Pompy ciepła powietrze – dlaczego warto się na nie zdecydować?

W dzisiejszym artykule opiszemy szereg zalet z zastosowania pompy ciepła powietrze, wyróżnimy ich rodzaje, zasadę działania, jak również przedstawimy koszty związane z instalacją pompy i jej eksploatacją. Zapraszamy!

Korzyści wynikające z zastosowania pompy ciepła powietrze

Warto wspomnieć, że energia słoneczna jest jednym z najbardziej dostępnych źródeł energii odnawialnej. Właśnie z tego powodu korzysta z nich coraz więcej gospodarstw domowych. Powietrzne pompy ciepła ustabilizowały swoją silną pozycję wśród tego typu rozwiązań ze względu na wiele korzyści przy relatywnie niskiej liczbie wad.

• Oszczędność - największą korzyścią wynikającą z instalacji powietrznej pompy ciepła w obiekcie budowlanym jest oszczędność. Rosnące ceny energii sprawiają, że coraz więcej mówi się o samowystarczalności w tej kwestii. Takie pompy ciepła wykorzystują bowiem nawet do 80% energii z odnawialnych źródeł. Są to rozwiązania stosowane bardzo często w domach pasywnych, gdzie celem jest maksymalne obniżenie zużycia energii. 
• Niezawodność - do innych, istotnych zalet przemawiających za instalacją powietrznej pompy ciepła w swoim domu, należy bardzo niska awaryjność w porównaniu z innymi urządzeniami grzewczymi m.in. kotłami węglowymi. Pompy ciepła nie wymagają również obsługi ze względu na automatyczną pracę, co bez wątpienia przyczynia się do zwiększania komfortu termicznego w mieszkaniu, domu lub innym lokalu – co nie wymaga naszego zaangażowania. W większości przypadków, powietrzna pompa ciepła pozwala na skuteczną pracę przez okres 20-25 lat. Możemy jednak wpłynąć na wydłużenie czasu eksploatacji poprzez wybór odpowiednio dopasowanej i uznanej marki pompy ciepła powietrze, jak również regularny coroczny serwis.
• Dbanie o środowisko - nie można także zapomnieć o aspekcie ekologicznym. Brak negatywnego wpływu na środowisko to kolejna korzyść, nie tylko dla właściciela, lecz również udział w rozwiązywaniu problemów ekologii wynikających z rozwoju gospodarczego i technologicznego. Zastosowanie pompy ciepła ogranicza ilość gazów cieplarnianych i innych szkodliwych związków (tlenek węgla, dwutlenki siarki, pyły itp.) w porównaniu z konwencjonalnymi paliwami.
• Łatwy montaż - instalacja powietrznych pomp ciepła jest znacznie ułatwiona – urządzenie korzysta bowiem z łatwo dostępnego źródła energii cieplnej, jakim jest powietrze. Tym samym czas realizacji inwestycji jest znacznie skrócony w porównaniu z pompami gruntowymi, które wymagają dodatkowych zaawansowanych prac ziemnych. Natomiast w zestawieniu z tradycyjnymi metodami grzewczymi zalety są jeszcze bardziej widoczne - nie trzeba budować kominów, co obniża koszty budowy i zapewnia więcej przestrzeni we wnętrzu. 

Rodzaje powietrznych pomp ciepła

Pompy powietrzne dzielą się na dwa typy: powietrze-powietrze i powietrze-woda. Pierwszy z nich transportuje ciepłe powietrze do wewnątrz, natomiast drugi rodzaj przekazuje energię cieplną do obiegu grzewczego wody. W tym artykule skupimy się na drugim rodzaju, gdyż dzięki niemu można ogrzać nie jedno pomieszczenie, a cały dom.

Rodzaje pomp ciepła powietrze
Pompa ciepła powietrze-woda	Split Monoblock
Pompa ciepła powietrze-powietrze	-

Warto jednak wiedzieć, że takie pompy ciepła z funkcją chłodzenia nie gwarantują tych samych funkcji jak klimatyzator m.in. oczyszczania powietrza i regulacji wilgotności. Rozwiązaniem jest jednak instalacja klimakonwektorów, które dzielą się na kilka odmian ze względu na sposób montowania m.in. uniwersalny, ścienny i podłogowy.Na rynku występują jednak modele powietrznych pomp ciepła, które działają w „obie strony” – tym samym możliwe jest również chłodzenie pomieszczeń niemalże tak samo jak ma to miejsce w przypadku klimatyzatorów. 

Powietrzne pompy ciepła – split czy monoblok

Kolejny istotny podział pomp powietrznych stanowi rozróżnienie na warianty split i monoblok. Zasada działania tych urządzeń jest identyczna. Różnice dotyczą wyłącznie rozmieszczenia i ilości komponentów, co może, choć nie zawsze, mieć wpływ na parametry wydajności. 

