Wyliczył koszt podłogówki i remontu całego domu. Ostatecznie wybrał droższą pompę ciepła
Jeżeli decydujemy się na ogrzewanie domu pompą ciepła, mamy do wyboru różne rodzaje tych urządzeń - oprócz różnych technologii typu pompy gruntowe, czy powietrzne możemy postawić na ogrzewanie nisko- lub wysokotemperaturowe. Każda z opcji ma swoje lepsze i gorsze strony. Kiedy wysokotemperaturowa pompa ciepła jest opłacalna? Jakie są opinie na temat jej użytkowania? Czy będzie droższa niż pompa niskotemperaturowa? Poniżej rozważymy różne opcje, przede wszystkim dotyczące pomp powietrze-woda.
- Czym się różni ogrzewanie nisko- i wysokotemperaturowe
- Czym się różni pompa ciepła nisko- i wysokotemperaturowa?
- Zasada działania pompy ciepła i zakres temperatur
- Wysokotemperaturowa pompa ciepła – technologie, cena, eksploatacja
- Czynnik R290 i R32 – charakterystyka
- Pompa ciepła wysokotemperaturowa – co to jest EVI?
- Ile kosztuje wysokotemperaturowa pompa ciepła?
- Kiedy kupienie pompy wysokotemperaturowej ma sens?
- Inna opcja - gruntowa pompa ciepła
- Nie tylko gruntowa pozioma
- Czy warto inwestować w niszowe technologie pomp ciepła?
Czym się różni ogrzewanie nisko- i wysokotemperaturowe
Pomieszczenia można ogrzewać na dwa sposoby. Jeden to koncentracja wysokiej temperatury na niedużym obszarze, która z czasem będzie się równoważyć z temperaturą wokół. Drugi polega na powolnym oddawaniu ciepła z dużej powierzchni, o temperaturze bliskiej docelowej temperatury pomieszczenia. Wysokotemperaturowa pompa ciepła pozwala na ten pierwszy wariant, chociaż wiele modeli można też podłączyć do grzejników niskotemperaturowych. Przyjrzyjmy się teraz szczegółom technicznym obu rodzajów pomp.
Czym się różni pompa ciepła nisko- i wysokotemperaturowa?
Według zasad termodynamiki temperatura połączonych środowisk cieplejszego i zimniejszego dąży do równowagi. Poza tym ciepło samoistnie zawsze wędruje ze środowiska cieplejszego do zimniejszego. Na tej zasadzie działały używane od stuleci piece, zapewne następcy prehistorycznego ogniska. W procesie spalania drewna (a nawet jeszcze bardziej węgla) udaje się uzyskać bardzo wysokie temperatury. Dzięki temu piec może ogrzać dom, przenosząc wysoką temperaturę do grzejników.
Dopiero wraz z pojawieniem się pomp ciepła powstał problem ogrzewania niskotemperaturowego. Pompa czerpiąc energię cieplną z otoczenia nie jest w stanie osiągnąć wysokich temperatur bez dodatkowego przerabiania energii elektrycznej na energię cieplną (tu więcej o zasadzie działania pomp ciepła). Im wyższa oczekiwana temperatura, tym więcej prądu zużywamy. Dlatego w pewnych modelach pomp powietrze-woda takie ogrzewanie mało się opłaca. W każdym razie tak było dopóki pompy powietrzne miały małą wydajność. Obecnie dopracowuje się wyższą moc grzewczą pomp ciepła i pytanie czy lepsza będzie pompa wysokotemperaturowa czy niskotemperaturowa, ma sens. Powstał standard, który określa jakie temperatury należą do jednego i do drugiego rodzaju ogrzewania.
Jako ciekawostkę możemy dodać, że inną techniką grzewczą, w której opłacalne jest ogrzewanie niskotemperaturowe, są kotły kondensacyjne. Jednak jest to opcja droższa w eksploatacji i mniej ekologiczna.
