W ostatnich latach obserwujemy dynamiczny wzrost liczby zamontowanych pomp ciepła w Polsce, które służą do ogrzewania domu i ciepłej wody użytkowej, a także oferują funkcję chłodzenia. Poniżej przedstawiamy warunki dla pomp powietrznych i gruntowych jakie należy spełnić, aby cieszyć się tymi rozwiązaniami.

Podejmując decyzję o wyborze źródła ciepła, sposobie ogrzewania domu lub też planując modernizację kotłowni można znaleźć na rynku przynajmniej kilka rodzajów pomp ciepła. Pompy ciepła możemy podzielić ze względu na rodzaj dolnego źródła ciepła. Z uwagi na to kryterium najogólniej możemy podzielić je na pompy ciepła gruntowe oraz powietrze.

Pompy ciepła nie posiadają paleniska dlatego ich montaż nie narzuca dodatkowych wymagań przeciwpożarowych, czy wentylacyjnych jak w przypadku zastosowania tradycyjnych źródeł grzewczych takich jak kotły gazowe czy na paliwa stałe. W przypadku pomp ciepła brak jest również wymogów związanych z bezpiecznym odprowadzaniem spalin, budową komina czy też koniecznością uzależniania pracy od działania wentylacji mechanicznej (także okapów kuchennych) jak dla tradycyjnych kotłów z otwartą komorą spalania. Sprawdźmy zatem jakie wymagania musimy spełnić by cieszyć się tymi rozwiązaniami.

Pompa ciepła powietrze/woda

Zasadę działania pompy powietrze-woda można sprawdzić klikając tutaj

Instalacja pompy ciepła typu powietrze-woda nie wymaga konieczności uzyskiwania dodatkowych decyzji urzędowych przez inwestora. Wyjątek od tej reguły stanowią obiekty będące pod ochroną konserwatora zabytków.

Na etapie planowania inwestycji związanej z wyborem nowego źródła ciepła w istniejącym budynku lub wyborem sposobu ogrzewania nowo budowanego domu warto zastanowić się nad montażem pompy ciepła typu powietrze-woda i zlecić firmie projektowo-wykonawczej zajmującej się techniką grzewczą wykonanie projektu takiej pompy. Projekt techniczny pompy ciepła zawiera obliczenia związane m.in. z zapotrzebowaniem budynku na ciepło do celów CO i CWU, doborem typu i mocy pompy ciepła, doborem pozostałych elementów niezbędnych do właściwego funkcjonowania systemu grzewczego w danym budynku. Dokumentacja taka powinna ponadto zawierać schemat instalacji grzewczej oraz wytyczne niezbędne do uruchomienia instalacji. Poprawne zaprojektowanie instalacji grzewczej z pompą ciepła przez projektanta z doświadczeniem da pewność, że układ grzewczy w budynku jak i sama pompa ciepła będą pracowały optymalnie, a eksploatacja takiego układu będzie tania, komfortowa i możliwie bezawaryjna.

Kupowanie gotowych zestawów przy braku szerszej wiedzy z zakresu techniki grzewczej może okazać się nietrafioną inwestycją, gdyż takie zestawy nie uwzględniają aktualnego stanu budynku. Przed zakupem pompy ciepła warto zwrócić się do firmy, która przeanalizuje aktualny stan budynku, potrzeby klienta i dokona właściwego doboru techniki grzewczej.

Jakie wymogi trzeba spełnić aby zamontować pompę ciepła powietrze-woda?

Wymogi dla jednostki zewnętrznej:

Zaleca się jej montaż najczęściej na elewacji lub na fundamencie ok. 30-60 cm nad ziemią oraz z zachowaniem właściwej odległości od elewacji i pozostałych przeszkód występujących w najbliższym otoczeniu. Pod jednostkę zewnętrzną należy przewidzieć również takie miejsce, które zapewni możliwość odprowadzania skroplin powstałych w procesie odszraniania parownika w jednostki zewnętrznej pompy ciepła. Przy temperaturach zewnętrznych poniżej +5ºC proces odszraniania może być realizowany od kilku do kilkunastu razy na dobę w zależności od producenta. Obiektywny dobór urządzenia grzewczego (pompy ciepła) powinna wykonać firma, która w swojej ofercie posiada rozwiązania kilku różnych producentów z branży ciepłowniczej oraz jest otwarta na nowe technologie dostępne na rynku.

