Pompa ciepła powietrzna – co trzeba wiedzieć przed wyborem

Powietrze–woda i powietrze–powietrze: dwa różne urządzenia

Określenie „powietrzna pompa ciepła” obejmuje dwie konstrukcje, które łączy tylko źródło ciepła. Pompa powietrze–woda przekazuje ciepło do wody krążącej w instalacji centralnego ogrzewania i przygotowuje ciepłą wodę użytkową – zastępuje więc kocioł. Pompa powietrze–powietrze to w praktyce klimatyzator z funkcją grzania: ogrzewa bezpośrednio powietrze w pomieszczeniu, nie współpracuje z grzejnikami ani podłogówką i nie podgrzewa wody w kranie. Bywa dobrym rozwiązaniem w domku letniskowym, małym lokalu czy jako uzupełnienie innego ogrzewania, ale w tym poradniku zajmujemy się głównie wersją powietrze–woda, bo to ona jest pełnoprawnym źródłem ciepła dla domu.

Sam obieg chłodniczy – parowanie, sprężanie, skraplanie i rozprężanie – omawiamy szczegółowo w tekście jak działa pompa ciepła. Tutaj wystarczy jedno zdanie: urządzenie odbiera ciepło z powietrza zewnętrznego i podnosi je do temperatury użytecznej dla instalacji, zużywając na to prąd. Cała reszta tego tekstu dotyczy konsekwencji faktu, że powietrze jest źródłem darmowym i wszędzie dostępnym, ale kapryśnym.

Monoblok a split – gdzie przebiega granica

Różnica sprowadza się do tego, co płynie w rurach między ogrodem a kotłownią.

Monoblok

Cały układ chłodniczy – parownik, sprężarka, skraplacz, zawór rozprężny – mieści się w jednostce zewnętrznej i jest napełniony oraz zamknięty w fabryce. Do budynku prowadzą dwie izolowane rury z wodą grzewczą oraz przewody elektryczne. Wewnątrz znajduje się tylko część hydrauliczna: zawór przełączający, pompa obiegowa, naczynie przeponowe, grzałka i zasobnik, czasem zabudowane w jednej obudowie.

Zaletą jest prostota: instalator nie ingeruje w obieg czynnika, a ryzyko nieszczelności wynikającej z montażu praktycznie znika. Wadą jest woda na zewnątrz budynku. Przy dłuższym braku zasilania w mrozie może zamarznąć w skraplaczu i rozsadzić wymiennik. Zabezpiecza się przed tym na kilka sposobów: zaworami antyzamrożeniowymi, które przy spadku temperatury wody samoczynnie ją spuszczają, napełnieniem obiegu zewnętrznego glikolem z dodatkowym wymiennikiem pośrednim albo zasilaniem awaryjnym pomp obiegowych. Każde z tych rozwiązań ma swoją cenę i dobrze, by sposób zabezpieczenia był jednoznacznie opisany w dokumentacji instalacji.

Split

W splicie skraplacz przeniesiono do jednostki wewnętrznej. Między jednostkami biegną dwie cienkie rury miedziane z czynnikiem chłodniczym, który nie zamarza. Połączenie wykonuje się na budowie: trzeba ułożyć przewody, sprawdzić szczelność, wykonać próżnię i w razie potrzeby uzupełnić czynnik. Wymaga to od wykonawcy odpowiednich uprawnień i staranności, a długość oraz różnica wysokości przewodów mają ograniczenia określone przez producenta. Przejście przez ścianę ma mniejszą średnicę niż w przypadku rur wodnych, co bywa wygodne w budynkach modernizowanych.

W ostatnich latach rynek wyraźnie przesuwa się w stronę monobloków. Wynika to między innymi z upowszechnienia propanu jako czynnika: ze względu na jego palność producenci wolą trzymać cały ładunek na zewnątrz budynku.

Czynniki chłodnicze: R410A, R32, R290

Czynnik chłodniczy to substancja krążąca w obiegu sprężarkowym. Przez lata standardem był R410A, mieszanina o wysokim współczynniku ocieplenia globalnego (GWP). Unijne przepisy o fluorowanych gazach cieplarnianych stopniowo ograniczają podaż takich czynników, dlatego producenci przeszli najpierw na R32 – o GWP mniej więcej trzykrotnie niższym – a następnie coraz powszechniej na R290, czyli propan, którego GWP jest bliskie zeru.