Zasada działania pompy ciepła i zakres temperatur
Pompa ciepła pobiera ciepło z kilku źródeł i na różne sposoby. Ponieważ nas najbardziej interesuje pompa powietrze-woda przedstawiamy jej schemat działania poniżej:
- Etap 1: powietrze (czerpie ciepło z promieniowania słonecznego i innych źródeł)
- Etap 2: przeniesienie energii cieplnej przez wymiennik ciepła (czynnik chłodniczy przejmuje ciepło z powietrza i wędruje do sprężarki)
- Etap 3: sprężarka (zwiększa ciśnienie czynnika, zamieniając energię elektryczną na cieplną)
- Etap 4: ciepło jest pompowane do zbiornika z wodą lub instalacji grzewczej, a rozprężony czynnik wraca do obiegu
Inne rodzaje pomp ciepła pobierają ciepło w podobny sposób z gruntu lub wody gruntowej. Są to tzw. gruntowe pompy ciepła. Powietrze jest jednak najbardziej popularnym źródłem dolnym, dostępnym niezależnie od położenia budynku i wielkości działki. Minusem jest nierówna temperatura w ciągu roku, zwłaszcza w klimacie umiarkowanym. Żeby uzyskać przez cały rok, zwłaszcza w szczycie sezonu grzewczego, wysoką temperaturę z powietrza, potrzebne jest wydajne urządzenie i dodatkowa energia elektryczna.
Dla trybu ogrzewania niskotemperaturowego określono zakres: 35-50°C. Ogrzewanie wysokotemperaturowe, wciąż uważane za grzewczy standard, wynosi od 50°C do 70°C (lub więcej, ale nie w przypadku pomp ciepła). Nowoczesne pompy ciepła zwykle są dostosowane do pracy w obu trybach, ale zwykła pompa ciepła traci nieznacznie na wydajności wraz ze spadkiem temperatury źródła dolnego i oczekiwanym wzrostem temperatury źródła górnego. Wysokotemperaturowa pompa ciepła jest dedykowana do instalacji grzewczych i służy do wydajnego ogrzewania wody do 65-70°C.
Wysokotemperaturowa pompa ciepła – technologie, cena, eksploatacja
Popularne opinie na temat pomp ciepła powietrze-woda są zwykle takie, że najlepiej działają one z urządzeniami niskotemperaturowymi. To niekoniecznie musi być prawda. Pompy niskotemperaturowe, połączone z ogrzewaniem podłogowym lub sufitowym na pewno są tanie i wydajne. Na szczęście nie każdy musi zmieniać całą instalację, żeby dostosować ją do nowego źródła ciepła.
Wysokotemperaturowa pompa ciepła jest doskonałym rozwiązaniem do grzejników w starszych budynkach. Tam gdzie zmiana systemu ogrzewania jest niemożliwa lub byłaby trudna do przeprowadzenia. Nadaje się do urządzeń wymagających minimalnej temperatury powyżej 50°C, żeby sprawnie funkcjonować.
Jest to dobra alternatywa do pieców i kotłów na paliwo stałe. Ich cena, zwłaszcza w połączeniu z kosztami montażu nie jest jednak tak niska jak przy pompach niskotemperaturowych, zwłaszcza typu monoblok.
Czynnik R290 i R32 – charakterystyka
Wybór czynnika chłodniczego ma duże znaczenie dla parametrów pompy ciepła, jej wpływu na środowisko oraz możliwości uzyskania wysokiej temperatury wody grzewczej. W nowoczesnych pompach powietrze-woda często stosuje się czynnik R32, a coraz większą popularnością cieszy się również R290, czyli propan. Oba czynniki mają znacznie niższy potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP) niż starszy R410A, dlatego są wykorzystywane w nowszych konstrukcjach pomp ciepła. Nie oznacza to jednak, że R32 i R290 mają identyczne właściwości.
- R32 to difluorometan, należący do grupy HFC. Ma GWP na poziomie około 675 i jest klasyfikowany jako czynnik A2L, czyli lekko palny. Charakteryzuje się dobrymi właściwościami termodynamicznymi i może być stosowany również w wysokotemperaturowych pompach ciepła. Przykładowo pompy Daikin Altherma 3 H HT wykorzystujące R32 mogą przygotowywać wodę o temperaturze do 70°C.
- R290 to propan, czyli naturalny czynnik chłodniczy o bardzo niskim GWP, wynoszącym około 3. Jest klasyfikowany jako A3, co oznacza wyższą palność niż w przypadku R32. Dzięki korzystnym właściwościom termodynamicznym R290 dobrze sprawdza się w pompach wysokotemperaturowych. Nowoczesne urządzenia wykorzystujące ten czynnik mogą osiągać temperaturę wody na poziomie około 70°C i więcej, zależnie od konkretnego modelu oraz warunków pracy.