Pompa ciepła powietrze-woda All in One SOLSUMPompa ciepła powietrze-woda All in One SOLSUM

Dodatkowo miejsce posadowienia jednostki zewnętrznej powinno uwzględniać dostęp na okoliczność np. przeglądu serwisowego.

Kolejna rzecz, na którą należy zwrócić uwagę to hałas generowany przez jednostkę zewnętrzną. Generalnie inwerterowe pompy ciepła powietrze-woda są dość ciche i w zależności od producenta i modelu poziom ciśnienia akustycznego najczęściej wynosi 55-65 [dB] (mierzony 1 [m] od urządzenia i ok. 35 [dB] 6-10 [m] od jednostki zewnętrznej). Pompa ciepła przy zamkniętych oknach nie powinna być słyszalna wewnątrz domu. Niemniej jednak producenci nie zalecają montażu jednostki zewnętrznej np. przy oknie sypialni.

Niektórzy producenci pomp ciepła wyposażają je w tryb „silent”, który obniża prędkość wentylatora i tym samym wycisza jednostkę. Tryb wyciszenia można ustawić z poziomu aplikacji na smartfonie.

Jednostki pompy ciepła połączone są ze sobą rurami chłodniczymi izolowanymi dlatego lokalizacja jednostki zewnętrznej pompy powinna uwzględniać maksymalną długość i trasę instalacji chłodniczej. W zależności od producenta fabrycznie odległości pomiędzy jednostką wewnętrzną, a zewnętrzną mogą wynosić 15 – 30 [m]. Trzymanie się odległości zalecanych przez producenta gwarantuje małe straty na rurach oraz brak konieczność uzupełnienia czynnika chłodniczego.

Często pojawia się pytanie która strona świata jest najlepsza do montażu jednostki zewnętrznej? Nie jest to aż tak istotne jak może się wydawać, pompa pracuje cały rok na potrzeby cwu, grzanie, często też chłodzenie.

Należy zauważyć, że przy posadowieniu pompy ciepła powietrze woda nie występują prace ziemne.

W przypadku montażu jednostki wewnętrznej pompy ciepła jednym z istotnych wymogów jest ilość dostępnego miejsca i wysokość pomieszczenia technicznego/kotłowni. Ilość potrzebnego miejsca będzie zależała od wersji wybranej pompy. Jednostki wewnętrzne mogą być wykonane w różnych wariantach np. wolnostojące z wbudowanym zasobnikiem cwu i buforem lub jako jednostki naścienne.

Najczęściej wybieranym rozwiązaniem szczególnie w nowo budowanych domach jednorodzinnych jest wersja All in One. Taka jednostka wewnętrzna ma zintegrowany zasobnik cwu i bufor z jednostką zewnętrzną, wygląda bardzo estetycznie i zajmuje minimalną powierzchnię, zazwyczaj mniej niż 1m2. Wymagana wysokość pomieszczenia na pompę ciepła w wersji zintegrowanej  powinna wynosić min. 2,3 – 2,4 [m]. Jeśli pomieszczenie techniczne przeznaczone pod zabudowę pompy ciepła charakteryzuje się mniejszą wysokością zasobnik cwu lub bufor można zamontować w wersji wolnostojącej. Takie rozwiązanie jest często wybierane w istniejących obiektach z uwagi na konieczność integracji pompy z istniejącą instalacją grzewczą w budynku np. współpraca pompy ciepła z drugim źródłem ciepła.

Rys. Jednostka typu All in One marki Kronoterm (jednostka wewnętrzna, bufor, zasobnik cwu)

Pompy ciepła powietrze-woda przez ostatnie lata zyskują coraz większą popularność ze względu na przystępną ceną oraz rosnącą sprawność. Całoroczna sprawność określoną współczynnikiem SCOP przy wysokiej klasy pompach powietrznych jest zbliżona do 5 i jest wynikiem na poziomie pompy gruntowej, co jeszcze kilka lat temu było nie do pomyślenia.

Pompa ciepła gruntowa

Kolejnym rodzajem pomp ciepła z uwagi na rodzaj dolnego źródła są gruntowe pompy ciepła. Pompy gruntowe jak sama nazwa wskazuje odbierają ciepło z gruntu za pomocą gruntowego wymiennika ciepła w układzie poziomym lub pionowym.

