Pompy ciepła od kilku lat sukcesywnie zdobywają rynek. Popularność technologii pozyskiwania energii ze środowiska, będzie z roku na rok rosła. Rozporządzenia Unii Europejskiej zakładają, że w 2020 roku aż 20% energii będzie pochodziło z jej odnawialnych źródeł. Rosnące ceny paliwa wpływają na coraz większe zainteresowanie tą technologią.

Czym jest pompa ciepła?

Pompa pracuje w sposób analogiczny do lodówki, tyle że w pompie chodzi o ocieplenie. Wykorzystuje ciepło pobrane z natury, którego temperatura po zwiększeniu ciśnienia podnosi się. Pozyskane w ten sposób ciepło jest przekazywane dalej do systemu grzewczego. Sprężarka podnosząc ciśnienie, zużywa energię elektryczną. Optymalne użytkowanie pompy ciepła sprowadza się do maksymalnego ograniczenia poboru energii elektrycznej niezbędnej do pracy sprężarki. W tym zakresie działanie pompy ciepła można wytłumaczyć na zasadzie pracy windy, która potrzebuje określoną ilość energii, aby podnieść ciężar z niższego piętra na wyższe. Im niżej mamy podnieść ciężar i im z wyższego piętra startujemy, tym mniej tej energii potrzeba. Podobnie jest z pompą ciepła. Cała sztuka optymalnego wykorzystania pompy polega na tym, aby przy możliwie najmniejszej ilości energii elektrycznej ogrzać dom. A to zależy przede wszystkim od trzech czynników:

- tego jaka jest temperatura

- źródła ciepłasystemu oddawania ciepła w budynku

- efektywności samej pompy.

Temperatura każdego źródła ciepła jest inna. Temperatura wody potrzebna do ogrzania domu jest zależna od tego, w jaki sposób i na jakiej powierzchni ciepło wody będzie oddawane przez grzejniki czy podłogówkę do pomieszczenia. Grzejniki wymagają wody cieplejszej niż podłogówka. Energooszczędność pompy ciepła określa współczynnik efektywności COP, który jest stosunkiem mocy grzewczej uzyskanej z pompy ciepła do mocy elektrycznej potrzebnej do napędu sprężarki. Dla urządzeń o wysokiej efektywności wynosi on ok. 4,5.

Jak uzyskać dobre i trwałe źródło ciepła ze środowiska?

Jak już wspomniano temperatura dolnego źródła ma decydujący wpływ na opłacalność zainstalowania pompy ciepła. Z jednej strony temperatura ta powinna być jak najwyższa, z drugiej ważna jest jej stabilność. Dolne źródła ciepła możemy podzielić na:

- źródła otwarte, czyli takie które mają bezpośredni kontakt ze środowiskiem naturalnym jak powietrze, woda powierzchniowa czy studnia. Źródła te choć często tańsze inwestycyjnie, podatne są na wpływy atmosfery, a więc są mniej stabilne. Przy długoterminowym zwrocie inwestycji jest to czynnik, którego nie można zbagatelizować;

- źródła zamknięte, czyli niezależne od czynników zewnętrznych, do których zaliczamy kolektory gruntowe poziome i pionowe.

Szczególnie godny polecenia w naszych warunkach, wydaje się być pionowy wymiennik gruntowy. W odróżnieniu do kolektorów poziomych, które pokrywają duże powierzchnie na poziomie ok. 2 m głębokości, kolektory pionowe pobierają ciepło z głębszych warstw ziemi sięgając nawet do 200 m. Kolektory pionowe nie wymagają zatem obejmujących duże powierzchnie działki prac ziemnych, oraz nie uniemożliwiają zadrzewiania dużego terenu. Na głębokości powyżej 18 m temperatura gruntu, w naszej strefie klimatycznej, wynosi ok. 100C. Jest więc to źródło stabilne, o wysokiej temperaturze (Rys 1).

Jak dobrać system grzewczy w budynku, by zapewnić optymalną energooszczędność pompy?

Koszt ogrzewania pompą ciepła silnie zależy od temperatury odbioru ciepła. Im większa jest ta temperatura, tym koszt jest większy. Po prostu trzeba włożyć więcej energii elektrycznej aby podnieść temperaturę wody do wyższych parametrów. Dlatego też tak istotne jest dobre rozplanowanie instalacji grzewczej w budynku. Przy instalacjach pompowych najlepiej sprawdza się ogrzewanie podłogowe, pracujące z zasady na niższych temperaturach.

Na co trzeba zwrócić uwagę przy podejmowaniu decyzji o wyborze pompy ciepła?

Przed podjęciem tak dużej inwestycji, której koszt będzie zwracał się przez lata, koniecznie trzeba wybrać firmę przygotowaną do prowadzenia tego typu prac. Nie należy szukać oszczędności kosztem zastosowania tańszych materiałów, tańszej firmy wykonawczej czy kosztem nieprofesjonalnego projektu grzewczego. Oszczędności te w efekcie końcowym, lub po kilku latach eksploatacji okażą się o wiele niższe niż straty poniesione z tego powodu (Rys 2).