R290 ma więc znacznie niższy wpływ na klimat niż R32, ale wymaga zastosowania odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych i zabezpieczeń ze względu na wysoką palność. R32 jest mniej palny, ale jego GWP jest wyraźnie wyższy. Nie można zatem wskazać jednego czynnika jako bezwzględnie lepszego – o właściwościach całej pompy decydują również konstrukcja urządzenia, sprężarka, wymienniki ciepła oraz sposób sterwania.
R410A jest natomiast czynnikiem o znacznie wyższym GWP i jest stopniowo wypierany przez rozwiązania o mniejszym wpływie na klimat. W nowych pompach ciepła coraz częściej stosuje się R32, R290 oraz inne czynniki o niższym GWP, zgodnie z kierunkiem zmian europejskich przepisów dotyczących F-gazów.
Pompa ciepła wysokotemperaturowa – co to jest EVI?
Wiemy już, że omawiana pompa uzyskuje wyższe temperatury na wyjściu, ale jak to się właściwie dzieje?
Każdy producent ma swoje sposoby na zwiększenie wydajności pomp. Używany czynnik, materiały i budowa urządzeń mogą się różnić. Jednak istnieją pewne sposoby na uzyskanie lepszego COP (współczynnika wydajności), a tym samym wyższych temperatur niższym kosztem.
Jednym ze sposobów jest wykorzystanie wtrysku par, dokładniej technologia zaawansowanego wtrysku pary. Ta technologia, zwana po angielsku Enhanced Vapor Injection (w skrócie EVI) polega na zwiększeniu ilości operacji przeprowadzanych na czynniku chłodniczym poza sprężarką. Podstawowe różnice w stosunku do tradycyjnej pompy to:
- Pewna ilość czynnika chłodniczego zostaje odparowana i przegrzana powyżej temperatury wrzenia. Reszta wędruje normalną drogą.
- Przegrzany czynnik chłodniczy jest następnie wtryskiwany w połowie cyklu do sprężarki spiralnej i sprężany ciśnienia wylotowego.
Dzięki tym zabiegom technologia EVI zwiększa wydajność całego układu, przez zwiększenie stopnia sprężenia czynnika. Ta sama technologia działa w dwie strony. Dlatego równie sprawnie jest stosowana do wydajnego chłodzenia pomieszczeń w letnie upały.
O większej wydajności pompy decyduje też rodzaj używanego czynnika chłodniczego.
Ile kosztuje wysokotemperaturowa pompa ciepła?
Cena pompy ciepła, osiągającej wysokie temperatury bez utraty wydajności, jest nieco wyższa od ceny pomp niskotemperaturowych. Nie są to jednak różnice duże. Zwykle możemy się zamknąć w 40-50 tys. zł razem z montażem. Jeżeli wybraliśmy pompę typu split, to możemy 20-25 tys. wydać dodatkowo na zakup niezbędnych części i opłacenie profesjonalnego montażu. Sprawdź też szacunkowe ceny montażu pompy ciepła w Twoim mieście.
Warto w cenę wliczyć też koszt eksploatacji. Pompa ciepła wysokotemperaturowa zużywa nieznacznie więcej prądu. Koszty mogą być o ok. 30% wyższe niż w przypadku pompy niskotemperaturowej, ale zakładamy, że urządzenia grzewcze i tak nie nadawały się do modernizacji lub była ona za droga. Dlatego roczny koszt ogrzewania pompą wysokotemperaturową należy porównywać z ogrzewaniem tradycyjnymi paliwami lub prądem. W tym przypadku pompa wypada bardzo korzystnie.
Kiedy kupienie pompy wysokotemperaturowej ma sens?
Przeglądając w internecie opinie o pompach ciepła można dostać zawrotu głowy. Zwykle osoby, które zamontowały je prawidłowo i dokonały świadomego wyboru chwalą sobie to źródło ogrzewania. Problemy pojawiają się najczęściej wtedy gdy nie otrzymaliśmy tego czego oczekiwaliśmy. W przypadku wysokotemperaturowej pompy ciepła może to być mała wydajność, zbyt duże użycie prądu czy słabe grzanie. Wszystko da się wyregulować, jeżeli spróbujemy pokazać pompę specjaliście.
