Pompa ciepła - Energia rodziny królewskiej

Jeśli zamiast kotła gazowego wybierzemy pompę ciepła, możemy zmniejszyć nasze rachunki za ogrzewanie i ciepłą wodę nawet o połowę. I obniżyć jednocześnie koszty klimatyzacji latem.

W użyciu jest kilka rodzajów pompy ciepła. Najbardziej efektywna jest gruntowa, która do produkcji energii wykorzystuje to, że grunt na głębokości 1,5 do 2 m (poza obszarem wiecznej zmarzliny) ma przez cały rok tę samą temperaturę rzędu 7-13 stopni. W tym przypadku umieszcza się pod ziemią gruntowy wymiennik ciepła, czyli system plastikowych rurek, którymi płynie schłodzona, ale łatwo się ogrzewająca i dobrze trzymająca ciepło substancja (zazwyczaj glikol lub solanka). Płynąc rurkami pod ziemią, pod wpływem występującej tam dodatniej temperatury, ogrzewa się. To ciepło oddawane jest potem przy użyciu specjalnej sprężarki do systemu grzewczego i służy do podgrzewania wody do kaloryferów i do mycia. A schłodzony w ten sposób glikol czy solanka znów wędruje pod ziemię.
Na tej zasadzie energię produkuje każdy typ pompy ciepła, która powinna wytwarzać trzy razy więcej energii niż jej pobiera (w postaci prądu) do napędzania sprężarki i całego systemu. Jeszcze krócej rzecz ujmując, takie urządzenie działa jak odwrócona lodówka. Chłodziarka, obniżając temperaturę pobieranego z otoczenia powietrza, wydziela zawartą w nim energię cieplną na zewnątrz – stąd wrażenie, że lodówka z tyłu grzeje. Pompa ciepła robi na odwrót. Może wykorzystywać energię cieplną zawartą nie tylko w gruncie, ale też tę kryjącą się w wodach gruntowych (też mającą przez cały rok stałą temperaturą wahającą się od 7 do 12 stopni C), powierzchniowych, a nawet powietrzu.
Pompy ciepła, dziś właściwie obowiązkowe wyposażenie najbardziej energooszczędnych domów (zwanych pasywnymi), najpierw zrobiły karierę w Stanach Zjednoczonych i Szwecji. W tym drugim państwie zaczęto je instalować już pod koniec lat 70. Miały być jedną z odpowiedzi Szwedów na ówczesny kryzys energetyczny i pomóc im w zmniejszeniu zależności od ropy (w tamtym czasie wiele domów na Zachodzie ogrzewało się olejem opałowym, wytwarzanym z ropy). I to się udało. Dziś pompy ciepła instaluje się w Szwecji w 90 proc. nowo budowanych domów (używa tego sprzętu nawet tamtejsza rodzina królewska) i ocenia się, że to państwo sprowadza dzięki temu o 1,5 mln ton ropy rocznie mniej. Dla porównania: w Polsce zużywa się rocznie 20 mln t tego surowca.
Owe urządzenia robią też zawrotną karierę w Finlandii, gdzie tylko w 2008 r. sprzedano ich aż 60 tys. sztuk. I ma je na wyposażeniu już co piąty domek jednorodzinny w tym kraju. Pompy ciepła cieszą się dziś dużym zainteresowaniem nawet w - uznawanych za mało ekologiczne – Chinach, gdzie ich roczna sprzedaż przekroczyła już ćwierć miliona sztuk.
W Polsce nie są jeszcze popularne, a to w dużej mierze za sprawą paru rozpowszechnionych i tylko częściowo prawdziwych opinii na ich temat. Pierwsza z nich głosi, że pomp ciepła nie opłaca się instalować, bo są za drogie i zbyt długo się zwracają. Druga, że trzeba pod nie wygospodarować kilkaset metrów działki i na tym spłachetku będzie można co najwyżej posiać trawę. Trzecia, że w naszym klimacie nie sprawdza się pompa pobierająca energię cieplną z powietrza.

Pompy ciepła, gruntowe albo wodne (umieszczane w studni głębinowej albo zbiorniku powierzchniowym), są faktycznie dość drogie. Dla standardowego domu o powierzchni 150 mkw. kosztują ze wszystkimi potrzebnymi pracami (np. odwiertem) 50-60 tys. zł. Ale nowoczesna instalacja gazowa z piecem to w tym przypadku wydatek rzędu 15-30 tys. zł. Koszt ogrzania wody do kaloryferów i do mycia w tej wielkości domu z kotłem gazowym to średnio aż 4,5-5 tys. tys. zł rocznie. Jeśli zastosujemy pompę ciepła, będzie to tylko 2 tys. zł. Gdy weźmiemy to pod uwagę, okaże się, że taka pompa może zwrócić się w 10 lat, a nie 20-30, jak ostrzegają niektórzy. Na jeszcze szybszy okres zwrotu możemy liczyć, jeśli zastosujemy pompę ciepła w budynku, który dotąd miał stary, mało wydajny system grzewczy, np. na olej opałowy.
Poza tym zamiast pompy gruntowej czy wodnej możemy użyć powietrznej, która kosztuje prawie dwa razy mniej. Choć jest dużo mniej wydajna (jeśli zastosujemy ją zamiast kotła gazowego, zmniejszymy rachunki za ogrzewanie i ciepłą wodę co najwyżej o 30 proc.).

