Analizy przeprowadzone przez ekspertów w dziedzinie systemów grzewczych wykazały, że roczne wydatki związane z ogrzewaniem domu o powierzchni 200 m2 oraz produkcją ciepłej wody użytkowej za pomocą pompy ciepła waha się w granicach 1500-2000 zł. Jest to zauważalnie niższy koszt w porównaniu do innych systemów.
Koszty ogrzewania gazowego i elektrycznego
W przypadku ogrzewania gazowego, roczne koszty wynoszą średnio około 3000 zł, co jest znacznie wyższe niż w przypadku pompy ciepła. Ogrzewanie elektryczne natomiast to jeszcze większy wydatek, który osiąga średnio 6000 zł rocznie. Stąd jasno wynika, że pompa ciepła oferuje znacznie korzystniejszą relację ceny do efektywności.
Zalety pompy ciepła
Pompa ciepła jest nie tylko ekonomiczna, ale także ekologiczna. Jest to rozwiązanie, które nie tylko przynosi znaczne oszczędności finansowe, ale również przyczynia się do redukcji emisji szkodliwych gazów cieplarnianych. Wybierając pompę ciepła, inwestujemy w przyszłość naszej planety, jednocześnie dbając o komfort i ciepło naszego domu.
Zalety ekologiczne pomp ciepła
Pompy ciepła są rozwiązaniem, które nie emituje spalin, a ich funkcjonowanie jest oparte na wykorzystaniu odnawialnych źródeł ciepła. Dlatego uważa się je za rozwiązanie przyjazne dla środowiska. Dzięki właściwemu projektowi instalacji grzewczej z wykorzystaniem pompy ciepła, zapotrzebowanie na energię elektryczną jest minimalne.
Jak działają pompy ciepła?
Działanie pompy ciepła jest porównywalne do funkcjonowania domowej lodówki. Choć wymaga ona zasilania elektrycznego, energia ta nie jest wykorzystywana do bezpośredniego ogrzewania. Zamiast tego, jest używana do transferu naturalnego ciepła z niższego źródła (np. ziemia, powietrze, woda gruntowa lub powierzchniowa) do wyższego (np. system ogrzewania podłogowego, grzejniki).
Prościej mówiąc, pompy ciepła przepompowują i przekształcają ciepło pobrane ze źródła o niższej temperaturze, tak aby było możliwe ogrzanie wnętrza budynku czy wody użytkowej w zasobniku do temperatury zapewniającej komfort termiczny.
Pompa ciepła a dbałość o domowy budżet i środowisko
Bez wątpienia, prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja grzewcza z pompą ciepła jest wyrazem troski właścicieli o domowe finanse oraz ochronę naturalnego środowiska. To inwestycja, która nie tylko wpływa korzystnie na nasz portfel, ale również przyczynia się do zrównoważonego rozwoju.
Co wpływa na sprawność pomp ciepła?
Sprawność pomp ciepła jest bezpośrednio zależna od różnicy temperatur między górnym źródłem ciepła – odbiornikiem w systemie grzewczym, a dolnym – dostarczycielem ciepła. Celem działania tych urządzeń jest osiągnięcie jak największej sprawności pompowania ciepła, co jest określane współczynnikiem COP, wyrażonym jako Q/Qe.
W tym przypadku, Q to energia oddana w postaci ciepła do budynku, podczas gdy Qe to energia elektryczna zużyta przez pompę ciepła. W domowych systemach grzewczych, współczynnik COP zazwyczaj wynosi 3-4, co oznacza, że za każde 1 kWh energii elektrycznej zużytej przez urządzenie, oddaje ono 3-4 kWh energii cieplnej do systemu grzewczego.
Wybór mocy pompy ciepła do domu
Model pompy ciepła o mocy od 7 do 10 kW jest najbardziej odpowiedni dla nowych, dobrze izolowanych domów o powierzchni od 150 do 200 m2, gdzie zapotrzebowanie na ciepło zwykle wynosi około 50 W/m2. Wymaganą moc pompy ciepła można obliczyć, na przykład: 180 m2 x 50 W/m2 = 9 kW.
