Pompy ciepła dzieli się według trzech kryteriów: źródła pobierania energii (powietrze, grunt lub woda), sposobu przekazywania ciepła do budynku (do wody w instalacji grzewczej albo bezpośrednio do powietrza w pomieszczeniach) oraz konstrukcji urządzenia (monoblok lub split). W domach jednorodzinnych stosuje się przede wszystkim cztery rodzaje: pompy powietrze-woda, powietrze-powietrze, gruntowe (solanka-woda) i woda-woda. Wszystkie działają na podobnej zasadzie. Pobierają ciepło z otoczenia i przekazują je do budynku, dostarczając kilkukrotnie więcej energii cieplnej, niż zużywają energii elektrycznej.
Jak działa pompa ciepła i dlaczego jest tak efektywna?
Pompa ciepła przenosi energię z otoczenia do instalacji grzewczej. Jej działanie przypomina pracę lodówki, tyle że w odwrotnym kierunku. Czynnik chłodniczy odbiera ciepło z powietrza, gruntu lub wody, sprężarka podnosi jego temperaturę, a wymiennik przekazuje energię do instalacji w budynku.
Efektywność urządzenia określa COP (współczynnik wydajności), czyli stosunek ilości oddanego ciepła do pobranej energii elektrycznej. Przy COP równym 4 pompa dostarcza 4 kWh ciepła, zużywając 1 kWh prądu. Wartość ta zmienia się wraz z temperaturą zewnętrzną, dlatego do oceny kosztów ogrzewania bardziej przydatny jest SCOP, czyli współczynnik uwzględniający efektywność w całym sezonie grzewczym.
Typowe wartości SCOP dla domów jednorodzinnych wynoszą:
- pompy powietrze-woda: około 3,0–4,5,
- pompy gruntowe: około 4,0–5,5,
- pompy woda-woda: nawet 5,0–6,0.
Sprawność rośnie wraz z obniżaniem temperatury zasilania instalacji. Z tego powodu pompy ciepła lepiej współpracują z ogrzewaniem podłogowym, wymagającym zwykle około 35°C, niż z ekosed.pl/ tradycyjnymi grzejnikami, które mogą potrzebować wody o temperaturze 55–70°C.
Pompa ciepła powietrze-woda – najpopularniejszy wybór do domu
Pompa ciepła powietrze-woda pobiera energię z powietrza zewnętrznego i przekazuje ją do wody w instalacji centralnego ogrzewania oraz zasobniku ciepłej wody użytkowej. Jest najczęściej montowanym rozwiązaniem w domach jednorodzinnych. Nie wymaga odwiertów ani dużej działki, co ułatwia wykonanie instalacji.
Przemawiają za nią stosunkowo niski koszt inwestycji i prosty montaż. Jednostkę zewnętrzną ustawia się przy budynku, a prace instalacyjne trwają zwykle 1–3 dni. Ograniczeniem jest spadek mocy i sprawności podczas silnych mrozów. Przy −15°C COP może obniżyć się do około 2,0–2,5, a przy ekstremalnie niskich temperaturach uruchamia się grzałka elektryczna.
Nowoczesne urządzenia są przystosowane do pracy nawet przy −25°C. Dostępne są również modele wysokotemperaturowe wykorzystujące czynnik R290 (propan), które osiągają temperaturę zasilania 70–75°C. Mogą więc współpracować z istniejącymi grzejnikami. Dobrze dobrana pompa powietrze-woda pokrywa 100 proc. zapotrzebowania na ciepło w polskim klimacie bez konieczności instalowania dodatkowego źródła ogrzewania.
Dla domu o powierzchni 150 m² orientacyjny koszt urządzenia z montażem wynosi 35–60 tys. zł. Cena zależy od mocy, marki i rodzaju zasobnika. Przed podjęciem decyzji trzeba ją potwierdzić w aktualnych ofertach lokalnych instalatorów.
Pompa ciepła powietrze-powietrze – ogrzewanie i klimatyzacja w jednym
Pompa ciepła powietrze-powietrze działa jak klimatyzator z funkcją grzania. Zamiast podgrzewać wodę w instalacji, nawiewa ciepłe powietrze bezpośrednio do pomieszczeń. Jednostki wewnętrzne mogą być ścienne, kanałowe lub kasetonowe.
To najtańszy rodzaj pompy ciepła. Pojedynczy split obsługujący jedno pomieszczenie kosztuje kilka tysięcy złotych. Urządzenie szybko reaguje na zmiany temperatury, a latem może chłodzić pomieszczenia bez dodatkowej instalacji. SCOP dobrych modeli przekracza 4,0, ponieważ system nie ponosi strat związanych z podgrzewaniem wody.
