Co to jest pompa ciepła i do czego służy? Podstawowa wiedza na temat instalacji

Wiele osób posiadających własne nieruchomości stawia na odnawialne źródła energii. Konwencjonalne źródła energii takie jak węgiel czy gaz zaczynają odchodzić w zapomnienie. Obecnie coraz większą popularnością cieszy się pompa ciepła. Co to jest i jak działa? Odpowiedzi zawierające podstawowe informacje dotyczące pomp ciepła znajdziecie w poniższym artykule.

Pompa ciepła do jedna z najefektywniejszych instalacji ogrzewania wykorzystujących odnawialne źródła energii, która zdobywa coraz większą popularność. Wyróżnia się kilka rodzajów pomp ciepła ze względu na źródło pobierania energii. Na rynku najpopularniejsze są powietrzne pompy ciepła, ale swoje uznanie mają również pompy wodne i gruntowe. Zasada działania każdego rodzaju jest taka sama – różne są jedynie źródła pobierania ciepła i ich dostępność. Pompy ciepła są jednak dużą korzyścią dla całego systemu grzewczego. Dobrze dobrana pompa ciepła pozwoli nam cieszyć się darmową energią przez długie lata.

Producenci wymieniają wiele korzyści związanych z korzystaniem z pomp ciepła. Korzyści związane są zarówno z oszczędnościami finansowymi, jak również środowiskowymi. Sprawdzamy, czym jest pompa ciepła i co warto o niej wiedzieć.

Historia pomp ciepła – o początkach technologii

Historia tego typu instalacji zaczyna się jeszcze w XIX wieku. W 1852 roku William Thomson stworzył projekt obiegu wody, który zawiera sprężarkę i dwa zbiorniki wody – górny i dolny. Projekt ten był uproszczonym schematem współczesnej pompy ciepła, ponieważ jego twórca zauważył, że tego typu rozwiązanie może służyć również ogrzewaniu, a nie tylko chłodzeniu, jak uważano wcześniej.

Popularyzacja pierwszych pomp ciepła miała miejsce znacznie później. W czasie wielkiego kryzysu gospodarczego, pierwsze pompy ciepła instalowano w budynkach publicznych np. w Ratuszu Genewskim. Wtedy też powstała pierwsza pompa ciepła służąca do ogrzewania domu mieszkalnego.

Pompa ciepła przeszła przez lata wiele modyfikacji. Trudno więc jednoznacznie określić jej wynalazcę. Można jednak stwierdzić, że pompy ciepła stały się najpopularniejsze w krajach, w których miały one swoje początki. Najwięcej pomp ciepła znajduje się obecnie w Szwajcarii, Austrii czy Szwecji. W Polsce technologia ta zyskuje na popularności, szczególnie w nowopowstałych budynkach.

Co to jest pompa ciepła?

Pompa ciepła to urządzenie, które wykorzystuje pobraną energię ze środowiska naturalnego i przekazuje ją do instalacji grzewczej, dzięki czemu budynek zyskuje źródło ciepła.  Istnieją trzy główne rodzaje pomp ciepła. Są to:

  • powietrzne pompy ciepła – działają poprzez użycie powietrza zewnętrznego, które jest „zasysane” przez specjalny wentylator, który odbiera ciepło i ogrzewa nim instalację grzewczą 
  • gruntowe pompy ciepła – wykorzystują energię pobraną przez kolektory poziome i pionowe umiejscowione w gruncie. Ciepło pobrane z gruntu przekazywane jest do systemu grzewczego wykorzystując pompę ciepła,
  • wodne pompy ciepła – wykorzystują energię z zakumulowaną w wodzie, która pobierana jest ze studni głębinowych, wykonanych na potrzeby instalacji. Dla wodnej pompy ciepła należy wykonać dwie studnie – czerpną i zrzutową.

Pompa ciepła to instalacja, która jest zgodna ze środowiskiem naturalnym. Pobiera energię zawartą w powietrzu, wodzie i gruncie, ale nie wydziela żadnych szkodliwych substancji, które mogłyby szkodzić środowisku naturalnemu. Z wykorzystaniem pompy ciepła jako głównego źródła ogrzewania stajemy się niezależni od konwencjonalnych źródeł ogrzewania, osiągając neutralność klimatyczną. Przewaga pompy ciepła nad piecami węglowymi jest ogromna. Ważną zaletą pomp ciepła jest również ich cichość. Większość pomp ciepła generuje moc akustyczną w przedziale 40-60 dB.

Źródło dolne i górne

Podstawowy podział elementów instalacji związanych z pompą ciepła dzieli ją na dwie części: znajdujące się „przed” i „za” pompą ciepła. Część znajdująca się „przed” pompą ciepła odpowiada za pobieranie energii z powietrza, gruntu lub wody i nazywana jest źródłem dolnym. 

