Jaka pompa ciepła do domu jednorodzinnego?

Jakie są rodzaje pomp ciepła?

Co warto zaznaczyć na wstępie - sama pompa ciepła mimo swojej nazwy, nie generuje dodatniej temperatury, a służy pozyskaniu jej z otoczenia. To samo tyczy się chłodzenia pomieszczeń przy jej użyciu. Obecnie na rynku dostępne są cztery rodzaje: hybrydowe, gruntowe, wodne, oraz powietrzne pompy ciepła. O tym czym charakteryzuje się każda z nich - przeczytasz w naszym wpisie Jak działają pompy ciepła, w którym przyjrzeliśmy się im nieco bliżej.

Każda z nich znajduje zastosowanie w zupełnie innych warunkach - zarówno jeśli chodzi o możliwość wykorzystania powierzchni działki, jak również warunków atmosferycznych w poszczególnych regionach kraju.

Pompy ciepła powietrzne najlepiej sprawdzą się w tych cieplejszych, gdyż zakres jej pracy przy ujemnych temperaturach jest ograniczony. Jednak jej dużym atutem jest prostota i wygoda montażu, która w zależności od modelu (split lub monoblok) nie wymaga od nas przekopywania działki lub wykonywania głębokich odwiertów.

Pompy ciepła gruntowe może zostać zamontowana w dwojaki sposób - poziomo lub pionowo. Wariant poziomy sprawdza się na posesjach o dużej powierzchni, gdzie instalacja nie musi być głęboko wkopywana. Rozwiązanie pionowe z kolei znajduje zastosowanie, gdy dostępny teren nie jest za duży. Wtedy dokonuje się wkopywania źródła dolnego na określoną w projekcie głębokość, by móc pozyskiwać ciepło z niższych partii gruntu. Jej uniwersalny montaż sprawia, że może być ona wykorzystywana na działkach o zróżnicowanej powierzchni, z zachowaniem takiej samej efektywności. Atutem o którym warto wspomnieć, jest jej odporność na bardzo niskie temperatury, gdyż odpowiednio głęboko wkopana (poniżej poziomu przemarzania gruntu), pozwala zachować stabilną pracę przez cały rok.

Wodna pompa ciepła z kolei umożliwia nam pobieranie ciepła z wód gruntowych. Pod taką instalację również muszą zostać wykonane odpowiednio głębokie odwierty. Warto jednak zaznaczyć, że wodne pompy ciepła również są odporne na wahania temperatur na powierzchni, gdyż dolne źródło energii znajduje się na głębokości nawet kilkudziesięciu metrów.

Warto zwrócić także uwagę na hybrydowe pompy ciepła, które pozwalają na wpięcie w system grzewczy także innego źródła ciepła, jak np. kotły gazowe. Pozwala to wykorzystać potencjał do wytwarzania energii cieplnej obu źródeł. Sterownik pozwala na odpowiednie rozdysponowywanie pracy między urządzenia, z czego jedno pełni funkcję głównego źródła (pompa ciepła), a drugie wspomaga dogrzewanie w momencie, gdy pojawia się taka potrzeba.

Jak wybrać idealną pompę ciepła do domu jednorodzinnego?

Jeśli chcemy odpowiednio dobrać pompę ciepła do domu jednorodzinnego, trzeba uwzględnić nie tylko moc względem m2 które posiada budynek, ale także jego właściwości. System centralnego ogrzewania musi w pełni odpowiadać na sumaryczne zapotrzebowanie cieplne, więc należy pamiętać o tym, by nie dobierać instalacji "na styk", a z lekkim zapasem. Również technologia i konstrukcja pompy mają wpływ na użytkowanie tego rozwiązania. Przykładowo pompa typu monoblok ustawiona w niedużej odległości od okien, może doprowadzać do dyskomfortu fonicznego.

Pompa ciepła a izolacja budynku

Decydując się na pompę ciepła, w pierwszej kolejności musimy wziąć pod uwagę, jak wyizolowany jest nasz budynek. Przypomnijmy, że jest to ogrzewanie niskotemperaturowe, czyli stworzone głównie pod ogrzewanie podłogowe i przystosowane do takiego trybu pracy grzejniki - pokojowe i łazienkowe.

