Data publikacji:

Montaż pompy ciepła: poradnik

Pompy ciepła cieszą się rosnącym zainteresowaniem, pomimo stosunkowo wysokich kosztów instalacji. Docenia się walory ekologiczne pomp ciepła, ale inwestorów interesują głównie korzyści finansowe w postaci zmniejszenia kosztów ogrzewania domu oraz atrakcyjnych form dofinansowania inwestycji. Warunkiem wykorzystania tych możliwości jest prawidłowy montaż pompy ciepła. Jak powinien przebiegać i na co należy zwrócić uwagę?
pompa ciepła
W pompach ciepła wykorzystuje się znany już od niemal dwustu lat odwrócony termodynamiczny obieg zwany cyklem Carnota. Pompa ciepła nie produkuje ciepła, a jedynie pobiera ciepło z ośrodka o niższej temperaturze i przekazuje go ośrodkowi o wyższej temperaturze. Brzmi to paradoksalnie, dopóki nie zgłębi się zasady działania tego urządzenia. Żeby pompa mogła działać, konieczne jest dostarczenie z zewnątrz energii elektrycznej na wymuszenie obiegu, jednak montaż pompy ciepła daje kilkakrotnie wyższe oszczędności na ogrzewaniu budynku i zaopatrzeniu w ciepłą wodę.

Budowa i zasada działania pompy ciepła

Każda pompa ciepła składa się z następujących elementów:
• dolnego źródła ciepła (gruntu, wody lub powietrza);
• układu roboczego, w którym krąży czynnik roboczy, podlegając przemianom termodynamicznym (izotermiczne sprężanie, parowanie, rozprężanie i skraplanie);
• górnego źródła ciepła, w którym uzyskane ciepło jest wykorzystywane do ogrzania instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej lub bezpośrednio do ogrzania powietrza (nie podgrzewają ciepłej wody użytkowej).

Cały ten układ działa odwrotnie niż powszechnie znana lodówka. W układzie pompy ciepła krąży czynnik roboczy (np. wodny roztwór glikolu), którego temperatura musi być niższa niż temperatura dolnego źródła ciepła. Podczas kontaktu z dolnym źródłem ciepła w wymienniku dochodzi do parowania czynnika roboczego, który następnie jest sprężany, w wyniku czego rośnie jego ciśnienie i temperatura. Ogrzane pary są kierowane do skraplacza, gdzie ciepło jest przekazywane do górnego obiegu. Czynnik roboczy traci ciepło, ochładza się i jest rozprężany, by ponownie osiągnął temperaturę niższą od temperatury dolnego źródła. W pompach ciepła, w których źródłem ciepła jest powietrze, jest ono kierowane z zewnątrz do pompy ciepła za pomocą wentylatora. 

Rodzaje pomp ciepła

Gruntowa pompa ciepła

 Gruntowa pompa ciepła wykorzystuje ciepło zgromadzone pod powierzchnią gruntu. Już na głębokości około 1,5 m temperatura jest stała przez cały rok i zbliżona do średniej rocznej temperatury powietrza (w Polsce jest to około 8 stopni Celsjusza, nie licząc gór), a potem rośnie średnio o około 3 stopnie na każde 100 m. Gruntowe pompy ciepła są najwydajniejsze, ale montaż pompy ciepła tego typu wymaga kosztownych robót ziemnych i dużej powierzchni działki do położenia kolektorów poziomych lub wierceń i ekspertyz geologicznych w przypadku kolektorów pionowych. 

Wodna pompa ciepła

Ten rodzaj pompa ciepła wykorzystuje ciepło zgromadzone w zbiornikach wodnych (stawy, jeziora) lub w wodach gruntowych. Mało kto dysponuje własnym niezamarzającym do dna zbiornikiem wodnym, natomiast wykorzystanie wód gruntowych wymaga wykonania specjalnych studni do czerpania i zrzucania wykorzystywanej wody oraz kosztownego filtrowania wody. Montaż pompy ciepła jest też związany z ryzykiem spadku poziomu wód gruntowych lub ich zbyt małą wydajnością. 

Powietrzna pompa ciepła

Montaż pompy ciepła powietrze-woda jest najtańszym i najchętniej wybieranym rozwiązaniem. Ciepło służące do podgrzewania wody jest pobierane z otaczającego dom powietrza i w związku z tym nie wymaga dużej działki ani wierceń. Pompy ciepła powietrze-woda są mniej wydajne zimą, chociaż postęp technologiczny sprawił, że nawet przy temperaturze powietrza do -20 °C możliwe jest częściowe zaspokojenie potrzeb budynku mieszkalnego w ciepło użytkowe. Decydując się na instalacje pomp ciepła powietrze-woda, warto pomyśleć o układzie biwalentnym, w którym w czasie zimowych mrozów system ogrzewania przestawia się na inne źródło ciepła, w postaci np. kotła gazowego. 

Pompy ciepła w różnych budynkach

Nowe budynki, zgodnie z przepisami zawartymi w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity — Dz.U. 2019 poz. 1065), muszą spełniać normy budynków energooszczędnych. Pompa ciepła jest źródłem ciepła dostosowanym do współpracy z grzejnikami niskotemperaturowymi i ogrzewaniem podłogowym, dlatego lepiej jest przewidzieć takie rozwiązanie na etapie projektowania budynku niż później przeprowadzać kosztowne modernizacje instalacji centralnego ogrzewania. Montaż pompy ciepła w starym domu jest związany z ryzykiem niewłaściwego dobrania mocy urządzenia, koniecznością korzystania z alternatywnego źródła ciepła w czasie większych mrozów i modernizacją instalacji c.o. 

Montaż pompy ciepła powietrze-woda

 Pompy ciepła powietrze-woda są proste w montażu i mogą występować w dwóch wersjach.
 1. Split składa się z dwóch modułów. Moduł montowany na zewnątrz składa się z wentylatora, parownika, sprężarki, zaworu rozprężnego i ewentualnie zaworu czterodrogowego, który umożliwia wykorzystanie pompy ciepła do chłodzenia. Część wewnętrzna zawiera skraplacz, pompę wymuszającą obieg wody w górnym źródle, zasobnik centralnej wody użytkowej i wspomagający podgrzewacz elektryczny.
2. Monoblok to pompa jednoczęściowa montowana w całości na zewnątrz budynku. Jej masywniejsza i trwalsza konstrukcja oraz konieczna izolacja termiczna powodują, że monobloki są droższe od pomp typu split. Prawidłowa praca pompy ciepła powietrze-woda wymaga właściwej lokalizacji modułu zewnętrznego. Powinien on być umieszczony na trwałym i równym podłożu, ale nie na chodniku (ze względu na zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej), w miejscu osłoniętym od wiatru, ale dobrze nasłonecznionym. Podczas pracy urządzenia emitowane są drgania i hałas rzędu 50-60 dB, w związku z tym lokalizacja nie powinna zakłócać spokoju mieszkańców. Urządzenie powinno być łatwo dostępne w celu konserwacji.

Nie jest zalecany samodzielny montaż pompy ciepła, zwłaszcza że w pompach typu split część instalacji wykonuje na miejscu instalator. Instrukcja montażu pompy ciepła bywa ignorowana lub błędnie rozumiana. Znaczne przechylenie urządzenia może spowodować uszkodzenie obiegu chłodniczego, a niewłaściwy montaż może być przyczyną głośniejszej pracy urządzenia, większego poboru mocy i mniejszej wydajności pompy. Montaż pompy ciepła lepiej więc powierzyć fachowcom.
Autor: Lech Wójcik