Pompy ciepła to nowoczesne urządzenia grzewcze, które pozwalają na efektywne i ekologiczne ogrzewanie budynków mieszkalnych. Ponieważ wykorzystują darmowe i odnawialne źródła energii, są przyjazne dla środowiska, a także mogą znacząco obniżyć koszty związane z ogrzewaniem. Jeśli jesteś inwestorem lub właścicielem domu (istniejącego bądź nowo budowanego) i szukasz alternatywy dla tradycyjnych metod grzewczych, to pompa ciepła stanowi szczególnie atrakcyjną opcję. Dlaczego? Dowiesz się tego z niniejszego wpisu.
Budowa i zasada działania pompy ciepła
Zacznijmy od podstaw. Pompa ciepła to proste w działaniu urządzenie złożone z kilku standardowych elementów, których kooperacja umożliwia przekształcanie energii z otoczenia w ciepło użytkowe. Główne komponenty pompy ciepła to:
* parownik,
* sprężarka,
* skraplacz,
* zawór rozprężny.
Parownik to miejsce, gdzie zachodzi pierwszy etap procesu – absorpcja, czyli pobór energii cieplnej z otoczenia. Pompy ciepła mogą wykorzystywać różne źródła energii odnawialnej: powietrze, wodę gruntową lub energię geotermalną (określa się je dolnym źródłem ciepła).
W parowniku dochodzi do odparowania czynnika roboczego, który pobiera ciepło z otoczenia. Czynnik ten charakteryzuje się niską temperaturą wrzenia, dlatego jest w stanie pochłonąć energię cieplną nawet z zimniejszego otoczenia, zmieniając swój stan skupienia z cieczy w gaz. Proces ten jest kluczowy dla dalszego maksymalizowania temperatury w sprężarce, czyli „sercu pompy ciepła”.
W kolejnym etapie dochodzi do kompresji czynnika gazowego. Elementem za niego odpowiedzialnym jest sprężarka – urządzenie, które, oddziałując na gaz dużym ciśnieniem, znacząco podnosi jego temperaturę. To jedyny komponent pompy ciepła, który do działania potrzebuje energii elektrycznej. Może być ona pozyskana z zewnętrznej sieci energetycznej, magazynu energii (np. akumulatora) lub instalacji fotowoltaicznej.
Sprężony gaz transportowany jest do skraplacza. Tam odbywa się jego kondensacja, czyli zamiana gazu w ciecz podczas oddawania ciepła do systemu grzewczego (górnego źródła ciepła), np. ogrzewania podłogowego, grzejników niskotemperaturowych. Pozyskane ciepło może być też wykorzystane do przygotowania (podgrzania) ciepłej wody użytkowej w budynku (c.w.u.).
Ostatni etap, czyli rozprężanie, odbywa się w zaworze rozprężnym. Proces ten polega na obniżeniu ciśnienia czynnika roboczego, który wraca do parownika i może ponownie zaabsorbować ciepło z dolnego źródła, zapoczątkowując nowy cykl. Cały proces ogrzewania domu pompą ciepła można porównać do działania lodówki, jednak pompa, zamiast odbierać ciepło z wnętrza urządzenia i przekazywać je na zewnątrz, przenosi je z otoczenia do wnętrza domu.
Pompa ciepła – sposób na generowanie energii i oszczędności
Jak już wspomnieliśmy, pompa ciepła generuje energię cieplną, wykorzystując naturalne źródła energii, takie jak powietrze, woda gruntowa czy ciepło z ziemi. Dzięki temu, zamiast spalać paliwo (np. gaz, węgiel, pelet), jedynie przekształca i transportuje energię. Przekłada się to na jej wysoką efektywność, która znacząco przeważa nad sprawnością tradycyjnych systemów grzewczych.
Kluczowym, choć dość ogólnym parametrem określającym tę efektywność, jest COP (ang. Coefficient of Performance). Współczynnik ten pokazuje, ile jednostek ciepła jest generowane przez pompę na każdą jednostkę zużytej energii elektrycznej wyrażaną w kWh. COP jest nie tylko bezpośrednim wskaźnikiem efektywności. Jak to wygląda w praktyce?
Załóżmy, że COP pompy ciepła jest równy 3,5. Oznacza to, że na każdą zużytą 1 kWh energii elektrycznej urządzenie generuje ok. 3,5 kWh energii cieplnej. Sprawność takiej pompy wynosi zatem 350% (jest w stanie wygenerować 3,5 raza więcej ciepła, niż pobiera energii), a koszt ogrzewania może być nawet trzykrotnie niższy w porównaniu do tradycyjnych źródeł ciepła.
