Pompy ciepła zimą - wydajność i koszty użytkowania

Zadaniem pompy ciepła jest płynne dostarczanie do domu takiej ilości ciepła, jaką w danym momencie traci on do otoczenia. Dzięki temu możliwe jest utrzymanie w pomieszczeniach stałej, komfortowej temperatury. Jak w przypadku każdej technologii grzewczej, zużycie energii przez pompę ciepła zależy od temperatury zewnętrznej, strat ciepła budynku oraz charakterystyki samego urządzenia. Często, obserwując pracę pompy ciepła latem, przyzwyczajamy się do krótkich cykli pracy, niskiego poboru energii i cichej pracy systemu. W trakcie pierwszego sezonu grzewczego zmiana tych parametrów zimą może być dla użytkowników zaskakująca, choć jest całkowicie naturalna.

W artykule przedstawiono typowe działanie systemu w różnych warunkach temperaturowych, a także analizę rocznych kosztów eksploatacji i wpływu zmian cen energii elektrycznej na użytkowanie pomp ciepła.

Jak działa powietrzna pompa ciepła zimą?

• Początek sezonu grzewczego - temperatura utrzymuje się powyżej 0°C. Urządzenie pracuje wówczas z niewielką mocą, co sprawia, że jest wyjątkowo ciche – czasem stojąc obok, trudno w ogóle zauważyć jego działanie. Co istotne, dobowe zużycie energii elektrycznej pozostaje w tym czasie niskie. Przykładowo, w dobrze izolowanym domu o powierzchni 150 m², zamieszkanym przez cztery osoby, powietrzna pompa ciepła pobiera około 2-4 kWh energii elektrycznej na potrzeby przygotowania ciepłej wody oraz dodatkową ilość prądu niezbędną do ogrzewania pomieszczeń.
  
  
• Temperatura na zewnątrz domu poniżej -5oC. W tych warunkach straty ciepła z domu są już nieco wyższe. W efekcie pompa ciepła pracuje z coraz większą mocą – rośnie prędkość obrotowa sprężarki i wentylatora, np. z 20-30 obrotów na sekundę do 40-60. Praca urządzenia staje się zatem bardziej słyszalna, a zużycie energii elektrycznej wzrasta, ponieważ do budynku trzeba dostarczyć większą ilość ciepła, przy jednoczesnym stopniowym spadku sprawności pompy.

Na wymienniku zewnętrznym może pojawić się szron, gdyż aby odebrać ciepło z otoczenia, pompa obniża temperaturę powierzchni wymiennika poniżej temperatury powietrza. W przypadku gromadzenia się szronu urządzenie okresowo uruchamia tryb odladzania. W tym czasie, na kilka minut, odwraca kierunek działania obiegu chłodniczego – ciepło pobierane jest z wody w instalacji grzewczej i wykorzystane do rozmrożenia powierzchni wymiennika jednostki zewnętrznej. Po kilku minutach szron topnieje, a woda spływa z pompy do złoża żwirowego.

W szczególnie wilgotne dni, przy temperaturze poniżej -3°C, pompa ciepła może w ciągu każdej godziny pracy przechodzić w tryb odladzania. Jest to naturalna konsekwencja przepływu przez urządzenie dużej ilości wilgotnego powietrza i nie należy tego traktować jako usterki.

• Praca urządzenia podczas mroźnych dni. Dalszy spadek temperatury powoduje wzrost strat ciepła z budynku, a tym samym konieczność dostarczania przez pompę ciepła coraz większej ilości energii. Naturalnie rośnie prędkość sprężarki i wentylatora, a praca urządzenia staje się już wyraźnie słyszalna. Jednocześnie wzrasta zużycie energii elektrycznej.

Gdy temperatura zewnętrzna spada jeszcze bardziej, moc samej pompy ciepła może okazać się niewystarczająca do utrzymania wymaganej temperatury w budynku. Wówczas sterownik automatycznie uruchamia grzałkę szczytową. Jej moc zazwyczaj jest regulowana i stopniowo rośnie w miarę dalszego wzrostu strat ciepła, wspierając system w zapewnieniu komfortu cieplnego w pomieszczeniach.

Na co zimą zwrócić uwagę użytkując pompy powietrzną? 