Powietrzna pompa ciepła pobiera energię zawartą w powietrzu otoczenia. Do tego procesu wykorzystywany jest wentylator jednostki zewnętrznej. W przypadku instalacji gruntowej elementem dolnego źródła są kolektory – poziomy i pionowy. Kolektor poziomy układa się na głębokości ok. 1,5 metra pod powierzchnią ziemi.  Wymaga to odpowiednio dużej powierzchni działki. Dużej powierzchni nie wymaga kolektor pionowy, do którego potrzebny jest odwiert o głębokości do ok. 100 metrów. Dla instalacji wodnej kolektorem pionowym są głębokie odwierty, które służą do utworzenia dwóch studni – czerpnej i zrzutowej. Źródło dolne w przypadku wodnej pompy ciepła jest najtrudniejsze do wykonania. Odwierty potrzebne do wykonania instalacji mogą sięgać nawet 130 metrów głębokości.

Źródło górne jest odbiornikiem ciepła pobranego ze środowiska – są nim grzejniki, ogrzewanie podłogowe, system centralnego ogrzewania czy system podgrzewania wody użytkowej.

Zastosowanie pompy ciepła wiąże się również z korzyściami dla naszego portfela. Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii jest całkowicie darmowe. Dzięki naturalnym energią zyskujemy źródło ciepła dla całego systemu centralnego ogrzewania oraz dostęp ciepłej wody użytkowej.

Co to jest pompa ciepła i jak działa?
Przykładowa jednostka zewnętrzna powietrznej pompy ciepła

Jak działa pompa ciepła?

Funkcjonowanie pompy ciepła nie jest skomplikowanym procesem. Energia pozyskiwana z powietrza, wody lub gruntu jest przekazywana do pompy ciepła i w ten sposób ogrzewana jest woda w instalacji ogrzewania oraz woda użytkowa. Dzięki pompie ciepła jesteśmy w stanie w pełni wyłączyć z użytku piec węglowy, gazowy lub olejowy. Pompa ciepła pozwala w stu procentach zastąpić dawne źródło ogrzewania.

Funkcjonowanie pompy ciepła – podstawowe zasady 

Każdy rodzaj pompy ciepła wykorzystuje inne źródło energii. Pompa ciepła powietrze-woda pozyskuje energię z powietrza – zasysa je z zewnątrz przez wentylator. W przypadku instalacji wykorzystującej energię hydrotermalną i geotermalną, ciepło pozyskiwane jest ze źródeł zakumulowanych pod ziemią – wody i gruntu. 

Ciepło z otoczenia doprowadzane jest za pomocą układu przewodów. Pozyskane ciepło ogrzewa ciekły czynnik chłodniczy, który paruje. W tej formie pobrane ciepło trafia do sprężarki (parownika), która powoduje, że ciepło przekształca się w gorącą parę pod wysokim ciśnieniem. Na tym etapie gazowy czynnik chłodniczy trafia do skraplacza, który jest źródłem ciepła dla instalacji centralnego ogrzewania oraz ogrzewania wody użytkowej. W ostatnim etapie gorąca skroplona ciecz ulega schłodzeniu, a jej ciśnienie spada, by móc z powrotem wrócić do obiegu i  na nowo pobierać ciepło. Służy temu zawór rozprężny. 

Pozostałe dwa rodzaje pomp ciepła działają w ten sam sposób z rozróżnieniem sposobu pobierania energii. W przypadku pompy gruntowej energia doprowadzana jest dzięki specjalnej mieszaninie wody z glikolem, która krąży w rurach rozmieszczonych w gruncie. Z kolei wodne pompy ciepła pobierają energię ze zbiorników wodnych lub studni głębinowych – czerpnej i zrzutowej. W przypadku systemu opartego na energii hydrotermalnej, w pierwszej kolejności pobiera się wodę ze studni czerpnej z której odzyskuje się ciepło, po czym oddaje się ją do studni zrzutowej. Zazwyczaj wykonanie wodnej pompy ciepła wiąże się z większymi nakładami finansowymi z uwagi na poziom zaawansowania systemu.

Dla każdej osoby inwestującej w pompę ciepła istotny jest koszt początkowy inwestycji – kalkulator pomp ciepła od Heatergo to pierwszy krok do oszacowania kosztów inwestycji.

Korzyści instalowania pomp ciepła

Zastosowanie pomp ciepła niesie szereg korzyści środowiskowych, ale nie tylko. Oprócz tego istnieje szereg plusów, które sprawiają, że pompy ciepła są opłacalne pod wieloma względami.

Korzyści finansowe

Ogromną zaletą pomp ciepła jest możliwość oszczędności finansowych w porównaniu z konwencjonalnymi źródłami energii. Zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła jest bardzo niewielkie nawet przy niskich temperaturach. Połączenie pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną pozwala dodatkowo zwiększyć naszą niezależność energetyczną i obniżyć rachunki za prąd do zera.