Warto dodać, że nie ma konieczności zwiększania mocy pompy dla potrzeb ciepłej wody użytkowej. Kiedy pompa ciepła krótkotrwale przełącza się, aby podgrzać wodę do mycia, prawie nie zauważamy tego.
Pompa ciepła monoblock 8kW, Źródło: Hydrotermo.pl
Decydujący element sukcesu: właściwy wybór dolnego źródła i systemu
Podczas tego etapu konieczne jest podejmowanie przemyślanych decyzji, gdyż wybór dwóch kluczowych elementów – dolnego źródła i systemu – ma istotne konsekwencje dla kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych na dłuższą metę. Warto pamiętać, że każde z dolnych źródeł ma swoje mocne i słabe strony.
Rola źródła dolnego w pompie ciepła
Źródło dolne w pompie ciepła odgrywa kluczową rolę w jej funkcjonowaniu. Wybór odpowiedniego źródła jest niezwykle ważny, ponieważ to od niego zależy, jak skutecznie pompa będzie mogła przekształcać energię. Dlatego przed wyborem konkretnego źródła, należy zawsze rozważyć wszystkie dostępne opcje i dokładnie przemyśleć, które z nich będzie najbardziej odpowiednie dla konkretnej sytuacji.
Znaczenie systemu w pompie ciepła
System, w którym działa pompa ciepła, jest równie istotny jak źródło dolne. To od niego zależy, jak efektywnie pompa będzie mogła rozprowadzać ciepło w budynku. Przy wyborze systemu, podobnie jak przy źródle dolnym, warto zastanowić się nad wszystkimi dostępnymi alternatywami i wybrać tę, która najbardziej odpowiada konkretnym potrzebom.
Grunt jako źródło dolne dla pompy ciepła
Wprawdzie wykorzystanie gruntu jako źródła dolnego dla pompy ciepła może zwiększyć początkowe koszty inwestycji, jednak zapewnia to stabilność dostaw energii cieplnej, jak również kontrolowane koszty generowania 1 kWh ciepła. W kontekście polskiego klimatu, takie rozwiązanie jest szczególnie wartościowe.
Opcje wykorzystania gruntu jako źródła dolnego
Aby korzystać z ciepła ziemnego, możemy zastosować jeden z dwóch powszechnie stosowanych systemów:
- System woda/woda, który wykorzystuje ciepło wód gruntowych. W tym przypadku wymagane jest wydrążenie studni pobierającej i zrzutowej (do odprowadzania wody z powrotem do gruntu).
- System solanka/woda, w którym solanka, inaczej roztwór glikolu, krąży w kolektorze gruntowym, który może być umieszczony pionowo lub poziomo.
Specyfika systemu z dwoma studniami
W systemie opartym na dwóch studniach, wymagane jest wykonanie dwóch otworów o głębokości od 6 do 15 m, które powinny dotrzeć do warstwy wodonośnej. Pierwsza studnia dostarcza wodę do pompy ciepła, a druga odprowadza wodę z powrotem do gruntu po procesie schłodzenia. Średni koszt wykonania takiej studni wynosi około 3000 zł. Koszty mogą wzrosnąć, jeśli konieczne są głębsze odwierty, kosztowne pompy głębinowe czy uzdatnianie wody.
Kolektor pionowy – rozwiązanie dla niewielkich działek
Na małych działkach często stosuje się kolektor pionowy. Polega on na umieszczeniu w otworach o głębokości 30-50 m rur w kształcie litery U, a następnie napełnieniu systemu solanką. Dzięki stabilnej temperaturze gruntu na większych głębokościach, pompa ciepła pracuje efektywnie, a koszt generowania 1 kWh ciepła jest stały i stosunkowo niski. Wadą tego rozwiązania są jednak wysokie koszty drążenia sond pionowych, które zazwyczaj wynoszą około 20 000 zł.
Wykorzystanie kolektora poziomego dla pompy ciepła
Jeżeli posiadasz duży teren z gruntem nawodnionym i gliniastym, kolektor poziomy (zarówno płaski, jak i spiralny) może być doskonałym wyborem dla twojej pompy ciepła. Jego koszt oscyluje wokół kilku tysięcy złotych. Z jednego metra kwadratowego takiego gruntu można pozyskać od 30 do 40 W energii cieplnej, podczas gdy grunt piaszczysty i suchy generuje tylko od 10 do 15 W.