• Odpływ skroplin. W każdym cyklu odladzania wymiennika pompy ciepła z urządzenia spływa od kilku do kilkunastu litrów wody, w zależności od wielkości urządzenia. Proces trwa zaledwie kilka minut, dlatego niezwykle istotne jest skuteczne odprowadzenie powstających skroplin. Najczęściej odprowadza się je:
• na powierzchnię złoża żwirowego pod pompą ciepła;
• rurą drenażową do złoża żwirowego umieszczonego na głębokości co najmniej 0,8-1,0 m poniżej poziomu terenu;
• do instalacji wody deszczowej;
• do wpustów drenażowych na dachu płaskim.

We wszystkich tych sytuacjach, zimą warto cyklicznie sprawdzać, czy skropliny odpływają swobodnie. W wariancie z odprowadzeniem na powierzchnię złoża żwirowego należy dodatkowo kontrolować, czy powstający lód nie dotyka obudowy pompy i nie utrudnia jej pracy.

Do najczęstszych nieprawidłowości, z jakimi możemy się spotkać, to:

• skropliny wypływają z pompy ciepła inną drogą niż przeznaczony do tego odpływ, np. z bocznej części obudowy;
• skropliny nie wsiąkają w złoże żwirowe, do którego prowadzi rura drenażowa. W elekcie w rurze będzie wysoki poziom skroplin.
  Wszystkie takie nieprawidłowości należy jak najszybciej zgłaszać firmie instalacyjnej, aby uniknąć problemów z pracą pompy ciepła w sezonie zimowym.
  
  
• Hałas podczas pracy pompy ciepła w mroźne dni. Naturalnym zjawiskiem jest wyraźny wzrost poziomu hałasu w trakcie pracy pompy ciepła przy niskich temperaturach. Wynika to z większej ilości powietrza przepływającego przez urządzenie oraz wyższej prędkości pracy sprężarki. Można to porównać do pracy silnika samochodu z prędkością obrotową 3000-4000 obr./min zamiast 1500-2000. W przypadku pompy ciepła prędkość obrotowa jest jeszcze wyższa i może osiągać nawet 120 obrotów na sekundę, co przekłada się na wyższy ton pracy urządzenia.

W mroźne dni oblodzeniu ulega coraz więcej elementów pompy ciepła – obudowy, rury wewnętrzne oraz elementy montażowe. W połączeniu z wibracjami generowanymi przez sprężarkę może to powodować dodatkowe dźwięki, których nie słyszymy w okresie letnim.

Szczególnie charakterystyczny jest ostatnie kilka minut pracy pompy przed kolejnym cyklem odladzania parownika. W tym czasie duża ilość szronu na wymienniku utrudnia przepływ powietrza i pogarsza parametry pracy urządzenia, co może powodować nietypowe odgłosy. Zwykle jest to naturalne zjawisko, jednak przy jakichkolwiek wątpliwościach warto skonsultować się z instalatorem lub producentem urządzenia – zwłaszcza w pierwszym roku eksploatacji.

• Opady śniegu. W przeciwieństwie do ostatnich lat, kiedy poza rejonami podgórskimi opady śniegu były niewielkie, w tym sezonie zimowym mamy ich znacznie więcej. Po większych opadach warto sprawdzać, czy śnieg nie blokuje wlotu powietrza do pompy ciepła. Zdarzają się przypadki, gdy silne zawieje i zamiecie powodują zablokowanie pracy wentylatora. Może to skutkować zatrzymaniem urządzenia, pojawieniem się komunikatu awarii, a w skrajnych sytuacjach nawet uszkodzeniem silnika wentylatora.

Współpraca pompy powietrznej z grzałką szczytową 

Sterownik pompy ciepła jest wyposażony w algorytm zarządzania szczytowym źródłem ciepła, którym najczęściej jest grzałka elektryczna zabudowana w jednostce wewnętrznej. Grzałka powinna uruchamiać się możliwie późno – dopiero przy temperaturze zewnętrznej, przy której moc sprężarki staje się niewystarczająca. Zbyt wczesne załączenie grzałki powoduje niepotrzebny wzrost zużycia energii elektrycznej, natomiast zbyt późne włączenie skutkuje tymczasowym niedoborem ciepła w pomieszczeniach, co może prowadzić do spadku temperatury w budynku.

Dlatego tak istotne jest właściwe zaprogramowanie sterownika, aby dopiero w odpowiednim momencie uruchomił grzałkę.

W centralnej Polsce pompy ciepła są zazwyczaj dobierane tak, aby mogły pracować samodzielnie do około -7°C, więc taką wartość punktu dołączenia się grzałki, tzw. punktu biwalentnego ustawia się w sterowniku. W zachodniej części kraju, gdzie zimy są łagodniejsze, stosuje się pompy o nieco niższej mocy, a grzałka uruchamia się już przy około -3°C. Z kolei w północno-wschodniej Polsce, gdzie temperatury zimą bywają bardziej srogie, stosowane są mocniejsze pompy, a grzałka włącza się dopiero poniżej -10 lub -12°C.

