Pompy ciepła gruntowe i powietrzne: na jaką inwestycję się zdecydować?

Pompa ciepła to intuicyjne i bezobsługowe urządzenie grzewcze, które od lat cieszy się niesłabnącym zainteresowaniem na rynku instalacyjnym. Producenci nie spoczywają na laurach, dając inwestorom możliwości wyboru modelu, który spełnia ich wszystkie oczekiwania i jest dostosowany do możliwości technicznych domu oraz działki. Wydajność cieplna gruntu umożliwia działanie gruntowej pompy ciepła, ale dolne źródło dla pompy może stanowić także woda i powietrze. Przeczytaj poniższy artykuł, by dowiedzieć się, co odróżnia poszczególne pompy ciepła, na czym opiera się działanie pompy ciepła, czy gruntowa pompa ciepła to wybór dla Ciebie.

Zasada działania pompy ciepła

Pompy ciepła (zarówno pompa ciepła gruntowa, jak i powietrzne pompy ciepła) nie produkują energii cieplnej, ale pobierają ją z otoczenia. Wykorzystywana jest do tego energia zgromadzona w zasobach naturalnych, a zatem w powietrzu, energia cieplna gruntu oraz wody. W trakcie użytkowania pompy ciepła nie zachodzi proces spalania, nie powstają także odpady, szkodliwe toksyny, kurz i zanieczyszczenia. Inwestując w pompę ciepła, unikamy więc ryzyka zmarnowanej i nieekologicznej energii. To zasadnicza różnica między pompami ciepła a tradycyjnymi systemami instalacji grzewczej opartymi na kotłach peletowych, węglowych itp. Stare, nieefektywne systemy, by utrzymać komfortową dla inwestora temperaturę oscylującą wokół 21 stopni Celsjusza, muszą najpierw wytworzyć temperaturę sięgającą nawet 70 razy tyle, z czego większość energii jest marnowane i emitowane do atmosfery. Przy pompie ciepła takie efekty uboczne nie istnieją. Jak więc działa ten najbardziej nowoczesny i zielony system grzewczy oraz jaką pompę ciepła wybrać do domu?

Jak działa gruntowa pompa ciepła?

Pobierając ciepło z ziemi gruntowa pompa ciepła w kolejnym etapie musi je przepompować do instalacji grzewczej, która rozprowadzi ciepło w budynku. Pompa odbiera ciepło, a następnie je oddaje do instalacji C.O. Działanie pompy ciepła czerpiącej energię termiczną z gruntu jest uzupełnione także o jej poszczególne elementy. Głównymi elementami gruntowej pompy ciepła są: parownik, skraplacz, zawór rozprężny, sprężarka oraz instalacja w której krąży czynnik termodynamiczny.

W parowniku dochodzi do odbioru ciepła z dolnego źródła, a zatem w tym przypadku z gruntu, a dzieje się to dzięki bardzo niskiej temperaturze parowania czynnika termodynamicznego.

Odparowany czynnik trafia następnie do sprężarki, gdzie w wyniku procesu sprężania gwałtownie wzrasta jego ciśnienie i temperatura.

Skraplacz przejmuje czynnik roboczy w takiej postaci, oddając jego ciepło do czynnika grzewczego, czyli wody.

W przedostatnim etapie ciepło oddawane jest do zbiornika buforowego wody grzewczej, który zasila instalację centralnego ogrzewania oraz do zbiornika ciepłej wody użytkowej. Czynnik ulega skropleniu i nadal pod dużym ciśnieniem przepływa przez zawór rozprężny.

Przepływ ten powoduje gwałtowny spadek ciśnienia, co ma swoje konsekwencje w dużym spadku temperatury czynnika. Czynnik może dzięki temu ponownie powtórzyć cały obieg termodynamiczny trafiając do parownika.

Powietrzna pompa ciepła: różnice w działaniu

Pompa gruntowa pobiera ciepło z ziemi. W drugim przypadku, decydując się na pompę ciepła powietrze/powietrze decydujemy, że dolnym źródłem ciepła będzie powietrze atmosferyczne. Poza tym między gruntową pompą ciepła, a jej odpowiednikiem pompą powietrzną nie ma różnic w zasadzie działania. Podobnie, jak pompy ciepła gruntowe, tak i pompa powietrze/powietrze w pierwszej kolejności pobiera energię termiczną z dolnego źródła, a następnie dzięki działaniu sprężarki oraz innych elementów (parownik, skraplacz, zawór rozprężny) transportuje ciepło do instalacji grzewczej, którą w przypadku ogrzewania domu może być np. podłogówka.

Jakie są koszty związane z instalacją gruntowej pompy ciepła?

Decydując się na gruntową pompę ciepła, inwestor musi liczyć się z kosztowną budową dolnego źródła. Tutaj możliwymi rozwiązaniem są kolektory pionowe lub budowa źródła z wymiennikiem poziomym. Zarówno w kolektory pionowe, jak i kolektory poziome wpuszczane są rury z tworzywa sztucznego wypełnione glikolem. Roztwór glikolu jest doskonałym nośnikiem ciepła, a tłoczony dzięki pompie obiegowej transportuje energię termiczną i oddaje ją czynnikowi pracującemu w pompie ciepła za pomocą parownika.

Gruntowa pompa ciepła: kiedy dolne źródło z kolektorem poziomym?