Rys. Kolektor pionowy gruntowa pompa ciepła, źródło: PORT PC

Pompy z kolektorem pionowym wymagają dopełnienia pewnych formalności wynikających z wymagań ustawy z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze. Dotyczy to sytuacji, gdy wykonuje się otwory na obszarach górniczych albo poza nimi o głębokości powyżej 30 m. Zgodnie z wymogami ustawy dla tego typu inwestycji konieczne jest sporządzenie projektu robót geologicznych, który podlega zgłoszeniu w starostwie. Jeżeli w terminie 30 dni od zgłoszenia starosta nie wniesie sprzeciwu, można rozpocząć wykonywanie odwiertu. W niektórych przypadkach jako dolne źródło ciepła można wykorzystać zbiorniki wodne, studnie, cieki powierzchniowe. Wykonując pompy ciepła z dolnym źródłem w postaci wody trzeba wziąć pod uwagę przepisy prawa geologicznego i górniczego wspomniane powyżej (tak jak dla pomp gruntowych), a także dodatkowo przepisy ustawy z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne. W przypadku tych pomp wykonuje się studnię, czyli – zgodnie z ustawą – obiekt służący do ujmowania wód podziemnych, który jest urządzeniem wodnym. Wykonywanie urządzeń wodnych zazwyczaj wymaga uzyskania pozwolenia wodnoprawnego w przypadku celów innych niż zwykłe korzystanie z wody w gospodarstwie domowym przy poborze w ilości do 5 m³ na dobę. Studnie pod pompę ciepła wodną wymagają uzyskania pozwolenia wodnoprawnego. Do wniosku o pozwolenie wodnoprawne składane w starostwie trzeba dołączyć m.in. operat wodnoprawny. Oprócz powyższych formalności warto zadbać o to, by firma montująca pompę tego typu wykonała odwiert próbny w gruncie i wyliczyła, jakie jest zapotrzebowanie budynku na ciepło, a następnie na podstawie uzyskanych informacji dobrała odpowiedni rodzaj urządzenia. W związku z powyższym przy wyborze gruntowej pompy ciepła nie unikniemy tego typu problemów, które bezpośrednio wpływają na czas wykonania instalacji, proces inwestycyjny i jego koszty. Oto wybrane wymagania przy pompie gruntowej:

Dokumentacja projektowa. Przed wykonaniem pionowych wymienników gruntowych niezbędne jest opracowanie projektu robót geologicznych lub planu ruchu zakładu górniczego (tabela poniżej) a także zgłoszenie zamiaru przystąpienia do rozpoczęcia prac w stosownym urzędzie.

Głębokość otworu wiertniczego (m) Projekt robót geologicznych Plan ruchu zakładu górniczego
≤ 30  (poza obszarem górniczym) Tak Nie
≤ 30 (na obszarze górniczym) Tak Nie
≤ 100 (poza obszarem górniczym) Tak Nie
≤ 100 (na obszarze górniczym) Tak Tak
>100 (niezależnie od obszaru) Tak Tak

Wymagania podczas prac: kolektor pionowy

Dla prawidłowego i bezproblemowego wykonania odwiertów pod sondy gruntowe inwestor powinien:
– przekazać wykonawcy zaktualizowaną mapę geodezyjną z naniesionym uzbrojeniem podziemnym,
– zapewnić dojazd dla wiertnicy oraz wolną przestrzeń na działce dla swobodnej jej pracy. Orientacyjna szerokość dróg dojazdowych wynosi tutaj 1,5 [m] dla wiertnicy gąsienicowej, 2,5 [m] dla wiertnicy zamocowanej na samochodzie ciężarowym; wymiary działki dla swobodnej pracy wynoszą odpowiednio 6 x 5 [m] dla wiertnic gąsienicowych i 8 x 5 [m] dla wiertnic na samochodach ciężarowych,
– zapewnić dostęp do wody wodociągowej z punktem poboru o wydajności min. 50 [l/min],
– zapewnić przyłącze elektryczne jedno- lub trójfazowe (do uzgodnienia z wykonawcą),
– zapewnić w razie potrzeby kontener na odpady,

Dodatkowo, podczas robót ziemię z odwiertu wypłukuje się wodą, więc po ich zakończeniu na działce zostaje góra błota, z którym trzeba coś zrobić, w praktyce jedynym sensownym rozwiązaniem jest jej wywiezienie.

Koszt wykonania dolnego źródła ciepła w przypadku pompy gruntowej jest związana z wykonaniem gruntowego wymiennika ciepła.

