Niektóre rodzaje pomp ciepła są szczególnie wrażliwe na warunki pogodowe i temperaturę powietrza. Z artykułu dowiesz się, na co zwrócić uwagę przy wyborze urządzenia i jak uchronić się przed błędnymi decyzjami. Sprawdzisz tu też, w jaki sposób można podnieść efektywność systemu grzewczego podczas najbardziej mroźnych miesięcy.

 

Pompy ciepła i ich rosnąca popularność

W efekcie zmian cen gazu ziemnego na rynkach hurtowych, popularność pomp ciepła zaczęła rosnąć już w 2021 roku. Należy przypomnieć, że hurtowa cena tego paliwa osiągnęła jesienią tego roku cenę na poziomie prawie 120 Euro za 1 MWh. W 2022 roku sytuacja na giełdach paliw stała się jeszcze bardziej dynamiczna. W wyniku inwazji Rosji na Ukrainę, wiele państw europejskich ogłosiło zakaz importu rosyjskich surowców. Jako, że alternatywne kierunki importu (np. skroplony gaz LNG ze Stanów Zjednoczonych) są bardziej kosztowne, odbiło się to negatywnie na kieszeniach odbiorców końcowych.

Pewnego rodzaju ulgę stanowi ochrona taryfowa odbiorców indywidualnych i zamrożenie ceny gazu w 2023 roku na poziomie cen z 2022. Dodatkowo rozszerzono zakres programów dofinansowań do rozwiązań grzewczych korzystających z energii odnawialnej i termomodernizacji budynków. Przykładami dofinansowań do pomp ciepła są programy “Czyste Powietrze” i “Moje Ciepło” organizowane ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej oraz Funduszu Modernizacyjnego. Więcej na temat wymienionych programów wsparcia możesz znaleźć na stronie https://proheat.pl/dofinansowanie-do-pomp-ciepla/.

Z raportów publikowanych przez NFOŚiGW wynika, że prym wśród źródeł ciepła instalowanych w modernizowanych budynkach wiodą pompy ciepła. Okazały się one być atrakcyjną alternatywą dla kotłów opalanych węglem, a nawet dla nowoczesnych kondensacyjnych kotłów gazowych. Sprawność energetyczna pomp ciepła urządzeń jest 4-, 5-krotnie wyższa od efektywności tradycyjnych metod ogrzewania. Biorąc pod uwagę postęp kryzysu energetycznego i prognozy dotyczące dalszych wzrostów cen surowców, należy się spodziewać, że tego typu rozwiązania grzewcze będą zyskiwać na popularności w coraz szybszym tempie.

 

Rodzaje pomp ciepła i zasada działania

Pompy ciepła działają na zasadzie obiegu termodynamicznego, analogicznego do zwykłej lodówki. Urządzenia pozwalają na absorbowanie energii cieplnej z dolnego źródła ciepła. W wyniku sprężenia podgrzanego czynnika chłodniczego, jego temperatura wyraźnie rośnie. Następuje wtedy skroplenie czynnika, dzięki czemu zgromadzone ciepło może zostać oddane do wody zgromadzonej w układzie hydraulicznym. Podgrzana woda jest przekazywana do grzejników naściennych lub systemu ogrzewania podłogowego. W taki sposób ciepło jest przekazywane do powietrza wewnątrz budynku. Dzięki sterownikom i termostatom umieszczonym w poszczególnych pomieszczeniach, centrala pompy ciepła “wie” kiedy się potrzebne jest zwiększenie lub zmniejszenie temperatury wody w układzie.

Najpopularniejszy rodzaj oferowanych na rynku pomp ciepła to urządzenia typu powietrze woda. Rolę dolnego źródła ciepła pełni w ich przypadku powietrze atmosferyczne. Jednostka zewnętrzna przypomina wtedy agregat znany z układów klimatyzacji. Wbudowany w agregat wentylator ułatwia przepływ powietrza i absorbowanie energii cieplnej. Powietrzne pompy ciepła występują w odmianach split i monoblok. Pierwszą z wymienionych odmian wyróżnia to, że układ chłodniczy jest podzielony pomiędzy jednostkę zewnętrzną i wewnętrzną. Zbudowanie układu może przeprowadzić tylko osoba posiadająca specjalistyczne uprawnienia F-gazowe. W przypadku odmiany monoblokowej, cały układ pompy ciepła mieści się w jednostce zewnętrznej. Jednostka jest połączona z systemem grzewczym budynku za pomocą układu wodnego.

