciepła w budynku, mogą zapewniać również ciepłą wodę użytkową. W związku z tym, przed doborem, projektant musi wiedzieć, ile osób mieszka w budynku oraz ile jest punktów poboru wody w budynku. Dzięki temu, będzie mógł uwzględnić moc potrzebną do przygotowania c.w.u. w ostatecznej mocy urządzenia.

Rodzaje pomp ciepła