W zależności od wyboru rozwiązania gruntowy wymiennik ciepła może być wykonany jako pionowy lub poziomy. Rolę czynnika chłodniczego pełni w nim roztwór biodegradowalnego glikolu lub alkoholu. Cena za odwiert uzależniona jest od warunków glebowych dla danej instalacji i metody wiercenia, które może być wykonane wiertłem hydraulicznym 100 [zł/mb] z uwzględnieniem ryczałtu strefowego, wiertłem udarowym 120 [zł/mb] lub wiertłem diamentowym 130 [zł/mb]. Głębokość pojedynczego odwiertu najczęściej oscyluje w granicy 100 m lub więcej. Nie warto na tym oszczędzać gdyż koszty ewentualnych napraw np. w przypadku rozszczelnień w wyniku błędów montażowych, niezastosowania się do wytycznych producenta czy zastosowania niskiej jakości komponentów w przypadku pomp gruntowych (dolnego źródła) mogą być znaczne.

Przykładowy standardowy dom piętrowy o powierzchni 200 m² wymaga zastosowania dwóch odwiertów (dwa odwierty po 100 metrów z ułożeniem sond pionowych) to koszt około 24,4 tys. zł, połączenie kolektora z pompą ciepła (wprowadzenie do budynku) – 2,1 tys. zł, + 23% vat.  Długości wymaganego wymiennika pionowego rekomenduje producent w zależności od warunków glebowych.

Nieco tańszym rozwiązaniem jest wykonanie kolektora poziomego.

Rys. poziomy kolektor przy pompie ciepła gruntowej, źródło PORT PC

Rys. Układanie kolektora poziomego, źródło: oBud.pl

Kolektor poziomy i wymagania z nim związane

Kolektor poziomy układa się w sposób horyzontalny na powierzchni kilkuset metrów kwadratowych, na pionowy wystarczy kilkadziesiąt (między odwiertami trzeba zachować minimum 5-8-metrowe odstępy, w zależności od głębokości), ale zdarza się, że jest on blisko dwukrotnie droższy. Ułożenie kolektora poziomego jest zadaniem stosunkowo prostym i zdarza się, że inwestorzy z powodzeniem robią to we własnym zakresie, korzystając jedynie z wytycznych uzyskanych od projektanta. W ten sposób może się udać nieco ograniczyć koszt inwestycji. Kolektorów pionowych nie da się wykonać bez specjalistycznego sprzętu. Wydajność kolektora poziomego jest silnie zależna od rodzaju gruntu oraz stopnia jego nasycenia wodą. Najlepiej gdy jest on gliniasty i mocno nasączony – 1[m2] takiego gruntu ma wydajność cieplną na poziomie 30 – 40 [W/m2]. W przypadku gruntu suchego, niespoistego, takiego jak spotykane w wielu regionach kraju piaski, wydajność ta spada do poziomu zaledwie 8 – 10 [W/m2].

Podejmując decyzję o montażu gruntowej pompy ciepła z kolektorem pionowym niezbędna jest zawsze ocena fachowca lub firmy mającej sprzęt do pomiarów przewodności i pojemności cieplnej gruntu. Dla przykładu jeśli grunt ma wydajność ok. 15 [W/m2], a parametry użytkowe planowanej pompy ciepła to 10 kW mocy grzewczej i COP na poziomie 4, to na kolektor powinno się przeznaczyć ok. 500 [m2] działki. Na terenach wiejskich z dostępności powierzchni dzaiłki nie powinno być z tym problemu, jednak w rejonach podmiejskich, zurbanizowanych może być to trudne lub wręcz niemożliwe. Powyższe zestawienie należy traktować jako wartość szacunkową, którą należy ustalać każdorazowo w sposób indywidualny. Należy też pamiętać, że wskazana wartość odnosi się do wydajności cieplnej gruntu, a sam kolektor jest tylko wymiennikiem, a więc gęstsze ułożenie jego rur w żaden sposób nie zwiększy ilości pozyskiwanego ciepła, za to w skrajnych wypadkach może sprzyjać tworzeniu się tarczy lodowej pomiędzy blisko położonymi przewodami kolektora, kiedy ziemia się zanadto wyziębi. W uproszczeniu, aby ogrzać określoną powierzchnię domu należy przeznaczyć 1,5 – 2,5 razy większą powierzchnię działki, a z uwagi na tak szeroki zakres, dobór wielkości kolektora poziomego i sposób jego ułożenia z zachowaniem odstępów pomiędzy rurami powinien być wyliczany indywidualnie w zależności od lokalizacji obiektu.

