Gruntowa pompa ciepła: jak kupić, jak zamontować, jak użytkować?

Gruntowa pompa ciepła pobiera energię cieplną z ziemi i oddaje ją do systemu grzewczego. I chociaż zakup i montaż pompy są dość kosztowne, to wielu inwestorów decyduje się na jej zastosowanie, gdyż jest tania w eksploatacji. Urządzenie to wyróżnia się również wysoką sprawnością, nawet w czasie silnych mrozów. Dodatkowo, oprócz ogrzewania domu i przygotowania ciepłej wody, możemy go wykorzystać do chłodzenia pomieszczeń latem. To wszystko sprawia, że mimo wyższych kosztów inwestycyjnych wielu inwestorów decyduje się na zakup pompy gruntowej, a nie powietrznej. Montaż pompy gruntowej najczęściej bierze się pod uwagę, gdy w okolicy, w której stoi dom, nie ma sieci gazu ziemnego lub budowa przyłącza byłaby zbyt kosztowna. Co prawda można wtedy zamontować kocioł na paliwa stałe, ale nawet nowoczesny model na pelety z automatycznym podajnikiem wymaga raz na jakiś czas uzupełnienia opału czy usuwania popiołu. Inna opcja to wybór kotła kondensacyjnego zasilanego gazem płynnym lub olejem opałowym. Oba te urządzenia, analogicznie jak pompa ciepła, umożliwiają korzystanie w domu z bezobsługowej instalacji. Jednak z ich użytkowaniem wiąże się konieczność magazynowania paliwa w zbiornikach, a także wykonania komina do odprowadzenia spalin oraz zapewnienia dopływu świeżego powietrza do spalania.

Jak kupić gruntową pompę ciepła?

Przed podjęciem decyzji o zakupie gruntowej pompy ciepła musimy skonsultować się z fachowcami. Rzetelny projektant i instalator, zanim poleci nam odpowiedni model urządzenia , sprawdzi, w jakiej strefie klimatycznej znajduje się nasz dom, jaki jest przekrój geologiczny ziemi w najbliższym sąsiedztwie oraz jakie są straty ciepła w naszym budynku.

Na jakie parametry zwrócić uwagę?

Aby gruntowa pompa ciepła skutecznie ogrzewała dom oraz dostarczała wodę do mycia, jej moc powinien dobrać projektant lub instalator. Im jest ona wyższa, tym droższe jest urządzenie. Poza tym mocniejsza pompa wymaga wykonania większego, a tym samym droższego dolnego źródła ciepła (czyli instalacji w gruncie skąd czerpana jest energia cieplna).

Miarą sprawności pompy jest współczynnik nazwany COP (ang. coefficient of performance), wyrażający stosunek mocy grzewczej do ilości pobieranej przez nią energii elektrycznej. Jeśli parametry instalacji zostaną właściwie dobrane, COP osiąga wartość na poziomie 4-5, a to oznacza, że z każdej dostarczonej kilowatogodziny energii elektrycznej możemy uzyskać 4-5 kWh energii cieplnej. Pamiętajmy jednak o tym, że im większa jest różnica temperatury pomiędzy dolnym a górnym źródłem ciepła (instalacją grzewczą), tym mniejsza jest sprawność pompy. Jej moc spada także wraz z obniżaniem się temperatury dolnego źródła.

Porównując urządzenia różnych producentów, zwróćmy uwagę na etykietę energetyczną. Znajdziemy tam informacje o efektywności działania pompy gruntowej w instalacji z grzejnikami lub z wodnym ogrzewaniem podłogowym oraz podczas podgrzewania wody do mycia. Na etykiecie podany jest też poziom hałasu w czasie pracy pompy - zwykle nie przekracza 50 dB (dla porównania głośna rozmowa to 60 dB).

Jakie są rodzaje gruntowych pomp ciepła?

