Powietrzna pompa ciepła - jak działa? Cena i koszty eksploatacji zaskakują

Opublikowano: 07.05.2024Autor: Ludwika WykurzDrukujUdostępnij

Powietrzna pompa ciepła - zasada działania

Ogrzewanie do tej pory opierało się głównie na paliwach kopalnych lub drewnie i biopaliwach. W każdym przypadku jest to duży koszt, również środowiskowy. A może po prostu da się brać ciepło z powietrza? Taką alternatywę proponują producenci powietrznych pomp ciepła. Prosta instalacja, mała zawodność, niewielkie zapotrzebowanie na energię elektryczną sprawiają, że przekonuje się do niej coraz więcej ludzi.

Działanie pompy ciepła jest podobne do tego w chłodnicy, z tą różnicą, że trzeba jakoś przepchnąć ciepło ze środowiska o niższej temperaturze do środowiska o temperaturze wyższej. Według zasad termodynamiki nie da się tego zrobić bez użycia dodatkowej pracy. Jak poradzili sobie projektanci pomp ciepła? Oto powietrzna pompa ciepła w kilku wariantach.

Pompa ciepła powietrze-powietrze

Mówiąc o pompie powietrze-powietrze najczęściej mamy na myśli klimatyzator z funkcją grzania. Pompa ta zapewnia ogrzewanie dzięki podłączeniu do instalacji wentylacyjnej. To niewielkie urządzenia, które dobrze nadają się do niedużych budynków i pomieszczeń. Przy ogrzewaniu większych powierzchni mogą wystąpić problemy techniczne lub będzie potrzebne więcej energii elektrycznej.

Pompa powietrze-powietrze pobiera ciepło z zewnątrz budynku i przekazuje je do instalacji. Może dodatkowo zapewniać ogrzewanie wody, ale do tego potrzebuje osobnego modułu. Pompy ciepła mają też możliwość odwrócenia procesu. Latem odprowadzają ciepło z budynku na zewnątrz, dzięki czemu mamy klimatyzację i ogrzewanie w jednym.

Istnieją też „hybrydowe” pompy gruntowe, które wykorzystują powietrze jako czynnik grzewczy, a stosunkowo stabilną temperaturę pod warstwą przemarzania gruntu jako źródło ciepła. Ze względu na źródło nie zalicza się ich do pomp powietrznych.

Pompa ciepła powietrze-woda

Pompy, w których źródłem górnym jest woda są bardziej wydajne. Ogrzewanie następuje w podobny sposób jak w pompach powietrze-powietrze. Jednak w urządzeniach powietrze-woda ciepło jest przekazywane do wody i trafia do CO albo ogrzewa wodę użytkową. Pompa ciepła powietrze-woda może mieć konstrukcję kompaktową, tzw. monoblok lub dwuczęściową – split albo multisplit (to ostatnie rozwiązanie jest też spotykane w urządzeniach do klimatyzacji - czytaj więcej o różnicach pomiędzy pompami monoblok a split). Współcześnie sprzedaje się oba rodzaje pomp powietrznych i mają one mniej więcej podobne parametry.

Opinie na temat tego jaka powietrzna pompa ciepła jest najlepsza w danym przypadku oraz szczegóły na temat budowy przedstawimy w dalszej części artykułu. Tutaj zaznaczymy tylko, że w pompach monoblok część zewnętrzna zawiera właściwie całą instalację. Trzeba tylko połączyć ją rurami z instalacją grzewczą. W przypadku pomp split trzeba połączyć rurami jednostkę zewnętrzną i wewnętrzną.

Pompa split oznacza po prostu urządzenie rozdzielone na dwie części. Multisplit jest jego specyficzną wersją, do której można podłączyć kilka urządzeń wewnętrznych.

Zasada działania powietrznych pomp ciepła

Wiemy już z grubsza jak to działa, ale teraz przyjrzymy się bardziej dokładnie szczegółom technicznym. Jak działa powietrzna pompa ciepła?

Układ chłodniczy/grzewczy

Jak powiedzieliśmy, większość pomp ciepła może działać zarazem jak klimatyzator, wystarczy odwrócić kierunek przenoszenia ciepła. Układ chłodniczy odgrywa tu zasadniczą rolę. Urządzenie składa się z parownika, skraplacza, sprężarki i zaworu rozprężnego. Wymiennik ciepła pozwala na przejęcie energii cieplnej z powietrza (dolne źródło ciepła). Następnie wędruje do sprężarki, która przez zwiększenie ciśnienia podnosi temperaturę czynnika. Tak uzyskane ciepło przenika powoli do wody (lub powietrza) w instalacji grzewczej (górne źródło ciepła). Sam czynnik ulega skropleniu i wraca do parownika przez zawór rozprężny. Następnie odparowuje w niskiej temperaturze i pobiera kolejny raz ciepło – cykl zaczyna się od nowa.  

