Rodzaje pomp ciepła – powietrzne, gruntowe i wodne pompy ciepła

W ostatnich latach o pompach ciepła słychać coraz więcej – ilość sprzedawanych i montowanych w domach urządzeń grzewczych zasilanych za pomocą odnawialnych źródeł energii systematycznie rośnie. Pompa ciepła jest bowiem niezwykle energooszczędnym, tanim i ekologicznym systemem grzewczym zapewniającym wysoki komfort cieplny, wygodę użytkowania i bezpieczeństwo. Na rynku dostępnych jest wiele różnych urządzeń – wymienić można przede wszystkim powietrzne pompy ciepła, gruntowe pompy ciepła oraz wodne pompy ciepła. Jakie są różnice pomiędzy pompami ciepła różnego typu? Sprawdź, jakie są rodzaje pomp ciepła ciepła!

Zasada działania pompy ciepła

Pompa ciepła jest urządzeniem, która wykorzystuje odnawialne źródła energii do ogrzewania domu oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej. Pobiera ona ciepło z tzw. dolnego źródła, a następnie za pomocą czynnika chłodniczego kieruje do obiegu grzewczego wewnątrz budynku, czyli do ogrzewania podłogowego bądź grzejników, a także do domowego zbiornika gorącej wody użytkowej. Za dolne źródło ciepła, z którego pobierana jest energia cieplna, służyć może grunt, powietrze lub (najrzadziej spotkana opcja) woda gruntowa.

Pompa ciepła nie wytwarza ciepła samodzielnie, a jedynie odpowiada za transport ciepła ze źródła dolnego do źródła górnego – instalacji grzewczej. Do swojej pracy pompa ciepła potrzebuje energii elektrycznej. Jest ona potrzebna do napędu sprężarki. Ilość prądu jest niewielka, co sprawia, że ogrzewanie domu pompą ciepła jest znacznie tańsze niż ogrzewanie kotłem gazowym, piecem olejowym czy ogrzewanie elektryczne.

Pompa ciepła składa się z trzech elementów:

• źródła dolnego – są to zasoby, z których pobierane jest ciepło: grunt, woda lub powietrze,
• samej pompy, która odpowiada za pobranie ciepła i przekształcenie go w odpowiednią postać,
• źródła górnego, czyli miejsca gdzie oddawane jest ciepło, a więc instalacji grzewczej. Zazwyczaj jest to ogrzewanie płaszczyznowe: ogrzewanie podłogowe, ogrzewanie ścienne lub sufitowe, jednak można ją również podłączyć do grzejników (sprawdź: Jakie grzejniki do pompy ciepła?).

Rodzaje pomp ciepła – możliwe klasyfikacje

Pompy ciepła można podzielić ze względu na:

• Rodzaj dolnego źródła: najczęściej stosowanym podziałem jest podział ze względu na rodzaj dolnego źródła, czyli to, skąd urządzenie czerpie energię. Wyróżniamy powietrzną pompę ciepła, gruntową pompę ciepła oraz wodną pompę ciepła.
• Źródło zasilania: pompy ciepła można również podzielić pod względem źródła zasilania. Większość modeli napędzanych jest za pomocą energii elektrycznej, która może być również pozyskiwana dzięki fotowoltaice. Na rynku można jednak również nabyć np. pompę ciepła na gaz.
• Temperaturę systemu grzewczego: w tym przypadku wyróżniamy pompy ciepła niskotemperaturowe (idealne w przypadku ogrzewania płaszczyznowego oraz grzejników niskotemperaturowych) oraz pompy ciepła wysokotemperaturowe (sprawdzą się w przypadku starszego budownictwa i tradycyjnych grzejników).

Gruntowa, wodna czy powietrzna pompa ciepła?

Pompy ciepła mogą pozyskiwać ciepło z kilku różnych źródeł: z gruntu, z wody lub z powietrza. Rzutuje to na sposób ich montażu, a także ich działanie, efektywność oraz cenę.

Powietrzna pompa ciepła

Najczęściej wybieranym rodzajem pomp ciepła są pompy powietrzne, które korzystają z powietrza atmosferycznego w celu zapewnienia ogrzewania domu oraz podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Powietrze przechodzi przez wymiennik ciepła, a następnie trafia do instalacji grzewczej. Efektywność powietrznej pompy ciepła jest zależna od temperatury na zewnątrz: im niższa temperatura, a tym samym większa różnica temperatur pomiędzy dolnym a górnym źródłem, tym większą pracę musi wykonać pompa ciepła i tym większej ilości energii elektrycznej potrzebuje pompa, aby zapewnić tą samą ilość ciepła.

Do niedawna pompy ciepła powietrzne uznawane były za niezbyt efektywne – przestawały pracować przy dużych mrozach. Rozwój technologii sprawił jednak, że aktualne modele dostępne na rynku mogą działać nawet w temperaturze do -25 stopni Celsjusza.

Wśród powietrznych pomp ciepła wyróżnia się 2 rodzaje urządzeń:

• pompy ciepła powietrze-woda – czerpią energię cieplną z powietrza i kierują ją poprzez wymiennik ciepła do obiegu grzewczego oraz instalacji c.w.u.,
• pompy ciepła powietrze-powietrze – również pobierają ciepło z zewnątrz, jednak kierują je bezpośrednio do wnętrza pomieszczeń.

Powietrzne pompy ciepła można również podzielić pod względem ich budowy. Wyróżniamy zatem pompy ciepła typu SPLIT oraz pompy ciepła typu MONOBLOK. Poznaj różnice pomiędzy nimi: Pompa ciepła monoblok czy split?

Gruntowa pompa ciepła

Pompa ciepła gruntowa wykorzystuje ciepło zgromadzone w ziemi. W celu jego pozyskania konieczne jest zamontowanie w ziemi wymiennika ciepła wypełnionego płynem niezamarzającym, który pobiera ciepło i transportuje je do pompy ciepła.

Gruntowe pompy ciepła podzielić można na pompy ciepła z:

• kolektorem poziomym: pętle rur płynem niezamarzającym są ulokowane płytko pod powierzchnią ziemi, jednak na dużej powierzchni,
• kolektorem pionowym: w celu umieszczenia rur konieczne jest wykonanie odwiertów nawet na kilkadziesiąt metrów w głąb ziemi.

Pompy ciepła gruntowe są uznawane za najbardziej wydajne, co wynika z niemal stałej, dodatniej temperatury gruntu nawet w przypadku spadku temperatur na zewnątrz znacznie poniżej 0 stopni Celsjusza. Grunt jest bardzo stabilnym źródłem ciepła. Gruntowe pompy ciepła są jednak znacznie droższe niż powietrzne pompy ciepła, co wynika z konieczności montażu kolektorów w ziemi.

Wodna pompa ciepła

Wodne pompy ciepła opierają swoje działanie na pobieraniu energii cieplnej skumulowanej w wodach gruntowych. Pompa ciepła wodna jest bardzo efektywnym urządzeniem, ponieważ woda posiada doskonałą zdolność do akumulowania ciepła. Są one jednak najrzadziej stosowane, co wynika z trudnej dostępności odpowiedniej wielkości i jakości wód gruntowych do ich montażu. Nieodpowiedni skład wody, zawierającej duże ilości składników mineralnych, takich jak wapń czy żelazo przyczynia się do zapychania filtrów, wymienników ciepła oraz zamulania studni zrzutowej, która przestaje działać. Wodne pompy ciepła kosztują również więcej niż powietrzne pompy ciepła.