Pompa ciepła w istniejącym budynku

Pompę ciepła można założyć w każdym domu, również tym remontowanym. Jednak tu musimy dopasować się do istniejącej sytuacji - budynek ma już jakąś instalację grzewczą, a teren wokół niego jest zagospodarowany.

KTO POWINIEN ZAINTERESOWAĆ SIĘ ZAINSTALOWANIEM POMPY CIEPŁA?

Najpowszechniejsze są dwa powody zainteresowania pompą ciepła wśród właścicieli użytkowanych już domów:

• chęć zmniejszenia kosztów ogrzewania, gdy korzystamy z drogich nośników energii, np. gazu płynnego, oleju opałowego, prądu elektrycznego. Ceny paliw i energii znacząco wzrosły przez ostatnie lata, część inwestorów w momencie budowy i wyboru sposobu ogrzewania nie zdaje sobie sprawy z kosztów eksploatacyjnych, niektórzy obawiają się dalszych podwyżek;
  
  
• dążenie do zmniejszenia uciążliwości obsługi ogrzewania. Najpopularniejsze w naszym kraju paliwa stałe (węgiel, drewno, pelety) wymagają wysiłku i czasu ze strony użytkownika, nawet jeżeli mamy nowoczesny kocioł. Wiele osób nie do końca jest tego świadoma w momencie budowy, niektórzy zaś z wiekiem nie są już w stanie dźwigać opału. W takiej sytuacji, choćby koszty ogrzewania były zadowalające, na atrakcyjności zyskuje bezobsługowa pompa ciepła.

Dodatkowym atutem pomp ciepła jest czystość, brak zanieczyszczenia środowiska. Niektórzy sami szukają bardziej ekologicznego sposobu ogrzewania, innych zmuszają do tego lokalne przepisy, np. uchwały antysmogowe sejmików wojewódzkich.

Powietrzna pompa ciepła a program "Czyste powietrze" - ARGUMENTY

Zamiast kotła węglowego - powietrzna pompa ciepła!

5 pytań o powietrzną pompę ciepła

POMPA CIEPŁA POWINNA BYĆ DOSTOSOWANA DO DZIAŁKI

Teoretycznie w istniejącym domu wchodzą w grę wszystkie rodzaje instalacji po stronie tzw. źródła dolnego. Źródło dolne to element otoczenia, z którego czerpiemy ciepło. Może to być grunt, wody podziemne lub powierzchniowe (staw, rzeka) lub powietrze.

W praktyce jednak priorytetem jest ograniczenie prac na zagospodarowanej już przecież działce.

Może cię zainteresować

Pompa ciepła gruntowa czy powietrzna - która jest lepsza? Jak zabezpieczyć monoblokową pompę ciepła powietrze-woda przed zamarzaniem? Rola zaworu przecizamrożeniowego Hybrydowa pompa ciepła - wszystko, co musisz o niej wiedzieć Pompa ciepła czy kocioł pelletowy? Pompa ciepła do cwu i kocioł na pellet - jak sprawdzi się ten duet? Jakie są dotacje na pompę ciepła 2023 roku? Dlaczego warto wybrać pompę ciepła do ogrzewania domu? Oszczędzaj z pompą ciepła! Czy pod pompę ciepła potrzebny jest fundament? Monoblokowe, powietrzne pompy ciepła do nowych i modernizowanych budynków Cykl defrost w powietrznej pompie ciepła. Dlaczego jest tak niezbędny? O co chodzi z tymi pompami ciepła? Powietrze-powietrze, powietrze-woda? Sposób na tanią ciepłą wodę - pompa ciepła Ecodan QUHZ CO2 Bufor ciepła 1000 l - kiedy warto stosować, a kiedy nie?

Zobacz więcej Zwiń

Osoby z zagospodarowaną działką wybiorą pompę ciepła powietrze/woda

Pompy typu powietrze/woda nie wymagają instalacji po stronie źródła dolnego, wystarczają wentylatory przetłaczające powietrze. Z tego względu nadają się na każdą, choćby najmniejszą działkę. Montaż jest przy tym analogiczny do założenia jednostki zewnętrznej klimatyzatora, zatem przy odrobinie staranności ze strony instalatorów - przydomowa zieleń nie ucierpi. Istotnym argumentem jest również to, że nie musimy płacić za instalację po stronie źródła dolnego i nie ma problemu z doborem jego wielkości.