Układ zasilający

Żeby sprężarka mogła zwiększyć ciśnienie czynnika i podnieść temperaturę potrzeba dodatkowej energii elektrycznej. Jednym z dylematów, przed jakimi staje inwestor jest zakup pompy jedno lub trójfazowej. Obie mają swoje zastosowanie. Ponieważ rodzaj zasilania wpływa na cenę pompy ciepła. Jednofazowy układ zasilający nadaje się do grzałek o mniejszej mocy. W wielu budynkach wystarcza ogrzewanie pompą jednofazową, jednak jest jeden haczyk. Zabezpieczenie instalacji elektrycznej w przypadku pompy jednofazowej musi być wyższe niż zabezpieczenie dla pompy trójfazowej. Dlatego dla pomp o większej mocy (od 12kW w górę) opcja jednofazowa jest mniej opłacalna, mimo niższej ceny samego urządzenia. Jeżeli nie jesteśmy pewni przy wyborze, to najlepiej zasięgnąć rady elektryka.

Koszt pompy ciepła – zakup i montaż urządzenia

Koszt pompy ciepła to jeden z poważnych argumentów za lub przeciw zakupieniu konkretnego modelu. Na cenę pompy ciepła z pewnością wpływ ma marka. Jednak powinniśmy zachować ostrożność, ponieważ tańsza pompa o tej samej mocy może być wykonana po prostu z mniej trwałych materiałów. W takim wypadku może ulec usterkom lub uszkodzeniu, co podniesie nasze wydatki w przyszłości. Oczywiście nie zawsze tańsze znaczy gorsze. Najlepiej po prostu popatrzyć na opinie tych, którzy już korzystali z wybranego modelu.

Ważnym aspektem jest też koszt montażu pompy ciepła - zwłaszcza w przypadku pomp gruntowych może być bardzo wysoki. Tu znajdziesz szacunkowe ceny montażu pomp ciepła w całej Polsce.

Pompy powietrze-powietrze to najtańsza opcja. Już za pomocą prostego klimatyzatora z odwróconym działaniem można ogrzać nawiewane powietrze. Klimatyzatory te, typu monoblok nie wymagają dużej wiedzy i kwalifikacji do wykonania montażu. Niektóre składają się wręcz tylko z jednostki wewnętrznej. Jeżeli nawet zapłacimy monterowi, to będzie to nieduża dopłata za usługę, nie za specjalistyczną pracę. W sumie cena takiego urządzenia waha się od 1000 do 3000 zł. Tania pompa powietrze-powietrze typu split może kosztować od 3000 do 10 tys. zł. Czasami nieznacznie więcej. Urządzenie to oczywiście nie nadaje się do centralnego ogrzewania ani do ogrzewania wody, chyba że zaadoptujemy pompę do wody jako górnego źródła ciepła. W efekcie niski koszt pompy ciepła nie przekłada się na obniżenie innych opłat.

Drugi wariant to pompa powietrze-woda, która działa jak klimatyzator, ale przede wszystkim jest przeznaczona do CO i CWU. Pompy powietrze-woda są droższe. Niektóre kosztują tyle co przeciętna pompa gruntowa. Nawet do 40 tysięcy z montażem. Chociaż zwykle można dostać dobrą pompę powietrzną w granicach kilkunastu tysięcy złotych i zamknąć się w  20-25 tysiącach złotych z montażem pompy typu split.

Koszty użytkowania powietrznej pompy ciepła

Zakup pompy ciepła to dopiero część poniesionych kosztów. Trzeba ją odpowiednio dobrać i prawidłowo zamontować, żeby zapewniała tanie ogrzewanie.

Zaczynamy od obliczenia zapotrzebowania na ciepło danego budynku. Można to zrobić na kartce, korzystając z porad w Internecie (na naszej stronie również sprawdzisz, jak policzyć zapotrzebowanie na energię cieplną), wpisać dane do programu – tzw. kalkulatora pomp ciepła lub zlecić przygotowanie kosztorysu firmie montującej. To ostatnie rozwiązanie będzie dobrą inwestycją w przyszłe niższe roczne koszty ogrzewania domu pompą ciepła.

Mając dane dobieramy pompę o właściwej mocy i zasilaniu dostosowanym do możliwości naszej instalacji. Jeżeli na tym etapie nie popełnimy błędów, to zwiększamy szanse na niskie koszty ogrzewania.

