Cała prawda o pompach ciepła

Artykuł ten ma za zadanie wyjaśnić, czym tak naprawdę jest pompa ciepła, gdzie warto ją zastosować, oraz czy (w jakich sytuacjach) opłaca się jej montaż i używanie… Te urządzenia grzewcze zyskują ostatnio na popularności przede wszystkim dzięki obniżeniu ich cen, ale także przez wzrost cen ciepła i paliw do ogrzewania.

Co to takiego „pompa ciepła”?

Pompa ciepła (w skrócie PCi) jest urządzeniem, które przepompowuje ciepło z obszaru o niskich temperaturach (tzw. dolne źródło pompy ciepła) do domowej instalacji grzewczej, w której temperatura czynnika jest wyższa. Nazwa jest analogiczna do zwykłej pompy wodnej, która pobiera wodę z miejsca na niskiej wysokości i przetłacza ją wyżej, lub podnosi jej ciśnienie. Pompa ciepła niejako podnosi temperaturę ciepła, ułatwiając jego wykorzystanie do ogrzewania. Dzięki temu możemy czerpać ciepło z gruntu, powietrza czy wody, a następnie używać je do ogrzewania naszego domu.

Jest to oczywiście bardzo nieładny skrót myślowy, bo przecież nie ma czegoś takiego, jak temperatura ciepła. Ciepło, to po prostu forma przekazywania energii. Ale z punktu widzenia naszych potrzeb (ogrzewania, chłodzenia, przygotowywania ciepłej wody użytkowej), chcemy dostarczać ciepło w taki sposób, by móc ogrzać wodę do temperatury co najmniej 30°C (ogrzewanie) lub 45-55°C (ciepła woda użytkowa).

Pompa ciepła jest urządzeniem działającym na tej samej zasadzie, jak lodówka czy klimatyzator. Jej celem nie jest jednak odebranie ciepła od owoców czy jogurtów schowanych w lodówce ale dostarczenie ciepła, czyli to, co lodówka robi na wymienniku umieszczonym z tyłu obudowy.

Pompa ciepła zużywa mniej energii elektrycznej, niż dostarcza ciepła do budynku (instalacji ogrzewczej). W tym przykładzie, pompa zużywa 4 kW energii elektrycznej, 12,5 kW czerpie z gruntu, a do instalacji oddaje 16 kW.

W dużym skrócie, pompa ciepła pobierając 1 kWh energii elektrycznej pobiera z otoczenia 1-4 kWh ciepła i następnie w łącznej ilości 2-5 kWh przekazuje to ciepło do otoczenia. Pompa ciepła dostarcza więcej ciepła, niż zużywa prądu i dlatego jest tania w eksploatacji (mówimy, że ma współczynnik wydajności rzędu 2-5). Dlatego uważa się, że taka pompa jest odnawialnym źródłem energii — znaczącą część ciepła dostarczanego do budynku czerpie z otoczenia.

Na blogu opublikowałem też osobny tekst bardziej szczegółowo omawiający zasady działania pomp ciepła. Gorąco, nomen omen, zachęcam do jego lektury.

Ze względu na sposób działania, pompa ciepła jest najtańszym elektrycznym sposobem na ogrzewanie domu, atrakcyjnym do zastosowania wszędzie tam, gdzie nie ma możliwości skorzystania z innych źródeł ciepła (bo nie ma na działce gazu ziemnego, a użytkownik nie ma ochoty szuflować węgla do kotła, niczym w parowozie 😉 ).

Rodzajów dolnych źródeł, z których korzystają pompy ciepła, jest sporo. Najpopularniejsze są m.in.:

  • pobieranie ciepła z powietrza atmosferycznego, nadmuchiwanego na wymiennik ciepła za pomocą wentylatora,
  • rurowy poziomy wymiennik ciepła zakopany na głębokości 1,5 m pod trawnikiem, w którym krąży ciecz niezamarzająca (mieszanka glikolu i wody),
  • rurowy wymiennik ciepła wpuszczony w pionowy odwiert wykonany na głębokość 50-100 metrów (a dokładniej, kilka takich odwiertów),
  • rurowy wymiennik umieszczony na dnie stawu, lub na dnie rzeki,
  • pobieranie wody z podziemnego ujęcia, po czym spuszczanie wody (po odebraniu od niej ciepła) do studni zrzutowej,
  • pobieranie wody ze zbiornika lub rzeki, spuszczanie w innym miejscu.
Schemat działania pompy ciepła powietrze-woda
Schemat działania pompy ciepła powietrze-woda. Powietrze przepływając przez zewnętrzną jednostkę schładza się i oddaje ciepło, które za pośrednictwem sprężarki jest dostarczane do wody krążącej w obiegu centralnego ogrzewania (na rysunku jest grzejnik, ale zazwyczaj do PCi podłącza się ogrzewanie podłogowe). Taka pompa może też ogrzewać ciepłą wodę użytkową.  

