Jak działa pompa ciepła powietrze powietrze?
Skąd pobiera ciepło pompa ciepła powietrze powietrze?
Pompa ciepła powietrze powietrze jest urządzeniem, które pobiera energię cieplną bezpośrednio z powietrza. Urządzenia działające w takim systemie przekazują ciepło pobrane z powietrza zewnętrznego bezpośrednio do powietrza wewnątrz budynku. W przeciwieństwie do pompy ciepła powietrze woda, w wymianie energii nie pośredniczy woda. Powoduje to, że system jest tańszy w instalacji. Wszak nie składają się na niego elementy instalacji hydraulicznej. Schemat podłączenia pompy ciepła tego typu zakłada użycia elementów takich jak:
- wymienniki ciepła (grzejniki lub ogrzewanie podłogowe)
- rury rozprowadzające ciepłą wodę do wymienników
- zbiornik buforowy pośredniczący w wymianie energii cieplnej wody
Decydując się instalację pompy ciepła powietrze powietrze należy pamiętać, że działa ona bardzo responsywnie. Zaletą jest to, że ogrzanie pomieszczenia do zadanej temperatury będzie przebiegało bardzo szybko. Jednak po wyłączeniu urządzenia temperatura spadnie w podobnym tempie. W układzie pompy ciepła typu powietrze powietrze energia cieplna jest oddawana w zasadzie tylko przez nawiew.
Elementy układu pompy ciepła typu powietrze powietrze
Podstawowe podzespoły
Zasada działania pompy ciepła powietrze powietrze jest pokrewna z innymi rodzajami pomp ciepła, a także z klimatyzacją. Podobnie, jak w przypadku pozostałych rodzajów powietrznych pomp ciepła oraz pompy ciepła gruntowej, podstawą układu jest krążący w nim czynnik chłodniczy. Podobnie również jak inne rodzaje pomp, składa się ona ze:
- sprężarki, która powoduje zwiększenie ciśnienia czynnika chłodniczego. W rezultacie pobrana energia cieplna może być oddana wydajniej.
- skraplacza, który powoduje zmianę stanu skupienia czynnika chłodniczego z gazowego na ciecz. Zmiana stanu skupienia czynnika chłodniczego ma związek z fazą pracy pompy ciepła. Stan skupienia różni się w przypadku gdy pompa pobiera lub oddaje ciepło.
- zaworu rozprężnego, obniżającego ciśnienie czynnika chłodniczego, który oddał już nagromadzoną w nim energię cieplną.
- parownik, który powoduje zmianę stanu skupienia czynnika z ciekłego w gazowy.
Dodatkowe filtry
Pompy ciepła ogrzewające powietrze posiadają często funkcję jego oczyszczania. Są w tym celu wyposażone w filtry, które zatrzymują przepływ niekorzystnych cząsteczek (np. PM10 i PM2.5) do wnętrza budynku. W rezultacie funkcja może okazać się szczególnie interesująca dla osób, które mieszkają w terenie narażonym na oddziaływanie smogu.
Choć skuteczność oczyszczania nie będzie zapewne stuprocentowa, to powinieneś odczuć dość dużą różnicę w jakości powietrza wewnątrz Twojego domu. Należy pamiętać, że filtr to część eksploatacyjna i podlega okresowej wymianie. Cześć filtrów nie należy do tanich, dlatego warto wziąć to pod uwagę już na etapie wstępnych kalkulacji opłacalności inwestycji.
Najczęściej zadawane pytania
Pompa ciepła typu powietrze powietrze to urządzenie, które umożliwia pobranie energii cieplnej z powietrza atmosferycznego i ogrzaniem nim powietrza znajdującego się wewnątrz budynku. Urządzenia tego typu nie wykorzystują podczas obiegu pośrednika w postaci instalacji hydraulicznej. Ogólnie rzecz większość sprzedawanych współcześnie klimatyzacji ma możliwości pracy w trybie grzania.
Przyjmuje się, że przeciętny koszt pompy ciepła tego typu to od 5 000 do 30 000 zł. Koszt instalacji pompy ciepła powietrze powietrze zależy od rodzaju instalacji wewnętrznej. Inwestycja będzie mniej kosztowna w przypadku gdy wystarczające będzie zainstalowanie jednego, dwóch modułów wewnętrznych. Jeśli postawisz na rozwiązanie z centralnym rozprowadzeniem ciepłego powietrza do poszczególnych pomieszczeń, koszt będzie wyższy.
Główna wada pompy ciepła typu powietrze powietrze to brak możliwości podgrzewania za pomocą tego urządzenia wody użytkowej. Inwestorzy, którzy zdecydowali się na instalację tego rozwiązania muszą zabezpieczyć inne źródło podgrzewania cwu.
Pompa ciepła powietrze powietrze i klimatyzacja to w zasadzie to samo urządzenie. W przypadku pomp ciepła, obieg jest zoptymalizowany do funkcji ogrzewania, a nie chłodzenia. Niemniej jednak w zasadzie każda sprzedawana aktualnie klimatyzacja posiada jednocześnie możliwość ogrzewania.
Instalacja pompy ciepła powietrze powietrze
Ogrzewanie domu za pomocą pompy ciepła powietrze powietrze
Podstawowe funkcje pomp ciepła powietrze powietrze to:
- ogrzewanie domu zimą
- chłodzenie domu latem
- wentylacja (wymiana powietrza w budynku)
- filtrowanie powietrza
- zwiększanie lub zmniejszanie wilgotności powietrza
Podstawowa funkcja polegająca na ogrzewaniu jest realizowana poprzez wtłaczanie ciepłego powietrza do wnętrza pomieszczeń w Twoim domu. Dzięki pominięciu przez układ pośrednika wymiany ciepła w postaci wody, pompy tego typu mogą odznaczać się jeszcze wyższą sprawnością. W przypadku niektórych modeli urządzeń sprawność (COP) osiąga poziom ok. 5,5. W zależności od rodzaju budynku, ogrzewanie tego rodzaju urządzeniem może być tańsze niż w przypadku innych rodzajów pomp.
Pompy ciepła powietrze powietrze nie są w naszym kraju tak popularne, jak pompy ciepła powietrze woda. Często decydują się na nie właściciele małych budynków o ograniczonej kubaturze. Ogrzewanie bardzo dużych budynków wymaga zastosowania urządzeń o bardzo wysokiej mocy. Wraz z wzrastającą mocą zwykle maleje też trochę ich sprawność, a eksploatacja staje się droższa.
Schemat instalacji rozprowadzającej ciepło
Jednostka centralna i kanały nawiewne
Pompa ciepła powietrze powietrze pracuje w oparciu układ nadmuchowy, podobny do tego który jest jest stosowany w klimatyzacji. W części tego rodzaju pomp, powietrze jest ogrzewane za pomocą centralnej jednostki wewnętrznej. Następnie jest ono przekazywane do poszczególnych pomieszczeń za pomocą kanałów nawiewnych.
Rzecz jasna instalację tych kanałów najlepiej przewidzieć już na etapie budowy domu. Ich montaż w zamieszkanym budynku będzie dość inwazyjny. Będzie wiązał się z kuciem ścian i stropów w celu przeprowadzenia kanałów. Montaż kanałów w części przypadków może wymagać montażu sufitu podwieszanego lub dodatkowej zabudowy ścian. Przebieg kanałów zwykle nie jest przedmiotem podstawowego projektu budowlanego. Mając to na uwadze, najłatwiej jest zlecić ich zaplanowanie kierownikowi budowy lub pracowni architektonicznej.
Odwrócenie obiegu w celu chłodzenia pomieszczeń
Należy pamiętać, że praktycznie każda pompa ciepła powietrze powietrze ma możliwość odwrócenia obiegu i działania w trybie klimatyzacji. Doskonale sprawdzi się latem do efektywnego i równomiernego chłodzenia Twojego domu. Rozprowadzanie schłodzonego powietrza za pomocą kanałów generuje mniej hałasu niż tradycyjna klimatyzacja. Dzięki temu korzystanie z urządzenia będzie zdecydowanie bardziej komfortowe. To ważne w takich pomieszczeniach, jak na przykład sypialnia lub pracownia.
Ile kosztuje pompa ciepła powietrze powietrze?
Początkowy koszt inwestycji w pompę ciepła
Jeśli zdecydowałeś się na zainstalowanie pompy ciepła typu powietrze powietrze, to powinieneś oszacować, ile będzie kosztować instalacja i zabezpieczyć odpowiedni budżet. Najłatwiejszym sposobem będzie kontakt z firmą instalatorską. Nawet na wstępnym etapie wyceny powinieneś poznać orientacyjny budżet inwestycji. Precyzyjna wycena może wymagać już wizyty i przeprowadzenia szczegółowych oględzin przez instalatora. Wszak każdy budynek ma swoje uwarunkowania, a niektóre elementy mogą wpływać na poziom trudności montażu.
Złotą zasadą jest to, że pompy ciepła powietrze powietrze najłatwiej jest montować w domach jeszcze w trakcie budowy. Pozwala to na najbardziej optymalne zaplanowanie przebiegu kanałów, którymi będzie doprowadzane powietrze. Nie będzie to też wymagało ingerencji w wykończone już ściany i sufity. Należy pamiętać, że w przypadku instalacji pompy ciepła w już zamieszkanym domu będzie konieczne ponowne wykończenie ścian. Tym samym inwestycja pochłonie dodatkowy budżet i jej realizacja na pewno będzie uciążliwa dla mieszkańców budynku.
