Rodzaje pomp ciepła. Ogrzewanie domów za pomocą tradycyjnego pieca opalanego węglem kamiennym lub drewnem odchodzi do lamusa. Coraz większą popularność zdobywają pompy ciepła, które działają w oparciu o energię odnawialną, nie zanieczyszczają środowiska i są znacznie bardziej samowystarczalne od pieca. Stawiają na nie przede wszystkim właściciele nowo budowanych domów, ale ich instalacja jest możliwa w starszych konstrukcjach. Jakie pompy ciepła wyróżniamy, czym się różnią i jak działają?
Działanie pompy ciepła
Pompa ciepła wykorzystuje różnicę temperatur otoczenia. Zgodnie z zasadami termodynamiki, ciepło przepływa od ośrodka o wyżej temperaturze do tego o niższej. Pompa ciepła, podobnie jak lodówka, odwraca tę sytuację. Pobiera ciepło z zewnątrz i oddaje je w domu. Aby było to możliwe, pompa musi składać się z systemu źródła ciepła, który odpowiada za pobór energii z otoczenia, samej pompy ciepła, która przetwarza pobraną energię na ciepło użyteczne, oraz systemu rozprowadzania i magazynowania ciepła. Ten ostatni odpowiada za transport ciepłego powietrza czy wody po całym domu oraz jego przechowywanie w przypadku nadwyżek (chociażby latem). W pompie ciepła znajdują się parownik i sprężarka, których działanie warunkuje dostęp do energii elektrycznej. W tych urządzeniach, za pomocą procesów termodynamicznych, temperatura powietrza zostaje odpowiednio ustalona i ciepło trafia do pomieszczeń.
Rodzaje pomp
Najbardziej znaną jest powietrzna pompa ciepła, którą montuje się najczęściej ze względu na ich stosunkowo niską cenę. Można tu wyróżnić pompę powietrzno-powietrzną, która działa na zasadzie klimatyzatora. Przekazuje jednak ono ciepło do środka, zamiast je odprowadzać. Pobiera energię na zewnątrz domu, z powietrza, a następnie ogrzewa je i rozprowadza po całym budynku. Kolejnym rodzajem pomp powietrznych są pompy powietrzno-wodne. Czerpią energię podobnie jak ich poprzednik, natomiast są wykorzystywane do ogrzewania wody w instalacjach grzewczych, na przykład w podłogówce.
Wyróżnia się również gruntowe pompy ciepła, które pobierają energię z głębi Ziemi. Są one bardziej efektywne od pomp powietrznych, wiążą się jednak z wyższymi kosztami – należy wykonać odwiert geotermalny, który będzie źródłem. Idealną sytuacją jest taka, kiedy odwiert sięga do warstwy wód podziemnych – wtedy sprawność jest możliwie najwyższa. Ostatnim rodzajem pomp są pompy wodne, które wykorzystują energię przepływu cieczy do wytwarzania energii. Ich zastosowanie jest najmniejsze spośród wyżej wymienionych.
Zalety i wady pomp ciepła
Już na etapie projektowania domu warto przemyśleć takie rozwiązanie problemu ogrzewania. Przy instalacji pompy ciepła zbędnym staje się komin i cała instalacja wentylacyjna, co znacznie obniża koszty budowy domu. Ponadto pompa ciepła nie wymaga źródła opału, co ogranicza coroczne rachunki za zakup węgla czy drewna. Jest też bardzo tania w eksploatacji. Nie tylko ma dość krótki okres zwrotu inwestycji (około 5 lat), ale też bardzo długą żywotność, sięgającą połowy stulecia. Oczywiście należy regularnie poddawać ją kalibracji i regulacji oraz naprawom serwisowym. Istotną zaletą pompy ciepła jest jej pozytywny wpływ na środowisko naturalne. Użytkowanie nie wiąże się z produkcją gazów cieplarnianych i innych zanieczyszczeń, a do produkcji energii wykorzystuje się odnawialne źródła. To więc inwestycja w przyszłość. Pompa ciepła jest też kompatybilna z innymi instalacjami wytwarzającymi energię w sposób ekologiczny, na przykład z fotowoltaiką.
Z pewnością do wad instalacji pomp ciepła należy zaliczyć dość wysokie ceny zakupu i montażu, sięgające dziesiątek tysięcy złotych. Ponadto pompa ma ograniczenia w ogrzewaniu wody. Najczęściej jest to około 60 stopni Celsjusza. Jej wdrożenie może być utrudnione w budynkach powstałych lata temu, ponieważ (w zależności od rodzaju) wymaga dodatkowych instalacji między poszczególnymi pomieszczeniami, celem rozprowadzenia ciepła.
Dodatkowe możliwości
Ciekawą opcją jest połączenie systemu ogrzewania za pomocą pompy ciepła z rekuperacją, czyli wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła. Druga z wymienionych instalacji odpowiada za wentylację domu za pomocą odpowiedniego wywietrznika, w przeciwieństwie do rozwiązania tradycyjnego – wywietrzników zamontowanych w oknach i kratek wentylacyjnych. Takie rozwiązanie zapewnia stały dopływ świeżego powietrza w odpowiedniej temperaturze. Ponadto umożliwia domontowanie filtrów powietrza, które zapobiegną dostawaniu się do domu zanieczyszczeń przemysłowych ale też alergenów, wirusów i bakterii. Wszystko to bez konieczności otwierania okien. Cena wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła nie jest niska. Jednak jej montaż w połączeniu z pompą ciepła pozwoli na zaoszczędzenie, jako że obie instalacje mają podobną budowę i wykorzystują wspólne elementy. Warto zwrócić uwagę na oszczędności, jakie przyniesie taka inwestycja – tradycyjna wentylacja grawitacyjna powoduje znaczną utratę energii cieplnej i wysokie koszty ogrzewania. Tymczasem pompa ciepła w połączeniu z rekuperatorem pozwolą na rezygnację z wywietrzników, spadek strat energetycznych i z czasem na zwrot zainwestowanych pieniędzy. W połączeniu z instalacją fotowoltaiczną, dom staje się niemal samowystarczalny pod względem zapotrzebowania na energię.