Jest również kilka rodzajów górnych źródeł dla pompy ciepła:

  • ogrzewanie podłogowe — najpopularniejsze i najbardziej korzystne,
  • grzejniki,
  • wymiennik ciepła podgrzewający bezpośrednio powietrze.

W zależności od tego, skąd pobierane jest ciepło i jak jest oddawane, wyróżniamy m.in. pompy ciepła:

  • powietrze-powietrze (ogrzewają powietrze w pokoju, odbierając ciepła od powietrza atmosferycznego za ścianą),
  • powietrze-woda (chłodzą powietrze, ogrzewają wodę w instalacji ogrzewczej lub ciepłą wodę użytkową),
  • glikol-woda (ciepło jest odbierane przez ciecz niezamarzającą, zaś oddawane jest do wody krążącej w instalacji ogrzewczej), określane też czasem mianem gruntowych pomp ciepła,
  • woda-woda (jak powyżej, przy czym ciepło odbierane jest nie od glikolu krążącego w wymienniku ciepła, tylko bezpośrednio z wody czerpanej ze studni, rzeki lub stawu).

Kolejne strony artykułu: [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

Zobacz także

Opublikował 15.07.2019 mgr inż. Krzysztof Lis i oznaczył hasłami ,

63 komentarze do artykułu “Cała prawda o pompach ciepła”

  1. Czy wywiew pompy ciepła powietrze/woda można użyć do schładzania domu w lecie?

  2. @Kris: łatwe to nie będzie, ale technicznie — na pewno da się to zrobić.

  3. Dziękuję. Myślę nad systemem Kocioł na HoltzGaz (Atmos który rownież może spalać pellet) oraz pompa ciepła. Co pan sądzi o taki. Rozwiązaniu? Wymieniam tym systemem kocioł na ekogroszek przy okazji przeniesienia kotłowni w inne miejsce.

  4. @Kris: chce Pan połączyć dwa takie źródła ciepła w jednej instalacji? Moim zdaniem mija się to z celem.

  5. Chodzi zmniejszenie zużycia drewna w sezonie ciepłym – pompa by była używana do CWU. Czy to zły pomysł?

  6. @Kris: montowanie pompy ciepła po to, by zmniejszyć zużycie drewna, raczej nie ma szans się zwrócić.

  7. Witam Krzysztof.
    Mam prośbę czy mógłbyś wedle Twojego doświadczenia wskazać Twoim zdaniem najlepszą opcję konfiguracji CO i CWU dla wskazanego poniżej projektu?
    Nie ukrywam, że moje zajnteresowanie ukierunkowane jest w stronę peletu i fotowoltaiki do 10KW.
    Oczywiście wentylacja i rekuperator znajda sie na wyposażeniu.
    Z góry dziękuję.
    Proszę też inne osoby o wypowiedzenie się na ten temat.
    Pozdrawiam
    Inwestor

    http://archon.pl/projekty-domow/projekt-rezydencja-w-nerterach-ver-2-m68b20427af09e

  8. @TaTaj: sam projekt to za mało, żeby podjąć rozsądną decyzję. Do analizy trzeba wziąć pod uwagę na przykład potencjalny dostęp do gazu, upodobania użytkowników, no i porządnie przeliczyć zapotrzebowanie na ciepło.

    Kotły na pellet nie są złe, to niezły kompromis między tanim paliwem a bezobsługowością.

  9. Witam.Mam na działce wywierconą studnie głebinową (27metrów) .Czy można ja wykorzystać do instalacji pompy ciepła czy trzeba wiercić nowe studnie?

  10. @Anna: raczej się nie nada do montażu pompy ciepła (w odwiert trzeba wpuścić rurę i raczej już studnia nie będzie mogła być wykorzystywana), ale to kwestia do ustalenia z instalatorem.