Oczywiście na cenę urządzenia wpływa też sama jego budowa. Jak już wspomniano, pompa składa się z kilku kluczowych elementów. Sprężarka, skraplacz i parownik nie są tanie i wpływają na ostateczną cenę urządzenia. Drugim powodem stosunkowo wysokich cen pomp ciepła jest dość wysoki popyt na te urządzenia i ograniczona podaż. Co więcej na ograniczenia produkcyjne wpływ miała pandemia, która w znaczny sposób przyczyniła się do zaburzenia światowych łańcuchów dostaw podzespołów. Elektronika stosowana do produkcji pomp ciepła jest niejednokrotnie o kilkadziesiąt procent droższa niż przed 2020 rokiem.
Za niedobory produkcyjne pomp ciepła odpowiada też kryzys energetyczny. Wskutek zmniejszenia dostaw gazu przez Rosję do krajów Unii Europejskiej i wprowadzenia przez państwa członkowskie embargo na rosyjski węgiel konsumenci zaczęli poszukiwać alternatywnych źródeł ogrzewania.
Amortyzacja inwestycji
Planując koszt inwestycji, powinieneś obliczyć też czas jej amortyzacji. Jest to okres, po którym koszt początkowy zwróci się. Oczywiście zwrot nastąpi tym szybciej, im niższy będzie koszt instalacji i późniejszej eksploatacji urządzenia. O ile koszt instalacji możesz potencjalnie obniżyć poprzez wybór tańszego urządzenia lub skorzystanie z programu dofinansowania do pompy ciepła, to regularny koszt użytkowania będzie już ciężki do zoptymalizowania.
Pompa ciepła jest urządzeniem, które korzysta z energii elektrycznej. Obok regularnego serwisu i przeglądów, to główny składnik kosztu użytkowania pompy. Obliczenie czasu amortyzacji jest ważne, bo może się okazać, że inwestycja w przypadku Twojego budynku nie ma sensu. Czy to możliwe? Niestety tak. Pompy ciepła to urządzenia, które działają efektywnie w stosunkowo nowych budynkach. Cechuje je zwykle optymalna kubatura i dobra izolacja termiczna. Te czynniki powodują zaś, że moc pompy ciepła nie będzie musiała być bardzo wysoka.
Ile prądu pobiera pompa ciepła powietrze powietrze?
Od czego zależy zużycie prądu pompy ciepła typu powietrze powietrze?
Izolacja termiczna budynku
Zużycie prądu przez pompę ciepła zależy bezpośrednio od mocy urządzenia. Ta jest zaś zależna od zapotrzebowania na ciepło dla Twojego domu. Im bardziej nowoczesny jest budynek, tym mniejsza jego energochłonność. Ma na to wpływ rozwój technologii budowlanej i stosowanie coraz lepszych materiałów izolacyjnych. Kilkadziesiąt lat temu, ze względu na dostępność materiałów, domy albo nie były w izolowane w ogóle, albo prace były realizowane przy użyciu materiałów niskiej jakości. Aktualnie standardem budowlanym jest stosowanie izolacji styropianowej o grubości nawet 20 – 25 cm.
Zapotrzebowanie na ciepło
Informacja o zapotrzebowaniu znajduje się w tzw. charakterystyce energetycznej. Jest to dokument, który stanowi załącznik do projektu budowlanego. Podane w nim zapotrzebowanie na ciepło będzie punktem odniesienia rzecz jasna tylko w przypadku gdy prace budowlane przeprowadziłeś dokładnie zgodnie z projektem. W przeciwnym razie powinieneś zlecić realizację audytu energetycznego. Koszt realizacji audytu nie przekracza zwykle kilkuset złotych. W ramach wydanego świadectwa energetycznego otrzymasz precyzyjną informację o zapotrzebowaniu na ciepło. Tym samym będziesz mógł obliczyć potencjalne zużycie energii elektrycznej i koszt użytkowania pompy ciepła.
Przykład kalkulacji
Zapotrzebowanie na ciepło w charakterystyce energetycznej jest podane w kWh energii cieplnej na m2 na rok. Roczne zapotrzebowanie na ciepło poznasz po przemnożeniu tej liczby przez powierzchnię użytkową domu. Jako przykład obliczeń możesz użyć poniższych danych:
- zapotrzebowanie na ciepło budynku to 60 kWh / m2 / rok
- powierzchnia użytkowa budynku to 150 m2
- łączne zapotrzebowanie sezonowe na ciepło dla Twojego budynku to 60 x 150, czyli 9 000 kWh
Jak dobrać moc pompy ciepła powietrze powietrze?
