Jak wybrać pompę ciepła

Produkty dopiero przygotowujemy.

Natomiast możesz oglądać inne kategorie.

Jak wybrać pompę ciepła - kompletny poradnik doboru odpowiedniego typu, mocy i parametrów źródła ciepła do domu jednorodzinnego.

Dlaczego dziś tylu ludzi decyduje się na pompę ciepła

Pompa ciepła w ciągu ostatnich kilku lat przeszła z pozycji technologii marginalnej na jedną z najczęściej rozważanych źródeł ogrzewania w nowych budynkach i renowacjach na Słowacji. Powód jest prosty - pobiera większość energii potrzebnej do ogrzewania bezpośrednio z otaczającego środowiska (powietrza, ziemi lub wody) i do jej "przecierania" na wyższą temperaturę potrzebuje tylko ułamek tej energii w postaci prądu. Gdy klasyczny kocioł elektryczny zamieni 1 kWh prądu na 1 kWh ciepła, typowa pompa ciepła z tej samej 1 kWh energii elektrycznej wygeneruje zazwyczaj 3 do 4,5 kWh ciepła. Przyczyną, dla której pompa ciepła opłaca się długofalowo, mimo wyższego nakładu inwestycyjnego w porównaniu do kotła gazowego, jest właśnie ten stosunek.

Jednocześnie należy pamiętać, że wybór pompy ciepła nie jest prostą sprawą typu "wezmę najmocniejszą, żeby mieć pewność". Zły wybór typu, niedomierzona lub na odwrót nadmiernie przewymiarowana moc może znacząco obniżyć sprawność eksploatacji, skrócić żywotność sprężarki i w konsekwencji wydłużyć okres zwrotu inwestycji o lata. Ten artykuł przeprowadzi Państwa przez wszystkie kroki, które powinni Państwo wykonać przed zakupem - od wyboru typu pompy, przez poprawne wymiarowanie mocy, aż po parametry, na które warto zwrócić uwagę w arkuszu technicznym.

Ważne uprzedzenie na wstępie: ten artykuł ma charakter informacyjny i doradczy. Nie specyfikuje konkretnych modeli ani cen konkretnych produktów - jego celem jest, aby po jego przeczytaniu Państwo wiedzieli, na co zapytać, jak obliczać i czego unikać, niezależnie od tego, gdzie kupujecie pompę.

Jak działa pompa ciepła - w skrócie

Zasada działania jest taka sama jak w lodówce, tylko odwrotna. Ciecz chłodnicza w obiegu pompy paruje w tzw. parowniku przy niskiej temperaturze i niskim ciśnieniu, pobierając przy tym ciepło z otoczenia (powietrza, ziemi lub wody). Sprężarka następnie sprasuje parę chłodziwa, co znacząco podnosi jej temperaturę. Gorące chłodnicze następnie oddaje ciepło do wody grzewczej (do grzejników, ogrzewania podłogowego lub zasobnika ciepłej wody użytkowej) i sam chłodzi się i skrapla. Przez zawór rozprężny ciśnienie znów spada i cykl powtarza się. Jedyne energię, którą rzeczywiście do całego procesu dostarczacie, to prąd potrzebny do napędu sprężarki i pomp obiegowych - resztę ciepła "bierze" pompa z otoczenia za darmo.

Stosunek między dostarczonym prądem a uzyskanym ciepłem wyraża się wielkością COP (Coefficient of Performance) dla mocy chwilowej i SCOP (Seasonal COP) dla średniego sezonowego wskaźnika mocy w całym okresie grzewczym. Dla kupującego znacznie ważniejsza jest liczba SCOP, ponieważ uwzględnia również to, jak pompa działa w mroźne dni, kiedy źródło ciepła (np. zewnętrzne powietrze) jest chłodniejsze i pompa musi pracować ciężej.

Trzy podstawowe typy pomp ciepła

Powietrze-woda (najczęściej spotykany typ)

Pompa pobiera ciepło z zewnętrznego powietrza za pomocą zewnętrznej jednostki (podobnej do jednostki klimatyzacji, tylko większej) i przekazuje je do wody grzewczej w wewnętrznej jednostce lub bezpośrednio w jednostce kombinowanej. Jest to najczęściej wybierana opcja dla domów jednorodzinnych również na Słowacji, ponieważ montaż nie wymaga żadnych prac ziemnych - wystarczy zamontować zewnętrzną jednostkę na utwardzonym terenie lub konstrukcji przy budynku. Typowy sezonowy wskaźnik mocy SCOP dla tego typu mieści się w przedziale 3,2 do 4,5, w zależności od konkretnego modelu, strefy klimatycznej i temperatury wody grzewczej, z którą działa system.