Na rynku dostępne są dwa modele gruntowych pomp ciepła:

kompaktowa - często przez producentów określana jest jako kompletna centrala grzewcza. Pod estetyczną obudową znajdują się bowiem wszystkie niezbędne elementy, z których najważniejsze to: sprężarka wraz z wymiennikami ciepła, zasobnik ciepłej wody, pompa obiegowa solanki, pompa obiegowa układu grzewczego, armatura zabezpieczająca i automatyka. Tego typu pompy ciepła wyglądają jak lodówki. Są też dość ciche w działaniu - odgłosy pracy pompy kompaktowej można porównać do pracy zmywarki;

z oddzielnym zasobnikiem ciepłej wody - ze względu na swoje rozmiary i potrzebny osprzęt (pompy obiegowe, zawory) oraz konieczność dostępu do wszystkich podzespołów, taki zestaw zajmuje sporo miejsca. Najlepiej więc go umieścić w oddzielnym pomieszczeniu, na przykład technicznym. Fachowcy polecają to rozwiązanie szczególnie wtedy, gdy przewidywany jest duży pobór ciepłej wody. Ma to miejsce wówczas, gdy zamontujemy w jednej z łazienek wannę z hydromasażem lub panel prysznicowy z dyszami masującymi.

Jak dobrać moc pompy ciepła, aby nie była ani za duża ani za mała?

Grzegorz Łukasik ekspert BOSCH ERMOTECHNIKA:

Zanim kupimy i zamontujemy gruntową pompę ciepła, powinien zostać wykonany bilans cieplny budynku, który określi jego zyski i straty cieplne. Wykonanie tych obliczeń pozwala na precyzyjne określenie, jakie urządzenie należy zastosować. Najlepiej jeśli zostaną one przygotowane przez projektanta lub przedstawiciela firmy instalacyjnej. Poza tym coraz częściej zdarza się, że gotowe projekty budynków jednorodzinnych
zawierają już tę informację.

Nie warto kupować pompy o zbyt dużej mocy, chociaż przewymiarowanie urządzenie nie wpływa negatywnie na eksploatację instalacji centralnego ogrzewania. Jednak wiąże się to z większymi nakładami finansowymi.

Zdaniem niektórych projektantów instalacji sanitarnych lepiej zastosować gruntową pompę ciepła nieco mniejszą niż wynika to z obliczeń (najczęściej dobiera się urządzenie na 70-90% zapotrzebowania cieplnego budynku). Ma to związek z tym, iż maksymalna moc grzewcza jest potrzebna tylko przez kilkanaście lub kilkadziesiąt dni w ciągu całego sezonu grzewczego, gdy na dworze panują srogie mrozy. W tym czasie brakującą moc uzupełnia się z dodatkowego źródła ciepła, może to być
na przykład kocioł lub grzałka elektryczna. Zaletą takiego rozwiązania jest to, że na etapie inwestycji urządzenie o mniejszej mocy grzewczej jest tańsze w zakupie. Natomiast koszty eksploatacji mogą w tym wypadku być nieco wyższe. Jeśli jednak uwzględnimy oszczędności uzyskane na etapie inwestycji, to musi upłynąć kilkanaście lat zanim, nakłady na zakup i eksploatację pompy ciepła wyrównają się z kosztami zakupu urządzenia dobranego na 100% zapotrzebowania na ciepło.

Pompa ciepła może być współlokatorem w pomieszczeniu pralniosuszarni
Fot.: daikin

Od czego zależy wydajność pompy ciepła?

Grzegorz Łukasik ekspert BOSCH ERMOTECHNIKA:

Wskaźnikiem, który opisuje efektywność pompy ciepła, jest współczynnik COP liczony wg określonych norm. Im wyższa jego wartość, tym lepiej i oszczędniej pracuje urządzenie. W praktyce COP określa ile energii cieplnej zostanie wytworzona z jednej jednostki energii dostarczonej do urządzenia. Przykładowo niektóre pompy gruntowe uzyskują COP nawet na poziomie 5. Oznacza to, że efektywność ich działania sięga 500%. Pamiętajmy jednak o tym, że współczynnik COP określa jedynie chwilową wydajność, ponieważ temperatura pracy gruntowej pompy ciepła zmienia się w ciągu sezonu grzewczego. Wydajność urządzenia pozostaje w ścisłej relacji z takimi parametrami jak: temperatura dolnego źródła czy temperatura zasilania instalacji grzewczej.

