Fakty i mity na temat pomp ciepła

Powietrzne pompy ciepła to technologiczna ciekawostka – lepiej bazować na sprawdzonych rozwiązaniach – Mit

Pompy ciepła w tym pompy ciepła powietrze-woda zostały uznane za kluczowe rozwiązania dekarbonizacyjne w ogrzewaniu w głównych strategiach Europejskiego Zielonego Ładu, czyli np. w strategii dotyczącej integracji sektora energetycznego i sektorowej strategii budynkowej Komisji Europejskiej, tzw. Fali Renowacji. Rząd Wielkiej Brytanii w 2020 r. postawił w swojej strategii energetycznej na szybki rozwój tej technologii i zakłada, że do 2027 roku liczba sprzedawanych wszystkich pomp ciepła ma osiągnąć 600 tys. sztuk rocznie, a od 2035 r. będzie obowiązywał zakaz sprzedaży kotłów gazowych. Również niemiecki rząd federalny w swoich planach zakłada montaż nawet 4-5 mln elektrycznych pomp ciepła do 2030 r [6] [10][11].

Rys. Sprzedaż pomp ciepła w 21 europejskich krajach EU – www.ehpa.org

Pompy ciepła to nie jest już zatem branża niszowa. W Europie sprzedano w 2021 roku ponad 2 mln sztuk tych urządzeń! Znaczny procent stanowią w nich pompy powietrze-woda. Przewiduje się, że rocznie branża będzie sprzedawać i montować w Europie blisko 4 mln sztuk w 2025 roku. Technologia ta zastąpi już niedługo klasyczne systemy grzewcze oparte o kotły gazowe. Wg raportu „Net Zero by 2050” Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA) pompy ciepła będą zaspokajać połowę globalnego zapotrzebowania na ciepło do 2045 r. i blisko 2/3 ciepła w krajach rozwiniętych w 2050 r. Według tego założenia łączna liczba zainstalowanych pomp ciepła powinna zwiększyć się ze 180 mln sztuk w 2020 r. do 600 mln sztuk w 2030 r. (niemal czterokrotnie), a następnie wzrośnie dziesięciokrotnie do 1,8 mld sztuk w 2050 r. Czy tak będzie? Czas pokaże [7].

Powietrzna pompa ciepła w zakresie inwestycji jest droga – Mit

O kosztach i porównaniu z instalacją gazową opowiemy w oddzielnym artykule. Teraz w uproszczeniu można powiedzieć, że koszt budowy instalacji z powietrzną pompą ciepła jest porównywalny albo wręcz czasami tańszy od pozostałych rozwiązań grzewczych. Kwestia wielkości inwestycji staje tym bardziej dyskusyjna gdy weźmiemy pod uwagę możliwość dofinasowania do zakupu pompy ciepła np. z programu „Czyste Powietrze” lub „Moje Ciepło”.

To co warto powiedzieć, że na rynku są pompy ciepła w różnej rozpiętości cenowej. Od pomp ciepła z ubogim wyposażeniem oaz posiadających mankamenty w postaci kiepskiego wyglądu albo głośnej pracy po sprzęt klasy premium z wieloletnią gwarancją, rozbudowanym zdalnym sterowaniem i wysokimi parametrami COP.

Powietrzne pompy ciepła tak, ale tylko w nowych domach pasywnych i najlepiej z ogrzewaniem podłogowym – Mit

To zdanie było prawdziwe dekadę temu. Pompy ciepła to urządzenia, które pracują najefektywniej z niskotemperaturowym ogrzewaniem podłogowym. Ich efektywność zależy od różnicy temperatur pomiędzy górnym i dolnym źródłem ciepła. Postęp w dziedzinie sprężarek inwerterowych, konstrukcji parowników, elektronicznych zaworów rozprężnych i całego systemu sterowania pomp ciepła spowodował, że urządzenia te sprawdzą się w domach, w których znajdują się grzejniki. Pompy ciepła pozwalają osiągać temperaturę zasilania nawet do 65°C, dzięki czemu mogą współpracować z grzejnikami niskotemperaturowymi. Należy jednak pamiętać, że sprawność tych urządzeń grzewczych będzie ogólnie ujmując wyższa, przy niższej temperaturze zasilania wewnętrznej instalacji (30–40°C). Jak to mówią: „cudów nie ma” 😊.

