Pompa ciepła gruntowa – co warto o niej wiedzieć?

Gruntowe pompy ciepła służą do ogrzewania budynków i wody użytkowej. Nie emitują CO2 ze względu na wykorzystywanie energii zgromadzonej w gruncie, który stanowi odnawialne źródło. Ciepło nie jest bowiem wytwarzane, lecz przekazywane.

Jak działa pompa ciepła gruntowa?

Warto na samym początku zaznaczyć, że gruntowa pompa ciepła wciąż potrzebuje zewnętrznego źródła energii w celu zasilenia podzespołów – co może zaskoczyć osoby niezaznajomione z tą technologią.

Jak zatem urządzenie może jednocześnie wytwarzać energię, a z drugiej strony ją pobierać i w jaki sposób miałoby to być opłacalne?

Otóż mówi o tym właśnie parametr sprawności COP. Wspomnieliśmy już, że energia nie jest produkowana, lecz pobierana z gruntu. Energia elektryczna jest jedynie wymagana do utrzymania tego procesu. Współczesne gruntowe pompy ciepła „wytwarzają” więc około 3,5-6 razy więcej energii cieplnej niż pobierają z sieci.

Dolne źródło pompy ciepła opisywanej w tym artykule stanowią grunt lub wody gruntowe (bardzo rzadko stosowane w Polsce ze względu na skomplikowaną inwestycję). Za „doprowadzenie” energii z gruntu do górnego źródła (czyli budynku) odpowiada właśnie pompa ciepła.

Rodzaje wymienników ciepła stosowanych w pompach gruntowych

Pompy ciepła gruntowe dzielimy przede wszystkim na sposób umieszczenia wymienników ciepła w gruncie. Wyróżniamy te z kolektorami pionowymi i poziomymi. Każde z nich ma swoje wady i zalety, co spieszymy się opisać.

Gruntowa pompa ciepła z kolektorem poziomym

Gruntowe wymienniki ciepła umieszczane są „na płasko” w gruncie na głębokości ok. 1-1,5m - czyli o 20-50 cm głębiej niż poziom zamarzania gruntu. Największą zaletą tego rozwiązania jest brak konieczności wykorzystania ciężkiego sprzętu – wystarczy mała koparka do przygotowania gruntu. Z drugiej strony wymagana jest jednak dość duża dostępna powierzchnia na działce i właśnie z tego powodu jest to raczej rzadko stosowane rozwiązanie.

Gruntowa pompa ciepła z kolektorem pionowym

Z kolei pionowo umieszczone kolektory sięgające głębokości od 30 do nawet 120 metrów sprawdzą się w przypadku małych działek. Trzeba jednak pamiętać, że inwestycja w takie rozwiązanie jest nieco droższa. Jeden odwiert może kosztować od 7 do 12 tysięcy złotych (od 100 do 140 zł za metr odwiertu), a z reguły potrzeba ich 1-4.

Głębsze odwierty nie oznaczają zawsze większej sprawności. Trzeba bowiem pamiętać, że na głębokości powyżej 100 metrów, pompa obiegowa, która wprawia czynnik w ruch, zużywa znacznie więcej energii.

Zalety i wady pompy gruntowej

Główną korzyścią wynikającą z montażu gruntowej pompy ciepła jest oszczędność. Warto wspomnieć, że temperatura gruntu utrzymuje się na stałym poziomie w każdym sezonie, dlatego pompa pozyskująca z niej ciepło, wykazuje stabilną wydajność przez cały rok – w przeciwieństwie do powietrznych pomp ciepła.

Wspomnieliśmy na samym początku artykułu, że pompy ciepła nie produkują energii w procesie spalania – z tego powodu jest to ekologiczne rozwiązanie, które nie zanieczyszcza środowiska.

Warto również wspomnieć o tym, że pompy ciepła pracują w sposób zautomatyzowany – niewymagana jest praktycznie żadna czynność związana z obsługą urządzenia. Na dodatek, wielu producentów pomp ciepła udostępnia aplikacje, które pozwalają śledzić dokładne statystyki związane z m.in. poborem energii elektrycznej, wytworzonej energii cieplnej, sprawności COP itp.

Za minus gruntowej pompy ciepła można uznać jedynie większy koszt inwestycji początkowej, który jest jednak „zwracany” po pewnym czasie w postaci wyższej sprawności w porównaniu z innymi rodzajami pomp ciepła. Na uwagę zasługuje również długa żywotność nowoczesnych pomp ciepła – pozwalają one na nieprzerwaną pracę przez okres nawet 50 lat.

Dla kogo gruntowa pompa ciepła?

Gruntową pompę ciepła stosuje się zarówno w nowoczesnym, jak i tradycyjnym budownictwie. Warto jednak zaznaczyć, że najlepszy efekt cieplny uzyskuje się w przypadku dobrej izolacji cieplnej budynku, dlatego w wielu przypadkach warto w pierwszej kolejności przeprowadzić termomodernizację budynku.

