Pompa ciepła – jak działa i czy opłaca się w nią inwestować?

Z roku na rok ceny nośników energii rosną. Dobrymi przykładami są ceny węgla, gazu i oleju opałowego. W związku z tym wzrasta zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii, takimi jak pompy ciepła. Jak działają i czy sprawdzą się w klimacie, który panuje w Polsce?

Pompa ciepła – co to jest i jak działa?

Jak podaje Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła PORT PC, rynek pomp ciepła w Polsce rokrocznie wzrasta. W 2021 roku wzrósł o 66% w porównaniu do roku poprzedniego. Jest bardzo prawdopodobne, że w najbliższych latach przyrost może być jeszcze wyższy. To zrozumiałe, ponieważ pompy ciepła są nowoczesnymi urządzeniami grzewczymi, ekologicznymi, łatwymi w użytkowaniu oraz tanimi w eksploatacji. 

Pompy ciepła to urządzenia składające się z dwóch jednostek. Moduły umieszczone na zewnątrz i wewnątrz budynku są ze sobą połączone przewodami wypełnionymi czynnikiem chłodniczym.

W przypadku tradycyjnych źródeł ogrzewania, podstawą jest spalanie. Kotły na węgiel, olej i gaz, spalając paliwo, generują ciepło. Nie jest to system ekonomiczny. Wystarczy zauważyć, że aby ogrzać pomieszczenie do temperatury 20°C, kocioł musi rozgrzać się do 1500°C.

Pompy ciepła działają na zupełnie innej zasadzie. Wykorzystują energię zgromadzoną w środowisku naturalnym – w wodzie, gruncie lub powietrzu. W urządzeniu zachodzą przemiany fizyczne, m.in. parowanie, sprężenie, skraplanie i rozprężanie gazów. Pompa pobiera ciepło z dolnego źródła o niższej temperaturze (np. powietrza, gruntu) i przekazuje je do górnego źródła ciepła, gdzie temperatura jest wyższa (systemu grzewczego budynku).

Rodzaje pomp ciepła – powietrzne, gruntowe i wodne

W zależności od dolnego źródła ciepła, pompy dzieli się na powietrzne, gruntowe i wodne, tj.:

• powietrzna pompa ciepła – wykorzystuje energię nagromadzoną w powietrzu;
• gruntowa pompa ciepła – wykorzystuje ciepło gruntu;
• wodna pompa ciepła – wykorzystuje energię zawartą w zbiornikach wodnych i wodach gruntowych.

Najefektywniejsze są gruntowe pompy ciepła. Minusem tego rozwiązania jest wysoki koszt inwestycji. Pompy ciepła czerpiące energię z gruntu wymagają zainstalowania systemu poziomych kolektorów gruntowych (na głębokości ok. 2 m pod powierzchnią gruntu), ewentualnie wykonania głębokich odwiertów pionowych, sięgających nawet 200 m w głąb ziemi.

Największą popularnością cieszą się w Polsce powietrzne pompy ciepła. To znacznie tańsze i prostsze urządzenia. Wentylator tłoczy powietrze przez parownik, który przekazuje część energii cieplnej do systemu grzewczego budynku i do instalacji podgrzewającej wodę użytkową (c.w.u.). W związku z brakiem odpowiednich warunków, niemal nie stosuje się w Polsce wodnych pomp ciepła.

Zalety pompy ciepła

Inwestycja w pompę ciepła niesie w sobie wiele zalet. Przede wszystkim to urządzenia mające znacznie wyższy współczynnik efektywności energetycznej (COP) niż np. kotły grzewcze. W przypadku pomp ciepła, CEP w trakcie całego sezonu wynosi średnio ok. 4. Oznacza to, że z 1 kW energii elektrycznej pompy wytwarzają 4 kW energii cieplnej na potrzeby ogrzewania budynku i podgrzewania wody użytkowej.

Do największych zalet pomp ciepła należą m.in.:

• wysoki współczynnik efektywności energetycznej (COP);
• uniezależnienie się od cen paliw;
• niskie koszty eksploatacji (pompy połączone z instalacją fotowoltaiczną praktycznie nie generują kosztów);
• proekologiczność (pompa pobiera ok. 75% energii ze środowiska, pozostałe 25% stanowi prąd);
• liczne ulgi oraz programy wsparcia (dotacje, dofinansowania);
• praktycznie bezobsługowa praca (sterowanie odbywa się za pośrednictwem intuicyjnego sterownika);
• wygoda i bezpieczeństwo;
• nie ma potrzeby transportu i składowania paliwa;
• brak produktów ubocznych (spaliny, kurz, popiół);
• oszczędność miejsca;
• cicha praca;
• opcjonalnie: latem pompy mogą być wykorzystywane do chłodzenia wnętrz.

Czy opłaca się zainwestować w pompę ciepła?

Z jednej strony, koszt zakupu urządzenia do średniej wielkości domu to ok. 15 000-20 000 zł. Usługa montażu może pochłonąć drugie tyle. Z drugiej strony, finalny koszt można zmniejszyć, korzystając z ulg, dotacji, programów unijnych, rządowych i regionalnych.

Koszty eksploatacyjne są różne, zależne od wielkości budynku i jego zapotrzebowania energetycznego, np.:

• powierzchnia budynku: 100 mkw.;
• zapotrzebowanie energetyczne budynku: 130 kW/m2/rok;
• roczne zapotrzebowanie na energię grzewczą: 13 000 kWh;
• COP pompy ciepła: 4;
• średnia cena 1 kWh w Polsce w 2022: 0,77 zł.

W takiej sytuacji, w małym domu jednorodzinnym, który jest średnio zaizolowany, ogrzewanie budynku pompą ciepła wygeneruje roczne wydatki rzędu ok. 2500 zł (13 000 kWh/4 × 0,77 zł). Jeżeli dom ma lepszą termoizolację (zapotrzebowanie energetyczne budynku: 70 kW/m2/rok; roczne zapotrzebowanie na energię grzewczą: 7000 kWh), będzie to ok. 1350 zł (7000 kWh/4 × 0,77 zł). Koszty można zbić niemal do zera, jeżeli pompa ciepła zostanie połączona z instalacją fotowoltaiczną.

Inwestycja w pompę ciepła zwraca się po ok. 8 latach. Jednak okres zwrotu może być jeszcze krótszy, dzięki wspomnianym już ulgom i dotacjom na zakup oraz montaż urządzeń zaliczanych do OZE.

Fot.: materiał prasowy Klienta