Komfort użytkowania

Korzystanie z pompy ciepła to również komfort użytkowania. Instalacja ta jest niemal bezobsługowa. Obsługa pompy ciepła jest zbliżona z obsługą kotła gazowego. Jej użytkowanie wymaga jedynie ustawienia odpowiednich parametrów i bieżącego monitorowania pracy. Pompa ciepła jest zasilana energią elektryczną i nie potrzebuje żadnego innego źródła zasilania. Ponadto komfort użytkowania łączy się z korzyściami ekologicznymi i finansowymi. 

Czystość wewnątrz i na zewnątrz

Pompa ciepła to urządzenie, które gwarantuje korzyści nie tylko dla środowiska, ale również dla naszego domu oraz jego otoczenia. Pompa ciepła nie wydziela, żadnych zanieczyszczeń, ani pyłów. W przeciwieństwie do pieców węglowych, pompa ciepła gwarantuje zachowanie czystości również wewnątrz naszego domu.

Osiągnięcie neutralności klimatycznej 

Pompa ciepła pozwala na osiągnięcie neutralności klimatycznej. Nawet w budynkach, które korzystały z konwencjonalnych źródeł energii, wymiana systemu grzewczego na pompę ciepła jest możliwa. Współpraca pompy ciepła z fotowoltaiką dodatkowo zwiększa nasze korzyści. Dzięki pompie ciepła jesteśmy w stanie korzystać w 100 procentach z OZE i zredukować emisję dwutlenku węgla naszego budynku do zera. 

Serwis pomp ciepła – obowiązek każdego posiadacza

Pompa ciepła niesie wiele korzyści dla naszego portfela, środowiska oraz czasu. By instalacja działała prawidłowo, warto odpowiednio o nią dbać. Obowiązkiem każdego właściciela pompy ciepła jest wykonywanie okresowych przeglądów technicznych. Przegląd najlepiej wykonać przed sezonem grzewczym po to by przygotować sprzęt do intensywnej pracy w sezonie.

Przegląd pompy ciepła powinien zapewnić sprawność instalacji na długie lata. Każdy przegląd techniczny obejmuje usunięcie wszelkich zanieczyszczeń osiadających na lamelach parownika. W trakcie serwisu sprawdzone powinny zostać również połączenia chłodnicze, które mają za zadanie spełnić wymagania wydajnościowe instalacji w okresie zimowym. Przegląd powinien objąć również sprawdzenie układów ogrzewania w pompie ciepła oraz automatyki urządzenia. Bezbłędnie działająca pompa ciepła gwarantuje sprawność działania instalacji pod kątem pracy wentylatora, działania grupy bezpieczeństwa układu ogrzewania poziomu ciśnienia w układzie górnego źródła (grzejniki/ogrzewanie podłogowe), działania automatyki urządzenia oraz szczelności układu chłodniczego.

Ekologiczna instalacja grzewcza = pompa ciepła

Pompa ciepła niesie wiele korzyści środowiskowych i finansowych. Dzięki niej jesteśmy w stanie uniezależnić się od rosnących wydatków związanych z konwencjonalnymi źródłami energii takimi jak węgiel czy gaz. Pompy ciepła typu powietrznego, gruntowego czy wodnego pozwalają dostosować możliwości własnej nieruchomości i otaczającej go działki do naszych potrzeb i możliwości. Wybierając pompę ciepła możemy uniezależnić się na wiele lat. Szacuje się, że pompa ciepła ma żywotność około 20-25 lat, chociaż możliwe jest, że będzie służyła jeszcze dłużej.

W kolejnych latach spodziewany jest wzrost tego typu inwestycji. Rozwój branży pomp ciepła może mieć podobną dynamikę z wzrostem popularności fotowoltaiki. Inwestorzy, którzy zdecydują się na pompę ciepła już teraz mogą liczyć na dotacje i ulgi, które ograniczą koszt początkowy zainstalowania pompy ciepła.

Jeżeli poszukujesz więcej informacji na temat pomp ciepła, chciałbyś wiedzieć jak wygląda montaż pomp ciepła, wejdź na naszego bloga i zapoznaj się z dostępnymi informacjami.

Przeczytaj również

Jaka moc pompy ciepła do domu 120m2? Moc pompy ciepła a metraż

Pytanie, jaka moc pompy ciepła do domu 120m2, 150m2 lub 200m2 będzie odpowiednia zadaje sobie wiel(...)

Pompa ciepła w starym domu – czy może być efektywna?

Pompa ciepła w starym domu często może być kojarzona jako nieefektywne źródło ciepła, z uwag(...)

Żywotność pompy ciepła – ile lat działa pompa ciepła?

Żywotność pompy ciepła to jeden z kluczowych tematów dla osób, które stawiają na odnawialne (...)

Dopasuj swój idealny system ogrzewania domu