Pompa ciepła: powietrzna czy gruntowa?

Wiele osób planujących budowę domu bądź modernizację istniejącego budynku słyszało o pompie ciepła. Chociaż jej zakup i montaż wiąże się z dużym wydatkiem, gwarantuje niskie koszty ogrzewania domu oraz przygotowania ciepłej wody. Wybór najczęściej sprowadza się do jednej decyzji: pompa gruntowa czy powietrzna?

Pompa ciepła wykorzystuje do ogrzewania domu ciepło pobierane z gruntu bądź z powietrza, jest systemem wykorzystującym trzy zależne od siebie obiegi: dolne źródło, górne źródło i pompę ciepła. Pierwszym obiegiem jest dolne źródło – to akumulator energii słonecznej, z którego pobieramy energię cieplną. Ze względu na rodzaj dolnego źródła pompy mogą być gruntowe bądź powietrzne. Wśród gruntowych wyróżniamy instalacje współpracujące ze studniami (woda podziemna) oraz kolektorami poziomymi lub pionowymi. Powietrzne pompy ciepła (typu powietrze/woda) mogą być nisko- bądź wysokotemperaturowe. Obieg górnego źródła zapewnia rozprowadzanie ciepła w pomieszczeniach (np. ogrzewanie podłogowe, tradycyjne grzejniki lub klimakonwektory, które latem chłodzą wnętrze, a zimą grzeją).

Odbiór energii z dolnego źródła i przekazanie jej do górnego uzyskuje się dzięki sprężaniu pary czynnika chłodniczego – w wyniku wzrostu ciśnienia rośnie też jego temperatura. Choć pozyskiwana energia jest darmowa, sprężarka napędzana jest energią elektryczną, stąd opłacalność pompy ciepła zależy od tego - ile energii pochłania napęd jej sprężarki, żeby zwiększyć temperaturę sprężanego czynnika do wymaganego poziomu. Im mniejsza różnica pomiędzy temperaturą dolnego i górnego źródła, tym niższe koszty ogrzewania pompą ciepła.

Gruntowa pompa ciepła

Gruntowa pompa ciepła z kolektorem poziomym jest instalacją złożoną najczęściej z kilku pętli rur polietylenowych o średnicy 20-25 mm, ułożonych na głębokości trochę większej niż strefa przemarzania gruntu 1,5-2 m (zależy to od regionu kraju oraz rodzaju gruntu). Wewnątrz rur kolektora przepływa czynnik chłodniczy (najczęściej roztwór glikolu), który przekazuje ciepło z gruntu do systemu grzewczego. Ilość pozyskiwanej energii cieplnej zależy od mocy pompy i wydajności dolnego źródła - najlepiej sprawdza się wilgotny żwir, piasek oraz glina.

Gdy działka jest za mała, można zastosować rury kolektora pionowego (zwanego inaczej sondą gruntową). W odwierty o głębokościach sięgających do 100 m wkłada się parę polietylenowych rur wypełnionych czynnikiem chłodniczym. Odstępy pomiędzy poszczególnymi odwiertami powininny wynosić 6 m, pod warunkiem że ich głębokość nie przekracza 70 m, im głębiej – tym odległości powinny być większe. Za pompą ciepła wykorzystującą sondy gruntowe do odbioru energii cieplnej przemawia mniejsza ilość wymaganego miejsca i większa efektywność (temperatura dolnego źródła podczas całego sezonu grzewczego utrzymuje się na poziomie 6-8°C). Taka inwestycja jest droższa w porównaniu z kolektorem poziomym, a jego budowa musi być zgodna m.in. z przepisami prawa budowlanego, ochrony środowiska i prawa górniczego.

Powietrzna pompa ciepła

W przypadku powietrznej pompy ciepła dolne źródło, jakim jest powietrze, czerpane jest z jednostki montowanej na zewnątrz domu, zatem nie ma potrzeby przeprowadzania prac ziemnych. Pomimo niższych nakładów inwestycyjnych efektywność pracy pompy ciepła jest niższa w porównaniu z pompą gruntową i uzależniona od temperatury powietrza - a ulega ona dużym wahaniom w ciągu roku. Obecnie na rynku znajdziemy modele pomp ciepła pracujące do temperatury -20oC, a nawet -25oC. W praktyce są w stanie dostarczać ciepło do budynku przez cały rok - jednak ze względu na spadek mocy i wydajności wraz z obniżaniem się temperatury powietrza, pompa ciepła powinna współpracować z dodatkowym urządzeniem grzewczym. Ważną zaletą takich pomp jest możliwość odwrócenia obiegu i chłodzenia domu - wymienniki ciepła pompy zamieniane są funkcjami, wówczas ciepło może być odbierane od wody krążącej w instalacji grzewczej i oddawane na zewnątrz. W ten sposób pompa ciepła podczas upałów umożliwia schłodzenie wody w ogrzewaniu podłogowym.
Pompy ciepła typu powietrze-woda są polecane do budynków nowych z niskotemperaturowym ogrzewaniem płaszczyznowym lub modernizowanych instalacji grzewczych zasilanych przez kocioł na gaz płynny lub kocioł olejowy.

Podsumowanie

Pompa ciepła jest urządzeniem ekologicznym. Choć do napędu sprężarki potrzebuje energii elektrycznej, to efektywność jej pracy przyczynia się do redukcji emisji substancji szkodliwych: pyłów zawieszonych (zmory dużych miast), dwutlenku węgla oraz tlenku azotu. Zanim zdecydujemy się na zakup pompy ciepła, należy przeanalizować jej parametry, biorąc pod uwagę takie informacje jak roczne zapotrzebowanie budynku na energię do celów grzewczych, przewidywany system grzewczy w pomieszczeniach, a także rodzaj i właściwości dolnego źródła ciepła.

Damian Czernik