Kolektor płaski tworzy się z rur PE, które prowadzi się poniżej strefy przemarzania gruntu i z odpowiednimi odstępami (głębokość 1,5-2,0 m i odstęp 1-1,5 m).
Różne rodzaje gruntów a wymagana powierzchnia kolektora
Jeżeli grunt na twojej działce jest gliniasty i mokry, powierzchnia kolektora powinna być 1,5 razy większa od powierzchni twojego domu (np. 300 m2 dla domu o powierzchni 200 m2). Gdy grunt jest piaszczysty i suchy, konieczne może być zwiększenie powierzchni kolektora nawet pięciokrotnie w stosunku do powierzchni budynku (do 800 m2 dla domu o powierzchni 200 m2).
Kolektor spiralny to opcja, która wymaga jedynie poprowadzenia rur w rowach co najmniej co 3 m, co pozwala zaoszczędzić na usuwaniu grubej warstwy gruntu na obszarze źródła dolnego.
Pompy ciepła gruntowe – efektywne nawet w warunkach silnych mrozów
Pompy ciepła wykorzystujące grunt jako źródło dolne są efektywne nawet podczas silnych mrozów. W przeciwieństwie do niektórych pomp powietrznych, mogą one być jedynym źródłem ciepła w budynku. Jest to więc doskonałe rozwiązanie dla właścicieli domów z dużym zapotrzebowaniem na ciepło.
Zasada działania pompy ciepła wykorzystującej powietrze
Pompy ciepła z wykorzystaniem powietrza jako źródła dolnego to ekonomiczne i łatwe w montażu urządzenia. Tańsze i prostsze w instalacji niż ich gruntowe odpowiedniki, wykorzystują powietrze zewnętrzne lub wewnętrzne do pozyskiwania energii cieplnej.
Niemniej jednak, charakteryzują się one niższym współczynnikiem COP (w porównaniu do innych typów pomp ciepła), ponieważ skuteczność ich pracy zależy od temperatury powietrza zewnętrznego, które nie jest efektywnym akumulatorem ciepła. Takie urządzenia zyskują tylko ok. 1 kJ ciepła podczas schładzania 1 kg powietrza o 1 K. Jednak, gdy temperatura powietrza na zewnątrz budynku spada, moc grzewcza urządzenia oraz współczynnik COP również obniżają się.
Wybór między wydajnością a kosztem pompy ciepła
Decyzja o wyborze odpowiedniej pompy ciepła spoczywa na użytkownikach. Możliwe jest zainstalowanie wydajniejszego i droższego urządzenia, które podczas intensywnych mrozów utrzymałoby komfortową temperaturę w domu, generując jednak wówczas większe koszty. Alternatywnie, możliwe jest zastosowanie systemu grzewczego składającego się z pompy powietrznej i kotła, np. na gaz. W takim rozwiązaniu, pompa działa przez większą część roku, a gdy temperatura spada i jej efektywność maleje, automatyczny regulator uruchamia współpracujący z nią kocioł.
Wykorzystanie wody jako źródła dolnego w pompie ciepła
Pompy ciepła wykorzystujące wodę jako źródło dolne oferują wyjątkowe zalety. Woda jest doskonałym akumulatorem ciepła, dzięki czemu jest często uznawana za najlepsze źródło dolne. Oddaje aż 4,2 kJ ciepła podczas schładzania jednego kilograma (1 l) o 1°C (1 K). Przy zastosowaniu tej technologii, ciepło można pozyskiwać z różnych źródeł wodnych, takich jak woda studzienna, rzeka, staw, jezioro, a nawet ścieki.
Wyzwania związane z wykorzystaniem wody jako źródła dolnego
Mimo licznych zalet, wykorzystanie wody jako źródła dolnego w pompie ciepła wiąże się również z pewnymi wyzwaniami. Jeżeli woda zawiera duże ilości minerałów, takich jak żelazo i mangan, może być konieczne zainstalowanie tzw. wymiennika pośredniego przed wymiennikiem pompy ciepła, co może wpłynąć na efektywność wykorzystania ciepła. Może się również zdarzyć, że wydajność wód gruntowych lub studni zrzutowych nagle ulegnie zmniejszeniu. Jest to problem, który wynika z trudności z przewidywaniem zmian w środowisku naturalnym, a który może wpłynąć na działanie systemu grzewczego.
