Pompa ciepła: schemat instalacji pompy ciepła, koszty inwestycji

Jak działa pompa ciepła?

Zasada działania pompy ciepła jest porównywalna do funkcjonowania lodówki, która pobiera ciepło z powietrza znajdującego się wewnątrz niej i oddaje je na zewnątrz. Podobnie pompa ciepła pobiera ciepło z tzw. dolnego źródła ciepła, którym w zależności od rodzaju pompy ciepła jest powietrze zewnętrzne, grunt lub wody powierzchniowe, a następnie przekazuje je do górnego źródła ciepła czyli instalacji hydraulicznej wewnątrz budynku.

Schemat działania pompy ciepła

Zasada działania pompy ciepła opiera się zatem na obiegu termodynamicznym i wykorzystaniu właściwości czynnika chłodniczego, który trafia do parownika, a w nim paruje, pozyskując energię cieplną z dolnego źródła. Czynnik chłodniczy paruje nawet w niskiej temperaturze, co pozwala na pobór ciepła nawet przy niskich temperaturach powietrza zewnętrznego.

• Odparowany czynnik chłodniczy trafia do sprężarki, która podnosi jego ciśnienie aż do około 20 barów.
• W wyniku nagłego wzrostu ciśnienia następuje wzrost temperatury czynnika chłodniczego do kilkudziesięciu stopni Celsjusza, co pozwala na oddanie tej temperatury do skraplacza.
• W skraplaczu czynnik chłodniczy, oddając temperaturę do instalacji hydraulicznej, przechodzi ze stanu gazowego w stan cieczy.
• Ciekły czynnik chłodniczy transportowany jest do zaworu rozprężnego, gdzie dochodzi do gwałtownego spadku jego ciśnienia. To doprowadza do szybkiej utraty temperatury, co umożliwia powtórzenie cyklu termodynamicznego i dalszą pracę pompy ciepła.

Schemat instalacji pompy ciepła w nowoczesnym budownictwie

Na podłączenie pompy ciepła w nowym budynku warto zdecydować się już na etapie projektu budynku. Pompa ciepła jest najbardziej efektywnym źródłem ciepła w szczelnym i dobrze zaizolowanym budynku, zwłaszcza przy współpracy z ogrzewaniem niskotemperaturowym, jakim jest najczęściej stosowane w nowym budownictwie ogrzewanie podłogowe. Wybierając pompę ciepła, można realnie obniżyć koszty budowy poprzez rezygnację z budowy kominów oraz zwiększyć powierzchnię użytkową budynku dzięki rezygnacji z pomieszczenia kotłowni na rzecz pomieszczenia technicznego, ponieważ do montażu pompy ciepła wystarczy zaledwie 2-3 m² powierzchni.

Schemat podłączenia pompy ciepła w budynku modernizowanym

Montaż pompy ciepła w modernizowanym budynku wymaga od projektanta oraz instalatora bardzo dużego doświadczenia oraz wiedzy technicznej. Przerobienie i dostosowanie starej instalacji centralnego ogrzewania oraz instalacji c.w.u. do nowoczesnego źródła ciepła wymaga odpowiednio przemyślanej i zaprojektowanej kotłowni oraz doboru odpowiednich elementów koniecznych do poprawnego działania całego systemu. Układ hydrauliczny w remontowanym domu też będzie wymagał sprawnego uzupełnienia, tak by zapewnić prawidłową pracę pompy ciepła.

Pompa ciepła schemat instalacji urządzenia w remontowanym domu. O jakich elementach należy pamiętać?

• Zbiornik buforowy: zastosowanie zbiornika buforowego w instalacjach pomp ciepła, nawet niewielkiego (50-100 litrów) pozwoli na zwiększenie zładu wody, dzięki czemu pompa ciepła będzie załączała się rzadziej, a zbiornik buforowy będzie mógł magazynować ciepłą wodę wykorzystywaną w instalacji centralnego ogrzewania. Zbiornik buforowy w pompach ciepła, na modernizowanej instalacji stanowi też niezbędne sprzęgło hydrauliczne umożliwiające płynną regulację parametrów pracy instalacji grzewczej oraz optymalne warunki pracy pompy ciepła, której nie powinno się bezpośrednio podłączać do starej instalacji grzewczej (często ma nieodpowiednie wielkości średnic przyłączy).
• Filtr magnetyczny: to niezbędny element instalacji pompy ciepła w modernizowanej instalacji grzewczej wyposażonej zwłaszcza w grzejniki. Filtr magnetyczny filtruje wodę, która powraca z obiegu grzewczego w pompie ciepła, zabezpieczając ją przed metalicznymi opiłkami, które mogą pojawiać się w wodzie grzewczej zwłaszcza w starej instalacji.
• Pompy obiegowe instalacji grzewczej i ciepłej wody użytkowej. Pompa obiegowa musi być dostosowana do starego typu instalacji z uwzględnieniem odpowiedniej wysokości podnoszenia oraz oporów hydraulicznych.
• Zbiornik ciepłej wody użytkowej: zastosowanie bojlerów starego typu w nowoczesnej instalacji jest niemożliwe. Konieczna jest wymiana zasobnika cwu, który będzie przystosowany do niskotemperaturowego źródła ciepła i będzie wyposażony w wężownice o odpowiedniej powierzchni, tak aby służyły do efektywnego podgrzewania wody użytkowej do żądanego parametru.
• Sterowniki i regulatory temperatury wody w instalacji grzewczej pozwalają poprawić efektywność energetyczną pracującej pompy zwłaszcza w starszym budownictwie. Odpowiednio dobrany system sterowania przepływu i temperatury zasilania przekłada się na optymalizację pracy instalacji i obniżenie kosztów jej użytkowania.