Niedogodnością jest to, że sprawność maleje w miarę pogarszających się warunków mroźnych - w najchłodniejsze dni roku (poniżej -10 do -15 °C) COP jest istotnie niższy niż przy wiosennych lub jesiennych temperaturach około +7 °C. Dlatego w większości projektów oblicza się tzw. punkt bivalentny (więcej niżej).

Ziemia-woda (kolektor gruntowy lub wywiercony otwór)

Ciepło pobiera się z ziemi - albo z poziomym kolektorem gruntowym umieszczonym na głębokości około 1,2 do 1,5 metra na powierzchni odpowiadającej 1,5 do 2-krotności powierzchni ogrzewanej budynku, albo pionowym wywierconym otworem na głębokość 80 do 150 metrów (w zależności od warunków geologicznych i potrzebnej mocy). Temperatura ziemi w ciągu roku jest znacznie bardziej stabilna niż temperatura powietrza (typowo 8 do 12 °C w naszych warunkach), dlatego pompy gruntowe osiągają wyższe i bardziej stabilne SCOP, zwykle w przedziale 4,0 do 5,0, również w śnieżnym zimie.

Kompensacją za wyższą sprawność jest znacznie wyższy nakład inwestycyjny (prace ziemne lub wywiercanie otworu) i potrzeba wystarczająco dużego działki przy kolektorze poziomym, albo pozwolenia na głębokie wywiercanie. Odbiór różnicy inwestycyjnej w porównaniu do wersji powietrze-woda zależy od konkretnej lokalizacji i cen energii, ogólnie oscyluje w horyzoncie 8 do 15 lat.

Powietrze-powietrze (jednostki klimatyzacyjne w trybie grzewczym)

Jest to zasadniczo rozdzielna jednostka klimatyzacyjna, która potrafi pracować również w odwrotnym, grzewczym trybie. Ciepło nie przekazuje się do wody, ale bezpośrednio do powietrza w pomieszczeniu. Inwestycja jest najniższa spośród wszystkich trzech typów, a montaż najprostszy, ale system nie potrafi ogrzewać ciepłej wody użytkowej ani zasilać klasycznych grzejników czy ogrzewania podłogowego - jest bardziej odpowiedni jako uzupełniające lub lokalne źródło ciepła (np. do jednego pomieszczenia, chaty lub jako wspomaganie istniejącego ogrzewania), niż jako jedynne centralne źródło dla całego domu jednorodzinnego. Sezonowy COP w tym przypadku zwykle mieści się w przedziale 3,0 do 4,0.

Porównanie wizualne trzech typów

COP i SCOP – najważniejsze liczby w karcie technicznej

Porównując konkretne modele, spotkacie się z wieloma wartościami COP, zawsze podawanymi przy konkretnej kombinacji temperatury zewnętrznej i temperatury wody grzewczej (np. „COP przy A7/W35” oznacza zewnętrzny powietrze +7 °C, temperatura wody na wyjściu 35 °C). Im niższa jest wymagana temperatura wody grzewczej, tym wyższy COP osiąga pompa – dlatego pompy ciepła znacznie lepiej działają z ogrzewaniem podłogowym (zazwyczaj 30–35 °C), niż z grzejnikami o wysokiej temperaturze (45–55 °C).

Kluczową cechą pomp ciepła z powietrzem jako źródłem ciepła jest fakt, że ich sprawność zmienia się w ciągu roku w zależności od temperatury zewnętrznej. Przy temperaturze około +7 °C (typowa jesienno-wiosenna temperatura) dobra pompa osiąga COP około 4,0. Przy spadku do 0 °C COP spada do około 3,2. Przy -7 °C (typowy mroźny dzień w Polsce) wynosi już tylko około 2,6, a w ekstremalnym mrozie -15 °C COP może zbliżyć się do wartości 2,0. Dlatego właśnie ważniejszy jest sezonowy SCOP niż jednorazowa wartość COP przy jednej temperaturze – rzeczywiście oddaje, jak pompa działa przez cały okres grzewczy, a nie tylko przy idealnym pogodowo.