Duża połać ziemi potrzebna jest nam z kolei tylko wtedy, gdy zdecydujemy się na pompę gruntową, w których rurki wymiennika ciepła są ułożone w ziemi poziomo. Wtedy faktycznie musimy na ten cel przeznaczyć działkę dwa razy większą od tej zajmowanej przez dom. Ale przecież nie jesteśmy skazani na to rozwiązanie, bo można rurki zagłębić w ziemi pionowo (to tzw. sondy gruntowe) albo wybrać pompę wodną. Choć jest to trochę droższe.
Albo pompę powietrzną, którą umieszcza się na ścianie budynku. Ten typ jest bardzo popularny w zimniejszej od Polski Skandynawii. I chyba nie ma lepszego dowodu na to, że i u nas się sprawdza. Pod warunkiem, oczywiście, że kupimy sprzęt dobrej jakości i właściwie go zainstalujemy.
Powietrzna pompa ciepła działa nawet przy ujemnej temperaturze na zewnątrz, co – mimo, że potwierdzone badaniami naukowymi - też spotyka się z niedowierzaniem. Nic dziwnego, bo trudno pojąć, że powietrze i przy mrozie ma w sobie nieco energii cieplnej. I jeśli jest schładzane przez pompę do jeszcze niższej temperatury, oddaje tę energię do systemu grzewczego.
Wadą pomp powietrznych jest to, że jeśli na zewnątrz jest mniej niż 10 st. C, to ich efektywność drastycznie spada. Dlatego u nas najlepiej używać ich w cieplejszych rejonach kraju, na Wybrzeżu czy w zachodniej Polsce. Bo im cieplejsze powietrze, tym taki rodzaj pompy będzie wytwarzał więcej energii.

Inna rzecz, że nawet najnowocześniejsze pompy ciepła nie ogrzeją wody do takich temperatur, jak kocioł gazowy (ich możliwości to co najwyżej 65 st. C). I jeśli będą zasilać zwykłe kaloryfery, w domu – szczególnie przy dużych mrozach - może być za zimno. Dlatego zaleca się łączyć się z tzw. niskotemperaturowymi systemami grzewczymi. Np. z ogrzewaniem podłogowym. Inne rozwiązanie, jeśli nie lubimy w domu marznąć, to połączenie pompy z kotłem gazowym i zwykłymi grzejnikami. Wtedy podgrzewamy wodę dostarczoną przez pompę ciepła do wyższej temperatury gazem.

Wielką zaletą pomp ciepła jest wygoda użytkowania, bo są one w zasadzie, tak, jak instalacje gazowe, bezobsługowe. Ta automatyzacja sprawia też, że np. możemy je włączyć zdalnie przed powrotem do domu, choćby za pomocą telefonu komórkowego (sygnał z niego układ sterujący pompą odczyta jako komendę do jej uruchomienia).
Poza tym latem, z wyjątkiem pompy powietrznej, mogą one nam pomóc ochłodzić dom dużo taniej niż klimatyzacja. Działają wtedy np. tak, że sprężarka pobiera ciepło z pomieszczeń, oddaje je glikolowi czy solance, które wędrują rurkami pod ziemię i tam się oziębiają do temperatury gruntu.

Warto wiedzieć:

W wielu miejscach nie da się zastosować wszystkich typów pomp ciepła. Bardzo dużo zależy od lokalnych warunków geologicznych. Dlatego już na etapie doboru pompy powinniśmy zasięgnąć rady fachowców. Ci z kolei będą chcieli się dowiedzieć, w jakiej strefie klimatycznej znajduje się nasz dom, jaki jest poziom wód gruntowych na działce, jaki jest ich skład chemiczny, jaki jest przekrój geologiczny ziemi w najbliższym sąsiedztwie, jakie jest zapotrzebowanie domu na ciepło i czy pompa będzie jedynym źródłem ciepła.
Bardzo ważne jest też, żeby moc pompy było odpowiednio dobrana do naszych potrzeb. Bo w praktyce zdarza się, że inwestor chce zaoszczędzić i wybiera tańszą, ale słabszą pompę. Wtedy jednak takie urządzenie na ogół nie zdaje egzaminu.
6 proc. – o tyle można by zredukować emisję CO2, gdyby co trzeci budynek na świecie był wyposażony w pompę ciepła

130 mln – tyle pomp ciepła jest już zainstalowanych na całym świecie

30 mln – tyle pomp ciepła sprzedaje się rocznie na całym świecie

500 tys. – tyle domów w Szwecji i Finlandii ma wbudowaną pompę ciepła

60 proc. ciepła ogrzewającego Sztokholm pochodzi z jednej olbrzymiej pompy ciepła o mocy 260 MW