Zastosowanie pomp ciepła zaleca się wykorzystywać we współcześnie budowanych domach lub modernizowanych pod względem termoizolacji. Niższe wartości zapotrzebowania na energię cieplną sprawiają, że koszty użytkowania tego urządzenia będą niższe, a dopasowana (i nie duża) moc, pozwoli na zakup tańszej pompy ciepła. Szacunkowe rachunki prezentują następujące przedziały zapotrzebowania na EC w ujęciu rocznym:

• domy pasywne - ok. 10-15 kWh/m2

• domy energooszczędne - ok. 50 - 75 kWh/m2

• współcześnie budowane domy (zwykły standard) - ok. 80 - 130 kWh/m2

• ocieplone starsze domy - ok. 140 - 170 kWh/m2

• nieocieplone starsze domy - od ok. 170 kWh/m2 wzwyż

Trzeba także zwrócić uwagę na szczelność okien i drzwi, które średnio odpowiadają za ok. 20% utraty ciepła z budynku. Dlatego dobierając stolarkę, należy wziąć pod uwagę nie tylko wygląd, ale także wartości odpowiadające za przepuszczalność termalną.

Pompa ciepła split czy monoblok?

W przypadku wariantu powietrznego, mamy do wyboru dwa rodzaje konstrukcji. Monoblok to pompa, która tworzy jedną całość - pompę i sterownik. Montowana jest na ścianie zewnętrznej, zaś panel kontrolny znajduje się analogicznie do jej położenia na wewnętrznej stronie budynku. Jest to tańsze rozwiązanie, jednak nasze urządzenie grzewcze będzie ograniczone możliwościami montażowymi. Dlatego pompa ciepła typu monoblok zalecana jest do domów, w których np. kotłownia znajduje się na parterze, a podłączenie urządzenia w danym miejscu, nie będzie powodowało spadku wydajności urządzenia.

Inną formą są pompy typu split. Te złożone są z dwóch części - jednostki zewnętrznej oraz wewnętrznej. Z racji możliwości swobodnego rozłożenia obu elementów, można zamontować jednostkę zewnętrzną w dowolnym (odpowiednim) miejscu na posesji, zaś jednostka wewnętrzna może znajdować się np. po przeciwnej stronie budynku. Jest to o wiele wygodniejsze rozwiązanie, choć nie da się ukryć, że droższe od monobloku o tożsamej mocy i możliwościach.

Lokalizacja domu jednorodzinnego

Nie bez znaczenia jest położenie domu, które ma wpływa na pracę pompy ciepła. W Polsce możemy spotkać się z rejonami w których okresowo panują niższe temperatury względem innych, jak np. północny-wschód lub południe Polski. W takich miejscach - zwłaszcza w okresie zimowym - temperatury spadają znacznie poniżej zera i sprawiają, że powietrzna pompa nie będzie najlepszym wyborem. W takich regionach o wiele lepiej sprawdzą się gruntowe lub wodne rozwiązania, które nie są podatne nawet na temperatury oscylujące w okolicach -20oC. 

Z kolei rejony kraju w których przeważnie wahania temperatury zewnętrznej nie są zbyt duże, a średnia roczna temperatura oscyluje w górnych granicach względem reszty państwa, wybranie poboru ciepła z powietrza będzie spełniać swoje zadanie. Dlatego warto inwestować w produkty wysokiej jakości, jak np. Viliant aroTHERM split VWL 75/5AS, które zapewniają efektywne ogrzewanie w różnych zakresach temperaturowych.

Pompy ciepła - ogrzewanie domu czy również podgrzewanie wody użytkowej?

Tworząc instalację grzewczą do domu jednorodzinnego trzeba wziąć pod uwagę, czy ma służyć tylko do CO, czy może również do CWU. Dobierając pompę ciepła, musimy określić zakres jej działania już na początku. W przypadku urządzeń mających obsługiwać ogrzewanie wody do obu celów, będą to pompy posiadające większą moc, a także złożoność instalacji będzie bardziej wymagająca. Warto jednak wziąć pod uwagę takie rozwiązanie, gdyż pompy ciepła znacząco obniżają koszty ogrzewania wody do c.o. i c.w.u. Ich działanie opiera się o minimalne wsparcie elektrycznością, dlatego w połączeniu z instalacją fotowoltaiczną, tworzą ekonomiczne i ekologiczne rozwiązanie.