Pompa ciepła w zakresie eksploatacji jest droga – Mit

Tutaj posłużymy się kosztami szacowanymi wg PORT PC. Strona aktualizowana jest co kwartał. Poniżej przykładowy roczny koszt ogrzewania nowego budynku o powierzchni ogrzewanej 160 m2 w standardzie WT 2014 wraz kosztem przygotowania ciepłej wody użytkowej dla 4 osób [8].

Rys. Koszty ogrzewania budynków w II kwartale 2022 roku [8]

Danych zatem jest sporo. Koszty eksploatacji uzależnione są od wielkości domu, rodzaju systemu grzewczego (grzejniki czy ogrzewanie podłogowe), jego stanu izolacji oraz ilości zużycia ciepłej wody użytkowej. Dla energooszczędnego domu roczne koszty ogrzewania budynku instalacją z pompą ciepła o pow. 200 m2 i przygotowywania c.w.u. średnio wynoszą już średnio 1500-2000 zł, podczas gdy instalacja gazowa czyni to koszt ok. 3000 zł, a elektryczna za 6000 zł [12].

Pompa ciepła „jest głośna” – Mit

W wielu materiałach informacyjnych o wadach i zaletach pomp ciepła powietrze-woda, czytamy, że Autorzy wskazują na to, że inwestor musi wziąć pod uwagę dużą głośność tych urządzeń. To nie do końca prawda. Przede wszystkim w ciągu ostatnich lat producenci obniżyli standardowy poziom generowanego przez te urządzenia hałasu. Realizowane dotychczas analizy kart efektywności energetycznej blisko 500 pomp ciepła 35 producentów można stwierdzić, że połowa urządzeń mieści się w poziomie mocy akustycznej do 59 dB(A), a druga połowa w przedziale 60÷70 dB(A). Średnia wartość wyniosła 59,2 dB(A). W analizie uwzględniono pompy ciepła typu powietrze/woda o mocy grzewczej do 10 kW [1][3][4][9][10].

Dodatkowo jeśli porównamy głośność pracy pomp ciepła powietrze/woda do innych popularnych źródeł dźwięku to okaże się, że pompa ciepła o małej mocy słyszana z odległości ok. 3-5 metrów, odpowiada pracy cichego wentylatora pokojowego.

Rys. Zestawienie przeciętnych i minimalnych poziomów mocy akustycznych dla pomp ciepła powietrze/woda o mocy grzewczej do 10 kW [9]

Oczywiście kluczowa jest kwestia zabudowy pompy ciepła. Im więcej utwardzonych powierzchni, np. ścian (gęsta zabudowa), tym większe będzie wzmocnienie rozchodzących się fal dźwiękowych. Oczywiście na to też jest sposób. W skrajnych przypadkach możliwe jest zabudowa pompy ciepła materiałami wygłuszającymi. Problem głośności pomp ciepła jest szczegółowo opisany w normach i wytycznych. W Niemczech często buduje się domy szeregowe i bliźniacze, a powierzchnie działek są statystycznie mniejsze niż w Polsce. Stąd problem głośności pracy pomp ciepła został bardzo szybko nagłośniony najwcześniej właśnie w tym kraju. Efektem tego było m.in. wprowadzenie wytycznych projektowych BDH ochrony przed nadmiernym hałasem pracy pomp ciepła. Zostały one następnie uwzględnione w polskich wytycznych PORT PC [2][4][9][10].