Zestaw powietrznej pompy ciepła i grzałki elektrycznej dobiera się tak, aby był w stanie ogrzać dom nawet w trakcie silnych mrozów. Jednocześnie roczny udział energii dostarczanej przez źródło szczytowe powinien pozostawać możliwie niski – najlepiej na poziomie 2-3%, maksymalnie do 5%. Dzięki temu dodatkowe źródło ciepła nie wpływa znacząco na całkowity koszt ogrzewania domu.

Nasze oczekiwania vs realia pracy instalacji z powietrzną pompą ciepła

Obserwując pracę pompy ciepła w okresie letnim, łatwo przyzwyczaić się do jej cichej i oszczędnej pracy. Zimą jednak urządzenie nie zachowuje się dokładnie tak samo. Warto pamiętać, że w chłodniejszych miesiącach:

• pompa ciepła pracuje znacznie głośniej, ponieważ musi dostarczyć większą ilość ciepła, a wentylator i sprężarka działają z wyższą prędkością;
• czasami nad jednostką zewnętrzną można zobaczyć chmurę pary wodnej – to naturalne zjawisko, występujące w ostatniej fazie odladzania parownika. Po jego powierzchni spływa jeszcze ciepła woda, a wentylator uruchamia się, osuszając parownik;
• zużycie energii elektrycznej znacznie wzrasta, ponieważ pompa musi pracować dłużej, a niska temperatura zewnętrzna powoduje spadek jej sprawności;
• z pompy ciepła spływają skropliny, dlatego istotne jest, aby odpływ nie był zablokowany, np. przez zanieczyszczenia lub lód powstający pod jednostką;
• od czasu do czasu urządzenie może wydawać „niepokojące” dźwięki, np. pojedyncze odgłosy uderzeń. Mogą one występować w trakcie odwracania obiegu chłodniczego w celu odlodzenia parownika.

Jak działa gruntowa pompa ciepła zimą? 

Gruntowa pompa ciepła jest elementem rozbudowanego systemu grzewczego. Z jednej strony pobiera ciepło z tzw. dolnego źródła poprzez układ rur umieszczonych w głębokich odwiertach lub ułożonych poziomo na działce, z drugiej – przekazuje je do tzw. górnego źródła, czyli instalacji ogrzewania podłogowego lub grzejników.

W okresie zimowym można zaobserwować zmianę trybu pracy tego typu pompy – im niższa temperatura zewnętrzna, tym dłużej urządzenie pracuje. Jest to niezbędne, aby na bieżąco kompensować straty ciepła budynku i utrzymać w nim stałą, komfortową temperaturę.

Odmienny sposób pracy pompy zimą w porównaniu z okresem letnim wynika również z powolnego spadku temperatury płynu krążącego w instalacji dolnego źródła, co można obserwować na wyświetlaczu sterownika lub w odpowiedniej aplikacji (oferowanej przez producenta urządzenia). Jest to zjawisko całkowicie naturalne – warstwy geologiczne wokół odwiertów oraz rury kolektora poziomego pełnią funkcję sezonowego magazynu ciepła. Przez cały rok do tego „magazynu” stopniowo dopływa energia z otoczenia, natomiast zimą w stosunkowo krótkim czasie pobierane są z niego znaczne ilości ciepła. W efekcie intensywność odbioru energii przewyższa jej dopływ, co prowadzi do chwilowego obniżenia temperatury dolnego źródła i nie powinno budzić niepokoju użytkowników.

Spadek temperatury dolnego źródła – kiedy to naturalne, a kiedy sygnał ostrzegawczy?

Spadek temperatury dolnego źródła w gruntowej pompie ciepła jest zjawiskiem naturalnym i w większości przypadków nie świadczy o problemach z instalacją. Są jednak sytuacje, w których warto zachować szczególną czujność.

Nie ma powodów do obaw, gdy spadek temperatury występuje:

• na początku pierwszego sezonu grzewczego – początkowo temperatura glikolu wracającego z odwiertów może wynosić 7-9°C, a z kolektora poziomego nawet około 15°C. Już w pierwszych dniach lub tygodniach intensywnej pracy urządzenia wartości te mogą obniżyć się o kilka stopni;
• podczas długotrwałych mrozów – przy temperaturze zewnętrznej sięgającej -10°C pompa ciepła może pracować nawet do 18 godzin na dobę, a w urządzeniach z modulacją mocy niemal bez przerwy. Oznacza to gwałtowny wzrost poboru energii z dolnego źródła i dalszy spadek temperatury. Jeśli taka pogoda na dworze utrzymuje się dłużej niż tydzień, wówczas w większości instalacji temperatura glikolu wpływającego do pompy spada do 1-3oC, a niekiedy jej wartość jest jeszcze nieco niższa.