Czy istniejąca instalacja może współpracować z pompą ciepła?

Warto zaznaczyć, że montaż pompy ciepła w modernizowanej kotłowni nie wyklucza zupełnej rezygnacji z dotychczasowego źródła ciepła. Pompy ciepła skutecznie mogą pracować w tzw. trybie biwalentnym, czyli przy współpracy z dodatkowym wspomagającym ją źródłem ciepła, np. kotłem elektrycznym lub gazowym. Alternatywne źródła ciepła w najbardziej mroźne dni wspomagają pracę pompy ciepła, gdy jej efektywność pracy obniża się, a pompa do pracy zaczyna zużywać energię elektryczną.

Ogrzewanie podłogowe a użycie tradycyjnych grzejników: co wybrać w instalacji pompy ciepła?

Niezależnie od tego, czy Twój dom będzie zasilała pompa ciepła powietrze czy pompa czerpiąca ciepło z gruntu, najlepszym wyborem będzie połączenie jej z ogrzewaniem podłogowym. Ogrzewanie podłogowe jest ogrzewaniem niskotemperaturowym, co oznacza, że jego temperatura zasilania nie przekracza zazwyczaj 35 stopni Celsjusza, a temperatura powrotu to około 25-30 stopni Celsjusza. Właśnie ten parametr sprawia, że połączenie niskotemperaturowego źródła ciepła, jakim jest pompa ciepła, oraz ogrzewania płaszczyznowego staje się najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem ogrzewania domu. Dzięki temu, że temperatura zasilania wody w instalacji ogrzewania podłogowego ma temperaturę 35 stopni, pompa ciepła nie potrzebuje dużej mocy grzewczej i dużej ilości energii elektrycznej do podgrzania wody do takiej temperatury, co oznacza duże oszczędności w użytkowaniu takiej instalacji.

Schemat podłączenia pompy ciepła z grzejnikami konwekcyjnymi

Zwykłe grzejniki wymagają temperatury zasilania o znacznie wyższej wartości, aby sprostać zapotrzebowaniu na energię termiczną budynku w takich samych warunkach temperatury zewnętrznej jak ogrzewanie podłogowe. Przy wykorzystaniu grzejników, woda grzewcza powinna mieć temperaturę około 50-60 stopni Celsjusza. Powoduje to konieczność zwiększenia wydajności mocy pompy ciepła i wykorzystania energii elektrycznej do pracy sprężarki, aby temperatura zasilania wody w obiegu grzewczym osiągnęła wymaganą temperaturę, co przekłada się na zwiększenie wydatków na prąd.

Ile kosztuje instalacja pompy ciepła

Koszt instalacji pompy ciepła waha się w przedziale 20-50 000 zł i zależy od wielu czynników. Podstawowymi z nich są wielkość budynku i jego zapotrzebowanie na energię cieplną, stopień jego termoizolacyjności, czyli rodzaju i grubości wykorzystanych do izolacji termicznej materiałów i ilość i powierzchni przeszkleń budynku. Na koszt instalacji wpływa również rodzaj wykorzystanej pompy ciepła (między poszczególnymi pompami ciepła istnieją różnice w parametrach, co przekłada się na cenę urządzenia) oraz to, czy w budynku wykorzystywana jest instalacja wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła czy nie. Całość tych parametrów wpływa na wymaganą moc pompy ciepła, a więc także na jej finalny koszt.

• Wielkość budynku: Im większa powierzchnia budynku, tym większy będzie koszt wykonania samej instalacji ogrzewania oraz większe zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową.
• Termoizolacja budynku: Im grubsza warstwa izolacji ścian zewnętrznych, stropu oraz połaci dachowej, tym więcej będzie ciepła zatrzymywanego w budynku, co pozwoli ograniczyć jego zapotrzebowanie na energię cieplną. Lepsza izolacja obniża energochłonność budynku i pozwala na wykorzystanie pompy ciepła o mniejszej mocy, a także umożliwia jej rzadsze załączanie się, co generuje oszczędności również na etapie użytkowania instalacji pompy ciepła.
• Rodzaj wykorzystanej pompy ciepła oraz rodzaj wykorzystanego dolnego źródła ciepła. Pompa ciepła powietrze woda będzie różniła się kosztami budowy dolnego źródła od gruntowej pompy ciepła. W przypadku wykorzystania gruntowej pompy ciepła musimy wziąć pod uwagę również koszt instalacji wymiennika gruntowego poziomego lub pionowego, który zwiększa koszty inwestycji o około 12 000-15 000 zł.

Schemat podłączenia pompy ciepła: podsumowanie

Schemat instalacji pompy ciepła składa się nie tylko z samego urządzenia, jakim jest pompa ciepła: efektywność pracy całego systemu gwarantują także dobrze wykonane połączenia hydrauliczne i punkty odbioru ciepła (grzejniki konwekcyjne lub ogrzewanie podłogowe). Montaż instalacji pompy ciepła powinien być poprzedzony odpowiednim projektem uwzględniającym zapotrzebowanie na ciepło oraz cwu w budynku, a same prace wykonane z należytą starannością przez doświadczonych instalatorów.