Instalacja grzewcza to jeden z ważniejszych elementów podczas budowy domu. Od tego, na jakie urządzenie grzewcze się zdecydujemy, zależy efektywność działania całego systemu oraz koszty jego eksploatacji. Nie bez znaczenia są również aspekty ekologiczne. Bardzo dobrym i coraz częściej wybieranym rozwiązaniem jest pompa ciepła.
Pompa ciepła - zasada działania
Funkcją tego urządzenia jest nie tylko ogrzewanie wody potrzebnej w gospodarstwie domowym, ale również umożliwienie prawidłowej pracy ogrzewania lub klimatyzacji w domu oraz wentylacji pomieszczeń. Dobra pompa ciepła, profesjonalnie dobrana do potrzeb budynku mieszkalnego to bardzo wydajne urządzenie, które bez problemu zaspokoi potrzeby całej rodziny przez cały rok.
Bardzo efektywne urządzenie grzewcze, jakim jest pompa, działa na zasadzie zamkniętego obiegu, w którym funkcjonują takie elementy jak dolne i górne źródła ciepła oraz przewody z czynnikiem roboczym.
Co to jest pompa ciepła?
Pompa ciepła to urządzenie działające na zasadzie odwróconego obiegu Carnota. Choć dostępne są różne rodzaje pomp ciepła (powietrzne, wodne i gruntowe) to podstawowe elementy ich budowy są niezmienne.
Należą do nich:
- parownik, który stanowi dolne źródło energii. To właśnie tutaj czynnik roboczy odparowuje w niskiej temperaturze, w wyniku czego następuje wzrost ciśnienia.
- sprężarka - to element, w którym za sprawą wzrostu ciśnienia następuje sprężenie gazu oraz wzrost jego temperatury,
- skraplacz - jest on górnym źródłem ciepła i stanowi wymiennik, który oddaje ciepło do płynu lub powietrza, które przepływają przez instalację.
- rozprężacz - to w praktyce zawór, do którego spływa czynnik roboczy ze skraplacza, a następnie trafia on ponownie do obiegu w cyklu grzewczym pompy.
By pompa działała, konieczne jest jej zasilanie energią elektryczną z sieci. Niestety, bez niej urządzenie nie będzie działać, dlatego na wypadek awarii sieci, warto zamontować alternatywne źródła energii na przykład w postaci generatora.
Rodzaje pomp ciepła
Wyróżniamy trzy rodzaje pomp ciepła:
1. Powietrzne pompy ciepła
W przypadku tego rodzaju pomp energia cieplna pozyskiwana jest z powietrza. Wśród tych urządzeń wyróżniamy dwa typy:
- pompy ciepła powietrze powietrze, z których ciepło trafia do systemu wentylacji lub klimatyzacji,
- pompy ciepła powietrze woda, gdzie ciepło jest oddawane do systemu grzewczego wody w naszym domu.
W sprzedaży dostępne są urządzenia montowane na zewnątrz budynku, które są wytrzymałe i funkcjonalne. Sprawdzą się one nawet do podgrzewania wody w basenach ogrodowych oraz na działce. Z kolei małe pompy wewnętrzne zakłada się tuż przy ścianie, a przewody wychodzą na zewnątrz.
Aby tego rodzaju pompa spełniała swoje zadanie przez cały rok, w klimacie umiarkowanym, gdzie temperatura spada zimą poniżej zera, stosuje się tak zwane urządzenia biwalentne. W praktyce oznacza to, że konieczny jest również dodatkowa grzałka elektryczna lub kocioł grzewczy gazowy, aby system pracował w pełni efektywnie w każdych warunkach atmosferycznych.
2. Wodne pompy ciepła
Instalacja takiej pompy opiera się o czerpanie energii z wody gruntowej. W związku z tym na budowę takiej instalacji potrzebne są stosowne zezwolenia. Konieczne jest również skorzystanie z usług profesjonalnej firmy odwiertniczej.
Tego typu pompa może stanowić podstawowe źródło ciepła w budynku. Instalacja całego systemu wymaga dwóch studni. Jednej głębinowej, z której pobierana będzie energia i drugiej przeznaczonej do oddawania wody zrzutowej.
Temperatura wody gruntowej przeważnie utrzymuje się w zakresie temperatur 7-12 stopni. Nie wymaga więc dodatkowego testowania w zakresie korozyjności. Konieczna jest za to analiza zawartości żelaza oraz manganu, ponieważ ich nadmiar może prowadzić do powstania ochry żelazowej.
