Zmiana starego ogrzewania na pompę ciepła – kiedy się opłaca?

Do osiągnięcia oczekiwanych efektów wymagane jest staranne przeprowadzenie całego procesu modernizacji - od oceny potrzeb energetycznych domu, przez dobór pompy ciepła i osprzętu, po montaż i uruchomienie systemu. Jak w wielu innych obszarach także w tym przypadku popełnienie błędu na jednym z etapów może skutkować wysokimi kosztami eksploatacji czy wręcz kłopotami z poprawną pracą instalacji.

Kiedy zastosowanie pompy ciepła się opłaca? Wtedy, gdy cały proces został wykonany tak, aby zarówno koszty inwestycji, jak i eksploatacji były możliwie niskie. Przede wszystkim, gdy koszt ogrzewania będzie niższy od kosztów eksploatacji starego systemu. Dokonując porównania trzeba oczywiście wziąć pod uwagę wszystkie składniki kosztów w tym nakłady na obsługę starego systemu czy utylizację odpadów.

W wielu przypadkach likwidacja starego kotła pozwala też przeprowadzić remont pomieszczenia kotłowni i „odzyskać” to pomieszczenie na inne cele.

Po pierwsze odpowiednia termomodernizacja 

Zastanawiając się nad wymianą źródła ciepła zawsze należy zacząć od oceny potrzeb energetycznych budynku i sprawdzenia możliwości termomodernizacji budynku. Jest to szczególnie ważne, gdy planujemy montaż pompy ciepła. Potrzeby energetyczne domu mają wpływ zarówno na wymaganą wielkość/moc tego urządzenia, a przez to jego cenę. Niepotrzebnych kosztów unikniemy, jeśli w pierwszej kolejności zadbamy o ograniczenie strat ciepła, np. przez ocieplenie ścian, stropu/dachu czy też ewentualną wymianę okien.

Jest to bardzo dobrze widoczne na konkretnym przykładzie domu o powierzchni 150 m2 ze starą instalacją grzewczą, znajdującego w regionie pomorskim, którego właściciele stanęli w obliczu wysokich opłat za ogrzewanie. Aby je obniżyć, postanowili zastosować pompę ciepła. Niestety budynek był bardzo słabo izolowany. Biorąc pod uwagę rachunki za gaz roczne zużycie energii na potrzeby ogrzewania i przygotowania ciepłej wody wynosiło około 35 000 kWh/rok. Jest to bardzo wysoka wartość, zważywszy na wielkość budynku. Zastosowanie pompy ciepła bez obniżenia strat ciepła wiązałoby się z zakupem urządzenia o mocy nawet 12-15 kW. Natomiast odpowiednio przeprowadzona termomodernizacja pozwoliła zmniejszyć wymaganą moc urządzenia do 5-7 kW. Widać, więc, że podjęcie odpowiedniej decyzji na początku procesu termomodernizacji pozwala docelowo zredukować wydatki nie tylko na ogrzewanie, ale również na te związane z zakupem urządzenia o niższej mocy.

Montaż pompy ciepła w nieocieplonym domu to złe rozwiązanie. Podobnie, jak złą opcją jest ogrzewanie przez lata budynku o dużych stratach ciepła.. Aby koszt kompleksowej termomodernizacji nie nadwyrężył domowego budżetu, warto wykorzystać możliwość uzyskania dofinansowania do tego typu inwestycji.

Wybór rodzaju instalacji i jego wpływ na koszt inwestycji i eksploatacji 

Gruntowa pompa ciepła 

To model pozyskujący energię zmagazynowaną w gruncie. W tym celu wykonuję się tak zwaną instalację dolnego źródła ciepła w postaci pionowych sond gruntowych lub kolektora poziomego. Sondy gruntowe, czyli odwierty, o głębokości z reguły do 100 m, wykonuje się w szczególności, gdy dysponujemy niewielką działką. W odwiertach umieszczane są rury z tworzywa sztucznego o średnicy 32-40 mm, które napełnia się płynem niezamarzającym. W trakcie pracy pompy ciepła płyn krąży w instalacji, odbiera ciepło od gruntu i dostarcza do pompy ciepła, która ogrzewa dom i ciepłą wodę do mycia. W okresie letnim możliwe jest oddawanie ciepła z pomieszczeń do płynu w odwiertach i magazynowanie energii w gruncie. To szczególnie tania metoda chłodzenia pomieszczeń oraz możliwość podwyższenia efektywności późniejszej pracy pompy ciepła w trybie ogrzewania i przygotowania ciepłej wody.