Kolejnym etapem, na którym trzeba się pilnować jest wybór miejsca i montaż. Tutaj należy zwrócić uwagę:

• czy pompa nie jest za blisko domu (głośna praca) i czy zabudowa jednostki wewnętrznej nie powoduje wzmożonego hałasu przez rezonans.
• czy skraplacz nie znajduje się zbyt blisko poziomu śniegu, co mogłoby powodować zamarzanie skroplin z wymiennika zimą. Optymalna wysokość w polskich warunkach to przynajmniej 30 cm nad ziemią.
• czy jest dobry dostęp do agregatu (w razie serwisu lub napraw) i czy miejsce jest przewiewne. Nie wciskamy agregatu między dwie ściany, pilnujemy, żeby nasadzenia nie zasłaniały dostępu.

Dobrze jest też zapewnić spływanie skroplin siłą grawitacji, układając rury odpływowe pod kątem w stronę jednostki zewnętrznej (nachylenie około 3% wystarczy). Odprowadzanie grawitacyjne można zastąpić pompką, ale zawsze jest to dodatkowa komplikacja i energia.

Jeżeli jednostka została dobrana i zamontowana prawidłowo, to na pompie ciepła do CO i wody użytkowej zaoszczędzimy 50% nawet do 70% wydatków na ogrzewanie. W czasach rosnących cen paliw kopalnych i biopaliw te różnice mogą się okazać nawet jeszcze większe. Należy pamiętać jednak, że źle zamontowana pompa ciepła może podnieść nam sumaryczne koszty ogrzewania - więcej o rachunkach grozy pisaliśmy tu.

Opinie ekspertów na temat powietrznych pomp ciepła

Czy mimo wszystko warto używać pomp ciepła do centralnego ogrzewania? Czy opłaca się zastosować tylko klimatyzację z funkcją grzewczą? Jakie pompy są najlepsze w danym przypadku?

Poniżej spróbujemy przedstawić przekrojowe opinie specjalistów oraz zwykłych użytkowników, którzy zweryfikowali działanie pomp w praktyce.

Na temat pomp ciepła wypowiadają się eksperci i ekspertki od energetyki, ale też specjaliści zajmujący się ich doborem i montażem. Ta technologia jest uważana za jedno z rozwiązań problemów ekologicznych i politycznych, z jakimi mierzy się współczesny świat. Pozwala w dużej mierze zminimalizować użycie paliw kopalnych.

Dla zwykłego Kowalskiego ważniejsza jest efektywność grzewcza przy niedużych kosztach eksploatacji. Natomiast plany Unii Europejskiej dotyczące zwiększenia udziału pomp ciepła w puli energetycznej, wpłyną na ceny i dostępność tych urządzeń.

Nie mniej pompy ciepła mają też swoich przeciwników - zobacz zebrane w innym artykule negatywne opinie o pompach ciepła.

Opinie użytkowników o powietrznych pompach ciepła

Pompy ciepła mają swoje wady i zalety - tak jak każde inne urządzenie. Tu również zdania są podzielone. Na opinie osób, które od jakiegoś czasu używają pompy ciepła, mogą mieć wpływ mankamenty starszych technologii lub błędy w doborze i montażu, o których wspominaliśmy. Mimo wszystko jest to cenne źródło informacji o tym jak ta technologia sprawdza się w praktyce i kiedy warto w nią zainwestować. Oto kilka życiowych opinii:

1. Pompa pomaga kiedy spłacamy kredyt. Dzięki jednorazowej inwestycji, którą w dodatku częściowo można zrefundować, zmniejszamy koszt eksploatacji. To dobre rozwiązanie jeżeli budujemy nowy dom na kredyt. Niższe opłaty za ogrzewanie centralne i CWU pozwalają skupić się na oddawaniu rat.
2. Wybór powietrznej pompy ciepła pozwala korzystać z technologii bez rozkopywania ogrodu i wysokich nakładów na wymiennik gruntowy. Dzięki temu możemy mieć klimatyzację i ogrzewanie w domu, a w ogrodzie może rosnąć co tylko chcemy.
3. Początkowo mogą się pojawić obawy co do stabilności urządzenia, bo jak taka pompa pobiera ciepło z powietrza zimą? W praktyce dobrze zainstalowana pompa nie stwarza problemów, jeśli jest stosowana zgodnie z przeznaczeniem. Więcej użytkowników po pierwszym sceptycyzmie przekonało się do powietrznej pompy ciepła.
4. Zdecydowanie trzeba się wystrzegać uruchamiania pompy w domu w trakcie prac budowlanych. Jest to niekorzystne zwłaszcza w okresie od jesieni do wiosny. Zapotrzebowanie na energię cieplną w słabo lub wcale nieocieplonym budynku rośnie nawet kilkukrotnie. Pompa została zakupiona z myślą o stanie końcowym domu, a zmusza się ją do ogrzewania w całkiem innych warunkach. Właściwie sprawa jest oczywista. Pompa dobrana do domu energooszczędnego może być włączona dopiero kiedy tę energooszczędność da się wyegzekwować.