Powody do niepokoju pojawiają się, gdy:

• temperatura zasilania dolnego źródła spada wyraźnie poniżej 0°C;
• niska wartość temperatury utrzymuje się przez długi czas mimo poprawy warunków zewnętrznych.

W takiej sytuacji należy skontaktować się z instalatorem lub serwisem w celu weryfikacji poprawności pracy dolnego źródła oraz parametrów całej instalacji.

Zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła w warunkach zimowych

Często porównujemy zużycie energii przez pompę ciepła z analogicznym okresem roku ubiegłego lub z wynikami osiąganymi przez sąsiadów i znajomych. Należy jednak pamiętać, że takie zestawienia są obarczone dużym błędem, ponieważ zużycie energii przez pompę ciepła zależy od wielu, często bardzo indywidualnych czynników.

Do najważniejszych z nich należą:

• straty ciepła danego budynku,
• temperatura utrzymywana w pomieszczeniach,
• intensywność wentylacji we wnętrzach,
• temperatura zasilania instalacji grzewczej,
• temperatura otoczenia, z którego pompa ciepła pobiera energię – tj. powietrza lub warstw geologicznych dolnego źródła. 

Zużycie energii przez pompę ciepła rośnie wraz ze wzrostem temperatury utrzymywanej w budynku oraz temperatury zasilania instalacji grzewczej, a także wraz ze spadkiem temperatury otoczenia, z którego urządzenie pozyskuje energię.

• Jaka może być wysokość zużycia energii w domu? Aby oszacować możliwe zużycie energii elektrycznej przez pompę ciepła w różnych warunkach zewnętrznych, w pierwszej kolejności należy określić, ile ciepła budynek traci do otoczenia w ciągu doby. Dla uproszczenia w poniższej tabeli przyjęto dom o powierzchni 100 m² oraz trzy warianty jego standardu energetycznego:
• nowy, dobrze izolowany – jednostkowe straty ciepła na poziomie do 40 W/m²,
• po modernizacji wykonanej kilka lat temu – straty ciepła około 60 W/m²,
• przed modernizacją – straty ciepła na poziomie 100 W/m².

Korzystając z tabeli 1, w prosty sposób można oszacować dobowe straty ciepła dla konkretnego domu. Przykładowo, dla budynku o powierzchni około 150 m² wystarczy pomnożyć wartości podane w tabeli przez 1,5. Warto zwrócić uwagę, że w budynku przed termomodernizacją straty ciepła są bardzo wysokie. Gdyby taki dom ogrzewany był kotłem elektrycznym, przy obecnej cenie energii elektrycznej wynoszącej około 1 zł/kWh, dobowy koszt ogrzewania wyniósłby od 60 do nawet 240 zł na każde 100 m² powierzchni! Te wyliczenia wyraźnie pokazują, jak istotne jest ograniczanie strat ciepła w budynku.

• Jak sytuacja zmieni po zastosowaniu gruntowej pompy ciepła? W nowym lub modernizowanym domu występuje zwykle ogrzewanie podłogowe lub grzejniki niskotemperaturowe. W budynku przed termomodernizacją przyjęto grzejniki o większej powierzchni, przystosowane do zasilania wodą o temperaturze do około 55oC. W każdym z tych budynków efektywność pracy gruntowej pompy ciepła będzie nieco inna. Jednoznacznie widać jednak, że zastosowanie gruntowej pompy ciepła pozwala znacznie zredukować zużycie energii. W nowym domu, nawet w dniu z temperaturą -20 oC zamiast 96 kWh, które musielibyśmy dostarczyć do kotła elektrycznego wystarczy około 22 kWh na dobę, aby utrzymać w budynku komfortową temperaturę. W przypadku pozostałych budynków te różnice są jeszcze wyższe.

• Jaką ilość energii trzeba dostarczyć do zasilania powietrznej pompy ciepła? W tym przypadku sytuacja jest znacznie bardziej złożona, ponieważ każda pompa ciepła ma nieco inną charakterystykę pracy, zależną m.in. od temperatury zewnętrznej. Przykładowo, gdyby w jednym miejscu znajdowało się 10 identycznych budynków, każdy ogrzewany odpowiednio dobraną i zamontowaną pompą ciepła innego producenta, to prawie zawsze chwilowe zużycie energii będzie nieco inne dla każdej z tych instalacji.