Nieco mniej popularny rodzaj pomp ciepła to urządzenia korzystające z wymiennika gruntowego. Stosowane są w tym wypadku sondy pionowe lub poziome. Te pierwsze wymagają przygotowania głębokiego odwiertu, sięgającego czasem nawet kilkuset metrów. Te drugie instalowane są na głębokości ok. 1,5 metra pod powierzchnią ziemi, ale wymagają zagospodarowania dość dużej powierzchni działki. Niezależnie od rodzaju wymiennika gruntowego, ich samodzielny montaż jest praktycznie niemożliwy, bo wymaga zastosowania specjalistycznego sprzętu i sporego doświadczenia. Trzeba też pamiętać, że instalacja sond pionowych wymaga uzyskania zezwolenia na prowadzenie prac geologicznych. Do tego potrzebna jest zaś dokumentacja, której przygotowanie musisz powierzyć specjalistycznej firmie. Wszystko to powoduje, że pompa ciepła gruntowa stanowi zwykle inwestycję dużo bardziej kosztowną, aniżeli pompa pobierająca energię z powietrza.

 

Wpływ temperatury dolnego źródła ciepła na COP

W przypadku gruntowych pomp ciepła, temperatura powietrza nie ma większego wpływu na efektywność pracy urządzenia. W zależności od rodzaju gruntu, jego temperatura na głębokości powyżej 15 - 20 metrów jest stała. Na głębokości 50 metrów temperatura gruntu jest właściwie taka sama w zimie, jak i latem.

Inaczej sprawa ma się w przypadku urządzeń powietrznych. Pompy ciepła tego typu są zaprojektowane w sposób umożliwiający wydajną pracę w określonym zakresie temperatur. Negatywny wpływ na działanie pompy ciepła mogą mieć zarówno niska, jak i wysoka temperatura powietrza.

W przypadku niskiej temperatury urządzenia mogą mieć problem z absorbowaniem wystarczającej ilości ciepła z otaczającego środowiska. Przyjmuje się, że urządzenie przestaje pracować w trybie pompy ciepła i zaczyna korzystać ze zwykłej grzałki elektrycznej, gdy temperatura powietrza atmosferycznego dochodzi w okolice -15℃. Niestety rozpoczęcie pracy grzałki jest jednoznaczne z drastycznym obniżeniem sprawności energetycznej urządzenia (COP) i zwiększeniem poziomu zużycia energii elektrycznej. Należy pamiętać, że podczas bardzo silnych mrozów mogą wystąpić problemy z funkcjonowaniem niektórych elementów ruchomych zewnętrznego agregatu. Z tego też względu większość nowoczesnym pomp ciepła jest wyposażona w funkcję rozmrażania okolic wymiennika powietrznego i wentylatora.

Niestety powietrzne pompy mogą mieć problemy z pracą również w przypadku zbyt wysokich temperatur. Jeżeli urządzenie nie jest wyposażone w sprężarkę inwerterową, może dojść do zjawiska zbyt częstego włączania i wyłączania sprężarki (nawet do kilkunastu razy na godzinę). Może to spowodować przedwczesne zużycie tego podzespołu. Jako, że jest on swoistym sercem układu, koszt jego wymiany może osiągnąć nawet ¼ kosztu całego urządzenia.

 

Jak zwiększyć efektywność systemu grzewczego w niskich temperaturach?

Zwiększenie efektywności pracy powietrznej pompy ciepła w niskich temperaturach jest możliwe m.in. poprzez:

• Zastosowanie wysokiej jakości sprzętu - urządzenia typu premium pozwalają utrzymanie stosunkowo wysokiej sprawności energetycznej nawet przy bardzo niskich temperaturach zewnętrznych. Przykładem może być tu pompa ciepła Mitsubishi z serii Ecodan, która gwarantuje utrzymanie pełnej wydajności grzewczej nawet w temperaturze -15℃ i pozwala na pracę bez użycia grzałek nawet w temperaturze sięgającej -20℃.
   
• Odpowiedni dobór mocy urządzenia - dobór pompy ciepła o zbyt niskiej mocy w stosunku do zapotrzebowania energetycznego budynku spowoduje, że urządzenie nie będzie w stanie zapewnić odpowiedniej ilości energii cieplnej. Będzie to odczuwalne szczególnie podczas niskich temperatur powietrza, gdzie wyższa wydajność jest szczególnie potrzebna. Potrzebną moc urządzenia możesz obliczyć na podstawie wskaźnika Ep, który znajdziesz w charakterystyce energetycznej dołączonej do projektu budowlanego.
   
• Zainstalowanie systemu biwalentnego - zestawu tego typu składają się z dwóch źródeł ciepła. W przypadku gdy efektywność jednego z nich spada (np. w wyniku dużego spadku temperatury zewnętrznej) rolę źródła energii cieplnej przejmuje drugie z zainstalowanych źródeł. Jednym z najpopularniejszych duetów tego typu jest połączenie powietrznej pompy ciepła z kondensacyjnym kotłem gazowym.

 

Jeżeli decydujesz się na zainstalowanie pompy ciepła, powinieneś pamiętać o skonsultowaniu koncepcji wykonania z doświadczonym instalatorem. Większość z nich udziela informacji na etapie przedinwestycyjnym całkowicie bezpłatnie. Decydując się na konsultacje niczego nie tracisz, a możesz zyskać garść cennych rad, które mogą wpłynąć na efektywność pracy całego systemu i Twoją satysfakcję z przeprowadzonej inwestycji.