Państwo Zielińscy wybierają ogrzewanie - gruntowa pompa ciepła

Anna i Jan Zielińscy, z dwójką dzieci, wybrali projekt energooszczędnego domu "Aston" z katalogu pracowni Lipińscy Domy. Jedną z ważniejszych decyzji, jaką muszą podjąć, jest ta dotycząca systemu ogrzewania. Najpierw analizowali możliwość zastosowania kotła węglowego. Teraz zastanawiają się nad gruntową pompą ciepła. Z opinii jakie zebrali wiedzą, że chociaż jej zakup i montaż wiąże się z dość dużym wydatkiem, to koszty eksploatacyjne będą później niewielkie. Związane są one przede wszystkim z poborem energii elektrycznej, która wykorzystywana jest do zasilania napędu sprężarki w pompie ciepła. Sprężarka to urządzenie, które wykorzystuje energię cieplną z dolnego źródła, jakim jest grunt, by przekazać ją do drugiego - górnego, czyli instalacji centralnego ogrzewania.

Pompa ciepła, oprócz ogrzewania pomieszczeń, służy również do przygotowywania ciepłej wody. Z tym zadaniem radzi sobie bez problemu, choć ma ograniczenie co do temperatury maksymalnej. Najczęściej jest to 55-58°C. Z tego powodu stosuje się grzałki elektryczne, które pozwalają wykonać przegrzew do temperatury 70°C, w celu ochrony przed bakteriami Legionelli.

Dom parterowy z poddaszem

Autorzy projektu: arch. Ludwika Juchniewicz-Lipińska, arch. Miłosz Lipiński

Powierzchnia użytkowa: 160 m2

Powierzchnia całkowita: 240 m2

Kubatura: 760 m3

Współczynnik przenikania ciepła U: ściany zewnętrzne 0,122 W/(m2K); dach 0,193 W/(m2K); okna 1,0 W/(m2K)

Zapotrzebowanie ciepła na cele grzewcze Q: 7040 kWh/rok

Wymagania dla pompy ciepła

Pompa ciepła może współpracować zarówno z ogrzewaniem płaszczyznowym (podłogowym, sufitowym, ściennym), jak i grzejnikowym.

System grzewczy. Ze względu na sprawność działania pompy ważne jest, aby temperatura zasilania układu grzewczego była jak najmniejsza. Dlatego do nowo budowanych domów poleca się ogrzewanie płaszczyznowe - zwykle podłogowe. W większości sytuacji może być ono zasilane wodą o temperaturze nie wyższej niż 38-40°C.

Natomiast, żeby grzejniki współdziałające z pompą ciepła zapewniły odpowiedni komfort w domu, muszą być większe (zwykle dwukrotnie), niż gdy są zasilane np. kotłem, a temperatura wody grzejnej powinna wynosić nie więcej niż 55°C. Przy okazji warto pamiętać, że grzejniki wywołują gorszy mikroklimat w pomieszczeniach, głównie ze względu na to, że najzimniej jest przy podłodze, a najcieplej przy suficie.

Miejsce montażu. Gruntową pompę ciepła można zainstalować w dowolnym pomieszczeniu, które nie musi spełniać żadnych wymagań. Nie potrzebna jest wentylacja, dodatkowy komin do odprowadzania spalin czy magazyn paliwa (pozwoli to obniżyć koszty budowy).

W prezentowanym domu przewidziano kotłownię, zatem można ustawić w niej pompę ciepła przy jednej ze ścian, a resztę pomieszczenia przeznaczyć na pokój dla majsterkowicza, spiżarnię lub siłownię.

Moc grzewcza. Na podstawie obliczonego w projekcie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania domu oraz przygotowania ciepłej wody do mycia, kąpieli i sprzątania dobrano gruntową pompę ciepła o mocy 6 kW.

Zasobnik ciepłej wody. Rodzaj i wielkość zasobnika ciepłej wody współpracującego z pompą zależy od wyposażenia łazienki w tym domu. Jeśli mamy w niej wannę i zwykły prysznic - przeważnie wybieramy kompaktową pompę z wbudowanym zbiornikiem (najczęściej o pojemności 160 l). Gdy zamontowane są urządzenia z hydromasażem lub w domu są co najmniej dwie łazienki, i z obu chcemy korzystać jednocześnie, powinniśmy zdecydować się na pompę z oddzielnym zasobnikiem.

Zasilanie energią elektryczną. Pompa ciepła musi być podłączona do prądu trójfazowego (400 V). Nie będzie to jednak wymagało specjalnego przydziału mocy, gdyż sprężarka urządzenia pobiera nie więcej niż 1700 W (dla przykładu - czajnik elektryczny - 2000 W).

Dolne źródło 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.