Na działce o większej powierzchni – szczególnie, gdy poziom wód gruntowych jest wysoki - można rozpatrywać również zastosowanie kolektora poziomego. Jest to układ rur umieszczonych poziomo na głębokości nieco poniżej poziomu przemarzania gruntu (z reguły 1-1,4 m). Zaletą tego rozwiązania jest brak potrzeby zlecania wykonania instalacji firmie mającej wiertnicę. Jedyny ciężki sprzęt niezbędny do wykonania kolektora poziomego to koparka. W sprzyjających warunkach gruntowych koszt kolektora poziomego może być nieco niższy od wykonania instalacji z sondami gruntowymi.

Najważniejsze atuty gruntowej pompy ciepła w naszym klimacie to: niższy, roczny koszt eksploatacji i przeglądów technicznych, zaś latem możliwość taniego obniżenia temperatury w domu i brak emisji hałasu na zewnątrz budynku. Natomiast wadą systemu grzewczego z pompą gruntową jest wysoki koszt inwestycji związany z potrzebą wykonania instalacji do pozyskiwania ciepła z gruntu oraz napełnienia jej płynem niezamarzającym.

Powietrzna pompa ciepła

Montaż urządzenia pozyskującego ciepło z powietrza zewnętrznego jest o wiele prostszy niż modelu wykorzystującego ciepło z gruntu. Nie ma potrzeby bowiem angażowania firmy dysponującej ciężkim sprzętem. Niezbędne jest jednak zadbanie o optymalny wybór miejsca montażu pompy powietrznej oraz zapewnienie swobodnego odpływu skroplin powstających w trakcie pobierania ciepła z otoczenia. Pompa powinna znajdować się z dala od okien sypialni, ale również możliwie daleko od sąsiednich budynków. Wymagana odległość od granicy działki zależy od mocy i charakterystyki danego modelu oraz miejsca montażu. Większa odległość będzie konieczna, gdy umieścimy pompę ciepła w wewnętrznym narożniku ścian, a znacznie mniejsza, gdy znajdzie się ona w odległości co najmniej 3 m od budynku. Wymaganą odległość dla poszczególnych rodzajów montażu można ustalić na podstawie dokumentacji urządzenia i/lub korzystając ze wsparcia przedstawiciela producenta pompy ciepła. Zwróćmy uwagę na to, że na działce o małej powierzchni niezbędne będzie zastosowanie pompy ciepła o szczególnie niskiej emisji hałasu. Parametr ten odnajdziemy na etykiecie energetycznej urządzenia.

Największą zaletą instalacji z powietrzną pompą ciepła jest niższy koszt inwestycji wynikający z braku potrzeby wykonywania rozległych prac ziemnych oraz krótszego czasu montażu. Jest to też korzystne rozwiązanie, gdy chcemy w możliwe prosty sposób rozbudować kotłownię, np. gazową o pompę ciepła.

Jednak koszt eksploatacji powietrznej pompy ciepła jest z reguły nieco wyższy niż pompy gruntowej. Wartość tej różnicy będzie zależała również od lokalizacji domu. Będzie ona wyższa w chłodniejszej, północno-wschodniej części Polski, a niższa w cieplejszej części zachodniej. Wynika to z liczby dni ze szczególnie niską temperatura zewnętrzną, w trakcie których powietrzna pompa ciepła pracuje z niższą efektywnością, a okresowo jest też wspomagana przez elektryczną grzałkę.

Nieco wyższy jest również koszt przeglądu pompy ciepła. Rocznie przetłacza ona ogromne ilości powietrza, stąd na powierzchni wymiennika, który odbiera ciepło od powietrza osadzają się zanieczyszczenia. Wymaga to regularnego czyszczenia wymiennika.