Jak COP zmienia się w zależności od temperatury zewnętrznej

Z wykresu widać, dlaczego ważne jest poznanie klimatycznej strefy, w której znajduje się dom, oraz dlaczego dostawcy kalkulują tzw. punkt bivalentny – temperaturę, poniżej której sama pompa ciepła nie jest w stanie pokryć całkowitej straty ciepła domu, a wchodzi w grę dodatkowy (bivalentny) źródło, najczęściej elektryczny grzejnik zabudowany bezpośrednio w pompie. Dla większości lokalizacji w Polsce punkt bivalentny ustawia się gdzieś między -5 °C a -10 °C – w praktyce oznacza to, że pompa pokrywa samodzielnie około 95–98 % rocznego zapotrzebowania na ciepło, a tylko w kilku najmroźniejszych dniach roku wspomaga ją źródło dodatkowe.

Jak poprawnie dobrać moc pompy ciepła

Najczęściej popełnianym błędem przy wyborze pompy ciepła nie jest zły typ, ale zła moc – albo niedostateczna (pompa nie nadąża w mroźne dni i musi bardzo często podgrzewać elektrycznym grzejnikiem, co znacząco zwiększa zużycie energii), albo nadmiernie duża (pompa zbyt często uruchamia się i wyłączana – tzw. cyklowanie – co skraca żywotność sprężarki i obniża rzeczywistą sprawność w porównaniu do wartości katalogowych).

Poprawny sposób doboru mocy zawsze zaczyna się od obliczenia straty ciepła domu, a nie od szacunkowej powierzchni użytkowej. Strata ciepła obliczana jest zgodnie z normą PN-EN 12831 i uwzględnia powierzchnię i orientację konstrukcji obudowy, grubość i typ izolacji, wielkość i typ okien, wysokość pomieszczeń oraz klimatyczną strefę. Przybliżowo (i tylko przybliżowo – dokładny obliczenie niczego nie zastąpi) strata ciepła w typowym domu jednorodzinnym w średniej klimatycznej strefie Polski wynosi:

Nowy dom z izolacją zgodną z aktualnymi normami (standard niskoenergetyczny lub pasywny): około 30–50 W na m² powierzchni użytkowej
Stary dom z dodatkową izolacją (dodatkowo izolowany, dobre okna): około 50–70 W na m²
Stary dom bez izolacji: 80–120 W na m² i więcej

Dla domu o powierzchni użytkowej 120 m² oznacza to stratę ciepła około 5–6 kW w nowym domu, 7–8 kW w zmodernizowanym starym domu i 10–12 kW i więcej w starym domie bez izolacji. Te liczby służą tylko do pierwszego przybliżenia przed podjęciem decyzji, jakiego rzędu mocy będzie potrzebować – obowiązkowy powinien być zawsze obliczenie od projektanta lub firmy montażowej na podstawie konkretnego certyfikatu energetycznego i rzeczywistego stanu domu.

Dlaczego nie trzeba liczyć na najmroźniejszy dzień roku

Zwykły laicki podejście „niech mam pompę na najgorszy możliwy mroź, żeby mieć pewność” prowadzi prosto do nadmiernego doboru mocy. Projektowa temperatura zewnętrzna do obliczenia straty ciepła (np. -12 °C lub -15 °C w zależności od lokalizacji) występuje w ciągu sezonu grzewczego tylko przez kilka dni w roku – ogromna większość sezonu przebiega przy temperaturach między 0 °C a +10 °C, gdzie pompa ma największą sprawność. Dlatego właśnie moc pompy projektuje się zwykle tak, aby pokrywała 90–100 % straty ciepła przy projektowej temperaturze, a resztę ekstremalnych szczytów przejmuje źródło bivalentne – jest to bardziej ekonomiczne rozwiązanie niż kupowanie większej i droższej pompy tylko dla kilku dni w roku.