Powietrzne pompy ciepła dominują w remontowanych domach, bo ich instalacja jest bardzo łatwa i nie wymaga ingerencji w działkę. fot. Galmet

Pompa typu powietrze/ woda jest więc inwestycyjnie najtańsza. Niestety, koszty eksploatacyjne będą wyższe, niż w przypadku pozostałych rodzajów pomp. Po prostu, sprawność pompy spada wraz ze spadkiem temperatury powietrza zewnętrznego.

Nowoczesne urządzenia są w stanie działać nawet przy mrozie sięgającym -25°C oraz utrzymać nominalną moc grzewczą przy -15 czy -20°C, jednak ich funkcjonowanie staje się wówczas mniej ekonomiczne, a to przekłada się na większe rachunki za prąd. Ważny jest przy tym fakt, że właśnie w czasie, gdy powietrze zewnętrzne jest najzimniejsze - my potrzebujemy najwięcej ciepła. Niejako na przekór charakterystyce pracy pompy ciepła.

Dwustrefowe rozliczanie za energię, z tańszym prądem w nocy, ale za to droższym w dzień, niekoniecznie ma tu sens. Tania nocna taryfa obowiązuje przecież wtedy, gdy jest najzimniej, a więc i sprawność urządzeń spada. Na szczęście, duże kilkunastostopniowe mrozy to tylko niewielka część sezonu grzewczego, ponadto rzadko utrzymują się dłużej.

Odpowiednio dobrana pompa powietrze/woda jest w stanie zapewnić ogrzewanie domu przez całą zimę. Można pomyśleć też o tzw. systemie biwalentnym, gdy przy większych mrozach uruchamiamy drugie, konwencjonalne źródło ciepła (o tym nieco dalej).

Sondy pionowe dla posiadaczy małych działek

Głębokie na kilkadziesiąt metrów odwierty z sondami pionowymi, czyli rurami wypełnionymi płynem niezamarzającym, same zajmują niewiele miejsca. Da się je umieścić nawet na małej posesji, tym bardziej, że teren może być utwardzony lub dowolnie obsadzony roślinnością. W praktyce problemem jest to, że ich wykonanie wymaga wjazdu samochodu ciężarowego z wiertnicą i płuczki wydobytej ziemi. Wypłukana ziemia, czyli faktycznie błoto, może trafić do kontenera, co ogranicza zakres szkód. Jednak i tak trzeba się liczyć ze zniszczeniem ogrodu w pobliżu odwiertów. To rozwiązanie dla tych, którzy gotowi są poświęcić fragment zagospodarowanej działki.

Sam odwiert zajmuje niewiele miejsca, ale żeby go wykonać, na posesję musi wjechać samochód ciężarowy z wiertnicą. fot. Nibe-Biawar

Sondy pionowe to wariant najdroższy inwestycyjnie, z powodu wysokiego kosztu wierceń. Za to dużą zaletą jest dość wysoka i stabilna przez cały rok temperatura źródła dolnego - na głębokości kilkudziesięciu metrów wykorzystujemy już ciepło pochodzące z wnętrza ziemi, nie ma sezonowej zmienności. Z tego względu późniejsze koszty eksploatacyjne są niskie.

Dodatkowo można korzystać z dwustrefowego rozliczania za energię (tańszy prąd w nocy). Oczywiście pod warunkiem, że dom zapewnia odpowiednią akumulację ciepła. W praktyce potrzebne jest ogrzewanie podłogowe na dużej powierzchni, bo w przypadku pomp ciepła stosowanie zbiorników akumulacyjnych na wodę grzewczą nie ma sensu.

Reasumując, sondy pionowe to rozwiązanie dość kosztowne na etapie inwestycji, za to tanie eksploatacyjnie. Ponadto dla tych, którzy gotowi są poświęcić na etapie prac ziemnych niewielką część zagospodarowanej już działki.

Kolektory poziome dla osób z dużą, podmokłą działką

Kolektory poziome to rury wypełnione płynem niezamarzającym, zakopane nieco poniżej głębokości przemarzania gruntu. W tym wariancie wykorzystujemy nie ciepło pochodzące z głębi ziemi, lecz wnikające w grunt w wyniku działania słońca i wody deszczowej. Podstawowy warunek do spełnienia to duża powierzchnia terenu, pod źródło dolne trzeba przeznaczyć kilkaset m2.