Na rynku występuje najwięcej modeli w wariancie split, dlatego opiszemy je w pierwszej kolejności. Tego typu pompy ciepła rozdzielone są na dwie jednostki – zewnętrzną i wewnętrzną. W pierwszej z nich umieszczony jest wentylator, sprężarka i wymiennik ciepła. Wewnętrzna jednostka z kolei jest zbudowana ze skraplacza i pompy obiegowej „wpompowującej” ogrzaną wodę do instalacji wodnej. 

Na rynku znajdziemy pompy ciepła powietrze split w zestawach z dedykowanym zasobnikiem c.w.u. Rozróżniamy także modele rozdzielane (elementy są wyraźnie od siebie oddzielone) oraz tzw. “all in one” (wszystko w jednym), które są estetyczniejsze, jednak mogą być trudniejsze i droższe w serwisie. 

Pompa ciepła w wariancie monoblok to rzadziej stosowane rozwiązanie głównie ze względu na cenę tego typu urządzeń. Moduł zasilający instalację grzewczą znajduje się w zewnętrznej jednostce, co gwarantuje oszczędność przestrzeni, gdyż wewnątrz pozostaje tylko zbiornik na ciepłą wodę. Kompaktowe rozmiary przekładają się z reguły na nieco większą wydajność tak skonstruowanych pomp ciepła.

Montaż pomp ciepła split kontra monoblok

Ze względu na konieczność wykonania części instalacji na miejscu przez instalatora, a tym samym napełniania pompy ciepła typu split czynnikiem pozwalającym na wymianę ciepła, wymagane są uprawnienia f-gazowe. Warto też zaznaczyć, że posiadanie odpowiednich certyfikatów dotyczy nie tylko pracowników, lecz również firmy – musi ona dysponować również określonym sprzętem do przeprowadzania takich prac. Na dodatek nie można zapomnieć o przeprowadzaniu regularnych kontroli układu chłodniczego.

W przypadku pomp monoblokowych takie uprawniania nie są wymagane – termodynamiczny czynnik uzupełniany jest bowiem fabrycznie. Układ chłodniczy został na etapie produkcji umieszczony w jednostce zewnętrznej, co jest ogromną oszczędnością czasu i pieniędzy podczas montażu. 

Warto jednak wspomnieć, że pomiędzy tzw. monoblokiem (jednostką zewnętrzną) a instalacją ogrzewającą wodę, musimy zainstalować izolowane rury wodne. Wynika to z konieczności ochrony instalacji przed mrozem w związku z zewnętrznym umiejscowieniem układu chłodzenia. 

W przypadku awarii jednego z komponentów np. pompy obiegowej, woda w obiegu mogłaby zamarznąć, tym samym trwale uszkadzając przy tym urządzenie, a nawet instalację. Właśnie z tego powodu producenci pomp ciepła powietrznych monoblokowych zalecają podłączenie jej do niezależnych źródeł zasilania np. fotowoltaiki – przerwa w dostawie prądu, mogłaby spowodować zamarznięcie wymiennika, co w większości przypadków ma poważne konsekwencje.

Aby uniknąć tego ryzyka, można zdecydować się na montaż wymiennika glikol/woda, który pozwala na wprowadzenie do obiegu czynnika niezamarzającego. Takie rozwiązanie niesie za sobą jednak bardzo istotną wadę – niestety stosowanie takiego roztworu obniża wydajność pompy ciepła.

Zasada działania i budowa powietrznej pompy ciepła

W celu pozyskiwania energii cieplnej z otoczenia, wymagana jest relatywnie mała ilość energii elektrycznej do napędzania pompy obiegowej. Najoszczędniejsze pompy zużywają bowiem nawet poniżej 150 kWh/osobę rocznie – co stanowi niesamowity wynik w zestawieniu z pozyskiwaną w ten sposób energią cieplną.  

Pompy powietrza pobierają energię cieplną z zewnątrz w przeciwieństwie do pomp gruntowych, które wymagają zastosowania wymiennika gruntowego – a to z kolei przekłada się na wyższy koszt inwestycji. Prace ziemne nie są w tym przypadku potrzebne, o ile nie istnieje potrzeba ich przeprowadzenia np. w związku z konstrukcją budynku. 

Jak działa pompa ciepła powietrze?

Zasada działania pomp ciepła jest niemal identyczna, jak lodówki. Różnica polega na tym, że pompa ciepła powietrze zasysa ciepło z zewnątrz i przekazuje energię cieplną do domu – w przeciwieństwie do lodówki, która usuwa ciepło na zewnątrz. Działanie tych dwóch urządzeń opiera się na zjawisku Joule-Thomsona. 

Z tego powodu mówienie, że „dom jest ocieplany pompą ciepłą” mija się z prawdą – ciepło pobierane jest bowiem z otoczenia budynku, a nie jest produkowane.