Prawidłowo dobrana instalacja dolnego źródła dostarcza odpowiednią ilość energii cieplnej o wymaganej temperaturze. Im jest ona wyższa, tym efektywniej pracuje urządzenie. Ważna jest również temperatura zasilania górnego źródła ciepła (ogrzewania podłogowego lub grzejników) - tutaj jest na odwrót, im niższa, tym lepiej. Dlatego bardziej polecaną opcją jest ogrzewanie podłogowe, ponieważ temperatura wody płynącej w rurach nie przekracza na ogół 35 stopni C.

W co powinna być wyposażona dobrej jakości pompa ciepła?

Stefan Żuchowski doradca techniczny VAILLANT:

Instalacja z pompą ciepła, niezależnie czy będzie to model z oddzielnym zasobnikiem ciepłej wody czy kompaktowy, zawiera szereg elementów, począwszy od układu ziębniczego ze sprężarką, wymiennikami ciepła i zaworem rozprężnym, aż po pompy obiegowe, zawór przełączający, grzałkę elektryczną i sterownik. W przeszłości wymagana była duża przestrzeń do zamontowania niezbędnego osprzętu. Współcześnie bardzo popularnym rozwiązaniem są kompaktowe urządzenia, które zawierają w sobie wszystkie najważniejsze elementy. Po pierwsze, jest to obieg ziębniczy, wyposażony dodatkowo w szereg czujników temperatury i ciśnienia. Dzięki temu możemy na bieżąco obserwować pobór energii cieplnej z gruntu i zużycie prądu. Kolejny ważny element to zasobnik ciepłej wody. Z reguły ma on dużą pojemność, rzędu 170-200 l, co pozwala zapewnić zapas ciepłej wody na wieczorną czy poranną kąpiel. Integracja zasobnika z pompą ciepła nie tylko znacząco redukuje zakres i koszt prac montażowych, ale też i straty ciepła w pracującej już instalacji. Polecanym rozwiązaniem jest zasobnik ze stali nierdzewnej, który nie wymaga ochrony przed korozją, a przez to i corocznej kontroli anody magnezowej. W transporcie energii cieplnej z otoczenia do budynku ważny jest odpowiedni przepływ zarówno w instalacji dolnego źródła, jak i wewnętrznej (podłogowej lub z grzejnikami). W tym celu w pompach ciepła montuje energooszczędne pompy obiegowe. Pobierają one zaledwie 50-70 W (dla porównania dawniej było to 200-250 W). Jest to dość istotne, ponieważ pracują one czasami nawet powyżej 2000 godzin w roku.  Wiele gruntowych pomp umożliwia latem obniżenie temperatury w pomieszczeniach z ułożoną podłogówką. To rozwiązanie znacznie tańsze (choć nie tak skuteczne) niż gdybyśmy korzystali z klimatyzacji. Poza tym ciepło usuwane z domu można gromadzić w gruncie, dzięki czemu ziemia szybciej się zregeneruje i na początku sezonu grzewczego pompa będzie działać jeszcze efektywniej.

Bardzo ważną częścią systemu jest również sterownik pogodowy zarządzający pompą ciepła. Dostosowuje on na bieżąco wydajność instalacji z pompą ciepła do aktualnych strat ciepła budynku. Jeśli jest to jednocześnie sterownik systemowy, wówczas może on również zarządzać pracą systemu wentylacyjnego czy instalacji z kolektorami słonecznymi oraz grzałką elektryczną.

Jak zamontować gruntową pompę ciepła?

Najdroższym elementem systemu ogrzewania z gruntową pompa ciepła jest instalacja dolnego źródła. Nie można jednak pozwolić sobie na zastosowanie tu nierozsądnych oszczędności. Mogą one być zgubne w skutkach zarówno dla pompy ciepła, jak i dla całego układu grzewczego. natomiast jeśli chodzi o samo urządzenie, nie wymaga ono specjalnego pomieszczenia do montażu.

Jakie są rodzaje dolnego źródła ciepła?

Energia z gruntu może być pobierana przez kolektor gruntowy (wymiennik poziomy) lub sondy gruntowe (wymiennik pionowy). Są to ułożone w ziemi rury z tworzyw sztucznych (zwykle z polietylenu), przez które przepływa mieszanina wody i glikolu, zwana solanką. Odbiera ona ciepło z gruntu i transportuje do wymiennika pompy ciepła.