Wielkość działki, ukształtowanie terenu, istniejąca architektura krajobrazu: to wszystko ma kluczowe znaczenie dla tego, czy pod powierzchnią ziemi znajdzie się wymiennik gruntowy pionowy, czy wymiennik ciepła poziomy. Rury wymiennika poziomego wymagają od inwestora posiadania dużej działki (minimum kilkuset metrów kwadratowych), określonego rodzaju gruntu, ponadto niewskazana jest obecność zakorzenionych silnie drzew oraz krzewów. By wymiennik poziomy działał prawidłowo, działka musi być wyrównana, bez spadków, a sama pompa ciepła wymagała będzie sterowników, pomp do przetłoczenia glikolu i rozbudowanego systemu hydraulicznego.

Kiedy montować gruntową pompę ciepła z kolektorem pionowym?

Wymiennik pionowy to świetne rozwiązanie dla właścicieli niewielkich, nierzadko nierównych działek. Kolektory pionowe nie wymagają głębokich odwiertów, a cechuje je równie wysoka wydajność. Zastosowanie kolektora pionowego jest także mniej inwazyjne dla działki, umożliwiając jej zagospodarowanie w przyszłości.

Instalacja pompy powietrznej

W przypadku ogrzewania domu gruntową pompą ciepła, inwestor musi liczyć się z dużymi nakładami finansowymi na budowę dolnego odbiornika ciepła. Takiego wydatku nie ponosimy w przypadku pracy pompy powietrznej. Powietrzna pompa ciepła może być montowana na każdym rodzaju działki (także mikroskopijnych rozmiarów), jednak należy liczyć się z faktem, że stosunek energii zużytej do energii wytworzonej (COP pompy), będzie ulegał wahaniom. Dlaczego? Temperatura często dynamicznie się zmienia w ciągu kilku dni, natomiast przewagą gruntowej pompy ciepła jest fakt, że temperatura gruntu w ciągu całego roku, niezależnie od panujących warunków atmosferycznych jest stała.

Powietrzne i gruntowe pompy ciepła: dofinansowania

Instalacja zarówno gruntowej pompy ciepła, jak i pomp innego typu (powietrznej i wodnej) choć wiąże się z dużymi kosztami wyjściowymi, daje możliwość uzyskania dofinansowania z różnych źródeł. Wysoki koszt inwestycji ma szansę zwrócić się dzięki dopłatom pochodzącym między innymi z programów:

• Moje Ciepło (dla nowych domów o podwyższonym standardzie energetycznym)
• Mój Prąd 5.0 (najnowsza edycja została poszerzona o dopłaty do pomp ciepła i kolektorów słonecznych)
• Czyste Powietrze (wymiana starego, nieefektywnego kotła na nowoczesne źródło np. w postaci gruntowej pompy ciepła, program skierowany jest do właścicieli modernizowanych budynków)

Zarówno w przypadku powietrznych, jak i gruntowych pomp ciepła istnieje także możliwość pozyskania środków z lokalnych programów gminnych.

Korzyści z montażu powietrznej i gruntowej pompy ciepła

Poza wielofunkcyjnością (pompa ciepła gruntowa służy nie tylko do ogrzewania w domach jednorodzinnych, ale i do przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz chłodzenia budynku) niewątpliwymi zaletami jakimi odznaczają się gruntowe pompy ciepła są:

• niskie koszty eksploatacji: instalacja grzewcza oparta na gruntowej pompie ciepła należy do najtańszych systemów dostępnych na rynku
• ogrzewanie gruntową pompą ciepła zapewnia komfort cieplny
• gruntowa pompa ciepła doskonale współpracuje z innymi instalacjami: ogrzewaniem podłogowym, instalacją fotowoltaiczną
• w przypadku gruntowych pomp ciepła bez znaczenia jest pogoda panująca na zewnątrz, ponieważ temperatura gruntu, która warunkuje działanie pompy ciepła tego typu, jest stała
• gruntowa pompa ciepła jest najbardziej ekologicznym urządzeniem grzewczym, nie emituje pyłów i zanieczyszczeń
• niewielkie zużycie energii elektrycznej koniecznej do działania pompy
• minimalne koszty ogrzewania w sezonie grzewczym
• oszczędności przy budowie domu: brak konieczności adaptacji kotłowni, budowy kominów oraz przyłączy.

Czy gruntowa pompa ciepła potrzebuje działania energii elektrycznej?

W nowoczesnych pompach ciepła nad poprawnością pracy i efektywnym generowaniem energii termicznej czuwa nowoczesna automatyka, która dzięki wykorzystaniu wielu czujników ciśnienia i temperatury optymalnie dobiera tryby pracy urządzenia, adaptując się do wymagań użytkowników oraz do warunków atmosferycznych, dbając o ich komfort i zminimalizowanie energii potrzebnej do pracy układu grzewczego. Choć prąd konieczny jest do działania pompy ciepła (zarówno w przypadku gruntowej pompy ciepła, jak i pompy powietrze/powietrze), koszty ogrzewania są niewielkie.

Montaż gruntowej pompy ciepła: o czym pamiętać?

Zadanie zaprojektowania i montażu instalacji pompy ciepła warto powierzyć doświadczonej na rynku firmie projektowo-instalacyjnej. Inwestorzy powinni jednak wystrzegać się instalatorów z tak zwanej szarej strefy. Pompa ciepła powinna być właściwie dobrana pod kątem parametrów technicznych i zamontowana zgodnie ze sztuką budowlaną. Przyszli prosumenci powinni pamiętać, że zaniżone względem legalnie działających firm ceny powinny wzbudzić ich niepokój. Ważne jest także transparentne rozliczenie usług: bez udokumentowania inwestycji właściciel domu nie otrzyma przysługujących mu dofinansowań. Powierzenie kompleksowej usługi doświadczonym projektantom i instalatorom to gwarancja wysokiej jakości usług. Ma to kluczowe znaczenie, które ochroni inwestora od strat finansowych i energetycznych.