Dla użytkownika różnice są trzy. Po pierwsze, urządzenia na propan osiągają wysokie temperatury zasilania, często 70°C i więcej, bez udziału grzałki, co ułatwia modernizację domów z grzejnikami i przegrzew zasobnika ciepłej wody. Po drugie, propan jest palny, więc wokół jednostki obowiązuje strefa ochronna opisana w instrukcji montażu. Po trzecie, rodzaj czynnika bywał w niektórych programach wsparcia kryterium wpływającym na dostępność lub wysokość dopłaty – to kolejny powód, by przed zakupem czytać aktualny regulamin, a nie opisy sprzed roku. Harmonogram ograniczeń dla F-gazów jest rozłożony na wiele lat i dotyczy przede wszystkim wprowadzania nowych urządzeń do obrotu; pompy już zamontowane można normalnie użytkować i serwisować.

Dobór mocy do budynku

Poprawny dobór zaczyna się od budynku, nie od urządzenia. Potrzebne są trzy liczby: projektowe obciążenie cieplne domu (w kilowatach, dla projektowej temperatury zewnętrznej w danej strefie), wymagana temperatura zasilania instalacji oraz zapotrzebowanie na ciepłą wodę wynikające z liczby mieszkańców. Źródłem pierwszej może być projekt budowlany, audyt energetyczny albo – w istniejącym domu – analiza zużycia paliwa z poprzednich sezonów.

Szacowanie „na metr” jest zawodne, bo rozrzut jest ogromny: dom w standardzie obowiązującym po 2021 r. może potrzebować kilkudziesięciu watów na metr kwadratowy, a nieocieplony budynek z lat siedemdziesiątych nawet trzykrotnie więcej. Stąd biorą się zarówno pompy za słabe, dogrzewające grzałką przez pół zimy, jak i za mocne, które taktują przy każdej odwilży. Przy sprężarkach inwerterowych kluczowa jest nie tylko moc maksymalna, ale i minimalna: urządzenie powinno móc zejść z mocą na tyle nisko, by w okresach przejściowych pracować w sposób ciągły.

Stary dom z grzejnikami – lista rzeczy do sprawdzenia

Wymiana kotła na pompę powietrzną w budynku sprzed kilkudziesięciu lat jest możliwa, ale kolejność działań ma znaczenie. Najpierw ogranicza się straty ciepła, potem dobiera źródło – nie odwrotnie.

1. Stan przegród. Ocieplenie stropu lub dachu, ścian i wymiana nieszczelnych okien zmniejszają potrzebną moc i pozwalają obniżyć temperaturę zasilania. Zakres prac wspieranych publicznie opisujemy przy okazji programu Czyste Powietrze.
2. Test niskiej temperatury. Jeszcze przy starym kotle można przez mroźny tydzień ograniczyć temperaturę zasilania do 45–50°C i sprawdzić, czy dom utrzymuje komfort. To prosty, darmowy sprawdzian.
3. Grzejniki. Stare żeliwne żeberka mają dużą pojemność wodną i często spory zapas powierzchni, zwłaszcza po dociepleniu. Tam, gdzie mocy brakuje, wymienia się pojedyncze grzejniki na większe lub na niskotemperaturowe z wentylatorem.
4. Rury i przepływy. Pompa ciepła pracuje na małej różnicy temperatur między zasilaniem a powrotem, więc wymaga większych przepływów niż kocioł. Wąskie rury, zarośnięte przekroje i brak odmulacza potrafią to uniemożliwić. Instalację płucze się i wyposaża w filtr z separatorem magnetycznym.
5. Przyłącze elektryczne. Trzeba potwierdzić moc umowną i stan instalacji; większe urządzenia wymagają zasilania trójfazowego.
6. Miejsce na zasobnik i bufor. W małych kotłowniach bywa to realne ograniczenie.

Koszty inwestycji można częściowo odliczyć od dochodu w ramach ulgi termomodernizacyjnej, a przegląd dostępnych form wsparcia zebraliśmy na stronie finansowanie. Jeśli rozważasz zasilanie pompy własnym prądem, zacznij od oszacowania rocznego zużycia i sprawdź w narzędziu kalkulator fotowoltaiki, jakiej mocy paneli by to wymagało; orientacyjne koszty takich zestawów opisuje tekst panele fotowoltaiczne – cena.

Koszty eksploatacji – od czego zależą

Nie podajemy tu kwot, bo bez danych budynku byłyby zgadywaniem. Rachunek składa się z czterech czynników: rocznego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania i wody, rzeczywistej sprawności sezonowej, ceny energii w wybranej taryfie oraz udziału prądu z własnej instalacji. Taryfy wielostrefowe mogą obniżyć średnią cenę kilowatogodziny, jeśli sterownik pompy zostanie ustawiony tak, by ładowanie zasobnika i podbijanie temperatury w budynku wypadały w tańszych godzinach. Wymaga to budynku o dużej bezwładności cieplnej i odrobiny cierpliwości przy nastawach, ale nie kosztuje nic.