Zadzwoń
Zamknij menu
Zadzwoń
Otwórz menu
szybka wycena sprawdź
Pompy ciepła

Pompa ciepła: schemat budowy, zastosowanie, ceny

Energooszczędne systemy cieplne cieszą się niesłabnącą popularnością. Jednak wraz ze wzrostem zainteresowania instalacjami opartymi na odnawialnych źródłach energii pojawiają się pytania o ich działanie i późniejszą eksploatację. W poniższym artykule zebraliśmy odpowiedzi na najczęstsze pytania inwestorów dotyczące schematu instalacji pompy ciepła.

pompa ciepła schemat

Zasada działania pompy ciepła

Co do zasady pompy ciepła są urządzeniami wielofunkcyjnymi: służą nie tylko do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, ale także ogrzewania domu i zapewnienia inwestorowi oczekiwanego komfortu termicznego. Schemat działania pompy ciepła nie jest skomplikowany: zgodnie ze swoją nazwą urządzenie pompuje ciepło od jego dolnego źródła do instalacji grzewczej, która rozprowadza ciepło w budynku (górne źródło ciepła). Prawidłową pracę pompy ciepła gwarantują jej elementy składowe:

  • parownik: tutaj odbierane zostaje ciepło z dolnego źródła przez czynnik termodynamiczny, który parując pobiera ciepło zawarte w dolnym źródle (nawet jeśli jego temperatura nie jest wysoka).
  • sprężarka: działanie sprężarki jak sama nazwa wskazuje, polega na sprężeniu gazu, który uprzednio przyjął ciepło z dolnego źródła ciepła (powietrza atmosferycznego lub glikolu)
  • skraplacz: podstawowa funkcja skraplacza to zmiana stanu skupienia: w tym przypadku czynnik chłodniczy ze stanu gazowego musi zamienić się w ciecz.
  • zawór rozprężny: ostatni element całej instalacji pompy ciepła. Przepływ przez zawór rozprężny powoduje bardzo gwałtowny spadek ciśnienia czynnika, a to skutkuje dużym spadkiem temperatury czynnika chłodniczego, który dzięki temu ponownie może powtórzyć cały obieg termodynamiczny trafiając do parownika.

Dolne źródło ciepła

Pompa-ciepła-dolne-źródło-ciepła

Każdy schemat instalacji pompy ciepła określa rodzaj dolnego źródła ciepła oraz górnego źródła ciepła. O ile górnym źródłem ciepła zawsze jest instalacja centralnego ogrzewania domu czyli grzejniki lub instalacja podłogowa, to funkcję dolnego źródła ciepła może pełnić powietrze lub grunt oraz wody gruntowe, z których pompa ciepła pobiera energię cieplną przekazywaną górnemu źródłu.

  • Powietrze: jest dolnym źródłem w przypadku zastosowania pomp ciepła powietrze woda oraz pompach ciepła powietrze powietrze. Jak działa pompa ciepła na powietrze? Wykorzystanie energii termicznej z powietrza jest proste i nie wymaga żadnych dodatkowych inwestycji od inwestora, ponieważ wymiana ciepła między powietrzem a jednostką wewnętrzną odbywa się na zasadzie przepływu powietrza przez jej wymiennik dzięki rotorowi wentylatora, w który wyposażona jest jednostka zewnętrzna. Czynnik chłodniczy przepływający przez wymiennik paruje pobierając energię cieplną z powietrza przepływającego dzięki wentylatorowi i może dalej realizować obieg termodynamiczny. Należy pamiętać, że w naszych warunkach geograficznych temperatura powietrza w ciągu roku jest bardzo niestabilna co wpływa na efektywność energetyczną i sprawność pompy ponieważ w okresie największego zapotrzebowania ciepła, powietrze ma najniższą temperaturę.
  • Grunt i wody gruntowe: do wykorzystania dolnego źródła ciepła w postaci gruntu i wód gruntowych dochodzi w instalacji pompy ciepła gruntowej i wiąże się z koniecznością w której przed inwestorem pojawiają się dodatkowe koszty inwestycji w postaci wykonania instalacji dolnego źródła ciepłą. Taka instalacja polega na wykonaniu kilku lub kilkunastu pionowych odwiertów o głębokości około 100 metrów lub wykonaniu poziomego wymiennika z rury polietylenowej o średnicy 32 lub 40 mm o długości około 100 – 200 m na głębokości około 120 cm, w którym pompa obiegowa tłoczy glikol lub roztwór solanki. Ten typ wymiennika pozwala pompie na wykorzystanie stabilnego temperaturowo dolnego źródła ciepłą, które zapewnia podobną temperaturę przez okres całego roku bez względu na wysokość temperatury zewnętrznej.