  11. Panie Krzysztofie dziękuję za odpowiedź.

  12. Ja uważam, że pompa ciepła to bardzo opłacalna inwestycja 🙂

  13. Witam czytelników
    Od sezonu grzewczego 2012/13 jestem użytkownikiem PC Dimplex (silnik 1,8 kW, COP dla B0/W35 – 4,12) w nowym budynku 112 m2 pow. użytkowej, 142 m2 po podłodze.
    Mogę tylko wyrazić zadowolenie z dokonanego kiedyś wyboru. Ażeby tak było, należy mieć dobrego doradcę (i wykonawców) albo dobrze odrobić lekcję.
    Budynek musi być szczelny, dość dobrze ocieplony (ściany #24 gazobeton „550” + 20 cm styropianu fasadowego; na stopie 30 cm wełny lamb. 0,038; podłoga 15 cm EPS 100; okna lamb. ok. 1, 0), z rekuperacją – czyli jak to się kiedyś określało „wysoko energooszczędny”. Uważam, że 8-10 letni okes zwrotu inwestycji w pogrubienie ocieplenia za rozsądny – szczególnie przy kredycie hipotecznym (później mam ok dwóch rat za darmo).
    CWU kosztuje mnie miesięcznie ok 50/60 zł/m-c, a ogrzewanie przy łagodnych zimach ok. 1600, a przy ostrzejszych ok. 2200 zł/sezon przy temp. 23 °C wewnątrz.
    Poza szczelnością, ociepleniem i rekuperacją ważna jest optymalizacja pracy PC, m. in. maksymalne zmniejszenie delty temp. między dolnym i górnym źródłem ciepła
    (u mnie przeciętnie +5/28 °C po kilku ładnych godzinach grzania – delta ok. 23, a nie 35°C. P. Krzysztofie, gdzieś widziałem wykres wartości COP w funkcji delty B/W, od której to COP silnie zależy. Wydaje mi się, że uzmysłowiło by to zainteresowanym jak ważna jest walka o tę deltę. Z tego wykresu wynika, że COP mojej pompy wynosi 5,5 do 6).
    Osiągnięta została dzięki przewymiarowaniu dolnego źródła – 180 mb kolektora pionowego w suchej glinie; rezygnacja z ogrzewania kaloryferami, tylko podłogówka (albo przewymiarowane grzejniki albo grzanie wysokotemperaturowe – co jest bez sensu przy PC); zastosowanie stosunkowo krótkich odcinków pętli ogrzewania podłogowego – po ok. 60 mb (małe opory hydrauliczne = mniejsza moc pompy obiegowej) oraz wylewki anhydrytowej (cieńsza warstwa, dokładne oblanie pexów, znacznie lepszy przepływ ciepła), co zmniejszyło temp. zasilania górnego źródła do max. 28°C i jego deltę ok. 5,5°C.
    Zrezygnowałem se sterowania pogodowego na rzecz pokojowego z histerezą 0,4°C. Po pierwsze pozbyłem się kłopotu z doborem krzywej grzania (poczytajcie na forach jak strasznie ludzie się z tym męczą) bo system bez problemu, „na sztywno” utrzymuje zadaną temperaturę, niezależnie od szybkości zmian temperatury zewnętrznej. Przy dobrym dociepleniu budynku, dobrze zaprojektowanym i wykonanym ogrzewaniu podłogowym, płycie anhydrytowej, sterowanie pogodowe nie ma najmniejszego sensu, bo nie ma takiej krzywej grzania, która, która uwzględnia każdą konfigurację temperatur wewnętrznej i zewnęrznej.
    Dodatkowo, moim zdaniem, mała histerezą na termostacie pokojowym, poza komfortem stałej temperatury pomieszczeń powoduje, że płyta anhydrytu nie przechładza się zbytnio i pompa nie musi niepotrzebnie zbyt długo pracować nad rozgrzewaniem podłogi.

    Reasumując: nie chcąc palić węglem (potrzebne pomieszczenie w domu lub komórka na węgiel i kto by mnie do tego zmusił, szczególnie przy chorobie albo na starość) nie mając blisko gazu ziemnego wybór jest jednoznaczny – PC. Propan – butan jest drogi + szkaradny baniak na działce. Olej opałowy również jest drogi + dodatkowe pomieszczenie z wanną na zbiornik. To wszystko generuje dodatkowe koszty (w tysiącach i zabiera miejsce w domu lub ogrodzie) i drogą eksploatację lub niewygodę. O koszcie komina i obróbkach dekarskich była mowa wcześniej. W przypadku gazu ziemnego – koszt przyłącza w dużych pieniądzach, a im dłuższe, tym droższe. Do tego przyzwoity kocioł z corocznym przeglądem i konserwacją…. Jeśli pozostała jeszcze jakaś różnica w cenie między PC a pozostałymi systemami, to pozostaje jeszcze wspomnieć o wygodzie i komforcie… jakoś mało kto chce myć się w misce i biegać do wygódki, tyklko urządza łazienkę lub dwie albo jeździć maluchem. Wygoda i komfort kosztują ale przy ogólnych kosztach budowy ta różnica cen to już tylko pojedyńcze procenty.

    Pozdrawiam wszystkich czytających
    P. S. Jeśli zdecydujecie się na PC, to koniecznie przed rozpoczęciem budowy, żeby uwzględnić wszystkie zmiany o których pisali przedmówcy (?) i ja. Ekipa najlepiej z polecenia z możliwością weryfikacji działania poszczególnych elementów systemu.
    Budowa wymaga wysokiego reżimu wykonawczego i materiałowego bo ryzyko zmarnowania własnych pieniędzy jest niestety duże

Pozostaw komentarz

Subscribe without commenting