Producenci są obecnie zobowiązani do zamieszczania informacji o głośności swoich pomp ciepła. Wprowadzona w 2015 r. dyrektywa 2010/30/EU nakazała posiadanie przez pompy ciepła etykiet energetycznych. Zawarta jest w nich m.in. informacja o poziomie mocy akustycznej wewnętrznej i zewnętrznej jednostki pompy ciepła. Są to już wartości, które można ze sobą porównywać, ponieważ moc akustyczna stanowi cechę urządzenia. Tym samym nie ma możliwości aby projektant dobrał nam pompę ciepłą która spowoduje, że nasi sąsiedzi będą nas skarżyli za przekraczanie norm hałasu np. w nocy.

Pompa ciepał nie jest ekologiczna bo zużywa prąd – Mit

Pompy ciepła wykorzystują energię z gruntu lub powietrzu. Jest to energia odnawialna, co pozwala zaliczać te urządzenia grzewcze do grona eko. Pompy ciepła do pracy sprężarki potrzebują jednak zasilania – energii elektrycznej. Zużywają jej jednak mało. W stosunku do ilości energii cieplnej, którą przekazują do instalacji grzewczej relacja jest bardzo korzystna bo nowoczesne urządzenia z 1 kW energii elektrycznej potrafią przekazać do budynku nawet do 5 kW ciepła! Pompy ciepła mogą być jednak w 100% zasilane energią OZE jeśli współpracują z instalacją PV. Dzięki takiemu połączeniu urządzenia te będą pracować całkowicie ekologicznie. W przyszłości pompy ciepła będą aktywnym elementem systemu bilansowania energii z OZE w układach tzw. inteligentnych sieci [3][4][6][8][11].

Podsumowanie

Rynek pomp ciepła w Polsce rozwija się w bardzo szybkim tempie, a osób zainteresowanych ich montażem przybywa. Z pewnością przyczynia się do tego m.in. program „Czyste powietrze” w ramach którego na taką instalację można dostać bardzo wysokie dofinansowanie przy wymianie starego ogrzewania oraz od 2022 roku nowy program „Moje ciepło”, który dotacją obejmie pompy ciepła do nowo powstających budynków. Opiszemy go w oddzielnym artykule.

Przedyskutowaliśmy najważniejsze zarzuty stawiane dla powietrznych pomp ciepła. Jakie wskazać oczywiste zalety? Wg nas pompy ciepła typu powietrze-woda:

• Są zeroemisyjne. Ogrzewanie przy pomocy pompy ciepła nie powoduje emisji szkodliwych związków do atmosfery i jest w pełni przyjazne środowisku naturalny. Oczywiście założenie takie popełniamy gdy w domu funkcjonuje instalacja PV, albo mamy pewność że sprężarkę zasila zielona energia.

• Są wydajne energetycznie. Ostatnie 10 lat rozwoju technologicznego spowodowało, że nawet powietrzne pompy ciepła tzw. średniej klasy produkują nawet 4-5-krotnie więcej energii niż jest potrzebne do ich zasilania (wysokie COP). Przekłada się to również na niski koszt eksploatacji – zwłaszcza gdy urządzenie jest połączone z instalacją PV.

• Są bezobsługowe. To oczywiście pewne uproszczenie. Ale praca pomp ciepła jest w pełni zautomatyzowana i nie wymaga aktywności użytkownika. Wystarczą okresowe przeglądy. System działa bez konieczności zamawiania dostaw paliwa z zewnątrz poza energią elektryczną.

• Są uniwersalne. Pompy ciepła pozwalają zasilać zarówno system grzewczy, jak i podgrzewać ciepłą wodę użytkową. Dostępne są urządzenia, które pełnią obie te funkcje. Pompy ciepła latem mogą pełnić też funkcję klimatyzacji. W przypadku współpracy z instalacja PV mogą pełnić rolę systemu zwiększającego autokonsumpcję przez podgrzewanie wody użytkowej.