Kolektor poziomy


Fot.: Sofath

To rozwiązanie popularne, gdyż jest stosunkowo proste w wykonaniu. Rury układa się dość płytko - na głębokości około 20 cm poniżej warstwy przemarzania (zależnie od strefy klimatycznej 1-1,6 m poniżej poziomu gruntu), w rozstawie od 60 do 90 cm. Do wykonania wykopu stosuje się różne metody. Można w całości usunąć grunt z wybranego obszaru lub zrobić wiele równoległych wykopów czy też wykorzystać specjalistyczny sprzęt, czyli koparkę łańcuchową, za pomocą której rura wpuszczana jest w wąski wykop. Obszar, który musimy przeznaczyć pod kolektor poziomy, zależy od wymaganej mocy pompy ciepła oraz rodzaju gruntu i stopnia jego nawodnienia. Orientacyjnie przyjmuje się, że dla nowo budowanego i dobrze ocieplonego budynku potrzeba dwa razy więcej powierzchni działki niż wynosi powierzchnia domu. Ta zasada sprawdza się, gdy mamy grunt odpowiednio nasycony wodą (wtedy dobrze gromadzi ciepło).

Kolektor pionowy


Fot.: Sofath

Podczas jego montażu stosuje się rury z polietylenu o średnicy 32 lub 40 mm, które wprowadzane są do odwiertów pionowych (nazywanych też sondami) o dużej głębokości. Zazwyczaj odwierty mają maksymalnie 100 m. Zaletą ich wykonywania jest możliwość pozyskania znacznej ilości energii cieplnej z pojedynczego odwiertu - nawet 4 kW. Dzięki temu często wystarczy wykonać nie więcej niż 2-3 odwierty, aby dostarczyć do pompy wymaganą ilość ciepła. Odległość pomiędzy odwiertami powinna wynosić około 10% głębokości, czyli do 10 m. Zatem w porównaniu do kolektora płaskiego, zakres prac ziemnych jest w tym przypadku znacznie mniejszy.

Dzięki temu, że ciepło pobierane jest ze znacznej głębokości, nawet podczas srogich mrozów nie dochodzi do szybkiego obniżenia się temperatury w kolektorze pionowym. Nieznaczny spadek temperatury wokół odwiertów zimą związany jest przede wszystkim z intensywnym pobieraniem energii cieplnej z dolnego źródła. Następnie od wiosny do jesieni ziemia powoli się nagrzewa w efekcie przenikania ciepła z gruntu do odwiertów. W wyniku tego temperatura solanki płynącej w odwiertach zmienia się niewiele, od 5-7oC na początku sezonu grzewczego do 2-3oC pod koniec. Dzięki temu pompa ciepła pracuje ze stałą, wysoką sprawnością.

Kiedy wybrać kolektor poziomy?

Małgorzata Smuczyńska menedżer ds. marki NIBE:

Poziomy gruntowy wymiennik ciepła, możemy wykonać, gdy wokół domu mamy dużą, niezabudowaną powierzchnię działki. Przykładowo dla budynku o powierzchni 200-240 m2, do którego dobrano pompę ciepła o mocy grzewczej 10 kW (moc chłodnicza 7,5 kW) wymagana powierzchnia działki do ułożenia rur wymiennika wyniesie 450 m2. Jest to wyliczenie wykonane w oparciu o założenia zawarte w wytycznych PORT PC (Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła), dla systemu niskoparametrowego i gruntu wilgotnego, gliniasto-piaszczystego o normalnym nasłonecznieniu oraz przy założeniu wydajności cieplnej na poziomie 20 W/m2. Jeśli na działce, na której stoi dom, grunt będzie bardziej suchy i luźny, długość rur kolektora powinna być większa, a co za tym idzie - zwiększy się powierzchnia jego ułożenia. Wraz ze wzrostem mocy pompy ciepła będziemy potrzebować więcej ciepła z gruntu, a więc długość i powierzchnia kolektora również ulegnie zwiększeniu.