Ilość pozyskiwanej energii zależy nie tylko od mocy pompy, ale w jeszcze większym stopniu od rodzaju gruntu. Suchy i piaszczysty jest najgorszy, można z niego wyciągnąć zaledwie ok. 10 W/m2, podczas gdy z nawodnionego gliniastego nawet trzy razy więcej. Z tego względu należy przemyśleć, czy wykonanie kolektora poziomego w suchych gruntach ma sens, gdyż dla pompy o mocy 10 kW trzeba będzie zająć ok. 750 m2 terenu.

Kolektor poziomy jest łatwy do wykonania i tani, jednak wymaga rozkopania kilkuset metrów działki.

Zakres prac ziemnych można ograniczyć. Zamiast typowego usunięcia grubej warstwy ziemi koparko-spycharką, możemy użyć koparki łańcuchowej, zwykle wykorzystywanej do wykopów np. pod kable energetyczne. Pozwala ona szybko wykonać rowki głębokie np. na 150 cm, a szerokie zaledwie na 30 cm. Inny sposób to spiralne ułożenie rur, np. w okrągłych głębszych wykopach zamiast rowów albo tylko w kilku szerszych rowach.

Również system z tzw. bezpośrednim odparowaniem, w którym zamiast polietylenowych rur z roztworem glikolu układa się rury miedziane wypełnione czynnikiem roboczym pompy, pozwala zmniejszyć powierzchnię kolektora poziomego. Jednak pamiętajmy, że to nie długość samych rurek, lecz objętość gruntu, z którego odbierają ciepło, ma zasadnicze znaczenie. Dlatego samo zagęszczanie rurek nic nam nie da, a może nawet doprowadzić do zamarznięcia gruntu w zlodowaciałą bryłę, którą trudno będzie odmrozić przed kolejnym sezonem.

Dwie studnie, jeśli na działce znajdują się wody podziemne

Jeżeli na działce są duże ilości odpowiednich wód podziemnych, możemy mieć bardzo wydajne energetycznie źródło dolne. Wystarczą dwie studnie - czerpna i zrzutowa. Pierwszą pobieramy wodę, pompa odbiera z niej ciepło, następnie wodę wtłaczamy z powrotem pod ziemię przez drugi odwiert.

Woda to świetny nośnik ciepła, a ta zalegająca pod ziemią ma przy tym dość wysoką temperaturę (ok. 10°C). Problemem jest jednak zwykle jakość tej wody. Wytrącające się z niej żelazo, mangan i inne substancje często w błyskawicznym tempie zamulają filtry i wymiennik pompy. Dlatego w praktyce model z dwoma studniami nie jest popularny i ma sens tylko przy sprzyjającym składzie wód.

Dwie studnie do czerpania wód podziemnych można w praktyce wykonać tylko na nielicznych działkach. Kluczowy jest skład wód.

Dla właścicieli stawu

Jeżeli na posesji mamy staw lub planujemy go wykonać, to da się on wykorzystać jako bardzo dobre źródło ciepła dolne pompy. Na dnie wystarczy uformować wężownicę z rur, podobnie jak przy wykonywaniu kolektora poziomego. Rur może być mniej i można je ułożyć gęściej, bo woda jest znacznie lepszym nośnikiem ciepła od gruntu. Sama jakość wody nie ma przy tym istotna, skoro ma ona kontakt tylko z zewnętrznymi ściankami rur. Kolektor na dnie stawu to rozwiązanie bardzo dobre, jednak dostępne wyłącznie dla właścicieli nielicznych działek.

Staw jest bardzo dobrym nośnikiem ciepła dla pompy. fot. Lilianna Jampolska

DOBÓR ŹRÓDŁA DOLNEGO, CZYLI CO MAMY W DOMU?

Dobór źródła dolnego to jedna część zagadnienia, druga - nie mniej ważna to dostosowanie pompy do istniejącej już w budynku instalacji grzewczej. Ewentualnie zmodyfikowanie ogrzewania na potrzeby pompy.

Pierwsza kwestia to miejsce na samą pompę. W większości przypadków zmieszczenie jej wewnątrz domu jest możliwe. Tu ujawnia się duża zaleta pomp ciepła, które nie wymagają komina ani nie wpływają na działanie wentylacji. Z tych względów można ją zaplanować nie tylko w kotłowni, ale również w pomieszczeniu gospodarczym lub korytarzu. Decydująca jest tu kwestia wykonania przyłączy.

