Dlaczego 40% budujących dom chce pompę ciepła?

Czym jest pompa ciepła?

Rysunek 1) Istota działania pompy ciepła

Rysunek 2) Schemat działania pompy ciepła

Uogólniając ten poglądowy opis działania pompy ciepła mówimy, że ciepło odebrane ze źródła dolnego (grunt, woda, powietrze) jest oddawane do źródła górnego, tj. do instalacji grzewczej w pomieszczeniach, przy czym dolne źródło ma temperaturę niższą (np. woda gruntowa ma temperaturę 10°C) niż wynosi temperatura górnego źródła (np. temperatura wody w instalacji podłogowej – ok. 30°C).

Zużywając 1 kWh energii elektrycznej PC „przepompowuje” z dolnego źródła do pomieszczeń 2–4 kWh energii cieplnej, a więc efektywnie dostarcza 3–5 kWh energii cieplnej (jest to suma energii elektrycznej zasilającej sprężarkę i energii cieplnej pompowanej ze źródła dolnego). Można więc przyjąć, że ¾ ciepła ogrzewającego dom pochodzi z energii słonecznej (skumulowanej w ziemi, wodzie lub powietrzu), a tylko ¼ z elektrowni.

Inaczej mówiąc, jeśli ogrzewamy dom prądem, to zastosowanie PC pozwala czterokrotnie obniżyć rachunki za prąd. Przy obecnych cenach oleju i gazu jest to również ogrzewanie ok. 3 razy tańsze niż olejem lub gazem płynnym i ok. 2 razy tańsze niż gazem ziemnym. Jest to obecnie najtańsze ogrzewanie w Polsce, tańsze nawet niż ogrzewanie węglem.

Czas zwrotu

Rysunek 3) Porównanie rocznych kosztów ogrzewania i c.w.u. dla domu 150 m2 zamieszkanego przez 4 osoby – roczne zużycie ciepła ok. 15 000 kWh

Systemy pomp ciepła

1. solanka – woda (kolektor pionowy). Do kilku głębokich otworów (30–150 m) włożona jest rura, w której płynie wodny roztwór glikolu (tzw. solanka), nagrzewający się do temperatury gruntu i oddający ciepło w wymienniku agregatu sprężarkowego.
   
   
2. solanka – woda (kolektor poziomy). Na głębokości ok. 1,5 m pod powierzchnią ziemi zakopane są pętle rur (łącznie kilkaset metrów rury), w których krąży solanka, nagrzewająca się do temperatury gruntu i oddająca ciepło w wymienniku agregatu sprężarkowego.
   
   
3. woda – woda. Jest to tzw. system dwóch studni. Ze studni czerpnej jest pobierana woda gruntowa (jej temperatura wynosi 8–12°C), która przepływając przez wymiennik agregatu sprężarkowego oddaje część ciepła i schłodzona spływa do studni chłonnej (zrzutowej).
   We wszystkich tych trzech systemach ciepło pobierane z gruntu jest oddawane przez wymiennik do obiegu termodynamicznego agregatu sprężarkowego, skąd przez drugi wymiennik przekazywane jest do instalacji wodnej c.o. w ogrzewanych pomieszczeniach.
   
   
4. Możliwe jest zrezygnowanie z wymiennika po stronie źródła dolnego, czyli wydłużenie obiegu termodynamicznego sprężarki o kolektor poziomy, w którym krąży i odparowuje czynnik chłodzący. Taki system ma nazwę bezpośrednie odparowanie – woda.
   
   
5. Można to samo uczynić też po stronie źródła górnego, tj. zrezygnować z wymiennika i przedłużyć obieg skraplacza o pętle rur instalacji podłogowej, w których czynnik chłodzący krąży i skraplając się, oddaje ciepło do wylewki podłogowej. Taki system, noszący nazwę bezpośrednie odparowanie – bezpośrednie skraplanie, spotyka się w praktyce bardzo rzadko.
   