Ważna uwaga dla inwestora

Jeśli wybór pomiędzy gruntową a powietrzną pompą ciepła uzależnimy wyłącznie od czasu zwrotu danego wariantu i różnicy w łącznych kosztach inwestycji i eksploatacji w określonym czasie, wtedy dla cieplejszej części Polski inwestycja w gruntową pompę ciepła może rzeczywiście okazać się nieopłacalna. Inaczej sytuacja może wyglądać w północno-wschodniej części Polski czy terenach podgórskich.

Zastanawiając się na wyborem jednej z tych technologii zawsze warto poprosić wykonawcę o przedstawienie wyceny obu wariantów. Ostateczna kwota zależy od cen i specyfiki poszczególnych urządzeń, ale również od kosztów wykonania odwiertów czy kolektora płaskiego w danej okolicy, a zwłaszcza warunków geologicznych.

Parametry pracy instalacji a charakterystyka pompy ciepła

Efektywność układu grzewczego z pompą ciepła w ścisły sposób zależy od jego parametrów pracy. Im wyższa będzie wymagana temperatura wody w instalacji, tym niższa będzie efektywność pompy. Podłączenie jej do systemu z grzejnikami o małej powierzchni, które do ogrzania domu wymagają dostarczenia wody o temperaturze rzędu 55-70oC, skutkuje niską efektywnością działania całego układu i w efekcie wysokimi kosztami eksploatacji. Zastosowanie pompy ciepła w takim przypadku nie jest ani opłacalne, ani racjonalne.

Nawet jeśli zastosujemy pompę ciepła, która ma możliwość podgrzania wody do wysokiej temperatury również w chłodne dni, to nadal efektywność systemu będzie mała. W porównaniu do modeli niskotemperaturowych praca takiej pompy ciepła pozwoli co prawda zredukować udział energii dostarczanej przez grzałkę szczytową, ale efektywność samego urządzenia działającego z wysoką temperaturą będzie niska. Jest to naturalny skutek potrzeby pokonania wysokiej różnicy między wymaganą temperaturą wody w instalacji, a temperaturą powietrza zewnętrznego, z którego odbieramy ciepło. Pokonanie tej różnicy wymaga pracy sprężarki, a ta pobiera tym więcej energii, im wyższa jest różnica wartości temperatury. Podobnie, jak z pompowaniem wody z niskiego na wysoki poziom budynku. Im wyższa jest różnica poziomów, tym wyższe jest zużycie energii przez pompę, która przetłacza wodę na określone piętro.

Kiedy zastosowanie pompy ciepła jest opłacalne? 

Teczka Ochsner - OCHSNER_Produktgruppe_Hawk-208

Odpowiedź na to pytanie jest proste, gdy zapewnimy pompie ciepła możliwość pracy z niską temperaturą zasilania. Dlatego tak ważna jest kompleksowa termomodernizacja. Dzięki obniżeniu strat ciepła możemy znacząco zmniejszać temperaturę wody w instalacji wymaganą do ogrzania domu w trakcie mrozów. W wielu budynkach poddanych termomodernizacji stare grzejniki są w stanie podczas mroźnych dni ogrzać dom już przy temperaturze wody na poziomie 45oC.

W domach, w których nie ma już możliwości istotnego zredukowania strat ciepła, ograniczenie temperatury wody uzyskuje się przez rozbudowę grzejników, np. członowych aluminiowych czy też ich wymianę na modele o większej powierzchni. Innym rozwiązaniem jest zastosowanie klimakonwektorów, czyli urządzeń zbliżonych konstrukcyjnie do grzejników, ale wyposażonych w wentylator, co pozwala zwiększyć intensywność przepływu powietrza. Czasem właściciel domu decyduje się na wymianę grzejników na ogrzewanie podłogowe, o ile jest to w danym budynku możliwe.

Zastosowanie pompy ciepła jest opłacalne, gdy zapewnimy jej możliwość pracy z niską temperaturą zasilania.

O czym należy pamiętać planując montaż klimakonwektorów?

Zaletą klimakonwektorów jest też możliwość chłodzenia pomieszczeń w okresie letnim. W tym czasie pompa ciepła dostarcza do instalacji wodę o niskiej temperaturze, np. 12-15oC. Takie rozwiązanie wymaga oczywiście zaizolowania rur w instalacji materiałem paroszczelnym, by powietrze nie miało kontaktu z chłodną ścianką rury. W przeciwnym razie na powierzchniach rur mogłoby okresowo dochodzić do wykraplania się wilgoci.

