Jaka pompa ciepła do domu? Wyjaśniamy, jak to policzyć

Pompa gruntowa i powietrzna – różnice w działaniu

Na rynku istnieją dwa podstawowe rodzaje pomp ciepła: gruntowa i powietrzna. Dodatkowo za osobny rodzaj można uznać pompę wodną. Żeby wiedzieć jak wybrać pompę ciepła trzeba najpierw poznać zalety, wady i przeznaczenie obu. Pompa składa się ze sprężarki, skraplacza, zaworu rozprężnego i parownika. W tym układzie czynnik roboczy odbiera ciepło ze źródła i przekazuje do ogrzewanego środowiska. W wielu współczesnych pompach istnieje też mechanizm odwrotny, który działa jak klimatyzacja. W poniższej tabelce porównujemy powietrzną, gruntową i wodną pompę ciepła z uwzględnieniem poszczególnych ich rodzajów:

Porównanie pomp ciepła

Rodzaj pompy ciepła	Do czego używana?	Jak działa?
Pompa powietrzna (powietrze-woda)	Pompa przeznaczona do CWU czyli do ogrzewania tzw. wody użytkowej. Najlepiej działa jako źródło ciepła do dużych powierzchni grzejących np. ogrzewania podłogowego czy ściennego. Zastępuje bojler w ogrzewaniu wody do mycia.	Czynnik chłodniczy przechodzi w układzie w stan pary i skrapla się oddając ciepło do układu. Czynnik wraca do układu, a ciepło jest przekazywane do wodnego odbiornika ciepła. Pompa rekurencyjna oprócz w.w. mechanizmu grzewczego, posiada mechanizm odwrotny.
Pompa wodna (woda-woda)	Może ogrzewać lub chłodzić pomieszczenie	Nośnikiem ciepła jest woda gruntowa, pochodząca z akwenu lub studni głębinowych.
Pompa powietrze-powietrze	Ogrzewa lub chłodzi pomieszczenie w zależności od potrzeby	Jest połączona z instalacją wentylacyjną, wymaga jednak miejsca na zainstalowanie układu kanałowego.
Pompa gruntowa (pionowa lub pozioma)	Pobiera ciepło z gruntu i przekazuje do instalacji grzewczej. Służy do ogrzewania pomieszczeń i do CWU	Wymaga dużo miejsca do instalacji wymiennika w gruncie (poziomo na dużej powierzchni lub pionowo – głęboko pod ziemią). Woda z dodatkiem czynnika chłodniczego przejmuje ciepło z gruntu i oddaje je do wymiennika ciepła.

W zależności od jakości części i czynnika chłodzącego pompy mogą być bardziej lub mniej efektywne. Zawsze jednak są to urządzenia ekologiczne, które pozwalają oszczędzić prąd i nie zatruwają środowiska.

Jak wybrać pompę ciepła?

Do różnych domów polecane są różne pompy. Niezależnie od tego jaką pompę wybieramy, trzeba obliczyć jakie będzie zapotrzebowanie na ciepło w danym budynku. Jeżeli decydujemy się na pompę gruntową, zwłaszcza poziomą, musimy też sprawdzić czy mamy wystarczającą powierzchnię do położenia instalacji na zewnątrz budynku. Na szczęście pewne obliczenia można zrobić w przybliżeniu

Jak wybrać pompę ciepła? Oto podstawowe pytania, na które trzeba odpowiedzieć:

1. Jaka ma być funkcja pompy?

Dla budynku ogrzewanego wodą (np. przez kaloryfery) najlepiej sprawdzi się pompa przeznaczona do CWU. Do ogrzewania z wentylacji, z możliwością chłodzenia wybierzemy pompę powietrzną (powietrze-powietrze). Ogrzewanie wody to dodatkowa energia, którą trzeba uwzględnić w ogólnym zapotrzebowaniu na energię w danym budynku. Ma to wpływ na obliczenia i zawęża zakres dostępnych urządzeń (np. pompa powietrze-powietrze nie ogrzewa wody bez dodatkowego modułu).

2. Jakie pieniądze możemy na nią przeznaczyć?

Na przykład pompa powietrzna jest tańsza niż gruntowa, ale jest mniej efektywna. W dłuższej eksploatacji zużywa więcej energii elektrycznej.