Dolne źródło energii, czyli miejsce czerpania energii cieplnej, stanowi w przypadku tego rodzaju pomp powietrze. Warto wiedzieć, że powietrzne pompy ciepła pełnią w obiektach mieszkalnych taką samą funkcję jak kotły gazowe, węglowe itp. – mogą zarówno przekazywać ciepło do centralnego ogrzewania, jak również podgrzewać wodę użytkową.

W pompach ciepła, które wykorzystują dolne źródło w postaci gruntu lub wód gruntowych występują dwa obiegi. Powietrzne pompy ciepła są zatem w tej kwestii wyjątkiem – ciepło oddawane jest w jednym obiegu. 

Działanie pompy ciepła powietrznej opiszemy na podstawie typu SPLIT – Opisane zostaną dwa tryby: chłodzenia i grzania, które w przypadku nowoczesnych pomp ciepła są z reguły standardem. 

Wentylator zasysa do pompy ocieplone powietrze, które jest odbierane przez parownik, w którym następuje przekazanie ciepła na czynnik chłodniczy. Następnie czynnik trafia do zaworu 4-drogowego, w którym transportowany jest do jednostki znajdującej się wewnątrz budynku. W tym miejscu następuje przekazanie energii cieplnej w skraplaczu, gdzie czynnik powraca do stanu ciekłego, a następnie zostaje obniżone w nim ciśnienie za sprawą zaworu rozprężnego. W pierwotnej formie czynnik trafia z powrotem do parownika.

Woda ogrzana za sprawą czynnika, może zostać dodatkowo podgrzana przepływowo np. gdy temperatura powietrza za oknem nie jest korzystna. W niektórych modelach grzałka jest wbudowana, w innych trzeba ją dokupić. Takie rozwiązanie sprawdza się szczególnie podczas srogich zim. 

Następnie woda grzewcza trafia do pompy obiegowej, która może skierować ją zarówno do instalacji centralnego ogrzewania lub podgrzewacza wody użytkowej. Natomiast w przypadku trybu chłodzenia, następuje zmiana kierunku przepływu czynnika. Parownik przejmuje w tym wypadku funkcję skraplacza i na odwrót.

Co stanowi czynnik przenoszący ciepło w pompie ciepła powietrznej?

W powietrznych pompach ciepła czynnikiem chłodniczym są fluorowe gazy cieplarniane tj. R410A, stosowane w starszych pompach R134a i R407C czy R32 i R1234ze. Popularność zyskują obecnie czynniki o pochodzeniu naturalnym – propan (R290) i CO2 (R774). Stosowanie mniej szkodliwych dla środowiska czynników wynika przede wszystkim z wymagań stawianych przez rządy w kwestii ograniczania postępujących zmian klimatycznych.

Dowiedz się więcej o czynnikach roboczych w pompach ciepła.

Pompa ciepła połączona z fotowoltaiką – jeszcze większa samowystarczalność

Szalejące ceny energii elektrycznej i gazu sprawiają, że coraz więcej właścicieli domów jednorodzinnych, jak również innych obiektów budowlanych, decyduje się na dalej idące rozwiązania w kwestii samowystarczalności energetycznej. Warto wiedzieć, że jeżeli wzrost cen będzie kontynuowany to niezwłoczna decyzja o inwestycji w energię pochodzącą z odnawialnych źródeł energii, przekłada się na szybszy zwrot z inwestycji. Nie można również zapominać o zmianach planowanych na przyszły rok w związku z pozyskiwaniem energii z OZE.

Wspomnieliśmy w poprzedniej części artykułu o konieczności zasilania powietrznej pompy ciepła energią elektryczną – wymaga tego przede wszystkim sprężarka. Zasilanie pompy ciepła za sprawą instalacji fotowoltaicznej stanowi więc sensowne i opłacalne rozwiązanie. Warto też wiedzieć, że integracja powietrznych pomp ciepła z fotowoltaiką daje inną korzyść. Zwiększone zużycie energii wytwarzanej przez system pozyskiwania energii elektrycznej ze słońca, przekłada się na jej większe zużycie na miejscu, czyli tzw. autokonsumpcję – w obliczu nadchodzących zmian nieprzekazywanie prądu do sieci jest po prostu dużą oszczędnością. 

Właściciele obiektów budowlanych mogą decydować się na uzupełnienie całego systemu w magazyn energii. W ten sposób jesteśmy o krok, a nawet jesteśmy w stanie osiągnąć całkowitą niezależność energetyczną. 