Stosując klimakonwektory również z zamiarem chłodzenia pomieszczeń należy zapewnić odpływ z każdego z tych urządzeń, ponieważ naturalnym efektem schładzania powietrza w pomieszczeniu jest wykraplanie się wody z pary wodnej zawartej w powietrzu.

Inne metody podwyższenia opłacalności instalacji z pompą ciepła

• Racjonalna obsługa. Jeśli zadbamy już o ograniczenie strat ciepła z budynku oraz optymalne warunki pracy pompy ciepła, wówczas warto wziąć pod uwagę możliwości uzyskania najwyższej efektywności pracy instalacji. Zwykle do dyspozycji mamy sterownik, który pozwala zaprogramować godziny pracy urządzenia w trybie przygotowania ciepłej wody i ogrzewania pomieszczeń.

Przykładowo dysponując powietrzną pompą ciepła z pewnością możemy łatwo podnieść efektywność podgrzewania wody do mycia ustawiając sterownik tak, aby pompa ciepła realizowała tę funkcję w najcieplejszej porze dnia. Dzięki temu jesienią i wiosną może się okazać, że pompa podgrzewa wodę, gdy temperatura zewnętrzna wynosi, np. 10-15oC, a nie 0oC czy 2-3oC. Przełoży się to jednoznacznie na wyższą efektywność systemu.

• Wykorzystanie oferowanych taryf energetycznych. Dążąc do redukcji kosztów ogrzewania warto rozważyć również skorzystanie z dostępnej okresowo niższej ceny energii elektrycznej. Taką możliwość dają taryfy strefowe, np. G12, G12w czy G13. Oferta jest zróżnicowana w zależności od wybranego operatora. Dla typowego gospodarstwa domowego jedną z wygodniejszych opcji jest taryfa G12w, w której niższa cena energii elektrycznej dostępna jest każdej nocy od 22.00 do 6.00 oraz cały weekend i w południe w dni robocze. Wiadomo przy tym, że w sezonie grzewczym, z reguły, nocą temperatura zewnętrzna jest znacznie niższa. Przekłada się to na wzrost strat ciepła z budynku i dłuższą pracę pompy ciepła w okresie nocnym, w czasie występowania niższe ceny energii. Według aktualnych szacunków wykorzystanie taryfy G12w pozwoli zredukować koszt ogrzewania o około 15 %.

W przyszłości należy spodziewać się jeszcze większych różnic między ceną energii elektrycznej w taryfie jednolitej, G11 a taryfami strefowymi. Jest to niezbędne do redukowania wymaganej mocy w systemie energetycznym w poszczególnych porach dnia. W celu optymalnego wykorzystania taryf strefowych również należy skorzystać z możliwości sterownika pompy ciepła i zintensyfikować pracę urządzenia w godzinach występowania niższej ceny energii elektrycznej.

• Współpraca z fotowoltaiką

Inną metodą ograniczenia kosztów eksploatacji pompy ciepła jest zastosowanie instalacji fotowoltaicznej, nawet o niewielkiej mocy. W szczególności w okresie wiosennym i letnim pozwala to optymalnie wykorzystać energię elektryczną generowaną przez instalację fotowoltaiczną do bieżącego zasilania pompy ciepła i akumulacji energii w budynku, a przez to zredukować zużycie energii z sieci.

Szacunkowe koszty eksploatacji 

Z pewnością rozważając wymianę starego kotła na pompę ciepła, zastanawiamy się nad tym, jak wysoki może być roczny koszt ogrzania domu i przygotowania ciepłej wody. Zależy to oczywiście od potrzeb energetycznych domu, a także parametrów instalacji.

W celu uzyskania odpowiedzi na to pytanie dokonano oszacowania aktualnych, rocznych kosztów ogrzewania domu o powierzchni 150 m2 zamieszkałego przez czteroosobową rodzinę. Rozważono i porównano trzy przypadki tego samego budynku:

1. nie został on poddany termomodernizacji;
2. przeprowadzono w nim częściową modernizację polegającą na ociepleniu ścian;
3. wykonana została gruntowna termomodernizacja.

Wyniki obliczeń dla tych wszystkich sytuacji pokazano na wykresie 1.