Ponadto temperatura gruntu na głębokości, na której układa się wymiennik poziomy, zmienia się od około 6 do 13oC w zależności od pory roku i naturalnym jest, że pod koniec sezonu grzewczego grunt wokół wymiennika będzie wychłodzony. W związku z tym konieczna jest jego regeneracja w okresie wiosenno-letnim od opadów i promieniowania słonecznego, a więc należy pamiętać, że grunt pokrywający wymiennik nie powinien być utwardzony czy obsadzony roślinnością o głębokim systemie korzeniowym. Najlepiej w tym miejscu założyć trawnik.

Kiedy wybrać kolektor pionowy?

Tomasz Tchórzewski manager ds. technicznych SOFATH:

Kolektory pionowe to rozwiązanie przeznaczone do domów z niewielkimi ogrodami lub tam, gdzie jest nieregularne ukształtowanie terenu. Ich największą zaletą jest nieduża - w porównaniu do kolektorów poziomych - powierzchnia konieczna do montażu systemu. Jest to również opcja chętnie stosowana przez inwestorów modernizujących starą instalację grzewczą w zamieszkałym już domu. Dzięki temu bowiem można ograniczyć zakres prac, aby nie zniszczyć zaaranżowanego już ogrodu.
Każdy wymiennik gruntowy musi być wykonany zgodnie z zaleceniami producenta oraz zasadami sztuki inżynierskiej. Konieczne jest zachowanie odpowiednich odległości od drzew, budynków czy instalacji technicznych, takich jak przyłącze wody i kanalizacja. Dotyczy to także sond pionowych, choć spełnienie tych wymogów jest w tym przypadku prostsze.

Wymienniki gruntowe pionowe wymagają wykonania sond na odpowiednią głębokość. Cena obejmuje koszty przygotowania projektu robót geologicznych i wykonania odwiertów. Dla sond o głębokości od 30 do 100 m, stosowanych przy instalacji pomp glikolowych, konieczne jest opracowanie projektu robót geologicznych składanego w wydziale ochrony środowiska urzędu miejskiego lub starostwie powiatowym. Konieczne jest również wykonanie dokumentacji powykonawczej.

Dla odwiertów o głębokości większej niż 100 m dodatkowo konieczne jest wykonanie przez osobę do tego uprawnioną planu ruchu zatwierdzanego przez okręgowy urząd górniczy. Ponadto osoby wykonujące odwierty muszą mieć uprawnienia Dozoru Górniczego Wyższego Stopnia. Dużo prostsza jest instalacja systemów bezglikolowych, czyli pomp ciepła wykorzystujących technologię bezpośredniego odparowania, gdzie wykonuje się odwierty o głębokości do 30 m, a na nie pozwolenia ani zgłoszenia nie są wymagane, chyba że wykonuje się je na terenach górniczych.

Czy pompą ciepła osuszymy dom?

Nie należy wykorzystywać gruntowej pompy ciepła do suszenia nowo wybudowanego domu. Wielkość instalacji dolnego źródła jest bowiem dobierana tak, aby ilość zmagazynowanej w niej energii wystarczyła na ogrzanie budynku oraz przygotowanie ciepłej wody. Niestety wiele osób uruchamia instalację z pompą ciepła na jesieni, w celu wysuszenia wylewek i całej konstrukcji budynku, z myślą o przeprowadzce przed nowym rokiem. A na to potrzeba zwykle znacznej ilości ciepła. Dlatego przed uruchomieniem pompy budynek powinien być wysuszony za pomocą innych źródeł ciepła, na przykład kominka lub nagrzewnicy.

Miejsce montażu


Fot.: Stiebel Eltron

Fot. powyżej: do działania pompy ciepła niezbędna jest energia elektryczna. Dlatego na wypadek awarii sieci warto zamontować agregat prądotwórczy.

Chociaż pomieszczenie, w którym umieścimy gruntową pompę ciepła, nie musi spełniać specjalnych wymagań, nie oznacza to jednak, że każde miejsce w domu będzie odpowiednie. Podczas instalacji tego urządzenia należy wziąć pod uwagę jego wielkość i ilość wymaganego osprzętu oraz konieczność zapewnienia dostępu do wykonania ewentualnych napraw, a także poziom hałasu, jaki wytwarza podczas pracy. Z tego względu pompę najczęściej ustawia się w pomieszczeniu wielofunkcyjnym.
Jeśli w całym domu ułożymy ogrzewanie podłogowe, wówczas montaż pompy ciepła nie jest skomplikowany. Zwykle sprowadza się do instalacji urządzenia kompaktowego. Taki zestaw swobodnie zmieści się na przykład w spiżarni. Gdy jednak na parterze domu zamontujemy ogrzewanie podłogowe, a na piętrze zastosujemy grzejniki, wówczas potrzebny jest dodatkowy zbiornik buforowy (aby pompa ciepła pracowała w dłuższych cyklach) i osobne pompy obiegowe. Taka rozbudowana instalacja zazwyczaj wymaga większego pomieszczenia.