Oszczędności związane z wykorzystaniem pompy wynikają zresztą nie tylko z efektywności samego urządzenia, ale także z uniezależnienia się od wahań cen paliw. Atrakcyjne wydaje się zwłaszcza zintegrowanie pompy z instalacją fotowoltaiczną, ponieważ może przynieść znaczącą redukcję kosztów eksploatacyjnych, a nawet całkowitą niezależność energetyczną. Warto bowiem uświadomić sobie, że opłata za energię elektryczną (zł/kWh) uzależniona od ilości energii zużytej przez odbiorcę stanowi około połowę kwoty rachunku za prąd. Resztę stanowią opłaty manipulacyjne.
Uwaga: Rozglądając się za pompą ciepła, warto sugerować się nie tyle wskaźnikiem COP, co SCOP lub SPF. COP jest parametrem podawanym przez producentów pomp; średnią jej efektywności w zadanych warunkach laboratoryjnych, podczas gdy SCOP i SPF to parametry sezonowe. Biorą one pod uwagę m.in. intensywność i liczbę godzin pracy pompy w poszczególnych miesiącach oraz jej wykorzystanie nie tylko do ogrzewania, ale i chłodzenia budynku w okresie letnim (SPF).
Ogrzewanie domu pompą ciepła – porównanie kosztów źródeł ogrzewania
Aby lepiej zrozumieć, jak pompa ciepła wypada na tle innych źródeł ogrzewania, przeanalizujmy koszty ogrzewania modelowego domu o powierzchni 150 m², zamieszkałego przez 4 osoby. W domu obowiązuje taryfa G11. Budynek o standardzie energetycznym 70 kWh/m²/rok zużywa średnio 14 068 kWh rocznie na cele grzewcze i przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Rozważmy różne systemy grzewcze, w tym:
* Pompa ciepła powietrze-woda.
* Pompa ciepła solanka-woda.
* Kocioł kondensacyjny na gaz.
* Kocioł na pelet.
* Ogrzewanie elektryczne.
* Kocioł na ekogroszek.
* Ogrzewanie olejem opałowym.
W przypadku pompy ciepła powietrze-woda, której COP wynosi średnio 3,5, roczny koszt energii wyniesie około 5 491 zł. Dla pompy ciepła solanka-woda, o wyższym COP na poziomie 4, koszty te spadają do około 4 899 zł rocznie. Dla porównania koszty ogrzewania innymi źródłami energii to:
* Kocioł kondensacyjny na gaz - 3 220 zł.
* Kocioł na pelet – 5 129 zł.
* Kocioł na olej opałowy – 8 508 zł.
* Ekogroszek – 4 285 zł.
* Ogrzewanie elektryczne – 17 996 zł.
Pompa ciepła, szczególnie w wariancie solanka-woda, okazuje się jednym z najtańszych sposobów ogrzewania domu. Jej zaletami są też brak zależności od cen surowców grzewczych oraz brak konieczności magazynowania paliwa, jak ma to miejsce w przypadku peletu, oleju czy ekogroszku, co eliminuje koszty związane z zakupem i przechowywaniem surowców. Warto również pamiętać o przepisach i wciąż zaostrzających się regulacjach związanych z ogrzewaniem budynków paliwami emisyjnymi (węgiel, gaz, olej opałowy).
Na czym polega pompa ciepła? 5 wniosków
* Pompy ciepła są bardzo efektywnymi urządzeniami grzewczymi, które przekształcają energię z otoczenia w ciepło użytkowe, co pozwala na znaczne oszczędności w porównaniu do tradycyjnych systemów grzewczych.
* Kluczowym parametrem dla określenia efektywności pompy ciepła oraz tego, w jakim stopniu generować będzie oszczędności na rachunkach, jest parametr COP (choć SCOP i SPF są bardziej miarodajne).
* Zintegrowanie pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną może prowadzić do znacznej redukcji kosztów eksploatacyjnych, a nawet do całkowitej niezależności energetycznej.
* Pompa ciepła, zwłaszcza w wariancie solanka-woda, okazuje się jednym z najtańszych sposobów ogrzewania domu w porównaniu do innych źródeł energii, takich jak gaz, pelet, olej opałowy czy ogrzewanie elektryczne.
* Korzystanie z pompy ciepła eliminuje potrzebę spalania paliw kopalnych, co jest korzystne z punktu widzenia zaostrzających się przepisów dotyczących emisji oraz pozwala uniezależnić się wahań cen surowców grzewczych.
Jeżeli chcesz codziennie otrzymywać informacje o aktualnych publikacjach ukazujących się na portalu netTG.pl Gospodarka i Ludzie, zapisz się do newslettera.