Zebrane tutaj informacje i doświadczenia pochodzą z różnych stron w internecie. Gdzie zasięgnąć opinii? Najlepiej na forach internetowych, zwłaszcza tematycznych. Jeśli mamy taką możliwość, to dobrze też porozmawiać z kilkoma sąsiadami, którzy w okolicy zastosowali takie rozwiązanie. Ostateczną decyzję lepiej jednak podjąć na podstawie opinii eksperta.

Komu opłaca się powietrzna pompa ciepła?

Mogą być mniej lub bardziej godne zaufania marki, ale nie ma lepszych i gorszych pomp – to najczęściej powtarzana opinia ekspertów. Każdy rodzaj pompy jest dostosowany do innych potrzeb. Od małych pomp powietrze-powietrze, do wielkich konstrukcji pod gruntem, z powietrzem filtrowanym przez żwir. Pompy powietrze-woda, o odpowiednio dobranej mocy, są prostym rozwiązaniem dla domów jednorodzinnych i lokali użytkowych. Zwłaszcza tam, gdzie nie da się wygospodarować 120% powierzchni ogrzewanej, żeby położyć wymiennik gruntowy na działce.

Pompy powietrzne najlepiej zastosować do centralnego ogrzewania niskotemperaturowego. Jest to nie tylko lepsze rozwiązanie techniczne, ale pozwala zaoszczędzić na opłatach. Dodatkowo urządzenia te mają możliwość ogrzewać wodę lub działać jako klimatyzacja. Jest to doskonałe rozwiązanie dla nowych domów jednorodzinnych. Najlepiej sprawdza się razem z nowoczesną instalacją grzewczą, dobrym ociepleniem budynku i instalacją fotowoltaiczną. Jeżeli potrzebna jest pompa do instalacji wysokotemperaturowej, to najlepiej poradzi sobie pompa powietrzna typu t-cap (total capacity).

Czy powietrzna pompa ciepła wystarczy do ogrzania domu?

W internecie można znaleźć wiele opinii na ten temat. Powietrzne pompy ciepła są coraz bardziej doskonałe i przez większość roku sprawdzają się do ogrzewania i klimatyzacji. Jednak bardzo niskie temperatury mogą wpływać niekorzystnie na ich pracę. Wtedy kiedy najbardziej potrzebujemy ciepła, czyli w największe mrozy, pompa może przymarzać lub zużywać zbyt dużo energii elektrycznej. Dlatego zaleca się mieć dodatkowe źródło ogrzewania, uzupełniające energię cieplną na bieżąco lub na wypadek awarii.

Możliwe jest też zaburzenie pracy pompy przy dłuższych przerwach w dostawie prądu. Najlepszym rozwiązaniem na tę ewentualność jest podłączenie pompy do instalacji fotowoltaicznej z własnym bankiem energii.

Podsumowanie

Powietrzne pompy ciepła są najczęściej wybierane przez biura i klientów indywidualnych. Duży wybór modeli pozwala je zainstalować niemal w każdym budynku. Jedyne co trzeba zrobić, to dobrać pompę o właściwej mocy do zapotrzebowania danego domu lub lokalu.

Pompy ciepła używające powietrza jako dolnego źródła mogą służyć do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń. Większość nadaje się też do podgrzewania wody użytkowej, a dodatkowa funkcja pozwala filtrować powietrze w klimatyzatorach.

Ceny powietrznych pomp ciepła wahają się od 1000 zł (tani klimatyzator z funkcją grzewczą) do 30-40 tysięcy zł (pompa powietrze-woda dobrej firmy, o dużej mocy grzewczej). Dzięki ich zastosowaniu możemy zaoszczędzić podczas eksploatacji. Do długoplanowego oszczędzania najlepiej nadają się pompy powietrze-woda do CO i CWU. Największą wydajnością w niskich temperaturach i przy ogrzewaniu wysokotemperaturowym charakteryzują się pompy t-cap. Inne modele dobrze poradzą sobie z nowoczesnymi instalacjami CO, tzw. niskotemperaturowymi.

***

Powietrzna pompa ciepła to inwestycja na lata, która powinna się zwrócić w różnicy opłat za ogrzewanie już po kilku sezonach grzewczych.