3. Gruntowe pompy ciepła
Ten rodzaj pomp cieszy się w Polsce największą popularnością. Są to urządzenia wykorzystujące energię zgromadzoną w gruncie. Bazują one na wykorzystaniu temperatury gruntu wahającej się pomiędzy 0 a 8 stopni. Dużą zaletą instalacji gruntowych jest to, iż są one niewidoczne na zewnątrz, bez względu na to, z jakim typem pompy gruntowej mamy do czynienia.
Do wyboru mamy dwa rodzaje takich instalacji:
- sondy gruntowe ustawione w głębokich odwiertach, zwane również systemem pionowym,
- kolektory gruntowe, które w praktyce stanowią sieć rur ułożonych na powierzchni praktycznej całej działki, co nazywa się systemem poziomym.
Pompa ciepła - wady i zalety
Pompa ciepła to urządzenie ekologiczne i efektywne, pod warunkiem, że zostanie ono dobrze zwymiarowane i dobrane.
Zalety pomp ciepła
- Prosta zasada działania;
- Niskie koszty eksploatacji - szczególnie w przypadku pomp gruntowych i powietrznych;
- Łatwa konserwacja - kluczowe jest dbanie o stan filtrów i sprężarki;
- Jest to urządzenie o wiele bardziej ekologiczne niż ogrzewanie za pomocą paliwa, a dobrze dobrana instalacja nie zużywa również zbyt wiele energii elektrycznej. Najbardziej ekologicznym rozwiązaniem jest powietrzna biwalentna pompa ciepła. Korzystanie z powietrza jest najlepszym wyborem dla środowiska naturalnego;
- Montaż powietrznej pompy ciepła nie wymaga żadnych dodatkowych zezwoleń i testów;
- Zaletą wodnej pompy ciepła jest jej duża efektywność, a co za tym idzie opłacalność na działkach, na których znajdują się zbiorniki wodne i stawy.
Wady pomp ciepła
- Instalacja gruntowej pompy ciepła wymaga znaczących inwestycji na starcie oraz spełnienia konkretnych wymogów. Choć rury kopane są na niewielką głębokość, to jednak należy pamiętać o tym, że, aby urządzenie działało efektywnie, rury powinny obejmować jak największą powierzchnię. Jeśli chcemy, aby pompa była jedynym źródłem ciepła dla budynku, to w praktyce jest to minimum 40 metrów kwadratowych.
- W przypadku zastosowania pompy wodnej z sondą głębinową, aby zapewnić efektywność działania systemu, konieczne jest niekiedy wykonanie bardzo głębokich odwiertów - nawet do 100 metrów. Wiąże się to z dużym zakresem prac oraz niemałymi kosztami początkowymi inwestycji.
- W chłodnych rejonach, gdzie temperatura powietrza jest niska przez dużą część roku, zastosowanie powietrznych biwalentnych pomp ciepła jest drogie i nieopłacalne. Niestety urządzenie generuje wtedy znacznie wyższe koszty.
- W przypadku pompy wodnej działające na zasadzie dwóch studni (bez udziału stawu lub innego zbiornika wodnego), założenie całej instalacji jest niestety bardzo kosztowne. Dodatkowo jest to też proces czasochłonny i wymagający wiele pracy. Jeśli jednak możemy sobie pozwolić na takie rozwiązanie, to warto podjąć inwestycję, ponieważ później koszty eksploatacji systemu są niskie.
Wybierając pompę ciepła, zwróćmy uwagę na dwie istotne kwestie. Pierwszą jest współczynnik efektywności COP, który oblicza się na podstawie normy EN 255-3. Określa on stosunek uzyskanego ciepła, do energii, jaką wykorzystano do jego pozyskania. Im wyższa jest owa wartość, tym tańsza będzie eksploatacja pompy ciepła.
Drugim istotnym parametrem jest SCOP, który wskazuje tę samą zależność, ale w ciągu całego sezonu grzewczego. Wartość tego współczynnika obliczana jest na podstawie norm PL-EN 12309-2 oraz PL-EN 14825. Tutaj również im wyższa wartość, tym niższe koszty eksploatacji.
Dobrze dopasowana pompa ciepła to ekologiczne urządzenie, dzięki któremu uzyskamy energię do podgrzania wody użytkowej, ogrzania pomieszczeń (klimatyzacja) oraz wentylacji na potrzeby całego gospodarstwa domowego przez cały rok. Choć instalacja pompy ciepła wymaga czasami znacznych początkowych nakładów, to jednak w dłuższej perspektywie czasowej bardzo się opłaca, ponieważ koszty jej eksploatacji są niższe niż urządzeń działających na gaz, energię elektryczną lub paliwa.