   
6. Dolnym źródłem może też być powietrze zewnętrzne lub wewnętrzne. Jeśli ciepło odbierane z powietrza jest oddawane do instalacji wodnej ogrzewania podłogowego, to mówimy o systemie powietrze – woda.
   
   
7. Pomieszczenia mogą też być ogrzewane nadmuchiwanym powietrzem, ogrzewanym przez PC czerpiącą ciepło z powietrza. Jest to system powietrze – powietrze. Ponieważ taki system działa zwykle odwracalnie, tj. w zimie grzeje, a w lecie chłodzi, to w krajach południowych (gdzie przeważa funkcja chłodzenia) nie jest zaliczany do PC tylko do klimatyzatorów.

Rysunek 4) Koszt inwestycji w zależności od rodzaju systemu PC. W nawiasach podano przedziały cen netto dla całkowitej instalacji PC w domu ok. 200 m2 zamieszkałym przez rodzinę 4-osobową (na podstawie badań ankietowych dla ok. 20 firm)

Argument ekologiczny

(fot. Hydro-Tech)

Podsumowanie

1. Pompa ciepła jest sposobem ogrzewania domu najtańszym w eksploatacji. Dla domu 150–200 m2 roczny koszt ogrzewania i c.w.u. wynosi najczęściej od 1500 do 2500 zł.
   
   
2. Wielofunkcyjność. PC potrafi wszystko. Jest to jedyne rozwiązanie, które może w zimie grzać, a w lecie chłodzić (jeśli wierzymy w global warming to lepiej nie bagatelizować funkcji chłodzenia). A więc PC zarówno grzeje, chłodzi jak i wytwarza c.w.u. Może też działać jako rekuperator w systemie klimatyzacji oraz może osuszać powietrze.
   
   
3. Jest to rozwiązanie całkowicie bezobsługowe, poddające się totalnej automatyzacji, w końcu PC jest urządzeniem w stu procentach elektrycznym.
   
   
4. W Europie PC jest popierane jako rozwiązanie proekologiczne, gdyż zastąpienie „brudnego” ekologicznie ogrzewania olejowego bardzo „czystym” ogrzewaniem elektrycznym, jakim w istocie jest PC, pozwala znacznie zmniejszyć emisję CO2. W Polsce jest to argument problematyczny, gdyż dominują u nas elektrownie węglowe, przy czym na wyprodukowanie 1 kWh energii elektrycznej trzeba zużyć ok. 3 kWh energii cieplnej spalanego węgla. Sceptycy powiedzą więc, że w końcowym rezultacie 1 kWh energii cieplnej PC wymaga 1 kWh energii cieplnej węgla, czyli pod względem emisji CO2 sytuacja jest podobna jak dla kotła węglowego. Jednak spalanie węgla w elektrowni jest coraz „czystsze” ekologicznie, a poza tym w przyszłości udział węgla w produkcji energii elektrycznej w naszym kraju będzie się zmniejszał.
   
   
5. Poparcie polityczne dla rozwoju PC jako rozwiązania redukującego emisję CO2 przekłada się w Europie na dotacje i ulgi oraz czyni PC rozwiązaniem standardowym.

1. Jest to droga inwestycja. Głównym celem tego artykułu jest wyjaśnienie względności twierdzeń o wysokich kosztach instalacji PC oraz o długim czasie zwrotu inwestycji. Zależy co z czym porównujemy.
   
   
2. Dom jest „skazany” na ogrzewanie podłogowe, bez parkietów i dywanów. To tzw. częściowa prawda. Owszem, instalacja ogrzewania podłogowego jest najlepszym źródłem górnym, ze względu na niską temperaturę pracy, ma też wiele innych zalet, ale nie jest rozwiązaniem koniecznym. Można też stosować grzejniki pracujące przy względnie niskiej temperaturze 50–60°C. Istnieje też parkiet przeznaczony dla podłóg z instalacją ogrzewania podłogowego. Oferowane są również wykładziny dywanowe przeznaczone dla takich podłóg.