Ma jednak kilka ograniczeń:
- Nie przygotowuje ciepłej wody użytkowej, więc potrzebny jest osobny podgrzewacz.
- W domu z wieloma pokojami i kilkoma kondygnacjami trzeba zamontować odpowiednią liczbę jednostek wewnętrznych.
- Ruch powietrza i hałas jednostek mogą przeszkadzać, zwłaszcza w sypialniach.
Pompy powietrze-powietrze stosuje się w małych domach, mieszkaniach, domkach letniskowych i lokalach usługowych. Mogą też uzupełniać podstawowy system ogrzewania w wybranych pomieszczeniach.
Gruntowa pompa ciepła (solanka-woda) – kiedy warto zainwestować?
Gruntowa pompa ciepła wykorzystuje energię zgromadzoną w ziemi. Ciepło odbiera wymiennik, przez który przepływa niezamarzający roztwór glikolu, nazywany solanką. Na głębokości kilku metrów temperatura gruntu utrzymuje się przez cały rok na poziomie około 8–12°C. Dzięki temu sprawność urządzenia nie spada podczas mrozów, a SCOP może osiągać 5,0 i więcej.
Ciepło z gruntu można pobierać za pomocą dwóch rodzajów wymienników:
- Kolektor poziomy – rury układa się na głębokości 1,2–1,8 m. Na każdy 1 kW mocy pompy przyjmuje się około 30–50 m² powierzchni gruntu. Dla domu 150 m² oznacza to zwykle wymiennik zajmujący 300–500 m². Rozwiązanie jest tańsze od odwiertów, ale wymaga dużej działki. Teren nad kolektorem nie powinien być zabudowany ani obsadzony drzewami.
- Sondy pionowe – wymiennik umieszcza się w odwiertach o głębokości 50–150 m. Z jednego metra odwiertu uzyskuje się około 40–60 W ciepła, zależnie od warunków geologicznych. Sondy zajmują niewiele miejsca na działce, lecz wymagają użycia wiertnicy i przygotowania projektu geologicznego.
Koszt gruntowej pompy ciepła z instalacją wynosi zwykle 60–100 tys. zł lub więcej. Samo dolne źródło odpowiada za około 30–50 proc. tej kwoty. Wyższy wydatek początkowy rekompensują niższe rachunki, szczególnie w regionach z długimi, mroźnymi zimami i w dużych domach, których zapotrzebowanie na moc grzewczą przekracza 12–15 kW.
Zaletą jest również cicha praca. Jednostka znajduje się w kotłowni, a na zewnątrz budynku nie ma wentylatora.
Pompa ciepła woda-woda – najwyższa sprawność, najtrudniejsze warunki
Pompa ciepła woda-woda pobiera energię z wody gruntowej. Woda przepływa ze studni czerpalnej przez wymiennik, a następnie trafia do studni zrzutowej. Jej temperatura wynosi zwykle około 10°C i pozostaje stosunkowo stała przez cały rok.
Takie warunki pozwalają osiągać bardzo wysoką efektywność. SCOP przekracza 5,0, a przy korzystnych parametrach instalacji zbliża się do 6,0.
Największą trudnością jest zapewnienie odpowiedniego źródła wody. Potrzebny jest wydajny poziom wodonośny położony stosunkowo płytko oraz woda o niskiej zawartości żelaza i manganu. Ich nadmiar może szybko doprowadzić do zatykania wymiennika. Konieczne jest również pozwolenie wodnoprawne na pobór. Orientacyjnie na każdy 1 kW mocy pompy potrzeba 0,2–0,3 m³ wody na godzinę.
Instalacje woda-woda stanowią niewielką część rynku. Wybiera się je głównie tam, gdzie badania hydrogeologiczne potwierdzają odpowiednią wydajność i jakość źródła. Przy sprzyjających warunkach zapewniają najniższe koszty eksploatacji spośród omawianych typów pomp.
Monoblok czy split – jak różni się budowa pomp ciepła?
Pompy powietrzne występują w dwóch wersjach konstrukcyjnych: monoblok i split. Różnią się rozmieszczeniem elementów obiegu chłodniczego, co wpływa na sposób montażu i późniejszy serwis.
Monoblok ma cały obieg chłodniczy, obejmujący sprężarkę, parownik i skraplacz, zamknięty w jednej obudowie na zewnątrz budynku. Do domu prowadzi się jedynie rury z wodą grzewczą. Układ chłodniczy jest fabrycznie szczelny, a montaż nie wymaga zatrudniania instalatora z uprawnieniami F-gazowymi. W monoblokach można również stosować naturalny czynnik R290.