Zasada działania pompy ciepła: Źródło górne
Pompa ciepła osiąga najwyższą wydajność, gdy współpracuje z dużym, niskotemperaturowym odbiornikiem ciepła. Jest to kluczowy powód, dla którego często projektuje się systemy ogrzewania podłogowego o niskiej temperaturze (28-35°C), które pokrywają całą powierzchnię podłogi, a czasami nawet ścian. Takie rozwiązanie umożliwia powierzchniowe chłodzenie pomieszczeń w cieplejszych miesiącach roku.
Wykorzystanie grzejników w systemach z pompą ciepła
Jeżeli wybieramy grzejniki jako odbiornik ciepła, powinny być one odpowiednio duże, aby móc efektywnie pracować z wodą o temperaturze 50-55°C (maksymalna wartość to 65°C).
Hybrydowe systemy grzewcze z pompą ciepła
W wielu domach można spotkać hybrydowe systemy grzewcze, które wykorzystują zarówno ogrzewanie podłogowe, jak i grzejniki, jako źródło górne w pompie ciepła. Taka kombinacja jest często stosowana w celu optymalizacji wykorzystania ciepła.
Jakie są faktyczne koszty ogrzewania i chłodzenia domu za pomocą pompy ciepła?
Eksperci w dziedzinie systemów grzewczych szacują, że średnie roczne koszty ogrzewania budynku o powierzchni 200 m2 za pomocą pompy ciepła oraz przygotowywania ciepłej wody użytkowej wynoszą zwykle od 1500 do 2000 zł. W porównaniu, instalacja gazowa generuje koszty rzędu ok. 3000 zł, natomiast elektryczna – nawet do 6000 zł.
Zużycie prądu w systemie z pompą ciepła
Zużycie prądu jest jednym z aspektów, które należy uwzględnić przy rozważaniu pompy ciepła – energia elektryczna jest zużywana przez pompy źródła górnego i dolnego, a także przez grzałki elektryczne. Dlatego korzystne jest rozliczanie zużycia energii elektrycznej w systemie dwutaryfowym, które pozwala na minimalizowanie opłat.
Dodatkowe korzyści z użytkowania pompy ciepła
Warto również pamiętać, że pompa ciepła nie tylko ogrzewa, ale również chłodzi budynek, i robi to za znacznie mniejsze pieniądze, niż dedykowany system klimatyzacyjny.
Spadek kosztów inwestycyjnych dla pomp ciepła
W ciągu ostatnich kilku lat, rosnący rozwój rynku sprawił, że cena pomp ciepła znacząco spadła. Jeszcze niedawno ceny oferowane przez firmy instalujące takie urządzenia kształtowały się w przedziale 70 000-80 000 zł. Teraz, te same usługi oferowane są za 30 000-40 000 zł. Na tę kwotę składa się m.in. pompa ciepła o mocy 7-10 kW za ok. 20 000 zł, zasobnik ciepłej wody użytkowej za 2000-6000 zł i dolne źródło za ok. 15 000 zł.
Zalety instalacji pompy ciepła
Co więcej, instalacja pompy ciepła eliminuje potrzebę budowy komina spalinowego, ponieważ to urządzenie nie produkuje spalin, ani nie wymaga budowy specjalnej kotłowni. Szczególnie korzystne jest to na obszarach bez dostępu do sieci gazowej, czy gdy przyłącze gazowe byłoby zbyt długie, a co za tym idzie – drogie.
Pompa ciepła w porównaniu do kotła na gaz
Instalacja grzewcza z pompą ciepła jest konkurencyjna cenowo, biorąc pod uwagę, że instalacja gazowa wymaga wykonania przyłącza za 5000-12 000 zł, komina spalinowego za 3000-4000 zł, a także zakupu kotła grzewczego oraz zasobnika ciepłej wody użytkowej za 5000-12 000 zł. W budynkach o powierzchni ok. 200 m2, koszty armatury, instalacji podłogowej oraz robocizny są porównywalne dla obu systemów. Różnica szybko staje się widoczna podczas eksploatacji, gdzie pompa ciepła wypada korzystniej.