• Są kompaktowe i proste w montażu. Pozwalają zaoszczędzić miejsce, ponieważ ich montaż nie wymaga tworzenia dużej kotłowni. Niektóre urządzenia są montowane całkowicie na zewnątrz budynku. Wewnątrz znajduje się tylko zbiornik z c.w.u., bufor i reszta armatury. Montaż w przyszłości pomp ciepła to montaż kompaktowej jednostki zewnętrznej i kompaktowej jednostki wewnętrznej (ze zbiornikiem buforowym, zbiornikiem c.w.u. zaworem trójdrogowym oraz resztą armatury). Kompetencje instalatorów nie muszą być wysokie – wynika to z tego że wg prognoz już za kilka lat na polskim rynku będzie montować się ponad 200 000 sztuk pomp ciepła rocznie.

• Są trwałe. Pompy ciepłą działają przez dziesiątki lat. „Czas życia” najlepszych urządzeń szacuje się nawet na 50 lat. Gwarancja na 10 lat dla sprężarki jest dla wielu firm standardem.

Niniejszy artykuł nie miał mieć formuły „laurki” dla powietrznych pomp ciepła: „bo przecież wszyscy je kupują” 😊. Pompy ciepła tego typu, tak jak każda technologia, nie są wolne od wad i wyzwań. Dlatego nie można z góry zakładać, że takie urządzenie sprawdzi się „zawsze i wszędzie” i „jedynym naszym szczęściem jest pompa ciepła w każdym domu”! Są sytuacje, w których warto rozważyć również inne opcje np. układ hybrydowy, albo zacząć termodernizację naszego domu od ocieplenia ścian i wymiany okien, niż zaczynać od inwestycji w pompę ciepła. To inwestycja na lata charakteryzująca się mimo wszystko wysokim wskaźnikiem inwestycji. Bardzo ważnym aspektem jest wykorzystanie doświadczonego instalatora bo branża ta jest narażona na błędy: projektowe, wykonawcze i eksploatacyjne. Błędy w tym zakresie zdecydowanie szybciej niż np. kotle gazowym pogarszają stopień amortyzacji inwestycji. Warto o tym pamiętać!

Literatura

1. Rubik M.: Chłodnictwo, Pompy ciepła. Wyd. I, Wydawnictwo Grupa MEDIUM, Warszawa 2020

2. Oszczak W.: Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności. Warszawa 2009

3. Mania T., Kawa J.: Inżynieria instalacji pomp ciepła. Monografia pod redakcją A. Mrozińskiego. Wydawnictwo Grafpol. Bydgoszcz 2016

4. Mirowski A.: Podręcznik dobrych praktyk w zakresie doboru i wykorzystania odnawialnych źródeł energii oraz likwidacji niskiej emisji. Wydawnictwo ARL MIROWSKI. Kraków 2015

5. https://muratordom.pl/instalacje/pompy-ciepla/powietrzna-pompa-ciepla-opinie-koszty-aa-vwzj-fhQX-xBBe.html (dostęp: kwiecień 2022r.)

6. https://www.polskiinstalator.com.pl/artykuly/instalacje-oze/3020-rynek-pomp-ciep%C5%82a-w-polsce-podsumowania-i-prognozy-na-2022-rok (dostęp: kwiecień 2022r.)

7. https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050 (dostęp: kwiecień 2022r.)

8. https://portpc.pl/kalkulator-koszty-ogrzewania-budynku/ (dostęp: kwiecień 2022r.)

9. https://instalreporter.pl/ogolna/czy-pompy-ciepla-powietrzewoda-sa-glosne/ (dostęp: kwiecień 2022r.)

10. https://portpc.pl/ (dostęp: kwiecień 2022r.)

11. https://www.ehpa.org/fileadmin/red/03._Media/Publications/The_European_Heat_Pump_Outlook2021_2M_heat_pumps_within_reach_01.pdf (dostęp: kwiecień 2022r.)

12. https://budujemydom.pl/instalacje/pompy-ciepla/a/25527-ile-naprawde-kosztuje-ogrzewanie-i-chlodzenie-pompa-ciepla