Ze względów praktycznych najlepiej ustawić pompę przy ścianie zewnętrznej. Do urządzenia należy bowiem doprowadzić przynajmniej dwa przewody (czasem 4, a nawet 6) instalacji dolnego źródła. Mimo że można umieścić pompę w wąskiej wnęce, to lepiej pozostawić do niej dostęp nie tylko z przodu, ale i z boku. Ułatwi to serwisantowi wykonanie naprawy, gdy zajdzie taka konieczność.
Nowoczesne pompy działają zazwyczaj ciszej od wielu lodówek. Trzeba jednak pamiętać, że w mroźne dni pompy ciepła pracują nawet po kilkanaście godzin na dobę. Wówczas cichy, ale długotrwały i monotonny dźwięk może być irytujący. Lepiej więc umieścić urządzenie w pomieszczeniu oddalonym od salonu, a z pewnością z dala od sypialni.

Zapisz

Zapisz

Zapisz

Jak użytkować gruntową pompę ciepła?

Po zamontowaniu i ustawieniu na panelu sterowniczym parametrów pracy gruntowa pompa ciepła nie wymaga w zasadzie żadnej obsługi. Ponadto coraz więcej producentów oferuje możliwość pobrania specjalnej, bezpłatnej aplikacji. Działa ona na smartfonach i tabletach, dzięki czemu można nadzorować pracę instalacji i pompy, a także diagnozować ewentualne awarie.

Jakiej obsługi wymaga gruntowa pompa ciepła?

Marek Bosiacki manager ds. technicznych STIEBEL ELTRON:

Pompa ciepła jest urządzeniem praktycznie bezobsługowym. Wszystkie specjalistyczne ustawienia parametrów jej pracy dostosowywane są do konkretnego domu i systemu grzewczego podczas pierwszego uruchomienia. Pompy mają zwykle zamontowane zaawansowane regulatory, które umożliwiają w pełni automatyczną regulację systemu zależną od temperatury zewnętrznej (czyli automatykę pogodową). Regulatory można dodatkowo wyposażyć w czujnik temperatury wewnętrznej (termostat pokojowy), co pozwoli na automatyczną korektę zaprogramowanej fabrycznie krzywej grzania (decyduje o tym, jak wysoka będzie temperatura wody w instalacji w stosunku do temperatury na zewnątrz).

Po uruchomieniu pompy ciepła przez fachowca rola użytkownika sprowadza się wyłącznie do ewentualnych zmian wartości temperatury pokojowej i ciepłej wody użytkowej, korekty programów czasowych lub zaprogramowania trybu urlopowego na czas dłuższego wyjazdu. Większość producentów pomp ciepła umożliwia zdalne sterowanie pracą pomp ciepła przez smartfon, tablet czy laptop. Z dowolnego miejsca na świecie można zmieniać podstawowe parametry pracy urządzenia lub włączyć/wyłączyć urządzenie.

Jeśli chodzi o konserwację gruntowej pompy ciepła, to zależnie od zaleceń producenta powinniśmy czynności te powierzyć specjalistycznemu serwisantowi producenta lub instalatorowi mającemu odpowiednie uprawnienia. Zazwyczaj w okresie gwarancyjnym (może wynosić nawet 7 lat) należy raz w roku dokonać przeglądu pompy ciepła, chociaż nie wszystkie firmy tego wymagają. Przegląd sprowadza się do typowych czynności serwisowych instalacji grzewczych, tj. czyszczenia filtrów, kontroli ciśnienia w instalacji oraz w naczyniach przeponowych, sprawdzeniu działania zabezpieczeń elektrycznych itp. Ponadto należy sprawdzić układ chłodniczy oraz stężenia roztworu glikolu.

Więcej o: