W nowoczesnym oraz modernizowanym budownictwie, kluczową rolę odgrywa wydajny i możliwie jak najtańszy system grzewczy, który ogrzeje budynek i przygotuje ciepłą wodę użytkową dla mieszkańców. Obecnie najbardziej nowoczesnym i efektywnym systemem grzewczym są powietrzne i gruntowe pompy ciepła, które cechuje wysoka wydajność pracy oraz niski koszt eksploatacji.

Jedną z najważniejszych decyzji jakie musi podjąć inwestor decydujący się na budowę lub modernizację budynku jest właśnie wybór systemu grzewczego. Decydując się na ogrzewanie domu poprzez wykorzystanie pompy ciepła, warto rozważyć wybór instalacji gruntowej pompy ciepła, która spośród wszystkich rodzajów tego typu urządzeń gwarantuje najniższe koszty eksploatacji i najwyższy wskaźnik COP określającego stosunek pobranej energii elektrycznej do wytworzonej energii grzewczej. Wydajność cieplna gruntu plasuje gruntową pompę ciepła najwyżej spośród instalacji grzewczych. Sprawdź jak działa tanie ciepło z ziemi: gruntowa pompa ciepła.

W jaki sposób działa gruntowa pompa ciepła?

Pompy ciepła gruntowe nie produkują energii, ale są jej transporterem. W pierwszym etapie, tego rodzaju pompa ciepła pobiera ciepło z dolnego źródła, jakim jest grunt. Energia termiczna zostaje w kolejnych krokach pompowana do instalacji grzewczej, czyli górnego źródła ciepła (instalacja służąca do ogrzewania domu). Proces transportowania ciepła nie byłby jednak możliwy, gdyby nie poszczególne elementy pompy, z których każdy ma kluczowe znaczenie dla funkcjonowania całego systemu. I tak w gruntowej pompie ciepła:

Zakopany pod ziemią wymiennik gruntowy z rur z tworzywa sztucznego, wypełnia się roztworem glikolu. Glikol krąży w rurach i ogrzewa się, pobierając ciepło z gruntu, a następnie trafia na wymiennik ciepła w pompie. Energia termiczna zostaje przekazana czynnikowi chłodniczemu, który parując w parowniku zmienia stan skupienia (z cieczy w parę). Odparowany czynnik roboczy trafia do sprężarki, gdzie wzrasta jego ciśnienie i temperatura, a w ostatnim etapie do skraplacza: tu uprzednio przygotowana termicznie para oddaje ciepło do instalacji grzewczej domu (np. do ogrzewania podłogowego). Na tym nie koniec: ciepło trafia także do zasobnika z wodą w celu przygotowania ciepłej wody użytkowej.

W wyniku oddania ciepła, czynnik termodynamiczny ulega skropleniu, a pod dużym ciśnieniem przepływa przez zawór rozprężny. To skutkuje znaczącym spadkiem jego temperatury: dzięki temu znów może powtórzyć cały obieg termodynamiczny.

Gruntowe pompy ciepła: kolektory poziome i kolektory pionowe

By gruntowa pompa ciepła mogła działać konieczne jest wykonanie odwiertów i montaż gruntowego wymiennika ciepła. Polietylenowe rury wymiennika mogą zostać zakopane w ziemi na głębokości 1.5 metra pod powierzchnią terenu (wymiennik poziomy) lub zainstalowane w głębokich odwiertach (kolektory pionowe).

Typ wymiennika gruntowego, a inwestycja

Montaż wymiennika gruntowego nie jest dowolnym wyborem inwestora. To jaki system rur będzie odbierał ciepło z gruntu jest uzależnione od warunków panujących na działce, rodzaju gruntu, ewentualnych spadków i stopnia zakrzewienia. Pompa gruntowa z wymiennikiem poziomym sprawdzi się w przypadku:

• kiedy wielkość działki przekracza kilkaset metrów kwadratowych
• teren jest zniwelowany, bez nachyleń i spadków
• działka nie jest zakorzeniona i wykarczowana

Gruntowa pompa ciepła z wymiennikiem poziomym będzie wymagała dodatkowych elementów: pomp do tłoczenia glikolu oraz sterowników.

Pompa ciepła gruntowa z kolektorem pionowym w którym przepływa roztwór glikolu, jest dobrym rozwiązaniem dla właścicieli niewielkiego terenu, nawet jeśli charakteryzują go spadki i nierówności. Warto podkreślić, że zastosowanie wymiennika pionowego nie będzie przeszkodą aby zaaranżować działkę, zakrzewić ją lub w późniejszym czasie posadzić drzewa.

Wymiennik pionowy w prawie budowlanym i geologicznym

Choć sam montaż gruntowej pompy ciepła nie wiąże się z uciążliwymi formalnościami dla inwestora, należy liczyć się z kilkoma wyjątkami. Zgodnie z literą prawa, jeżeli pionowe kolektory dolnego źródła sięgają głębokości 30 metrów to tego typu prace wykonawcze podlegają ustawie o prawie górniczym i geologicznym. Wykonywanie głębokich odwiertów w myśl litery prawa jest uznawane za roboty geologiczne, których zakres reguluje określona ustawa.

Dobór gruntowej pompy ciepła dla danej inwestycji. Od czego zależy moc gruntowej pompy ciepła?

Instalacja grzewcza oparta o gruntową pompę ciepła musi być dokładnie zaprojektowana, a moc samego urządzenia oszacowana. Oszacowanie wydajności gruntowej pompy ciepła zależy przede wszystkim od samego obiektu, w którym będzie pracowała. Prawidłowe obliczenie wymaganej wydajności pompy ciepła i poprawne zaprojektowanie instalacji, z którą gruntowa pompa będzie współpracowała zależy takich czynników jak:

• Określenie strat ciepła budynku i jego zapotrzebowania na energię termiczną - określenie tych czynników wiąże się z wykonaniem tak zwanych obliczeń OZC czyli obliczenia zapotrzebowania cieplnego. Polegają one na analizie strat ciepła przez przenikanie przez przegrody budowlane konkretnego budynku w odniesieniu do najbardziej niekorzystnych termicznych warunków panujących w regionie, w którym zlokalizowany jest budynek. Na podstawie tych wyliczeń projektant jest w stanie oszacować wymaganą moc cieplną pompy ciepła.
• Określenie punktu biwalentnego - dobór odpowiedniej wielkości pompy ciepła dotyczy też doboru parametrów pracy pompy ciepła, które będą dla niej najbardziej korzystne. Punkt biwalenty to temperatura powietrza zewnętrznego, poniżej której wymagana jest praca dodatkowego źródła ciepła z uwagi na zmniejszoną wydajność cieplną pompy i zwiększone zapotrzebowanie budynku. To punkt temperatury poniżej której pompa nie jest w stanie osiągnąć wymaganej mocy. Określenie punktu biwalentnego jest niezwykle ważne w odniesieniu do zapewnienia długiej i bezawaryjnej pracy pompy ciepła.
• Rodzaj górnego źródła ciepła - aby projektant dobrał odpowiednią pompę ciepła, która będzie efektywnie współpracowała z systemem grzewczym, konieczne jest określenie rodzaju górnego źródła ciepła czyli rodzaju zastosowanego w budynku systemu centralnego ogrzewania niskotemperaturowego lub wysokotemperaturowego. Konieczne jest także określenie czy pompa ciepła będzie obsługiwała jeden, dwa lub więcej obiegów grzewczych oraz czy będzie również wykorzystywana do przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz jaka będzie pożądana temperatura zasilania i powrotu instalacji grzewczej.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące gruntowych pomp ciepła

Coraz większe zainteresowanie pompami ciepła wśród inwestorów planujących budowę domu lub modernizację starszych budynków rodzi wiele pytań odnośnie wykorzystania pomp ciepła jako głównego źródła ciepła oraz źródła ciepła instalacji ciepłej wody użytkowej. Najczęściej pojawiającymi się pytaniami są:

Pompy ciepła split czy monoblok. Które wybrać?

Pompy ciepła split i monoblok to w zasadzie te same urządzenia. Zasada działania pompy ciepła typu split i monoblok jest taka sama i opiera się na obiegu termodynamicznego czynnika chłodniczego i wykorzystaniu parownika, sprężarki, skraplacza i zaworu rozprężnego. Podstawową różnicą między pompą ciepła typu split, a monoblok jest budowa urządzenia. Na pompę ciepła split składają się jednostka zewnętrzna, w której zlokalizowane są sprężarka, zawór rozprężny i parownik oraz jednostka wewnętrzna ze skraplaczem. W pompach splitowych jednostka zewnętrzną i wewnętrzna połączone są instalacją freonową wykonaną z pary przewodów miedzianych. W przypadku pompy monoblok wszystkie podzespoły pompy ciepła znajdując się w jednym zazwyczaj zlokalizowanym na zewnątrz urządzeniu. Pompy monoblok są droższe, z uwagi na to że są to szczelne i hermetyczne urządzenia nie wymagające do montażu wymagają instalacji przewodów freonowych specjalnych uprawnień F-gazowych. Pompy splitowe są tańsze ale oraz uprawnień instalatora urządzenia. Wymagają także częstszych przeglądów i kontroli szczelności układu termodynamicznego.

Z jakimi korzyściami wiąże się inwestycja w pompę ciepła?

Montaż pompy ciepła w swoim nowym lub modernizowanym domu to przede wszystkim:

• Ekologia - pompy ciepła do ogrzania budynku wykorzystują odnawialną energię termiczną zawartą w gruncie, wodzie lub w otaczającym nas powietrzu,
• Niskie koszty ogrzewania - pompy ciepła w obecnym czasie, biorąc pod uwagę ceny gazu i węgla stanowią najbardziej ekonomiczne urządzenie grzewcze a w połączeniu z pracą instalacji fotowoltaicznej umożliwiają praktycznie całkowite uniezależnienie energetyczne budynku
• Możliwość uzyskania dofinansowań na zakup i montaż pomp ciepła - obecnie programy wsparcia inwestorów takie jak "Czyste Powietrze" i "Moje Ciepło" umożliwiają zarówno inwestorom budującym nowe budynki i wyposażając je w pompy ciepła jak i inwestorom modernizującym starsze budynki szeroko zakres wysokich dofinansowań do zakupu i montażu pomp ciepła. Skorzystanie z programów tego typu umożliwia obniżenie kosztów inwestycyjnych nawet o połowę.

Jakie są koszty związane z instalacją gruntowej pompy ciepła?

Trudno jednoznacznie odpowiedzieć na pytanie odnośnie kosztów zakupu i montażu gruntowej pompy ciepła. Pewnym jest, że koszt instalacji gruntowej pompy ciepła będzie wyższy niż koszt inwestycji w pompę ciepła typu powietrznego. O ile samo urządzenie jakim jest pompa ciepła gruntowa będzie miało porównywalne koszty zakupu jak pompa powietrza i w zależności od, producenta, typu pompy i wydajności grzewczej może wynieść od 15 - 35 tysięcy złotych to koszt wykonania instalacji kotłowni oraz instalacji wymiennika gruntowego sprawia, że montaż gruntowej pompy ciepła jest droższą inwestycją. Również istotnym jest fakt, że koszt pompy ciepła do domu 200m będzie różnił się od kosztów dla większego czy mniejszego budynku.

Sam koszty wykonania instalacji współpracującą z pompą ciepła gruntową będzie kilka tysięcy złotych droższy niż koszt wykonania instalacji z uwagi na konieczność wykonania i zabezpieczenia instalacji hydraulicznej poza budynkiem i połączenie jednostki zewnętrznej gruntowej pompy ciepła z zasilaniem i powrotem instalacji grzewczej.

Wykonanie odpowiedniej wielkości gruntowego wymiennika ciepła, czyli tzw. kolektora gruntowego to również dodatkowy koszt, którego nie ma w przypadku wykorzystania pompy powietrznej. W zależności od wielkości i powierzchni wykonanie kolektora poziomego wiążę się z kosztem około 15 tysięcy złotych, natomiast wykonanie kilku lub kilkunastu odwiertów niezbędnych do zainstalowania w gruncie sond kolektora pionowego oraz wykonanie zbiorczej studni rozdzielaczowej to koszty rzędu około 25 tysięcy złotych.

Pompy ciepła gruntowe: podsumowanie

Decydując się, na zakup i montaż gruntowej pompy ciepła, inwestor może być pewny, że wybrał najbardziej ekonomiczne, ekologiczne i wydajne źródło ciepła swojego domu. Wysoki koszt inwestycji zwróci się w ciągu kilku lat użytkowania systemu gruntowej pompy ciepła dzięki stabilnym warunkom pracy jakie umożliwia stała temperatura gruntu w ciągu całego roku wydajność gruntowej pompy ciepła nie zmienia się nawet przy niskim temperaturach powietrza zewnętrznego dzięki czemu nawet przy dużych mrozach gruntowa pompa ciepła działa z pełną wydajnością i w niewielu przypadkach wymaga wsparcia ze strony dodatkowego źródła ciepła co przekłada się na niskie koszty ogrzewania budynku i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Bezobsługowość, wysoka wydajność i wygoda użytkowania sprawiają, że wybór gruntowej pompy ciepła to w obecnych czasach wybór bardzo dobry.