Zasobnik do c.w.u. może być zasilany także dodatkowym źródłem ciepła (np. grzałką elektryczną), co zwiększa jego możliwości i przyśpiesza proces nagrzewania się wody. Jest to szczególnie przydatne, gdy posiadamy zbiornik o zwiększonej pojemności, a zużycie wody w cyklu dobowym, mogłoby uniemożliwić skuteczne jej ogrzewanie. Warto wziąć pod uwagę także typ wężownicy, która może mniej lub bardziej efektywnie przekazywać ciepło do medium w zbiorniku.

Możemy również zastosować hybrydowe pompy ciepła, które mogą działać na zasadzie dwóch obiegów - pompy zapewniającej ciepło do instalacji centralnego ogrzewania, a do c.w.u. - np. kotła gazowego. Jaki piec gazowy do domu jednorodzinnego wybrać, przeczytasz też u nas na blogu.

Montaż pompy ciepła - gdzie najlepiej?

Odpowiednie miejsce jest bardzo istotne dla poprawnego działania pompy. W przypadku pomp gruntowych i wodnych, dolne źródło ciepła musi znajdować się na odpowiedniej głębokości minimalnej, by móc czerpać ciepło z otoczenia, bez powstania ryzyka przemarzania gruntu. W przypadku pompy wody, na głębokość ma wpływ także dostęp do wód gruntowych, co oznacza że miejsce ich montażu może znajdować się znacznie poniżej punktu przemarzania - przeważnie od 80 do 140 cm. Zadbanie o szczególne warunki pracy pompy, muszą być zapewnione w przypadku modeli pobierających ciepło z powietrza. Zaleca się oddalanie dolnego źródła od ściany zewnętrznej o ok. 30 do 150 cm. Odstęp od ściany budynku może się różnić w zależności od wielkości urządzenia, dlatego każdy producent podaje rekomendowane odległości. Dodatkowo urządzenie nie może mieć zaburzonego dostępu do powietrza, co oznacza że przed pompą nie mogą znajdować się wzniesienia, drzewa, krzewy czy elementy architektoniczne. Należy uwzględnić także hałas. Pompy powietrzne choć obecnie są dużo cichsze, to ich praca nadal generuje dźwięk, który wzmaga się podczas zwiększenia obciążenia w trakcie pracy. Obecnie przyjmuje się, że w ciągu dnia jednostka zewnętrzna powietrznej pompy ciepła nie może generować hałasu wyższego niż 50 dB(A) i 40 dB(A) w godzinach nocnych. Przed wyborem rodzaju pompy oraz jej umiejscowienia, dobrze jest zapoznać się z przepisami, które warunkują warunki ich eksploatacji. W związku z tym warto dowiedzieć się, jakie przepisy prawne dotyczące instalacji pomp ciepła obowiązują w naszym kraju.

Czy pompy ciepła to właściwy wybór do modernizowanego budynku?

Ogrzewanie budynku przy pomocy pomp ciepła jest możliwe nawet w nie wyizolowanym budynku, jednak koszty związane ze zużyciem energii elektrycznej, jak również intensywność pracy pompy - będą powodowały powstanie wysokich kosztów zakupu i eksploatacji. Rozwiązanie to najlepiej sprawdza się w domach pasywnych i energooszczędnych, ale także współcześnie budowanych, izolowanych domach.

Również modernizowane termoizolacyjnie budynki osiągają znacznie niższe zapotrzebowanie na energię cieplną (nawet o kilkadziesiąt W/m2), co oznacza że efektywność działania takiej instalacji pozwala na skuteczne ogrzewanie budynku niskim kosztem. Pamiętajmy także, że termomodernizacja to również zmiany w systemie wentylacji, które w przypadku starszych budynków mają duże znaczenie. Gdy szczelność budynku zostaje zwiększona, może to powodować zaburzenie przepływu powietrza, co w konsekwencji może doprowadzić do nawiewania zimnego powietrza do wnętrza, za pośrednictwem kratek wentylacyjnych.