Schemat podłączenia pompy ciepła w zależności od instalacji hydraulicznej.

Schemat instalacji pompy ciepła uzależniony jest od rodzaju instalacji hydraulicznej z jaką pompa ciepłą będzie współpracowała aby ogrzać budynek. Będzie od tego zależał również montaż pompy ciepła: niskotemperaturowej lub wysokotemperaturowej.

  • Niskotemperaturowa pompa ciepła: wykorzystywana jest zazwyczaj w nowych budynkach, lub remontowanych, w których montowane będzie ogrzewanie podłogowe czyli ogrzewanie niskotemperaturowe dla którego temperatura zasilania wynosi 30 – 35 stopni Celsjusza. Taki układ hydrauliczny pozwala na obniżenie wymaganej mocy grzewczej pompy ciepła oraz optymalizuje zużycie energii elektrycznej pobieranej przez pompę do realizacji swojego zadania
  • Wysokotemperaturowa pompa ciepła: jest typem pompy ciepła, która cechuje się zdolnością osiągania wyższych temperatur wody grzewczej. Jest zazwyczaj stosowana do ogrzewania starszych budynków o większym zapotrzebowaniu na ciepło, ogrzewanych za pomocą tradycyjnych grzejników. Są dobrym rozwiązaniem w przypadku, gdy inwestor zdecyduje się na modernizację starej kotłowni ale bez zmiany dotychczasowej metody ogrzewania budynku. Zwykłe grzejniki wymagają temperatury zasilania na poziomie 50 – 60 stopni Celsjusza dlatego w takim obiegu grzewczym konieczne jest stosowane wysokotemperaturowych pomp ciepła. Takie pompy z uwagi na swoje możliwości cechują się nieco większym zapotrzebowaniem na energię elektryczną niż pompy niskotemperaturowe ale z uwagi na swoje możliwości radzą sobie bardzo dobrze w przygotowaniu CWU, czyli ciepłej wody użytkowej.

Schemat instalacji pompy ciepła, a tryb pracy urządzenia

Pompę ciepła charakteryzuje bardzo efektywna praca, nawet przy trudnych warunkach atmosferycznych panujących na zewnątrz. Grzałka pompy ciepła, która do działania potrzebuje energii elektrycznej uruchamia się przy niskiej temperaturze rzędu -20 stopni Celsjusza. Warto jednak mieć na względzie, że przy obecnie łagodnych zimach trudno byłoby osiągnąć takie wartości. Jednak w momencie uruchomienia grzałki, spada efektywność energetyczna pompy ciepła. Jakie rozwiązania w takim przypadku ma do dyspozycji inwestor?

Schemat instalacji pompy ciepła, a tryb pracy urządzenia

Schemat podłączenia pompy ciepła w układzie biwalentnym

W takiej sytuacji, zwłaszcza w przypadku modernizowanego budownictwa warto zintegrować urządzenia z instalacją hydrauliczną, wytyczając przy tym punkt biwalentny, czyli temperatury po przekroczeniu której pompa ciepła pracuje samodzielnie. Schemat podłączenia pompy ciepła w układzie biwalentnym oznacza, że jej praca zaczyna być wspomagana alternatywnym urządzeniem grzewczym lub pompa ciepła zostanie całkowicie wyłączona przy określonych temperaturach, a jej pracę przejmie drugie źródło ciepła, które stanowić może grzałka elektryczna, kocioł gazowy lub kominek z płaszczem wodnym. W praktyce punktem biwalentym nazywamy temperaturę zewnętrzną, poniżej której pompa ciepła nie zapewni w pełni zapotrzebowania domu na ciepło lub nie osiągnie zadanej temperatury ciepłej wody użytkowej.

