Pompy ciepła – rodzaje i charakterystyka

Pompa ciepła pobiera energię geotermalną, aerotermalną czy hydrotermalną i przetwarza ją na ciepło użytkowe, które jest następnie przechowywane lub rozprowadzane w pomieszczeniach. Do działania całego systemu konieczna jest energia elektryczna, ale w niewielkiej ilości – służy jedynie podtrzymaniu działania pompy.

To zatem rozwiązanie ekologiczne. Do uzyskania energii cieplnej nie dochodzi w wyniku spalania, emitującego popioły, kurz i spaliny.

Jak działa pompa ciepła?

Zadaniem pompy ciepła jest pobranie ciepła z przestrzeni zewnętrznej i przekazanie jej do wnętrza. System bazuje na prawie fizyki – wykorzystuje naturalny kierunek zmian temperatury, który przebiega z ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej (zgodnie z drugą zasadą termodynamiki).

Jeśli źródłem ciepła jest grunt, wykorzystywany jest roztwór glikolu, w przypadku powietrza – energia przekazywana jest bezpośrednio do obiegu czynnika roboczego. Następnie, w parowniku, pod wpływem odebranego ciepła dochodzi do odparowania czynnika roboczego.

Powstała para trafia do sprężarki zasilanej energią elektryczną, gdzie jej temperatura i ciśnienie ulegają znacznemu podwyższeniu. Kolejno czynnik przekazuje ciepło do skraplacza, skąd trafia ono do instalacji grzewczej budynku. W wyniku oddania ciepła czynnik skrapla się, przechodzi w stan ciekły pod wysokim ciśnieniem, a następnie jego ciśnienie zostaje obniżone, co zamyka obieg i pozwala na rozpoczęcie kolejnego cyklu.

Źródło: pgnig.pl

Rodzaje pomp ciepła

Zależnie od tego, skąd pobierana jest energia, wyróżniamy pompy:

• powietrzne
• gruntowe
• wodne.

Powietrzne pompy ciepła

Pompy powietrzne wykorzystują energię aerotermalną. Są proste w instalacji, nie wymagają posiadania dużej działki czy dostępu do wody.

Pompy powietrzne dzielą się na:

• pompy powietrze-woda
• pompy powietrze-powietrze

Pompy powietrze - woda pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego, które jest przekazywane do wody w obiegu grzewczym. Taki rodzajem pompy można ogrzewać zarówno wodę użytkową, jak i pomieszczenia. Dobrze sprawdzają się z tradycyjnymi grzejnikami, jak i ogrzewaniu podłogowym czy w systemach mieszanych. Dobrze działają w wymagających warunkach klimatycznych, przy niskich temperaturach zewnętrznych.

Pompy powietrze-powietrze również pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego i przekazują bezpośrednio do wnętrza poprzez nadmuch. Sprawdzają się zarówno do ogrzewania, jak i chłodzenia pomieszczeń. Tym rodzajem pompy nie można podgrzewać wody.

Gruntowe pompy ciepła

Te pompy wykorzystują energię geotermalną. Zgromadzone w gruncie ciepło ma stosunkowo stałą temperaturę przez cały rok. Zależnie od miejsca zlokalizowania wymiennika ciepła, pompy gruntowe dzielą się na:

• pompy z wymiennikiem poziomym
• pompy z wymiennikiem pionowym.

Pompy z wymiennikiem poziomym połączone są z systemem rur ułożonych na głębokości mniej więcej 1,2-1,5 metra. Rury zawierające glikol (lub inny roztwór) tworzą pętle na sporej powierzchni. Rozprowadzona ciecz absorbuje ciepło z gruntu, które przenoszone jest do systemu grzewczego. Takie rozwiązanie wymaga sporej działki. Dodatkowo stosunkowo płytkie umiejscowienie rur, gdzie temperatura może być mniej stabilna i zależna od warunków atmosferycznych zmniejsza efektywność wymiennika w porównaniu z pionowym.

Pionowy wymiennik zlokalizowany jest w głębszych partiach gruntu, w miejscu o stabilnej temperaturze w ciągu całego roku, co zwiększa efektywność jego działania. Ponadto nie wymaga tak dużej przestrzeni, zatem lepiej sprawdzi się na mniejszych posesjach.

Wodne pompy ciepła

Te pompy korzystają z energii hydrotermalnej. Pobierają ciepło z wód gruntowych, rzek, jezior czy stawów. Co zrozumiałe, do działania tego typu pompy konieczny jest dostęp do wody. Odwierty czy instalacje czerpania wody są kosztowne, stanowią często barierę przed wyborem takiego rozwiązania. Natomiast w przypadku wykorzystania wód gruntowych pompy te charakteryzują się bardzo wysoką efektywnością ze względu na stabilną temperaturę źródła ciepła.

Ciepło w wodnych pompach przekazywane jest za sprawą wymiennika do obiegu grzewczego. Wodne pompy wykorzystywane są do ogrzewania zarówno wody użytkowej, jak i pomieszczeń.

Zalety pomp ciepła

Do kluczowych zalet tej technologii grzewczej zaliczyć można:

• wyeliminowanie kosztów opału, rachunków za gaz czy energię elektryczną potrzebną do ogrzania
• ochrona środowiska
• uniezależnienie od dostępności i wahań cen paliw
• bezobsługowe działanie urządzenia, zdalna możliwość zmiany parametrów działania i ustawień
• pompa ciepła nie wymaga komina, tym samym unika się kosztów jego corocznych przeglądów
• możliwość użycia pompy do chłodzenia pomieszczeń (w przypadku posiadania odpowiednich odbiorników)
• niskie koszty eksploatacyjne
• bezpieczeństwo – brak zagrożenia pożarowego, wybuchem czy wydzielaniem się czadu.

Jaką pompę ciepła wybrać?

Znając już rodzaje i metody działania poszczególnych typów pomp ciepła i decydując się na wybór konkretnej, warto dodatkowo uwzględnić takie czynniki, jak:

• zapotrzebowanie cieplne
• powierzchnia budynku
• rodzaj izolacji
• wymagania montażowe
• wydajność
• charakterystyka temperaturowa okolicy
• rodzaj instalacji grzewczej w budynku
• zakres gwarancji.

Ile kosztuje pompa ciepła?

Ceny pomp ciepła zależą od wielu czynników – przede wszystkim rodzaju urządzenia, jego mocy, parametrów technicznych oraz zakresu niezbędnych prac instalacyjnych. Zazwyczaj pompy powietrzne są tańsze niż gruntowe, które wymagają bardziej zaawansowanej instalacji. Dodatkowe koszty mogą wynikać m.in. z konieczności modernizacji istniejącego systemu grzewczego.

Przykładowo, ceny podstawowych modeli pomp powietrznych na koniec 2024 roku zaczynają się od ok. 15 000 zł, natomiast za gruntowy system z montażem można zapłacić nawet ponad 100 000 zł.

Pompy ciepła na rynku

Wśród firm dostarczających rozwiązania w zakresie pomp ciepła wskazać można przykładowo Vaillant, Rotenso, Viessmann, Haier, Daikin, Buderus, LG, Panasonic, Mitsubishi, Kaisai.

Fot. vaillant.pl