Podstawowe wskaźniki, które musisz znać
Roczne zapotrzebowanie na ciepło to informacja wyjściowa, która pozwoli na dobór mocy pompy ciepła. Aby oszacować potrzebną moc urządzenia musisz znać również jego sprawność energetyczną. Jest to wskaźnik wyrażany za pomocą skrótów COP (Coefficient Of Performance) lub SCOP (Seasonal Coefficient Of Performance). Wartość wskaźnika określa, ile energii cieplnej jest produkowane z jednej kWh energii elektrycznej. Oczywiście im wyższa wartość wskaźnika dla danego urządzenia, tym jest ono sprawniejsze. Chociaż COP i SCOP to wskaźniki bliźniacze, nieco jednak się od siebie różnią.
Coefficient Of Performance
W przypadku COP, sprawność pompy ciepła jest obliczana na podstawie badań laboratoryjnych. W ramach badań dany model urządzenia pracuje w ściśle zadanych parametrach temperatury kolektora dolnego (źródła ciepła) i górnego (wymiennika). Wyższa różnica pomiędzy tymi temperaturami powoduje niższą sprawność. W charakterystyce dostarczanej przez producenta znajdziesz wiele wersji COP dla tego samego urządzenia. Należy pamiętać, że każda wartość będzie odnosiła się do innych parametrów pracy. Podczas porównywania sprawności urządzeń oferowanych przez różnych producentów, zwróć uwagę, aby robić to dla tych samych temperatur. W przeciwnym razie porównanie traci swój sens.
Seasonal Coefficient Of Performance
W przypadku SCOP, sprawność pompy ciepła definiuje się w ujęciu sezonowym. Zaletą takiego podejścia jest to, że wartość wskaźnika nie jest bezpośrednio zależna od temperatur chwilowych. Te – jak wiadomo – są różne w trakcie trwania sezonu. Producenci dokonują oszacowania temperatur dolnego i górnego źródła ciepła dla okresu trwania całego sezonu i dzięki temu mogą określić uśrednioną sprawność. Niestety stanowi to również wadę. Każdy producent może określić wszak SCOP według trochę innej projekcji temperatur, przez co wskaźnik nie będzie w pełni obiektywny.
Żeby dobrać moc pompy ciepła musisz znać zapotrzebowanie budynku na ciepło. Potrzebna będzie też znajomość sprawności danego urządzenia.
Jaką pompę ciepła powietrze powietrze wybrać?
Porównywanie modeli pomp ciepła
Podstawowe kryteria porównania
Pompa ciepła powietrze powietrze to dość drogie urządzenie. Po jej instalacji będziesz jej używał co najmniej kilka, a być może nawet kilkanaście lat. Przed zakupem warto więc przeprowadzić gruntowną analizę rynku. Obiektywne porównanie urządzeń oferowanych przez poszczególnych producentów upewni Cię, że podejmujesz dobry wybór.
Urządzenie, które zdecydujesz się zainstalować powinno pracować stabilnie, efektywnie i bezawaryjnie. Pamiętaj, że serwis pogwarancyjny pompy ciepła bywa drogi. Konieczność wymiany jednego z kluczowych podzespołów (np. sprężarki) może pochłonąć nawet kilka tysięcy złotych.
Podejmując decyzję o wyborze danego modelu pompy ciepła powinieneś kierować się m.in.:
- sprawnością pracy urządzenia (COP)
- renomą producenta i pochodzeniem podzespołów
- rekomendacją instalatora
Pochodzenie podzespołów
Rynek pomp ciepła jest bardzo dynamiczny. Widmo kryzysu energetycznego, rosnących cen węgla i gazu powoduje, że ceny surowców przyrastają nawet o kilkadziesiąt procent rocznie. Konsumenci szukają rozsądnej cenowo alternatywy, która pozwoli ogrzać ich domy. Skutkiem tego jest intensywny przyrost ilości producentów pomp ciepła. Część z nich jest całkowicie nowa w branży, a stosowane przez nich podzespoły mają wątpliwe pochodzenie. Weryfikując ofertę produktową danego producenta, sprawdź szczegółowe warunki gwarancji. W niektórych przypadkach rozszerzony okres obowiązywania ochrony gwarancyjnej obejmuje tylko pojedyncze, najmniej awaryjne podzespoły.
Jeśli rynek pomp ciepła jest dla Ciebie całkowitą nowością, nie podejmuj decyzji samodzielnie. Na rynku działa wiele firm instalatorskich, które przeprowadzą Cię przez ofertę poszczególnych producentów. Część z nich ma już wieloletnie doświadczenie w branży. Dzięki temu wie, których produktów należy unikać ze względu na awaryjność, a które działają bezproblemowo przez długie lata.