Pompa ciepła w układzie monowalentnym

Pompa ciepła w układzie monowalentnym

Na instalację pompy ciepła w układzie monowalentnym decydują się przede wszystkim właściciele nowych domów. Wynika to z faktu, że w przeciwieństwie do budynków starego typu, nowoczesne budownictwo charakteryzuje się niskim wskaźnikami zapotrzebowania energetycznego i dobrą izolacją ścian. Pompa ciepła w takiej konfiguracji sprosta pokryciu zapotrzebowania zarówno na ciepło, jak i ciepłą wodę użytkową w każdych warunkach nawet przy bardzo niskiej temperaturze zewnętrznej bez pomocy dodatkowego źródła ciepła w postaci grzałki elektrycznej lub kotła gazowego. Jednak w takim przypadku musimy kłaść szczególny nacisk na parametry urządzenia, szczególnie współczynnik COP i SCOP pompy ciepła oraz na jej moc. Niedoszacowanie zapotrzebowania na ciepło w budynku spowoduje, że nawet przy dobrze działającej pompie ciepła, która jednak okaże się zbyt słaba na dany metraż i potrzeby mieszkańców domu, inwestor będzie narażony na duże straty finansowe. Podłączenie pompy ciepła w układzie monowalentnym powinno być poprzedzone wnikliwą analizą parametrów technicznych nieruchomości gdyż ich niedoszacowanie będzie skutkowało sytuacją, w której pompa ciepła w ciągłym trybie pracy nie będzie w stanie ogrzać budynku do zadanego parametru i wzrośnie ryzyko jej uszkodzenia.

Schemat instalacji pompy ciepła split oraz monoblok

Schemat instalacji pompy ciepła uwarunkowany jest także rodzajem zainstalowanego w domu urządzenia. Wyróżniamy dwa rodzaje pomp ciepła:

  • pompy ciepła typu split
  • pompy ciepła typu monoblok

 

Schemat podłączenia pompy ciepła typu SPLIT

Pomiędzy pompami to właśnie pompy ciepła typu split należą do najchętniej montowanych urządzeń służących do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej w nowych i modernizowanych budynkach. Splitowe pompy ciepła to połączenie dwóch urządzeń:

  • agregatu zewnętrznego zwanego często parownikiem
  • jednostki wewnętrznej zwanej skraplaczem lub modułem hydraulicznym, który przekazuje ciepło instalacji centralnego ogrzewania

Układ jednostki zewnętrznej i wewnętrznej w pompach split połączone są ze sobą instalacją elektryczną oraz chłodniczą. Instalacja elektryczna stanowi komunikację pomiędzy dwoma urządzeniami, a instalacja chłodnicza wykonana z dwóch przewodów miedzianych o określonej średnicy umożliwia realizację obiegu termodynamicznego czynnika chłodniczego i pracę całego zespołu urządzeń.

Pompy ciepła typu split: zalety i wady

Podstawową zaletą pomp ciepłą typu split jest ich stosunkowo niska cena (przy porównaniu z pompami monoblok) oraz praktyczny brak strat ciepła z uwagi na zlokalizowanie modułu hydraulicznego wewnątrz budynku. Do wad tego typu rozwiązania można zaliczyć konieczność częstszych serwisów i wykonywania prób szczelności instalacji chłodniczej oraz okresowe kontrole stanu ilości czynnika chłodniczego. Niezbędnym do tego rodzaju prac jest profesjonalny instalator z uprawnieniami F-gazowymi i odpowiednimi narzędziami.

Schemat podłączenia pompy ciepła typu MONOBLOK

Pompa ciepła typu monoblok charakteryzuje się wystąpieniem jedynie jednostki zewnętrznej, wewnątrz której zintegrowany jest także cały moduł hydrauliczny oraz skraplacz. Nie występuje tu dodatkowe urządzenie montowane wewnątrz budynku. Ten typ pomp ciepła wymaga za to doprowadzenia do niego instalacji hydraulicznej. Niewątpliwą zaletą tego rozwiązania jest wykorzystanie w kotłowni jedynie minimalnej powierzchni niezbędnej do zabudowy zbiornika ciepłej wody użytkowej i bufora. Ważnym aspektem wykorzystania pompy ciepła monoblok jest również niższy koszt jej przeglądów i serwisowania z uwag na brak instalacji chłodniczej jak w przypadku pomp split. Wadą tego typu pomp ciepła są wyższe koszty inwestycji oraz konieczność zastosowania bardzo dobrych zaworów zabezpieczających oraz izolacji fragmentu instalacji hydraulicznej przebiegającej na zewnątrz budynku.

