Ogrzewanie budynków wiąże się z dużymi kosztami eksploatacyjnymi. Dotyczy to wszystkich obiektów, zarówno mieszkaniowych, jak i komercyjnych. Rodzi to jednocześnie pytania o to, jak obniżyć te koszty, zapewniając sobie się nie tylko niższe rachunki, ale i przyczynić się do poprawy dobrostanu środowiska naturalnego. Biorąc pod uwagę te oczekiwania, warto zainteresować się potencjałem pomp ciepła, które są efektywnym, ekonomicznym i ekologicznym źródłem ciepła. Dowiedzmy się, jak mogą one obniżyć koszty ogrzewania w firmach i domach jednorodzinnych?
Jak działają pompy ciepła?
Żeby zrozumieć, dlaczego pompy ciepła tak bardzo przyczynia się do wytwarzania czystej, taniej energii, musi najpierw zrozumieć zasadę ich działania.
Kluczowe jest to, iż wykorzystują ona darmową energię zgromadzoną w środowisku naturalnym – powietrzu, wodzie lub gruncie – do ogrzewania budynków. Odpowiedzią jest tu tzw. cykl Carnota, polegający na przenoszeniu ciepła z jednego miejsca do drugiego. Dzięki temu pompy ciepła mogą przekształcać i transportować istniejącą energię cieplną. Zupełnie inaczej to wygląda w tradycyjnych systemach grzewczych, które, aby wytworzyć ciepło, muszą spalać paliwa, np. węgiel, drewno itp.
Aby zrozumieć zasadę działania pomp ciepła, trzeba też poznać ich schemat. Składają się z parownika, sprężarki, skraplacza i zaworu rozprężnego. Cały proces rozpoczyna się od pobrania ciepła z otoczenia. Zależnie od rodzaju pompy – może to być powietrze, grunt lub woda. Następnie to ciepło jest przekształcane w gaz o niskiej temperaturze. Sprężarka poddaje je wysokiemu ciśnieniu, co powoduje wzrost temperatury. Już ciepły gaz przechodzi w dalszej kolejności przez skraplacz, a tam oddaje ciepło do systemu grzewczego budynku, gaz zaś schładza się i kondensuje. Na sam koniec – zawór rozprężny obniża ciśnienie gazu, a cykl może rozpocząć się od początku.
Rodzaje pomp ciepła: powietrzne, gruntowe i wodne
Jak wspomnieliśmy w poprzednim akapicie, pompa ciepła może pobierać energię z powietrza, gruntu lub wody. I właśnie na tej podstawie rozróżniamy różne rodzaje tego urządzenia. Poniżej opiszemy każdą z nich.
- Powietrzne pompy ciepła (air-source heat pumps)
To właśnie powietrzne pompy ciepła się najpopularniejsze, najchętniej wybierane głównie ze względu na niższe koszty instalacyjne oraz prostszy montaż. Jak sama nazwa wskazuje, pobierają ciepło z powietrza zewnętrznego i przekazują go do wnętrza budynku. To urządzenia mogące pracować choćby w umiarkowanie niskich temperaturach zewnętrznych (do -20 stopni Celsjusza), chociaż, co warto wiedzieć, ich wydajność spada w miarę obniżania się temperatury.
Koszt instalacji tego rozwiązania jednak rekompensuje ten mankament, tym bardziej iż rzadko kiedy temperatury są tak ekstremalnie niskie. jeżeli jednak wystąpią, dobrze mieć alternatywne źródło energii, na przykład kominek.
- Gruntowe pompy ciepła (ground-source heat pumps)
Gruntowe pompy ciepła zapewniają niezwykle wysoką efektywność, co wynika z tego, iż grunt utrzymuje stosunkowo stałą temperaturę przez cały rok. Dzięki temu działają z zadowalającą wydajnością, i to niezależnie od warunków pogodowych. Urządzenia te są w stanie pobierać ciepło z gruntu dzięki poziomych lub pionowych wymienników ciepła.
Coś jednak za coś – a tu oczywiście mowa o kosztach instalacji, które w przypadku pomp gruntowych są o wiele wyższe niż pomp powietrznych. Wynika to głównie z tego, iż trzeba wykonać odwierty i rozległe wykopy na działce. Wymaga to też większej przestrzeni na instalację, co jest raczej wykluczone na ograniczonych terenowo obszarach miejskich.