Procedura doboru mocy – przejrzysty schemat

Dodatkowe parametry, na które warto zwrócić uwagę

Temperatura wody grzewczej i typ grzejników

Jak już wspomniano, im niższa temperatura wody grzewczej, tym wyższy COP. Podłogowe ogrzewanie pracujące z temperaturą wody 30-35 °C jest więc idealnym partnerem dla pompy ciepła. Jeśli dom ogrzewany jest klasycznymi grzejnikami zaprojektowanymi na wyższą temperaturę (np. 55/45 °C), trzeba liczyć się z niższą ogólną sprawnością systemu lub (jeśli budżet i stan domu to pozwalają) rozważyć wymianę na większe niskotemperaturowe grzejniki, które potrafią oddać ten sam cieplny strumień przy niższej temperaturze wody dzięki większej powierzchni wymiennika.

Poziom hałasu zewnętrznej jednostki

Zewnętrzne jednostki typu powietrze-woda i powietrze-powietrze zawierają wentylator i sprężarkę, które generują hałas. Typowe wartości mocy akustycznej mieszczą się w przedziale od 55 do 65 dB(A) mierzonego bezpośrednio przy jednostce, co w odległości kilku metrów i z naturalnym spadkiem hałasu z odległością spada do poziomu normalnej rozmowy lub niższego. Mimo to ważne jest, aby przy projektowaniu rozmieszczenia uwzględnić odległość od sypialni (własnej i sąsiadów) oraz od granicy działki - nocny tłumienie hałasu ma własne limity prawne, a sąsiad z sypialnią pod oknem, na które skierowane jest wylotowe powietrze z jednostki, może mieć uzasadnione zastrzeżenia. Producentowie oferują dziś tzw. tryby cichej (silent) pracy, które obniżają obroty wentylatora i hałas o kilka decybeli kosztem lekkiego spadku mocy w danym momencie.

Ciecz chłodząca i jej profil ekologiczny

Starsze modele wykorzystywały ciecz chłodzącą o wysokim GWP (Global Warming Potential - potencjał globalnego ocieplania), nowsze modele coraz częściej przechodzą na ciecze chłodzące o niskim GWP (np. R290 - propan), które są przyjazniejsze dla środowiska w przypadku wycieku, ale wymagają rygorystyczniejszych środków bezpieczeństwa przy montażu ze względu na palność. Porównując modele warto zwrócić uwagę, jaką ciecz chłodzącą wykorzystuje się i jakie jest jej GWP - im niższe, tym lepiej z długoterminowego punktu widzenia, również z punktu widzenia przyszłej europejskiej regulacji F-gazów.

Moc pobierana i sposób regulacji mocy (on/off vs. sterowanie inwerterem)

Nowoczesne pompy ciepła praktycznie wyłącznie wykorzystują sprężarkę inwerterową, która płynnie zmienia swoje obroty (a więc moc) zgodnie z aktualnym zapotrzebowaniem domu, zamiast starszego zasady prostego włączania i wyłączania na pełną moc. Sterowanie inwerterem oznacza mniej cykli, stabilniejszą temperaturę wewnętrzną i zazwyczaj również wyższą rzeczywistą (nie tylko katalogową) sprawność podczas przejściowych okresów roku, kiedy dom potrzebuje tylko części maksymalnej mocy pompy.

Przygotowanie ciepłej wody użytkowej

Większość pomp ciepła typu powietrze-woda i ziemia-woda potrafi podczas ogrzewania domu również podgrzewać wodę w zbiorniku ciepłej wody użytkowej (TUV). Trzeba jednak pamiętać, że podgrzewanie TUV odbywa się przy wyższej temperaturze (typowo 50-55 °C z powodu zapobiegania legionelozie) niż ogrzewanie podłogowe, co lekko obniża średnie COP podczas podgrzewania wody w porównaniu do normalnego trybu grzewczego. Niektóre systemy łączą więc pompę ciepła z dodatkowym elektrycznym podgrzewaniem TUV lub z większym zbiornikiem, który podgrzewany jest poza szczytami (np. w nocy przy niższej cenie energii elektrycznej).