Tanio i efektywnie można też pobierać ciepło z wód gruntowych. Niestety, zwłaszcza w centralnej Polsce, ich skład chemiczny nie jest odpowiedni, a nawet jeśli początkowo był - może po pewnym czasie niekorzystnie się zmienić. Jeśli pojawi się w nich np. żelazo, spowoduje to zatkanie się wymienników w pompie ciepła. Dlatego ten rodzaj dolnego źródła ciepła jest rzadko stosowany.

Kolektor gruntowy.(zobacz rysunek) Jest to system rur, ułożony na dużej powierzchni, na głębokości 1,2-1,8 m. Poszczególne pętle powinny być równe i nie dłuższe niż 100 m. Odstępy pomiędzy pętlami zależą od średnicy przewodów i wynoszą najczęściej od 70 do 110 cm.

Ilość ciepła, jaką można pozyskać z gruntu, zależy w dużej mierze od jego wilgotności i struktury. Z jednego metra rury ułożonej w wilgotnej, gliniastej ziemi można pobrać nawet 25-35 W ciepła, zaś z suchej, piaszczystej - jedynie 10-15 W.

Takie dolne źródło ciepła wymaga działki odpowiedniej wielkości, czasami nawet dwukrotnie większej niż metraż ogrzewanego domu. Teren działki nie powinien być zacieniony (najlepiej w tym miejscu założyć trawnik; nie poleca się sadzić drzew), ponieważ w lecie umożliwia to szybsze ocieplenie gruntu.

Dla pompy ciepła o mocy 6 kW należy ułożyć 490 m2 rur o średnicy 32 mm. Koszt wykonania tego poziomego kolektora wyniesie od 7000 do 11 000 zł.

Sondy gruntowe. (zobacz rysunek) Taki kolektor można zmieścić nawet na małej działce. Są to odwierty o głębokości od 50 do nawet 150 m. Przyjmuje się, że z jednego metra sondy można uzyskać 50-55 W ciepła.

Ten rodzaj dolnego źródła charakteryzuje się stabilnością temperatury w ciągu roku, dzięki czemu pompa ciepła ma stałą moc w ciągu całego sezonu grzewczego. Niestety, ze względu na konieczność użycia specjalistycznego sprzętu, jest to droższe do wykonania rozwiązanie niż kolektor gruntowy.

Aby móc wykonać odwierty, inwestor musi uzyskać pozwolenie z urzędu gospodarki wodnej. Jeśli będą potrzebne głębsze (powyżej 100 m), powinien mieć zgodę urzędu górniczego.

Liczba i głębokość odwiertów zależy od zapotrzebowania budynku na ciepło. W naszej sytuacji konieczne będzie wykonanie dwóch sond o głębokości 55 m każda. W zależności od regionu kraju, zapłacimy od 80 do 150 zł za metr bieżący sondy, co daje nam koszt od 8800 do 16 500 zł.

Sprawność pompy ciepła

Do oceny sprawności pompy ciepła wykorzystuje się współczynnik efektywności COP. Wyraża on stosunek ilości ciepła (mocy cieplnej), jaką pompa przekazuje instalacji centralnego ogrzewania, do ilości energii elektrycznej pobieranej przez pompę. Potocznie można powiedzieć, że COP określa, ile kWh energii cieplnej możemy uzyskać z 1 kWh prądu. Współczynnik ulega znacznym wahaniom ze względu na zmienne warunki pracy pompy ciepła. Jego wartość w dużym stopniu zależy od temperatury górnego i dolnego źródła ciepła. Dla przykładu - pompa przy temperaturze dolnego źródła +5°C i temperaturze górnego +35°C osiąga COP równe 4,4. Natomiast przy temperaturze odpowiednio dolnego i górnego źródła ciepła - -10°C i +50°C, COP waha się w okolicach 3.

Pompa kompaktowa

Często przez producentów określana jest jako kompletna centrala grzewcza. Pod estetyczną obudową znajdują się bowiem wszystkie niezbędne elementy, z których najważniejsze to: pompa ciepła, zasobnik ciepłej wody, pompa obiegowa solanki, pompa obiegowa układu grzewczego, armatura zabezpieczająca i automatyka. Tego typu pompy ciepła wyglądają jak lodówki; nie potrzebują też dużo miejsca do ich montażu. Bez kłopotu można je ustawia w kuchni lub przedpokoju. Niektóre z nich nie wymagają nawet wolnego miejsca po bokach do celów serwisowych. Są też dość ciche w działaniu - odgłosy pracy pompy kompaktowej można porównać do pracy zmywarki.

Sterowanie. Pompy ciepła najczęściej wyposażone są w automatykę pogodową. Dopasowuje ona temperaturę wody grzejnej do warunków panujących na zewnątrz domu. Przekłada się to na niższe rachunki za ogrzewanie.