Słabszą stroną tej konstrukcji jest ryzyko zamarznięcia wody w rurach przy zimowej przerwie w dostawie prądu. Zabezpieczeniem może być grzałka przeciwzamrożeniowa, specjalny zawór ochronny lub dodatek glikolu.
Split składa się z dwóch jednostek połączonych przewodami z czynnikiem chłodniczym. Jednostka zewnętrzna jest lżejsza i tańsza, a wymiennik przekazujący ciepło do wody znajduje się wewnątrz domu. Eliminuje to ryzyko zamarznięcia wody w przewodach prowadzonych na zewnątrz. Montaż obiegu chłodniczego wymaga jednak technika z odpowiednimi uprawnieniami F-gazowymi, a połączenia należy okresowo kontrolować pod kątem szczelności.
Obie konstrukcje sprawdzają się w domach jednorodzinnych. Monobloki są częściej wybierane w nowych instalacjach wykorzystujących R290. Split bywa dogodniejszy, gdy jednostka zewnętrzna musi stać kilkanaście metrów od budynku.
Pompy wysokotemperaturowe, hybrydowe i do ciepłej wody – pozostałe rodzaje
Oprócz podstawowych typów dostępne są urządzenia przeznaczone do określonych warunków lub zadań.
Pompy wysokotemperaturowe mogą osiągać temperaturę zasilania 65–75°C bez użycia grzałki elektrycznej. Pozwalają zastąpić kocioł węglowy lub gazowy w starszym domu wyposażonym w grzejniki żeliwne, bez konieczności wymiany całej instalacji. Praca z wyższą temperaturą wody obniża jednak efektywność. SCOP takich urządzeń wynosi zwykle 2,8–3,5. Rozwiązanie ma największy sens tam, gdzie ocieplenie budynku lub wymiana grzejników byłyby nieopłacalne.
Pompy hybrydowe łączą urządzenie powietrze-woda z kotłem gazowym. Sterownik wybiera źródło ciepła, którego praca jest w danym momencie tańsza. Przy łagodnej pogodzie ogrzewa pompa, a podczas silnych mrozów jej zadanie przejmuje kocioł. Taki system może być rozsądnym rozwiązaniem w domach z istniejącym przyłączem gazowym i ograniczoną mocą przyłącza elektrycznego.
Pompy ciepła do ciepłej wody użytkowej służą wyłącznie do podgrzewania wody. Są to niewielkie urządzenia zintegrowane ze zbiornikiem o pojemności 200–300 litrów, pobierające energię z powietrza w kotłowni lub na zewnątrz. Mają moc 1,5–3 kW i kosztują kilka tysięcy złotych. Nie ogrzewają pomieszczeń, lecz mogą obniżyć koszt przygotowania ciepłej wody nawet o 60–70 proc. w porównaniu z grzałką elektryczną.
Która pompa ciepła będzie najlepsza do Twojego domu?
Przy wyborze pompy trzeba uwzględnić stan budynku, rodzaj instalacji grzewczej, warunki na działce i dostępny budżet. Dla poszczególnych sytuacji można wskazać następujące rozwiązania:
- Nowy lub dobrze ocieplony dom z ogrzewaniem podłogowym – niskotemperaturowa pompa powietrze-woda. Zapewnia korzystny stosunek ceny inwestycji do efektu, a SCOP może przekraczać 4,0.
- Dom z grzejnikami, bez planowanej modernizacji – wysokotemperaturowa pompa powietrze-woda albo układ hybrydowy z kotłem gazowym.
- Duży dom, powyżej 200 m², w regionie z długimi zimami i z odpowiednią działką – gruntowa pompa ciepła z kolektorem poziomym lub sondami pionowymi. Większy koszt początkowy może zwrócić się dzięki niższym rachunkom.
- Mały dom, mieszkanie lub domek letniskowy – pompa powietrze-powietrze z osobnym podgrzewaczem ciepłej wody.
- Działka z potwierdzonym dostępem do dobrej jakości wody gruntowej – pompa woda-woda, zapewniająca bardzo niskie koszty eksploatacji.
Jednym z najczęstszych błędów jest przewymiarowanie pompy. Urządzenie o zbyt dużej mocy pracuje w krótkich cyklach, co przyspiesza jego zużycie. Problemy powoduje również dobieranie mocy na podstawie samego metrażu, bez obliczenia zapotrzebowania budynku na ciepło, a przy instalacjach grzejnikowych także brak bufora lub odpowiedniej pojemności wodnej.
Przed zakupem warto zlecić audyt albo przynajmniej uproszczone obliczenie OZC. Dobrze ocieplony dom o powierzchni 150 m² potrzebuje zwykle 6–9 kW mocy grzewczej, podczas gdy nieocieplony budynek tej samej wielkości może wymagać nawet 15–20 kW.