Oszacowane porównanie kosztów eksploatacji

Poniższy obliczenia to czysty model ilustracyjny, nie oferuje konkretnego produktu ani aktualnego cennika energii - służy tylko do przedstawienia rzędu wielkości, o ile może być pompa ciepła korzystniejsza w porównaniu do innych typowych źródeł ciepła. Załóżmy modelowy dom rodzinny z roczną zapotrzebowaniem na ciepło do ogrzewania 10 000 kWh (typowa wartość dla średniej wielkości, odpowiednio izolowanego domu rodzenego na Słowacji):

Kocioł gazowy kondensacyjny z sprawnością około 92 % potrzebuje do dostarczenia 10 000 kWh ciepła około 10 870 kWh gazu.
Bezpośrednie ogrzewanie elektryczne (kocioł elektryczny lub grzejniki bezpośrednie) z sprawnością zbliżoną do 100 % potrzebuje bezpośrednio 10 000 kWh energii elektrycznej.
Pompa ciepła z sezonowym SCOP 3,8 (typowa realistyczna wartość dla dobrej pompy powietrze-woda w naszych warunkach klimatycznych) potrzebuje do dostarczenia tych samych 10 000 kWh ciepła tylko około 2 630 kWh energii elektrycznej (10 000 / 3,8).

Nawet bez wiązania się z konkretnymi aktualnymi cenami energii (które się zmieniają i różnią się w zależności od dostawcy i taryfy), z tego obliczenia jasno wynika zasada: pompa ciepła potrzebuje do uzyskania tego samego komfortu cieplnego tylko nieco ponad jedną trzecią ilości energii elektrycznej w porównaniu do bezpośredniego ogrzewania elektrycznego. Przecież ten fizyczny stosunek (nie marketingowe twierdzenia) jest powodem, dla którego pompy ciepła w dłuższej perspektywie się opłacają - konkretną oszczędność w złotych dla Twojego domu i aktualnych cen energii możemy obliczyć indywidualnie.

Ilustracja - zużycie energii do dostarczenia tej samej ilości ciepła

Częste błędy przy wyborze pompy ciepła

Przez lata doświadczenia z techniką grzewczą wielokrotnie spotykamy się z kilkoma typowymi błędami, od których można się wcześniej uchronić:

Wybór mocy na podstawie powierzchni domu bez obliczenia strat ciepła. Jak wyżej pokazaliśmy, dwa domy tej samej wielkości mogą mieć straty ciepła różniące się nawet o 100 %, w zależności od jakości izolacji i okien. Szacowanie "na oko" często prowadzi do nadmiernego wymiarowania.

Ignorowanie temperatury systemu grzewczego. Klienci skupiają się na SCOP w katalogu, ale zapominają, że rzeczywista wartość w ich domu zależy od tego, z jaką temperaturą wody będzie naprawdę pracować pompa - wysokotemperaturowe grzejniki znacząco obniżą rzeczywistą sprawność w porównaniu do katalogowej wartości mierzonej przy niskiej temperaturze.

Niedocenienie hałasu zewnętrznej jednostki. Umieszczenie zbyt blisko sypialni (własnej czy sąsiadów) może powodować długoterminowy problem, który dodatkowo trudno i drogo rozwiązać (tłumiki hałasu, przeniesienie jednostki).

Zapomnienie o źródle bivalentnym i jego regulacji. Jeśli źródło bivalentne (zazwyczaj tylnik elektryczny w pompie) włączane jest zbyt wcześnie lub zbyt często z powodu złego ustawienia regulacji, zużycie energii elektrycznej może znacząco wzrosnąć w porównaniu do oczekiwań, nawet jeśli sama pompa jest dobrze wymiarowana.

Niedocenienie hydraulicznego wyregulowania systemu. Pompa ciepła jest wrażliwa na poprawny przepływ wody przez wymiennik oraz wyregulowanie poszczególnych okręgów grzewczych - zaniedbane hydraulika potrafi obniżyć rzeczywistą sprawność systemu niezależnie od tego, jak dobra jest sama pompa.

Podsumowanie - na co skupić się przy wyborze

Jeśli z tego artykułu ma Państwo odnieść tylko kilka punktów, to niech będą to te: po pierwsze, niech Państwo zostawią obliczenie rzeczywistych strat ciepła domu, nie szacowanie na podstawie powierzchni. Po drugie, wybierz typ pompy zgodnie z dostępnością działki, budżetem i horyzontem czasowym zwrotu inwestycji - powietrze-woda dla większości typowych domów, ziemia-woda, jeśli masz działkę i planujesz długoterminowo. Po trzecie, patrz na SCOP przy realnej temperaturze wody grzewczej w swoim domu, nie tylko na najlepszą katalogową wartość. Po czwarte, nie podceń hydrauliczne wyregulowanie i rozmieszczenie zewnętrznej jednostki z punktu widzenia hałasu. Na koniec, licz na to, że rzeczywista oszczędność zależy od kombinacji dobrze wybranej mocy, typu systemu grzewczego i aktualnych cen energii - żadna liczba z internetu nie zastąpi indywidualnego obliczenia dla konkretnego domu.