Obsługa. Pompy ciepła po odpowiednim wyregulowaniu i zaprogramowaniu automatyki pogodowej nie wymagają żadnej obsługi. Jeśli zaś nastąpi jakaś awaria, większość urządzeń ma w automatyce wbudowany sygnalizator usterek. Na podstawie wyświetlonego kodu serwisant zdiagnozuje przyczynę niewłaściwego działania pompy.

Cena. Za kompaktową pompę ciepła ze zbiornikiem ciepłej wody o pojemności 160 l zapłacimy od 20 000 do 30 000 zł.

Koszty eksploatacyjne. Na ogrzanie domu (zakładamy ogrzewanie podłogowe we wszystkich pomieszczeniach) i przygotowanie ciepłej wody do mycia (w łazienkach będą zwykłe wanny bez hydromasażu), gruntowa pompa ciepła zużyje rocznie około 4190 kWh energii elektrycznej. Przyjmując cenę prądu 0,50 zł za jej eksploatację zapłacimy około 2100 zł (w tym 1400 zł koszt ogrzewania, 700 zł - ciepła woda).

Pompa z oddzielnym zasobnikiem ciepłej wody

Ze względu na swoje rozmiary i potrzebny osprzęt (pompy obiegowe, zawory) oraz konieczność dostępu do wszystkich podzespołów, pompa ciepła z oddzielnym zasobnikiem ciepłej wody zajmuje sporo miejsca. Taki układ najlepiej więc umieścić w oddzielnym pomieszczeniu. W domu państwa Zielińskich może to być na przykład kotłownia.

Fachowcy polecają to rozwiązanie szczególnie wtedy, gdy przewidywany jest duży pobór ciepłej. Jeśli państwo Zielińscy w łazience na piętrze będą chcieli zamontować dużą wannę z hydromasażem lub panel prysznicowy z dyszami masującymi i deszczownicą znacznej średnicy, wówczas zasobnik ciepłej wody nie może być mniejszy niż 300 l. Powinien to być specjalny model przeznaczony do współpracy z pompą ciepła.

Sterowanie. Podobnie jak gruntowe, pompy kompaktowe mają zazwyczaj zamontowaną automatykę pogodową.

Obsługa. Analogicznie jak poprzednio - nie wymagają ze strony użytkownika żadnej kontroli. Wystarczy przed sezonem grzewczym dokonać ich przeglądu. Koszt takiej konserwacji wraz z kontrolą dolnego źródła waha się od 250 do 350 zł

Cena. Na zakup i montaż gruntowej pompy ciepła z oddzielnym zasobnikiem należy przeznaczyć od 23 000 do 33 000 zł.

Koszty eksploatacyjne. Jeśli przyjmiemy te same założenia co przedtem, czyli ogrzewanie całego domu podłogówką oraz pobór wody do mycia, kąpieli i sprzątania przez 4-osobową rodzinę, roczny koszt użytkowania pompy kompaktowej wyniesie 2100 zł.

Decyzja państwa Zielińskich

Gruntowa pompa ciepła jest jednym z najdroższych urządzeń grzewczych. Do ceny pompy należy bowiem jeszcze doliczyć wydatek na instalację dolnego źródła. Zatem całkowity koszt systemu może wynieść nawet powyżej 50 000 zł.

Pompa ciepła ma jednak istotną przewagę nad pozostałymi urządzeniami - nie wymaga stałej obsługi i dozoru. Nie potrzebuje też magazynu opału, nawiewu świeżego powietrza do działania czy też komina do odprowadzania spalin.

Gdyby państwo Zielińscy zdecydowali się na montaż pompy gruntowej, to mimo trochę wyżej ceny, wybiorą jako dolne źródło kolektor pionowy. Zapewnia on pompie ciepła stałą moc i wysoką sprawność przez cały sezon grzewczy. Ponieważ nie planują montażu wanny z hydromasażem, a część kotłowni chcą wykorzystać jako pomieszczenie wielofunkcyjne, lepszym rozwiązaniem będzie zakup pompy kompaktowej (jest też tańsza).

Na roczne wydatki ogrzewania domu i wody składają się: amortyzacja pompy, amortyzacja dolnego źródła, opłaty za energię elektryczną.

Jeśli przyjmiemy żywotność pompy ciepła 15 lat (koszt zakupu należy podzielić przez 15), a dolnego źródła - 30 lat (koszty wykonania dzielimy przez 30), wydatki roczne na ogrzewanie domu i wody będą kształtować się następująco:



Z notatnika państwa Zielińskich: Do dalszych decyzji zostawiamy gruntową pompę ciepła w wersji kompaktowej, zasilaną sondami gruntowymi.

Zapisz się na NEWSLETTER. Co tydzień najnowsze wiadomości o budowie, remoncie i wykańczaniu wnętrz w Twojej poczcie e-mail: Zobacz przykład