Różnice te występują zarówno w przypadku gruntowych, jak i powietrznych pomp ciepła, choć w tych drugich są one naturalnie większe. Jedna pompa może bowiem szybciej uruchamiać grzałkę szczytową, generując nieco wyższe zużycie energii, podczas gdy inna w mroźne dni może pracować z niską mocą sprężarki, co również skutkuje znaczącym udziałem grzałki w całkowitym poborze energii.

Wartości zamieszczone w tabeli 3 należy traktować wyłącznie jako przykładowe i odnoszące się do instalacji o średnim poziomie efektywności. W budynku, w którym  jeszcze nie przeprowadzono modernizacji, szczególnie w mroźne dni, zużycie energii elektrycznej jest bardzo wysokie, ponieważ konieczna jest intensywna praca grzałki szczytowej. To jednoznaczne wskazanie, że w pierwszej kolejności należy przeprowadzić proces termomodernizacji.

Szacowane roczne koszty ogrzewania domu i przygotowania ciepłej wody 

Patrząc na możliwe zużycie energii w szczególnie mroźne dni, można odnieść wrażenie, że roczny koszt ogrzewania budynku za pomocą pompy ciepła będzie bardzo wysoki. W rzeczywistości jest to obecnie jedna z najtańszych metod ogrzewania domu, a dodatkowo pozwala uniknąć uciążliwej obsługi instalacji. Obrazuje to doskonale poniższy wykres, który przedstawia porównanie rocznego kosztu ogrzewania domu o powierzchni 150 m² oraz podgrzewania wody użytkowej dla czteroosobowej rodziny.

Czy ogrzewanie pompą ciepła w roku 2026 będzie droższe niż w roku 2025?

Obecnie wiele źródeł informuje, że w 2026 roku znacząco wzrosły ceny energii elektrycznej. Rzeczywiście, w przypadku niektórych opłat procentowy wzrost jest istotny – dotyczy to m.in. opłaty mocowej, której koszt wzrósł z 16 do 24 zł netto miesięcznie. Należy jednak pamiętać, że jest to opłata obowiązująca wszystkich właścicieli domów, w których roczne zużycie energii elektrycznej przekracza 2800 kWh, i jej wzrost nie zależy od tego, czy budynek ogrzewany jest pompą ciepła, czy innym źródłem.

W przypadku samej energii elektrycznej oraz opłat przesyłowych, przeliczonych na 1 kWh zużytej energii, stawki w 2026 roku są bardzo zbliżone do obowiązujących w 2025 roku. U niektórych dostawców wystąpił niewielki wzrost cen, u innych – spadek w stosunku do IV kwartału 2025 roku, co obrazuje poniższy wykres. Średnia zmiana łącznej ceny energii elektrycznej i opłat przesyłowych wynosi jedynie 0,03%.

W praktyce oznacza to, że koszty eksploatacji pomp ciepła w 2026 roku będą zbliżone do tych z roku 2025. Jakiekolwiek różnice wynikną przede wszystkim z warunków atmosferycznych oraz sposobu użytkowania tych urządzeń.

Jakie mamy możliwości dalszego obniżenia kosztów użytkowania pomp ciepła?

Coraz więcej dostawców energii oferuje taryfy wielostrefowe, w których w określonych godzinach cena energii elektrycznej jest znacznie niższa. Korzystając z takich taryf, np. G12, G12w czy G13, można w prosty sposób obniżyć roczny koszt ogrzewania domu pompą ciepła nawet o 15%. Wystarczy odpowiednio zaplanować godziny pracy urządzenia tak, aby co najmniej 60% energii pobieranej było w okresach obowiązywania niższej stawki – jest to łatwe do osiągnięcia dzięki automatyce sterującej pracą pompy ciepła.

W kolejnych latach oferta taryf wielostrefowych będzie się rozszerzać, ponieważ pozwalają one osiągnąć korzyści zarówno dla użytkowników, jak i dla stabilności krajowego systemu elektroenergetycznego. Kluczowe jest unikanie nadmiernego obciążania sieci w godzinach niedoboru mocy, zwłaszcza w porannych (6:00-8:00) i wieczornych (16:00-20:00). Przedziały te mogą się różnić w zależności od pory roku, a część taryf wielostrefowych uwzględnia te sezonowe zmiany w rozliczeniach.