Wykorzystywanie energii odnawialnej do ogrzewania domu to bardzo korzystne rozwiązanie dla środowiska i portfela użytkownika. Nowoczesne pompy ciepła są efektywne, jednak by w pełni to odczuć - budynek również musi spełniać pewne wymagania. Warto mieć to na uwadze, już na etapie projektowania domu - zwłaszcza jeśli będzie to nowy budynek. W przypadku modernizowanego, najlepiej jest skontaktować się z projektantem, który przygotuje plan termomodernizacji. W zależności od mocy urządzenia, nasze OZE może zwrócić się w przeciągu kilku do kilkunastu lat. Dobrze jest wziąć również pod uwagę, że przepisy dotyczące ogrzewania co jakiś czas się zaostrzają, dlatego wybór neutralnego dla środowiska sposobu na ogrzewanie budynku, wydaje się najbezpieczniejszym pod tym kątem.

Jaka pompa ciepła do domu o określonym metrażu?

Przygotowanie ciepłej wody w odpowiedniej ilości uzależnione jest m.in. od wielkości naszej instalacji grzewczej, ale przede wszystkim od zapotrzebowania na energię cieplną oraz tego, czy jest to jedyne źródło ciepła w budynku. Dla ułatwienia przyjmijmy, że ogrzewanie zapewnia tylko pompa. Na przykładzie zapotrzebowania określonej ilości W/m2 zaprezentujemy, że jakość izolacji może pozwolić nam na ograniczenie kosztów związanych z zakupem i eksploatacją pomp ciepła.

Jaka pompa ciepła do domu 300m2?

Zapotrzebowanie na EC na poziomie:

• 30 W/m2 - 300 x 30 = 9 kW

• 60 W/m2 - 300 x 60 = 18 kW

• 100 W/m2 - 300 x 100 = 30 kW

• 150 W/m2 - 300 x 150 = 45 kW

Jak widać rozbieżność jest tutaj pokaźna. Niski współczynnik EC pozwala na zastosowanie pompy o stosunkowo niedużej mocy, jak na metraż budynku. Koszt zakupu pompy o mocy 9 kW to wydatek rzędu 40-50 tys. złotych, natomiast w przypadku pompy o mocy 30 kW - trzeba liczyć się z wydatkami oscylującymi w granicach ok. 55-70 tys. złotych. Oczywiście ceny uzależnione są także od producenta, modelu oraz możliwości lub złożoności zestawu.

Jaka pompa ciepła do domu 130m2?

Teraz nieco zmniejszymy nasz współczynnik powierzchniowy. Na podstawie poprzednich wyliczeń, idealnie widać jak duże znaczenie dla jej doboru mocowego ma izolacja. Pytanie - czy w przypadku mniejszego domu jednorodzinnego rozbieżność również będzie taka duża?

• 30 W/m2 - 130 x 30 = 3,9 kW

• 60 W/m2 - 130 x 60 = 7,8 kW

• 100 W/m2 - 130 x 100 = 13 kW

• 150 W/m2 - 130 x 150 = 19,5 kW

Wraz z zmniejszeniem metrażu, zauważalne jest również zmniejszenie zapotrzebowania na moc pompy ciepła. Koszty eksploatacji jak i zakupu również będą niższe, z racji że pompę o mocy 4 kW można znaleźć już w kwocie ok. 22-25 tys. złotych.

Jak widać koszt pompy ciepła do domu 300m2 czy 100m2, jest m.in. uzależniony od mocy naszego urządzenia i może wynosić podobne wartości, jeśli zapotrzebowanie na EC stumetrowego budynku, będzie większe niż dwustumetrowego. Przez to, że pompa ciepła wykorzystuje niewielką ilość energii elektrycznej względem wydajności jaką oferuje, warto jest zadbać o optymalizację warunków jej pracy i uzyskanie jak największej ilości ciepła do ogrzewania, przy jednoczesnej minimalizacji kosztów eksploatacji. Zakup pompy ciepła wysokiej jakości, będzie przekładał się na jej efektywność, która może wynosić średnio od 3,5 do 5 kWh, na każdy pobrany 1 kWh energii z sieci. Posiadanie instalacji fotowoltaicznej znacząco pomaga w przyspieszeniu zwrotu inwestycji, a dodatkowo dom będzie posiadał system OZE, który pozwoli na ogrzewanie domu w sposób ekologiczny i tani.