Wspomnieliśmy już do jakiego domu najczęściej kupuje się tego typu pompy. Nie chcemy jednak, żebyście odnieśli wrażenie, że ten rodzaj pompy to zło konieczne. Pompa wysokotemperaturowa nadal jest bardziej ekologiczna (dla środowiska) i ekonomiczna (dla inwestora) niż inne źródła ciepła. Jeżeli nie mamy w domu możliwości wymienić czy założyć ogrzewania niskotemperaturowego to i tak możemy stawiać na rozwiązanie skuteczniejsze niż kocioł czy tym bardziej piec węglowy. Jeżeli dodatkowo możemy ją podłączyć do zasilania z własnego źródła (np. baterie słoneczne), to uniezależniamy się od sieci centralnej. W razie awarii prądu lub ogrzewania nasza pompa działa sprawnie, nawet jeśli temperatura na dworze spada do -25°C.
Warto wziąć pod uwagę, że w tej chwili pompy ciepła są pożądanym sposobem ogrzewania i można uzyskać do nich znaczne dopłaty, jednocześnie poprawiając jakość powietrza wokół domu i oszczędzając na rachunkach. Poza tym pompa ciepła jest urządzeniem bezobsługowym. Wiele modeli posiada nawet system samoregulujący, który dostosowuje aktualną temperaturę do potrzeb mieszkańców.
Inna opcja - gruntowa pompa ciepła
Urządzeniem, które dobrze nadaje się do instalacji wysokotemperaturowej jest też pompa gruntowa oraz jej szczególny rodzaj, pobierający ciepło z wód gruntowych.
Gruntowa pompa ciepła jest co prawda nieco droższa od powietrznej, ale w porównaniu do pomp z technologią EVI nie ma dużej różnicy. Jedyny minus jest taki, że wymaga specjalnego terenu.
Najchętniej stosowana pompa z wymiennikiem poziomym wymaga dużej powierzchni działki. Żeby wymiennik działał poprawnie, musi zajmować około 120% w stosunku do powierzchni ogrzewanej (np. 120 m2 dla budynku o powierzchni 100 m2). Można postawić na wymiennik pionowy, ale ten wymaga odpowiedniego terenu i przeprowadzenia odwiertów co najmniej na głębokość 30m. Główna zaleta pompy gruntowej, w stosunku do powietrznej, to większa stabilność źródła ciepła. Poniżej warstwy przemarzania gruntu (80-120cm) temperatura wynosi mniej więcej 8-10°C. W źródłach głębinowych jest to najczęściej ok. 12°C.
Nie tylko gruntowa pozioma
Istnieje wiele opcji wykorzystania ciepła z ziemi. Są one jednak rzadziej wykorzystywane i wymagają specyficznych warunków na działce. Na przykład dobrym i stabilnym źródłem ciepła jest zbiornik wodny. Na suchym gruncie można natomiast wypróbować wymiennik żwirowy.
Opinie na temat innych rodzajów pomp ciepła do ogrzewania wysokotemperaturowego są podzielone. Zwykle pompy gruntowe są uważane za droższe. Skomplikowana instalacja wymiennika sprawia też, że wymagają dobrej wiedzy technicznej lub zatrudnienia profesjonalnej ekipy.
Czy warto inwestować w niszowe technologie pomp ciepła?
Odpowiedź zależy oczywiście od możliwości i oczekiwań inwestora.
Jeżeli mamy dodatkowe możliwości np. dużą działkę z niewykorzystaną przestrzenią czy zbiornik wodny na działce, to warto pomyśleć o pobieraniu ciepła z gruntu. Niszowe technologie związane z pompami ciepła, np. wymiennik płytowy lub pionowa pompa wodna, są trudniej dostępne i trzeba dobrze wiedzieć co i dlaczego się kupuje. Wiedza i orientacja w sprawach technicznych może zostać wynagrodzona bardzo wydajnym i stabilnym źródłem ogrzewania wysokotemperaturowego.
W większości przypadków, jeżeli zależy nam po prostu na dobrej pompie do grzejników wysokotemperaturowych, to opcja powietrze-woda powinna wystarczyć. Jest sprawdzona, łatwo dostępna, bez problemu znajdziemy ekipę, która zrobi to dobrze. Dzięki wykorzystaniu coraz większej ilości tego typu pomp w domach prywatnych i instytucjach jest też coraz więcej wiarygodnych opinii na ich temat. Z tych wszystkich powodów wybór pompy powietrznej jest optymalny.