Ponadto urządzenie lepiej ustawić z dala od sypialni, bo jednak nieco hałasuje. Jeżeli z jakichś przyczyn nie ma miejsca na pompę w budynku albo nie chcemy jej tam zakładać, możemy wybrać jednostkę typu monoblok, do montażu na zewnątrz. Wiążą się z tym pewne dodatkowe warunki. Instalację grzewczą trzeba wypełnić wówczas płynem niezamarzającym (wodny roztwór glikolu), ewentualnie zastosować wymiennik ciepła pomiędzy pompą a wnętrzem domu.

To zabezpieczenie na wypadek awarii prądu, kiedy to zamarzająca woda mogłaby uszkodzić urządzenie. Kolejna sprawa to współpraca pompy z istniejącą instalacją grzewczą, stanowiącą dla niej tzw. źródło górne.

Najkorzystniejszy wariant to niskotemperaturowe ogrzewanie płaszczyznowe

Niekoniecznie podłogowe, bo w istniejącym budynku zwykle znacznie łatwiejsze jest dodanie ogrzewania sufitowego lub ściennego. Liczy się duża powierzchnia wymiany ciepła, rekompensująca niską temperaturę podłogi czy sufitu. Woda w obiegu ma wówczas np. 35°C, a dla pompy to świetne warunki do ekonomicznej i wydajnej pracy - im mniejsza różnica temperatury pomiędzy źródłem dolnym i górnym, tym sprawność pompy lepsza.

Ogrzewanie podłogowe to optymalne rozwiązanie w instalacji z pompą ciepła. Sprawność systemu grzewczego jest wówczas najwyższa. Jednak w istniejącym budynku jej wykonanie jest zwykle kłopotliwe. fot. Ecopol-System

Wykonanie ogrzewania podłogowego w praktyce wchodzi w grę wyłącznie przy generalnym remoncie, bo wymaga nie tylko wymiany posadzek, ale również ingerencji w głębsze warstwy podłogi. Nieco paradoksalnie, to dość łatwe jedynie w bardzo starych domach, gdzie podłogi układano na drewnianych legarach. Po ich usunięciu mamy sporo miejsca na izolację cieplną (przynajmniej 10 cm) i wylewkę podłogową z zatopionymi rurkami (minimum 6 cm).

Pod tym względem poprowadzenie cienkich rurek na suficie lub ścianach jest znacznie mniej kłopotliwe, a obniżenia pomieszczenia o 3 cm praktycznie nie zauważymy. Do ułożenia ogrzewania mogą też posłużyć sufity podwieszane.

Przeczytaj także: 16 błędów podczas wykonywania ogrzewania podłogowego Dobrze zaprojektowane ogrzewanie podłogowe daje szansę na oszczędne wykorzystanie energii, zapewniając rozkład temperatury wewnątrz domu. Przestawiamy 16 najczęstszych błędów podczas wykonywania ogrzewania podłogowego.

A może pompa ciepła z grzejnikami?

W sytuacji gdy mamy grzejniki ścienne, potrzebna jest bardziej szczegółowa analiza sytuacji:

• jakiej faktycznej temperatury zasilania wymagają, bo budynek mógł być przez lata docieplony, wymieniono w nim okna itd.;
• czy ma sens wymiana ich na większe, ewentualnie innego rodzaju?
• czy zastosowanie tzw. wysokotemperaturowej pompy ciepła nie rozwiąże problemu?
• czy bierzemy pod uwagę układ biwalentny, w którym pompa ciepła wystarczy do pewnej temperatury zewnętrznej, zaś przy większym mrozie będziemy uruchamiać drugie źródło ciepła, czyli kocioł, grzałki lub kominek.

Bardzo często stare grzejniki są dobrane mocno na wyrost. Na tyle, że w połączeniu z pompą wysokotemperaturową, czyli taką, która podgrzewa wodę do nawet ponad 60°C, wystarczą do ogrzania domu przez całą zimę.

Można także pomyśleć o zwiększeniu grzejników albo zastąpieniu ich tzw. klimakonwektorami, które dzięki wentylatorom wymuszającym ruch powietrza są w stanie grzać intensywnie przy niskiej temperaturze wody zasilającej. Jednak takie zmiany powinna poprzedzić solidna analiza sytuacji dokonana przez fachowca. Inaczej może się okazać, że duży wysiłek i koszty włożone w wymianę nie przyniosły zadowalającego efektu.