Źródło: IEA Heat Pump Centre

Informacje dodatkowe

Na Zachodzie pompy ciepła robią furorę. W Polsce działa tych urządzeń ledwie około 20 tysięcy i stosunkowo wolno ich przybywa. Głównie przez brak wsparcia ze strony państwa.
Pod koniec zeszłego roku było w naszym kraju 17 tysięcy działających pomp ciepła. W tym roku ta liczba ma zwiększyć się o 6,5 tysiąca. Niewiele więcej, według rynkowych prognoz, może przybywać u nas tych urządzeń w kolejnych latach. To zaś oznacza, że za 10 lat w całej Polsce będzie funkcjonować ich mniej niż 100 tys. Tymczasem we Francji więcej pomp ciepła powstaje w ciągu jednego roku. W cztery razy mniej ludnej od Polski Szwecji montuje się ich 40 tys. tysięcy rocznie i jest tam już kilkaset tysięcy takich instalacji. W Szwajcarii aż ¾ budynków ma na wyposażeniu pompę ciepła. W Austrii instalowane są one w co drugim nowym domu. – Tak żywiołowy rozwój tego rynku w innych krajach unijnych wynika głównie ze wsparcia państwa – mówi Andrzej Oczoś, kierownik wsparcia technicznego w polskim oddziale koncernu Danfoss, który jako jedyna zagraniczna firma produkuje pompy ciepła w naszym kraju. – Państwa UE stosują w tym przypadku różne rozwiązania. Jedne dotują zakup i montaż tych urządzeń, drugie oferują ulgi podatkowe, a jeszcze inne – zapewniają niższą taryfę za prąd zasilający pompy ciepła. Czesi dają i ulgę podatkową, i dotacje. Dzięki temu bardzo nas wyprzedzili w rozwoju tego rynku.
Rządy unijnych państw chętnie wspierają rozwój tej branży. Pompy ciepła są bowiem jednym z najlepszych źródeł energii odnawialnej, pozwalającym też znacząco obniżyć emisję gazów cieplarnianych oraz zmniejszyć zależność od importu surowców energetycznych. Przede wszystkim gazu, który Polska musi kupować z Rosji. Da się je zastosować niemal wszędzie. W polskich warunkach klimatycznych są one dużo bardziej efektywne niż kolektory słoneczne i w przeciwieństwie do nich mogą wystarczająco podgrzewać wodę do kranów i ogrzewania przez cały rok. - Dlatego dziwi nas, że Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej zaczął udzielać dotacji na kupno i montaż kolektorów słonecznych, jednocześnie nie wspierając w ten sposób pomp ciepła – mówi Andrzej Oczoś.
Z tego powodu Grupa Robocza Pompy Ciepła w Klastrze Energooszczędnych Technologii Euro Centrum, zrzeszająca część firm z tej branży, wystąpiła do NFOŚiGW o stworzenie programu dotacyjnego obejmującego i tę technologię. Jednocześnie ta sama grupa zwróciła się o pomoc w rozwoju rynku tych urządzeń do Ministerstwa Gospodarki. Postuluje nie tylko wprowadzenie systemu finansowego wsparcia, który mógłby składać się np. z obniżonego podatku VAT na te urządzenia czy mniejszej akcyzy na prąd do pomp ciepła. Prosi także o wprowadzenie brakujących przepisów w prawie budowlanym i energetycznym czy o ujednolicenie standardów projektowania i wykonywania instalacji z pompami ciepła. Dlatego, że drugą z najważniejszych przeszkód w rozwoju rynku pomp ciepła w Polsce okazuje się to, że nie jest on ucywilizowany. Działa u nas bowiem sporo małych producentów, oferujących kiepskiej jakości, ale za to tani sprzęt
Polski rynek systemów grzewczych wykorzystujących odnawialne źródła energii cały czas się rozwija. O ile jednak inwestorzy przekonali się do kolektorów słonecznych i coraz częściej decydują się na tego typu instalację, o tyle pompy ciepła są jeszcze rzadkością, szczególnie w prywatnych inwestycjach. W Polsce jedną z większych barier w rozwoju rynku pomp ciepła są wysokie koszty inwestycyjne takiego systemu grzewczego. W wielu krajach europejskich zakup tego typu urządzeń jest dofinansowany z różnych funduszy państwowych. W Polsce póki co ruszyły dotacje unijne na zakup kolektorów słonecznych. Być może dofinansowanie do pomp ciepła będzie kolejnym krokiem. Kolejną barierą jest brak wyspecjalizowanych firm wykonawczych, a także projektantów instalacji opartych na pompach ciepła. Dlatego inwestorzy, którzy decydują się na zakup pomp ciepła powinni wybierać firmy, które oprócz urządzenia oferują również pomoc serwisową, wykonawczą, a także pomogą przygotować projekt.

Jacek Krzemiński