Kolektor poziomy korzysta głównie z ciepła pochodzącego ze słońca i wód opadowych (rury znajdują się zbyt płytko, by ciepło z wnętrza ziemi miało większe znaczenie) i dlatego powierzchnia nad kolektorem nie może zostać zabudowana ani pokryta nawierzchnią, która utrudniałaby regenerację kolektora, czyli nagrzewanie gruntu w porze letniej. Szkodliwe jest także zacienianie terenu przez drzewa czy sąsiadujące budynki, co sprawia, że dodatkowa powierzchnia działki musi być przeznaczona jako strefa nieaktywna.

Ostateczny wybór długości kolektora poziomego powinien być poprzedzony dodatkowymi obliczeniami.

Przykładowa wycena lokalnej firmy: Pompa ciepła 7kW, dom 160m2

Dolne źródło kolektor poziomy spiralny

  • wykonanie
  • podłączenie dolnego źródła z kotłownią. Suma: 17 000zł + 23% vat

Porównanie kosztów pompy ciepła powietrze-woda a gruntowej

Prostego i szybkiego sposobu na porównanie kosztów nie ma ma, bardzo dużo zależy od lokalnych warunków i dobranych rozwiązań. Generalnie można określić, że przy podobnych parametrach, mocy i sprawnościowych koszt inwestycji w przypadku pomp powietrznych będzie (ze względu na brak konieczności robót ziemnych i wykonania dolnego źródła, vat itp.) od kilkunastu do kilkudziesięciu tys. zł niższy niż w przypadku pomp gruntowych. Nie bez znaczenia jest też to, że odwierty i prace ziemne przy pompach gruntowych objęte są stawką vat 23%, natomiast pompy powietrze woda z montażem w całości można zrealizować na stawce vat 8% jeśli chodzi o budynki mieszkalne.

Rozwój rynku pomp ciepła powietrze woda wykazuje gwałtowny wzrost nie tylko w Polsce ale i na całym świecie z uwagi na bardzo wysoką wydajność tych urządzeń. Nie bez znaczenia jest również fakt stosowania w tych pompach sprężarki inwerterowej, niższych kosztach zakupu, braku dodatkowych pozwoleń i konieczności prac geologicznych związanych z wykonaniem dolnego wymiennika jak to ma miejsce w przypadku gruntowych i wodnych pomp ciepła. Przy montażu powietrznych pomp ciepła pomijany jest również problem związany z odtworzeniem stanu działki jaki zastał wykonawca przed rozpoczęciem prac montażowych. Rynek pomp powietrze-woda rozwija się najszybciej, co pokazują dane z poniższego rysunku:

Rynek pomp ciepła w Polsce w latach 2010-2017 [Źródło danych: PORT PC]

Wzrost sprzedaży pomp ciepła typu powietrze/woda w 2017 roku to +55% (rok do roku). Dla porównania liczba pompa ciepła gruntowych w porównaniu do roku poprzedzającego daje wzrost sprzedaży na poziomie ok. +5%.

Pompa ciepła należy do najbardziej efektywnych urządzeń grzewczych, (klasy energetyczne A+++ i A++), przekazuje przeciętnie ok. 70% energii z OZE i w 2030 roku będą emitować o 50% mniej dwutlenku węgla niż najefektywniejsze kotły gazowe. Efektywność pomp ciepła jest od 3 do 5 razy większa niż kotły elektryczne i piece akumulacyjne.

Obserwując sprzedaż pomp ciepła w latach 2010-2017 widoczny jest harmonijny i zarazem nieustający wzrost rynku. Wzrósł ten jest szczególnie zauważalny w nowych budynkach jednorodzinnych. Wg PORT PC w 2017 roku wynosił on 12,5% (co ósmy nowy budynek) co jest pozytywnym sygnałem, biorąc pod uwagę dopiero rosnącą świadomość tego typu rozwiązań zarówno wśród inwestorów jak i projektantów, architektów.

 

Źródła:

opracowania własne

PORT PC

budujemydom.pl

Powiązane artykuły
0

    Więcej komentarzy
Zapisz się!
  • zapisanych: 1677

Newsletter

Solsum

Dołączając do grona subskrybentów naszego bloga zyskujesz:

  • Wartościowe treści
  • Zniżki na nasze produkty
  • Nowości z tematyki OZE
Używam coookies. 🡫