Klimakonwektory to specyficzny rodzaj grzejników, działających efektywnie nawet przy niskiej temperaturze zasilania. fot. Daikin

Pompa ciepła nie musi być jedynym urządzeniem grzewczym w domu - system biwalentny

Pompę ciepła może wspomagać kocioł, kominek lub grzałki elektryczne. Takie układy z dwoma źródłami ciepła nazywa się biwalentnymi. Dawniej ich popularność w remontowanych budynkach wynikała przede wszystkim z faktu, że najczęściej wybierane przy modernizacji ogrzewania pompy powietrze/woda nie radziły sobie z ogrzewaniem przy dużych mrozach, a taki czy inny kocioł i tak już był w instalacji. Pompa grzała więc np. do -7°C, potem trzeba było uruchomić kocioł.

Dziś sytuacja jest inna, bo są nawet pompy grzejące przy -25°C. Jednak należy sobie zdawać sprawę, że działają wówczas w sposób mało ekonomiczny i rozpalenie w kotle ma sens. Z kolei ogrzewanie wykorzystujące grzejniki ścienne może być wydolne tylko do pewnej temperatury, a konieczne podgrzanie wody do wysokiej temperatury przy dużym mrozie przekroczy możliwości pompy. Wtedy też uruchamiamy kocioł.

Drugim źródłem ciepła może być także kominek. W wersji z płaszczem wodnym będzie funkcjonował jak kocioł. Ciekawiej wygląda sytuacja, gdy jest to kominek zwykły lub współdziałający z systemem dystrybucji gorącego powietrza (DGP). Wówczas nie pracuje on zamiast pompy, lecz równolegle z nią. Moce cieplne się wtedy sumują i kominek może dobrze uzupełniać pompę, która nie ma dość mocy, by ogrzać dom w większe mrozy.

JAKIE SĄ KOSZTY INWESTYCYJNE?

Pompy ciepła są obecnie znacznie tańsze, niż jeszcze kilka lat temu. Dobre markowe urządzenie typu powietrze/woda o mocy ok. 10 kW kupimy już za 20 000 zł. To najtańsze inwestycyjnie rozwiązanie, bo nie potrzebujemy żadnej instalacji po stronie źródła dolnego.

Należy podkreślić, że rozpiętość cen jest bardzo duża - zależnie od marki, oferowanej w cenie automatyki itd. Na pozostałe typy pomp wydamy podobną kwotę za samo urządzenie. Przy czym dochodzi jeszcze koszt wykonania instalacji po stronie źródła dolnego. Na kolektor poziomy wydamy od kilku do kilkunastu tysięcy zł, na odwierty zaś nawet 30 000 zł. Jednak późniejsze koszty pozyskania ciepła będą niższe.

ILE ZAOSZCZĘDZIMY DZIĘKI POMPIE CIEPŁA?

Liczenie kosztów i spodziewanych korzyści, to często najtrudniejsza część całego procesu inwestycyjnego. Dla jednej osoby akceptowany czas oczekiwania na zwrot poniesionych nakładów wynosi 5 lat, a dla innej 15 lat. Niestety, im dłuższy jest prognozowany okres zwrotu, tym bardziej przewidywanie cen nośników energii zaczyna przypominać wróżenie z fusów.

W rzeczywistości nikt nie jest w stanie powiedzieć ile za 10-15 lat będzie kosztować tona węgla, litr oleju czy kilowatogodzina prądu. Ponadto w grę wchodzi jeszcze wiele czynników pozaekonomicznych. Kupując pompę ciepła zapewniamy sobie w pełni bezobsługowe ogrzewanie, czego z pewnością nie da się powiedzieć o kotle na węgiel lub drewno.

W starych budynkach, których instalacji wewnętrznej nie projektowano pod kątem optymalizacji dla pomp ciepła, w związku z tym są np. wyposażone w zwykłe grzejniki ścienne a nie ogrzewanie płaszczyznowe, realne koszty uzyskania ciepła z pompy wynoszą około:

• 0,25 zł/kWh w przypadku pomp typu powietrze/ woda;
• 0,15 zł/kWh w przypadku pomp grunt/ woda lub woda/woda.

Zakładamy przy tym, że prąd kosztuje 0,60-0,65 zł/kWh. Trzeba jednak od razu zastrzec, że w praktyce koszty ciepła mogą się znacznie różnić i wynika to nie tylko z parametrów samych pomp ciepła ale też parametrów źródeł dolnych, charakterystyk pomp obiegowych, nawyków użytkowników itd.

Tak czy inaczej można założyć, że koszty ogrzewania pompą typu powietrze/woda są zbliżone do kosztów użytkowania gazu ziemnego, natomiast pomp grunt/woda lub woda/woda do cen ciepła z węgla.

Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: Sofath