- Wodne pompy ciepła (water-source heat pumps)
Kolejny typ – wodne pompy ciepła, korzystają z ciepła obecnego w wodach gruntowych, jeziorach, rzekach lub stawach. Woda tak samo, jak grunt, utrzymuje stabilną temperaturę przez większość czasu, co zapewnia dużą efektywność. Pamiętajmy jednak, iż instalacja tego urządzenia wymaga dostępu do odpowiedniego źródła wody, a także spełnienia określonych warunków technicznych i środowiskowych.
Koszty instalacji też są dość znaczne, wyższe niż pomp powietrznych i porównywalne lub choćby trochę niższe niż w przypadku pomp gruntowych. Wiele jednak zależy od warunków lokalnych. I właśnie, tego rodzaju pompy ciepła są szczególnie popularne w rejonach, gdzie jest dostęp do naturalnych źródeł wody.
Najważniejsze kwestie – koszty instalacji, eksploatacji i wpływu na środowisko
Żeby wybrać odpowiedni rodzaj pompy ciepła, musimy wziąć pod uwagę najważniejsze czynniki – analizę kosztów instalacji oraz eksploatacji, potencjalne oszczędności i wpływ na środowisko.
- Koszty instalacji
O kosztach instalacji napisaliśmy już co nieco w poprzednim akapicie. Jak wiemy, różnią się one dość znacząco zależnie od rodzaju urządzenia. Powietrzne pompy ciepła są najtańsze w instalacji, ponieważ ich ceny wahają się w granicach kilkunastu tysięcy złotych dla domów jednorodzinnych. Inaczej to wygląda w przypadku gruntowych i wodnych pomp ciepła, które są znacznie droższe, bo koszty mogą sięgać choćby kilkudziesięciu tysięcy złotych, szczególnie iż trzeba tu wykonywać odwierty bądź dostosowywać systemy wodne. Pamiętajmy jednakowoż, iż wyższe koszty zostaną zrekompensowane przez wyższą efektywność tych rozwiązań, a to oczywiście przekłada się na niższe koszty eksploatacyjne w dłuższej perspektywie czasowej.
- Koszty eksploatacji
I właśnie, skoro mowa o kosztach eksploatacyjnych, to przejdźmy do nich. Ogólnie eksploatacja jest o wiele tańsza w porównaniu do tradycyjnych systemów grzewczych opartych na paliwach kopalnych. Pokazuje to wysoki współczynnik COP (Coefficient of Performance), który określa miarę efektywności pompy ciepła, czyli ile jednostek ciepła urządzenie jest w stanie dostarczyć do budynku w stosunku do jednej jednostki zużytej energii elektrycznej. Mówiąc krócej, COP określa, jak efektywnie urządzenie przekształca energię elektryczną w ciepło. Oznacza to, iż koszty eksploatacji mogą być choćby o 50-70% niższe niż w przypadku ogrzewania gazowego czy olejowego. Przykładowo, jak pompa ciepła ma współczynnik COP równy 4, to na każdą zużytą jednostkę energii elektrycznej wytwarza 4 jednostki ciepła. Wartość tego współczynnika może się różnić zależnie od różnych czynników, jak typ pompy ciepła, warunki zewnętrzne i jakość instalacji systemu.
- Wpływ na środowisko
Dla każdego, dla kogo ochrona środowiska jest ważna, wybór pompy ciepła powinien być priorytetem. To jedno z najbardziej ekologicznych rozwiązań dostępnych na rynku. Nie emitują bezpośrednio gazów cieplarnianych ani zanieczyszczeń powietrza, jak ma to miejsce w systemach opartych na spalaniu paliw. W pełni wykorzystują odnawialne źródła energii, co zmniejsza zależność od paliw kopalnych oraz ogranicza emisję CO2.
Podsumowując, pompa ciepła to doskonałe rozwiązanie pod każdym względem – ekonomicznym, efektywnym i środowiskowym. Warto przemyśleć taką inwestycję!
Wpis gościnny.
