Mróz poniżej -10°C zmienia zasady gry. Nie każda pompa ciepła radzi sobie wtedy tak samo
Pompa ciepła uchodzi za ekologiczny hit ogrzewania — a jednak jej sposób działania potrafi zaskoczyć nawet tych, którzy „już wszystko o niej wiedzą”. Bo to urządzenie nie produkuje ciepła jak kocioł. Ono je wyciąga z otoczenia, a potem przenosi tam, gdzie go potrzebujesz: do domu. Proste? Tylko z pozoru. W praktyce wszystko zaczyna się komplikować, gdy spojrzysz na liczbę dostępnych rozwiązań. Różne typy pomp korzystają z energii z różnych miejsc, a wybór źródła może sprawić, że efekt będzie świetny… albo rozczarowujący. I choć na sprawność wpływa kilka elementów, jeden potrafi zadecydować o całej inwestycji: różnica temperatur między tzw. dolnym źródłem a instalacją grzewczą. Im większą „różnicę” urządzenie musi pokonać, tym szybciej traci wydajność — dlatego w chłodniejszym klimacie nie każda pompa zadziała tak, jak obiecują foldery. Co to oznacza w codziennym użytkowaniu i gdzie najłatwiej popełnić błąd, który później kosztuje najwięcej?
- Jakie są rodzaje pomp ciepła?
- COP i SCOP: co mówią o sprawności pompy
- Pompa ciepła w mrozie: co wybrać?
Jakie są rodzaje pomp ciepła?
Pompy ciepła często opisuje się jako „lodówkę na odwrót” — zamiast wyciągać ciepło z wnętrza i wyrzucać je na zewnątrz, pobierają energię cieplną z otoczenia i przekazują ją do domowej instalacji grzewczej. Obszar, z którego urządzenie czerpie energię, nazywa się dolnym źródłem ciepła, a instalację, do której trafia ogrzane medium, określa się jako górne źródło ciepła. W praktyce najczęściej spotyka się pompy ciepła: gruntowe, wodne i powietrzne.
Gruntowe pompy ciepła korzystają z tego, że temperatura gruntu jest względnie stała przez cały rok. Występują w wersji z pionowym wymiennikiem (sondą) umieszczanym głęboko w ziemi oraz z kolektorem poziomym, układanym płycej — zwykle 20–50 cm poniżej strefy przemarzania. Wariant z sondami pionowymi wymaga wykonania odwiertów o odpowiedniej głębokości, co zwiększa koszt na starcie, ale często przekłada się na wyższą i bardziej przewidywalną efektywność w kolejnych sezonach.
Powietrzne pompy ciepła przyciągają prostszą instalacją i zazwyczaj niższą ceną zakupu. Pobierają ciepło bezpośrednio z powietrza zewnętrznego, dlatego najlepiej wypadają w klimacie ciepłym i umiarkowanym, gdzie średnie temperatury są wyższe, a silne mrozy pojawiają się rzadziej. W tej kategorii wyróżnia się dwa główne typy: powietrze–powietrze oraz powietrze–woda. W domach jednorodzinnych najczęściej wybiera się układy powietrze–woda, natomiast modele powietrze–powietrze spotyka się rzadziej, m.in. ze względu na niższą efektywność energetyczną w typowych zastosowaniach grzewczych.
Wodne pompy ciepła należą do rozwiązań wybieranych najrzadziej. Wymagają dostępu do stabilnego źródła wody — montuje się je w układach opartych o studnie głębinowe albo jako instalacje pracujące na dnie zbiornika wodnego. Przy wariancie studziennym najczęściej potrzebne są dwie studnie (czerpna i zrzutowa). Tańszą opcją bywa wykorzystanie pobliskiego stawu lub jeziora, ale nie na każdej działce da się to zrealizować.
COP i SCOP: co mówią o sprawności pompy
COP (ang. Coefficient of Performance) to wskaźnik, który mówi, ile kWh ciepła pompa ciepła potrafi wytworzyć z 1 kWh energii elektrycznej zużytej na pracę urządzenia. Na COP wpływa przede wszystkim temperatura źródła dolnego (np. powietrza, gruntu lub wody) oraz temperatura źródła górnego, czyli instalacji grzewczej odbierającej ciepło. Im mniejsza różnica temperatur między tymi dwoma „stronami” układu, tym wyższy COP — a więc lepsza sprawność i mniejsze rachunki za prąd. W czasie silnych mrozów pompy ciepła tracą część wydajności, dlatego wraz ze spadkiem temperatury COP zwykle się obniża. Najczęściej spotykane wartości mieszczą się w granicach ok. 3–6, a w typowych domowych instalacjach najczęściej jest to przedział 3–4.
SCOP (ang. Seasonal Coefficient of Performance) to sezonowy współczynnik efektywności pompy ciepła, wyliczany dla dłuższego okresu działania. SCOP pokazuje, jaki jest stosunek energii cieplnej przekazanej do budynku do energii elektrycznej pobranej przez urządzenie w danym czasie — na przykład przez cały sezon grzewczy — dzięki czemu lepiej oddaje rzeczywiste warunki pracy niż pojedynczy odczyt COP.
Pompa ciepła w mrozie: co wybrać?
Klasyczne powietrzne pompy ciepła typu powietrze–woda najlepiej odnajdują się w klimacie umiarkowanym, gdzie zimą temperatura tylko okazjonalnie spada poniżej -10°C. W wielu urządzeniach właśnie okolice tej wartości traktuje się jako temperaturę biwalentną — czyli moment, w którym do sprężarki dołącza grzałka elektryczna, by nie zabrakło mocy grzewczej. Trzeba też uwzględnić, że przy mrozie pompy powietrzne zużywają dodatkowy prąd na cykle odszraniania dolnego źródła, czyli jednostki zewnętrznej pracującej na zewnątrz budynku.
W chłodniejszych strefach i przy naprawdę niskich temperaturach najwyższą sprawność najczęściej oferują pompy gruntowe. Zwłaszcza warianty z pionowym kolektorem, umieszczonym głęboko w ziemi, potrafią utrzymać znacznie stabilniejsze parametry pracy podczas silnych mrozów. Poniżej strefy przemarzania temperatura gruntu pozostaje prawie niezmienna przez cały rok — niezależnie od pory roku i skoków temperatury powietrza. W efekcie współczynnik COP w pompach gruntowych bywa wyższy i zwykle mniej „siada” w trakcie zimowych spadków.
W miejscach, gdzie temperatury regularnie schodzą poniżej -10°C, rozsądną opcją mogą być też wodne pompy ciepła. Woda ma dużą pojemność cieplną i na większych głębokościach nie zamarza, co ułatwia utrzymanie przewidywalnych warunków pracy całego układu.
Warto jednak dodać, że najnowsze generacje pomp ciepła — także tych typu powietrze–woda — są coraz lepiej przystosowane do zimy i potrafią skutecznie pobierać energię z otoczenia nawet podczas bardzo dużych mrozów.