Cena pompy ciepła powietrze

Na rynku znajdziemy mnóstwo różnych modeli pomp ciepła powietrze, których cena waha się dość znacznie. Z tego powodu warto przed zakupem dokonać dokładnego researchu, określić zapotrzebowanie budynku na energię, a najlepiej skorzystać z pomocy specjalistów w tym zakresie – tym samym mamy większą pewność, że cały system będzie wydajny, spełni nasze oczekiwania, jak również zmieści się w przewidzianym budżecie.

Pompy ciepła powietrze dostarczane przez wielu producentów różnią się od siebie parametrami wydajności, budową, jakością materiałów i ewentualnym dodatkowym wyposażeniem. Najtańsze pompy ciepła m.in. model Hewalex PCWU, który służy do podgrzewania wody użytkowej i nie posiada zintegrowanej grzałki elektrycznej, kosztują około 4500 zł. Z kolei model Mitsubishi Heavy Industries HMS104V2 z rozbudowanymi funkcjami grzewczymi, zintegrowanym zbiornikiem i świetną wydajnością – to koszt ponad 40 000 zł. 

Różnica cen na rynku jest zatem ogromna. W oszacowaniu rozmiaru inwestycji należy także uwzględnić koszt montażu – czasami sprzedawcy takich urządzeń oferują pełną usługę montażową w cenie zakupu. Warto jednak zaznaczyć, że montaż pompy ciepła powietrze w porównaniu np. z gruntową, stanowi z reguły znacznie niższy koszt.

Co jeszcze warto wiedzieć o powietrznych pompach ciepła?

Z roku na rok bardzo mocno wzrasta zainteresowanie pompami ciepła. Coraz wydajniejsze urządzenia pozyskujące energię cieplną z powietrza, przekładają się na jeszcze większe korzyści dla właścicieli budynków. Warto też wspomnieć o wsparciu w zakresie dofinansowania tego typu inwestycji w ramach wielu programów.

Kiedy występuje najwyższa wydajność powietrznej pompy ciepła?

Ze względu na swoją zasadę działania i warunki klimatyczne naszego kraju, powietrzne pompy ciepła sprawdzają się najlepiej w okresie letnim do podgrzewania wody użytkowej, jak również chłodzenia mieszkania. Nie oznacza to jednak, że przy ujemnych temperaturach pompa się wyłącza. Nowoczesne pompy działają skutecznie nawet przy -20°C – takie temperatury zdarzają się jednak w Polsce bardzo rzadko.

Wyższa wartość nieruchomości

Montaż pompy ciepła powietrze w budynkach znacznie podnosi wartość nieruchomości. Z tego powodu standardem dla nowych domów jednorodzinnych stało się stosowanie takiej lub innej formy pozyskiwania energii elektrycznej z odnawialnych źródeł. Atrakcyjność nieruchomości zwiększa się również wraz z zastosowaniem rozwiązań, które zapewniają jeszcze większą niezależność energetyczną. Właśnie z tego powodu inwestorzy tak mocno interesują się tematem powietrznych pomp ciepła, zważając na fakt, że ich instalacja nie jest ogromnym przedsięwzięciem i kosztem.

Podsumowanie

Nic nie wskazuje na to, aby popularność powietrznych pomp ciepła miała zmaleć. Wręcz przeciwnie – kryzys klimatyczny i energetyczny, przekłada się na jeszcze dynamiczniejszy wzrost zainteresowania tymi urządzeniami niż w ubiegłych latach. Dochodzą do tego również zmiany związane ze sposobem rozliczania energii elektrycznej oddawanej i pobieranej do sieci. Z tego powodu właściciele instalacji fotowoltaicznych szukają jeszcze większych oszczędności w postaci pomp ciepła.

Największą zaletą pomp ciepła powietrznych jest niewątpliwie cena, szybkość montażu i brak konieczności przeprowadzania trudnych prac konstrukcyjnych. W zamian otrzymujemy wydajne i przede wszystkim tanie ogrzewanie wody w centralnym ogrzewaniu lub wody użytkowej. Powietrzne pompy ciepła można zintegrować z wieloma systemami – wspomnianymi klimakonwektorami, fotowoltaiką, lecz również ogrzewaniem podłogowym. 

Pompa ciepła powietrzna to zatem rozwiązanie, które prędzej czy później zapewni nam znaczne oszczędności. Zwrot z inwestycji często następuje już nawet po około 5 latach – a biorąc pod uwagę wciąż wzrastające ceny energii, czas ten ulega skróceniu.

Rozpiętość modeli pomp ciepła powietrznych na rynku sprawia, że bez obaw znajdziemy urządzenie spełniające nasze potrzeby i dostosowane do dysponowanego budżetu – warto jednak w tym miejscu ponownie wspomnieć o możliwości uzyskania dofinansowania.

Źródła:

Strzyżewski Janusz: Pompy Ciepła. Wyd. I, 2017.

Zalewski Wojciech: Pompy ciepła: podstawy teoretyczne i przykłady zastosowań, Wyd. I. 1998.