Ostateczny wybór powinien opierać się na rzeczywistym zapotrzebowaniu budynku i temperaturze zasilania instalacji. Od prawidłowego dopasowania urządzenia zależą późniejsze rachunki za ogrzewanie i komfort użytkowania domu przez cały rok.
specjalista ds. pomp ciepła
Właściciel firmy EKOSED spod Siedlec, która od 2012 r. zajmuje się pompami ciepła i fotowoltaiką. Doradza, dobiera, montuje i serwisuje pompy gruntowe i powietrzne; firma ma status NIBE VIP Partner i Autoryzowanego Centrum Serwisowego Panasonic.
- E-mail: ekosed@ekosed.pl
- Telefon: +48 534 077 077
Przy wyborze pompy ciepła bardziej interesowałby mnie SCOP niż najwyższy COP podawany w reklamie. Liczą się przecież rachunki z całego sezonu grzewczego.
Do nowego domu z ogrzewaniem podłogowym wybrałabym raczej pompę powietrze-woda. Koszt instalacji gruntowej jest znacznie wyższy, a przy dobrze ocieplonym budynku różnica w rachunkach może nie uzasadniać tak dużej dopłaty.
Nie zgadzam się z założeniem, że pompa gruntowa opłaca się głównie w domach powyżej 200 m². Sam metraż niewiele mówi o zapotrzebowaniu na ciepło. Duży, dobrze ocieplony dom może potrzebować mniej energii niż znacznie mniejszy budynek bez termomodernizacji. Decyzję o odwiertach podjąłbym dopiero po policzeniu kosztów inwestycji i przewidywanego zużycia prądu.
Monoblok wydaje mi się prostszy pod względem instalacji chłodniczej, ale kwestia zabezpieczenia rur przed zamarznięciem wymaga dokładnego omówienia. Szczególnie interesowałoby mnie, co dzieje się podczas dłuższej awarii zasilania zimą i jakie zabezpieczenia działają bez prądu.
Czy wysokotemperaturowa pompa ciepła przy starych grzejnikach nadal będzie ekonomiczna, jeśli przez większość zimy potrzebuje zasilania powyżej 60 stopni?
Przy istniejącej instalacji gazowej nie skreślałabym rozwiązania hybrydowego. Możliwość korzystania z dwóch źródeł ciepła daje pewną elastyczność, choć oczywiście wymaga sprawdzenia kosztów utrzymania obu systemów. Najpierw porównałabym rachunki przy różnych temperaturach zewnętrznych, zamiast zakładać, że jedno rozwiązanie zawsze będzie tańsze.
Trochę brakuje mi bardziej szczegółowego porównania kosztów eksploatacji pomp gruntowych i powietrznych. Podane zakresy SCOP pokazują różnice w sprawności, ale nie wiadomo, jak przekładają się na roczne wydatki w konkretnym domu. Przy tak dużej różnicy w cenie montażu przydałaby się symulacja dla tego samego zapotrzebowania na ciepło, temperatury zasilania i ceny energii elektrycznej. Bez tego trudno ocenić okres zwrotu droższej inwestycji.
Pompa powietrze-powietrze może być ciekawym rozwiązaniem w niewielkim domu, ale trzeba pamiętać o osobnym przygotowaniu ciepłej wody użytkowej.
Nie przywiązywałbym się do zapewnienia, że nowoczesna pompa powietrzna zawsze pokryje całe zapotrzebowanie budynku bez dodatkowego źródła ciepła. Znaczenie mają warunki projektowe, rzeczywista moc urządzenia podczas mrozów i temperatura potrzebna grzejnikom. Przed zakupem zażądałbym obliczeń dla konkretnego domu, a nie tylko danych z katalogu.
Przy pompie woda-woda najpierw sprawdziłabym jakość i wydajność wody gruntowej. Wysoki SCOP wygląda zachęcająco, ale problemy z żelazem, manganem czy studnią mogą zmienić opłacalność całej inwestycji.
W starszym domu zacząłbym od ocieplenia i oceny grzejników. Montowanie drogiej pompy bez ograniczenia strat ciepła może oznaczać niepotrzebnie wysokie rachunki.
Najbardziej przekonuje mnie wykonanie OZC przed doborem urządzenia. Dwa domy o identycznej powierzchni mogą potrzebować zupełnie innej mocy grzewczej. Zbyt duża pompa to nie tylko wyższa cena zakupu, ale również ryzyko częstego taktowania. Wolałabym przeznaczyć część budżetu na porządne obliczenia niż później poprawiać źle dobraną instalację.