Z korzyści zapewnianych przez pompy ciepła skorzystają przede wszystkim osoby, które szukają alternatywy dla drożejących źródeł energii m.in. opału czy gazu. Najwyższe oszczędności uzyskuje się jednak w energooszczędnych budynkach, które od samego początku były projektowane pod niskie zapotrzebowanie energetyczne. W ich przypadku można zdecydować się na pompę o mniejszej mocy, a tym samym tańszą w zakupie.

Warto również wspomnieć, że pompy ciepła zapewniają najskuteczniejsze działanie „we współpracy” z ogrzewaniem podłogowym. Wynika to z faktu, że w tych dwóch układach czynnik cechuje się raczej niską temperaturą – w przeciwieństwie do tradycyjnych grzejników. Pewnym rozwiązaniem w takiej sytuacji jest wyposażenie mieszkania w grzejniki niskotemperaturowe.

Jak przebiega montaż gruntowej pompy ciepła?

Montaż gruntowej pompy ciepła należy oczywiście poprzedzić dokładną analizą warunków i możliwości w danym budynku. Osoba odpowiedzialna za wykonanie projektu systemu, powinna zwrócić uwagę na takie aspekty jak: 

• termoizolację ścian i podłóg, 
• rodzaj instalacji grzewczej, 
• wielkość działki, 
• ilość urządzeń w domu, 

Na podstawie tych informacji jest w stanie wybrać optymalny model pompy, jak również zaproponować sposób wykonania odwiertów na kolektory (poziomy lub pionowy).

W projekcie należy uwzględnić lokalizację jednostki – powinna ona znajdować się w małej odległości od ścian budynku i na odpowiedniej wysokości m.in. 40 cm nad gruntem. Przyjmuje się, że urządzenie nie powinno znajdować się na zewnątrz w pobliżu okien w pomieszczeniach, w których spędzamy dużo czasu np. sypialni ze względu na głośność pracy urządzenia - mniej więcej 50dB.

Po dopełnieniu wszelkich formalności m.in. uzyskaniu pozwolenia na roboty geologiczne (co trwa z reguły do 2 miesięcy), firma montażowa może przystąpić do wykonywania odwiertów, o których wspomnieliśmy już w poprzedniej części artykułu. Z reguły zajmuje to około 6 godzin – dla jednego odwiertu. Roboty wiertnicze przeprowadza się najczęściej przy wykorzystaniu płuczki wody z biodegradowalnym bentonitem. Następnie w odwiertach umieszcza się rury PE z głowicami, w których przepływa czynnik grzewczy.

W kolejnym kroku wykonuje się montaż urządzeń wchodzących w skład systemu wykorzystującego pompy ciepła po uprzednim podłączeniu sond do rozdzielacza. Po przeprowadzeniu wymienionych prac, specjaliści wykonują test szczelności instalacji. Robi się to przy wykorzystaniu azotu skompresowanego do ciśnienia kilkudziesięciu barów  obserwując ewentualne wahania wartości ciśnienia.

Pompa ciepła gruntowa czy powietrzna - porównanie

Osoby, które planują podjąć decyzję o inwestycji w pompę ciepła, zadają sobie bardzo często pytanie – pompa ciepła gruntowa czy powietrzna? Odpowiedź nie jest jednoznaczna i zależy od wielu czynników – a przede wszystkim zasadności wykorzystania konkretnego rozwiązania i wielkości budżetu na inwestycję.

Nie da się zaprzeczyć, że gruntowe pompy ciepła są droższe pod kątem ceny montażu, jednak tańsze w eksploatacji. Z tego powodu można z pewnością określić taką inwestycję jako „poważniejszą” w porównaniu z powietrznymi pompami, które nie wymagają wykonywania prac ziemnych, jednak charakteryzują się słabszą wydajnością przy niskich temperaturach.

Czasami pozyskiwanie energii z gruntu jest po prostu niemożliwe – ze względu na zbyt małą działkę lub niekorzystne właściwości geologiczne ziemi. Z drugiej strony możemy zdecydować się na powietrzną pompę ciepła klasy premium, która zapewnia większą wydajność. Na dodatek możemy przeanalizować możliwość zasilania pompy energią pochodzącą z fotowoltaiki, co stanowi jeszcze bardziej opłacalne rozwiązanie – w obydwu rodzajach pomp.

Nie jesteśmy w stanie zatem udzielić uniwersalnej odpowiedzi na pytanie – “pompa ciepła gruntowa czy powietrzna”. Wszystko zależy od potrzeb i wielu dodatkowych czynników. Z tego powodu warto zdecydować się na współpracę z firmą, która udzieli nam fachowego doradztwa w wyborze najlepszego rozwiązania. 

Ogólnie rzecz ujmując powietrzne pompy ciepła w zestawieniu z gruntowymi zawsze o wiele lepiej sprawdzają się w temperaturze powyżej 10°C. Rozwój technologii urządzeń przekazujących energię grzewczą z powietrza do budynku sprawił, że takie urządzenia montuje się obecnie znacznie częściej - ze względu na niższe koszty inwestycji.

Więcej na temat w artykule pt. Pompa ciepła gruntowa czy powietrza? Która lepsza?