Częste pytania

Czy pompa ciepła opłaca się również w starszym, nieizolowanym domu?

Tak, ale z zastrzeżeniami. Dom nieizolowany ma większą stratę ciepła, więc będzie wymagał mocy większej (a więc droższej) pompy, a jej rzeczywiste SCOP będzie niższe, jeśli ogrzewanie domu odbywa się za pomocą grzejników o wysokiej temperaturze. W wielu przypadkach opłaca się przynajmniej częściowe zwiększenie izolacji (dach, okna) przed montażem pompy lub równocześnie z nią – inwestycja w izolację zwraca się w postaci mniejszej (tańszej) pompy i wyższej sprawności eksploatacyjnej.

Czy można połączyć pompę ciepła z istniejącym kotłem gazowym?

Tak, taka konfiguracja nazywa się systemem hybrydowym – pompa ciepła pokrywa większość sezonu grzewczego, a starszy kotł gazowy pełni funkcję awaryjnego lub szczytowego źródła w czasie najmroźniejszych zim – zamiast elektrycznego grzałki. Taka opcja może być ciekawa zwłaszcza tam, gdzie kotł jest jeszcze sprawny i nie chce się inwestować w jego natychmiastową wymianę.

Jak długo trwa pompa ciepła i które elementy zużywają się najczęściej?

Średnia żywotność dobrej pompy ciepła wynosi około 15–20 lat, a przy regularnym serwisie nawet dłużej. Najbardziej obciążonym elementem jest sprężarka, której żywotność zależy bezpośrednio od liczby startów i zatrzymań (cykli) – dlatego poprawne dobranie mocy jest tak ważne również z punktu widzenia długoterminowej niezawodności, a nie tylko sprawności.

Czy potrzebne jest pozwolenie na budowę na pompę ciepła?

W przypadku pompy powietrze-woda zazwyczaj wystarczy zgłoszenie prac remontowych lub instalacja jest oceniana jako prace utrzymaniowe, ponieważ nie wpływa znacznie na nośną konstrukcję budynku ani działki – konkretny proces może się różnić w zależności od gminy i warto to sprawdzić wcześniej w biurze gminy. W przypadku wykopu pod ziemię sytuacja jest bardziej skomplikowana, ponieważ chodzi o działalność górniczą podlegającą zgłoszeniu do urzędu górniczego i w niektórych przypadkach również postępowaniu wodnoprawnemu, jeśli wykop dotknie wody gruntowej.

Czy pompa ciepła może całkowicie zastąpić obecny kotł bez żadnych modyfikacji systemu grzewczego?

Nie automatycznie. Jeśli dom jest ogrzewany grzejnikami o wysokiej temperaturze zaprojektowanymi na temperatury około 70–90 °C (typowe dla starszych instalacji z pierwotnym kotłem gazowym lub ciekłopaliwowym), należy liczyć się z niższą sprawnością pompy lub wymianą/doposażeniem grzejników na niskotemperaturowe wersje o większej powierzchni. Odpowiedni raport techniczny przed wymianą źródła jest zawsze wskazany.

Czy pompa ciepła jest głośna wewnątrz domu?

Wewnętrzna jednostka (jeśli jest oddzielona od zewnętrznej) zawiera głównie pompę obiegową i elektronikę, jej hałas jest zazwyczaj porównywalny z hałasem typowej pralki lub niższy i przy odpowiednim rozmieszczeniu (np. w pomieszczeniu technicznym, a nie w sypialni) praktycznie niewidoczny. Głównym źródłem hałasu jest zawsze zewnętrzna jednostka z wentylatorem.

Powiązane tematy

Pełny asortyment znajdzie Państwo w głównej kategorii Pompy ciepła.

Mają Państwo pytanie na ten temat?

Nie wiecie Państwo, jak się zdecydować, czy rozwiązujecie konkretną sytuację w swoim domu? Napiszcie nam – chętnie doradzimy.