Wykres 1. Szacowany roczny koszt ogrzewania domu i przygotowania ciepłej wody

Jak wynika z obliczeń w przypadku domu, który nie został ocieplony, a jest wyposażony w grzejniki wymagające zasilania wodą o wysokiej temperaturze, zastosowanie pompy ciepła nie przynosi wyraźnych oszczędności w stosunku do innych popularnych metod ogrzewania.

Natomiast już częściowa modernizacja budynku przez zastosowanie stosunkowo niewielkiej grubości warstwy izolacji, powoduje zmniejszenie zapotrzebowania na energię. Jednocześnie spada wymagana temperatura wody w instalacji, więc rośnie efektywność układu z pompą ciepła. Dzięki temu koszt eksploatacji pompy ciepła jest znacznie niższy.

Z kolei w domu, który został poddany przemyślanej i gruntownej termomodernizacji koszt eksploatacji pompy ciepła przy obecnej ceny energii elektrycznej (około 1,03 zł/kWh brutto) spada do wartości poniżej 5000 zł/rok.

Zauważmy także, że różnica w kosztach eksploatacji między budynkiem nieocieplonym, a poddanym gruntownej termomodernizacji wynosi nawet około 9000 zł rocznie.

Co bardzo ważne po ociepleniu domu nie potrzebujemy kupować pompy ciepła o wysokiej mocy. Zamiast urządzenia o mocy 12 kW wystarczająca jest już pompa 4-6 kW. Przekłada się to wyraźnie na koszt zakupu tego nowoczesnego urządzenia grzewczego, co przedstawiono na wykresie 2.

Wykres 2: Szacowane nakłady na zakup gruntowej pompy ciepła wraz z instalacją dolnego źródła oraz powietrznej pompy ciepła

Jak widać szacowane wydatki na tę inwestycją zależą w dużej mierze od standardu energetycznego budynku. W praktyce koszt będzie jeszcze bardziej zróżnicowany w zależności od wybranej technologii i producenta.

Zarówno w przypadku kosztów ogrzewania budynku, jak i kosztów zakupu urządzenia widzimy bardzo wyraźna różnicę między wartościami dla domu nieocieplonego a poddanego częściowej lub gruntownej termomodernizacji. Łącząc te wartości i uwzględniając koszty eksploatacji dla 15 lat (zakładając 3% wzrostu cen kosztów eksploatacji) widzimy, że w perspektywie tego czasu oszczędności z tytułu termomodernizacji i zastosowania pompy ciepła w odpowiednich warunkach mogą wynieść nawet do 200 000 zł.

Wykres 3. Wydatki poniesione na zakup i użytkowanie pompy gruntowej i powietrznej

Podsumowanie 

Wymiana starej instalacji z kotłem na nowoczesny układ z pompą ciepła oznacza możliwość uzyskania niskich kosztów eksploatacji i wygodnej obsługi. Instalacja taka nie będzie również objęta nowym systemem uprawnień do emisji CO2 z domowych systemów grzewczych, tzw. ETS2. W cenie, którą płacimy za energię elektryczną ujęto już koszt uprawnień do emisji, a rosnący udział energii elektrycznej generowanej z odnawialnych źródeł energii redukuje wpływ tej opłaty. Unikamy zatem ryzyka wzrostu kosztów ogrzewania po planowanym wprowadzeniu systemu ETS2.

Wracając do tytułowego pytania, można stwierdzić, że zastosowanie pompy ciepła jest opłacalne, jeśli cały proces modernizacji zostanie przeprowadzony w odpowiedni sposób, co oznacza podjęcie następujących po sobie odpowiednich kroków, czyli:

• termomodernizacja budynku;
• wybór nowego urządzenia grzewczego (pompa gruntowa lub powietrzna) stosowanie do naszych oczekiwań i możliwości;
• dobór pompy ciepła dopasowanej do potrzeb energetycznych ocieplonego domu;
• zadbanie o redukcję wymaganej temperatury wody w instalacji;
• fachowy montaż i uruchomienie;
• racjonalna obsługa;
• możliwość wykorzystania taryf strefowych, np. G12, G12w, G13 lub też współpraca z instalacją fotowoltaiczną;
• dbałość o odpowiedni stan techniczny pompy ciepła i instalacji.