Ile kosztuje instalacja pompy ciepła?

Koszt, który poniesie inwestor w związku z pompą ciepła jest uzależniony od metrażu nieruchomości, zapotrzebowaniu na energię w naszym domu, ilości mieszkańców (co przekłada się na przygotowanie ciepłej wody użytkowej (cwu) i parametrów dotyczących SCOP i COP urządzenia. Najważniejszym czynnikiem mającym wpływ na finalną cenę jest rodzaj dolnego źródła ciepła (większe nakłady finansowe trzeba przewidzieć jeśli inwestor zdecyduje się oprzeć instalację na wodzie gruntowej). Szacunkowy koszt pompy ciepła dla średniej wielkości domu ok. 120 m2 wraz z montażem wynosi około 30-40 tysięcy złotych. Poniesione nakłady finansowe mają jednak szansę szybko się zwrócić dzięki dostępnym dopłatom z programów rządowych (Moje Ciepło, Mój Prąd w nowej odsłonie) oraz gminnych.

ile-kosztuje-pompa-ciepła

Pompa ciepła schemat działania: najczęstsze pytania inwestorów

Czy pompę ciepła można podłączyć do istniejącej instalacji?

Urządzenie można podłączyć do istniejącej instalacji np. kotła gazowego. Samą instalację pompy ciepła warto także wspomóc o działanie bufora, stabilizującego pracę sprężarki.

Górne źródło ciepła: ogrzewanie podłogowe czy grzejniki?

Pompa ciepła jest urządzeniem niskotemperaturowym, dlatego najlepiej współpracuje z ogrzewaniem podłogowym. Zaletą takiego rozwiązania jest również fakt, iż ogrzewanie podłogowe równomiernie rozprowadza temperaturę, nie absorbuje kurzu i roztoczy. Tradycyjne grzejniki nie tylko zaburzają estetykę wnętrza (podczas gdy podłogówka jest niewidoczna), ale i wymagają dostarczenia do nich wysokiej temperatury.

Taktowanie pompy ciepła: jak go uniknąć?

Taktowanie pompy ciepła to naprzemienne, częste wyłączanie i włączanie się sprężarki w urządzeniu. Aby tego uniknąć należy przede wszystkim zadbać o dobre oszacowanie zapotrzebowania na ciepło w domu: powodem taktowania jest najczęściej zbyt duża moc pompy ciepła w stosunku do ilości zapotrzebowania cieplnego w budynku.

Odległość pompy ciepła od domu: ile maksymalnie może wynosić?

Montując pompę ciepła pamiętajmy, by maksymalna odległość agregatu zewnętrznego od budynku wynosiła około 15-20 metrów. Tak długa instalacja będzie wiązała się jednak z koniecznością użycia większej ilości czynnika chłodniczego.

Czy pompą ciepła można chłodzić?

Pompa ciepła powietrze woda, jak i powietrze powietrze, może odwrócić przebieg procesu termodynamicznego, w wyniku czego skraplacz staje się parownikiem, górne źródło ciepła dolnym źródłem i odwrotnie. Sam parownik przejmuje rolę skraplacza: dzięki temu pompa ciepła jest w stanie obniżyć temperaturę wody zasilającej centralne ogrzewanie o kilkanaście stopni Celsjusza. Tak schłodzona woda, krążąca w instalacji podłogowej dokonuje procesu ochłodzenia naszego domu, stając się latem alternatywą dla klimatyzatora.

Usługa projektu i montażu instalacji pompy ciepła: na co zwrócić uwagę?

By pompa ciepła służyła do ogrzewania domu i przygotowania cwu dla jego mieszkańców, pokrywając zapotrzebowanie na energię termiczną i ciepłą wodę, projekt systemu wraz z montażem warto zlecić profesjonalnej firmie, specjalizującej się w realizacjach instalacji pompy ciepła. Doświadczony projektant Eco Comfort dokładnie oszacuje zapotrzebowanie energetyczne dla Twojej nieruchomości i podpowie, który rodzaj dolnego źródła, a także jaki model pompy spełni Twoje oczekiwania, pozwalając Ci się cieszyć wygodą, komfortem termicznym i oszczędnościami.

consultant

potrzebujesz wyceny?

potrzebujesz pomocy?