3. Jakie jest zapotrzebowanie na energię cieplną w moim domu?

Obliczamy je w kilowatogodzinach na 1 metr kwadratowy na rok. W przybliżeniu dla domu energooszczędnego wystarczy 50 kWh/m2, dla przeciętnego nowoczesnego domu będzie to 70 kWh/m2, w docieplonych starych blokach ok. 80 kWh/m2, a w starych budynkach jednorodzinnych nawet 150 kWh/m2. Dużo zależy od tego z czego jest zbudowany budynek, jakie ma docieplenie, jaka jest ilość okien na pomieszczenie itp. Szczegóły dotyczące obliczeń przedstawiamy w dalszej części artykułu. Jeśli szukasz więcej porad i informacji, sprawdź także zebrane w tym miejscu artykuły o pompach ciepła.

Jak obliczyć, która pompa ciepła będzie najlepsza?

Mając podstawową wartość musimy ją pomnożyć przez powierzchnię ogrzewanego budynku. Oto przykładowe obliczenia dla wspomnianego domu energooszczędnego (50 kWh/m2):

Powierzchnia 100 m2 – 100x50 = 5000 kWh na rok

Powierzchnia 150 m2 – 150x50=7500 kWh na rok

Powierzchnia 180 m2 – 180x50=9000 kWh na rok

Żeby lepiej zrozumieć jak duża jest rozpiętość zapotrzebowania na ciepło w różnych budynkach porównajmy to z obliczeniami dla budynku starego typu (150 kWh/m2):

Powierzchnia 100 m2 – 100x150=15000 kWh na rok

Stosując te same wyliczenia dla większych budynków łatwo obliczymy, że dla powierzchni 200 m2 w starym budownictwie będzie to 30000 kWh na rok, a dla powierzchni 250 m2 aż 37500 kWh na rok.

Jak widać różnice są ogromne. Teraz zadajmy sobie pytanie, jak wybrać pompę ciepła na podstawie powyższych wyliczeń?

Pompa gruntowa, wodna czy powietrzna?

Pompy ciepła mają różną moc i wydajność. Za najbardziej wydajną technologię uważa się pompy gruntowe. Dzięki umieszczeniu instalacji pod ziemią są w stanie stabilnie i przy niewielkim zużyciu energii wytworzyć duże ilości ciepła. Doskonale sprawdzą się w starszych domach, ogrzewanych grzejnikami na gorącą wodę. Szczególnie tam gdzie trzeba ogrzać duże powierzchnie. Są polecane do budynków, w które mają wysokie zapotrzebowanie na energię cieplną.

Pompa gruntowa wymaga dużej inwestycji początkowej. Dlatego nie ma sensu w nią inwestować, jeżeli dom nie wykorzysta całej wytwarzanej przez nią energii. Do mniejszych, energooszczędnych budynków lepiej będzie pasować pompa wodna. Ma to sens jeżeli założyliśmy lub planujemy założyć nowoczesne ogrzewanie podłogowe albo grzejniki na wodę do 55 stopni. Pompa woda-woda może jednak wymagać budowy studni głębinowych (jednej jako źródła wody, drugiej do jej zlewania po ochłodzeniu) – to generuje dodatkowy koszt.

Pompa powietrzna jest doskonałym rozwiązaniem, dopóki klimat jest łagodny, a różnica temperatur między latem i zimą nie jest zbyt duża. Co prawda nowoczesne urządzenia coraz lepiej sobie radzą z temperaturami ujemnymi, ale przy dużych mrozach może wystąpić konieczność użycia grzałki elektrycznej.

Pompy powietrze-powietrze są tańsze w instalacji od pomp gruntowych, a nawet wodnych. Niestety mogą pobierać więcej prądu podczas eksploatacji w zimne dni. Dobrym rozwiązaniem jest na przykład połączenie instalacji pomp ciepła z fotowoltaiką, co obniży koszt energii elektrycznej i będzie bardziej przyjazne dla środowiska.

Dodatkowo trzeba się przyjrzeć czynnikom umożliwiającym instalację wybranego rodzaju pomp. Na przykład pompa gruntowa może być niemożliwa do instalacji, jeżeli nie posiadamy odpowiednio dużej powierzchni przed budynkiem. Warunkiem założenia pompy gruntowej pobierającej wodę z gruntu jest też dostępność ujęcia wody. Nic dziwnego, że najchętniej wybieranym rodzajem pomp ciepła są pompy powietrzne, złożone z jednego modułu.