Rosną rachunki za ogrzewanie w Niemczech. Wojna na Ukrainie i późniejsze zaprzestanie dostaw rosyjskiego gazu znacznie podniosły ceny gazu i energii elektrycznej. Gospodarstwa domowe to odczuwają. Chęć oszczędzania pieniędzy poprzez ogrzewanie domu osiągnęła najwyższy poziom w historii.
Jednym z rozwiązań może być przejście na pompę ciepła (Wärmepumpe). Systemy te mają być tańsze i bardziej przyjazne dla środowiska niż tradycyjne kotły olejowe lub gazowe. Ale co dokładnie robią te urządzenia?
Jak pompy ciepła pobierają ciepło z zimnego powietrza
Pompa ciepła pobiera ciepło z otoczenia. Wykorzystuje powietrze, ziemię lub wody gruntowe do ogrzewania lub chłodzenia domu. W nowym budownictwie jest to obecnie najpowszechniejsza metoda ogrzewania. Uważany jest za wydajny i przyjazny dla środowiska, mimo że do działania wymaga prądu.
Technologia opiera się na różnicach temperatur. Wykorzystuje różnicę między temperaturą zewnętrzną i wewnętrzną lub między glebą a powierzchnią. Odzyskane ciepło należy doprowadzić do poziomu użytkowego poprzez cykliczną wymianę ciepła. Czynnik chłodniczy stosowany jest jako nośnik ciepła. Przechodzi przez cztery określone etapy: parowanie, sprężanie, kondensację i ekspansję.
- Parowanie: Czynnik chłodniczy odparowuje w temperaturze zewnętrznej. Ponieważ w zimie temperatury mogą spaść poniżej zera, czynnik chłodniczy musi mieć bardzo niską temperaturę wrzenia.
- Kompresja: Sprężarka elektryczna spręża pary czynnika chłodniczego. Zwiększa to zarówno ciśnienie, jak i temperaturę. Powstała temperatura jest znacznie wyższa od temperatury wewnątrz budynku.
- Kondensacja: Podgrzana sprężona para oddaje ciepło do wody grzewczej poprzez wymiennik ciepła. Woda jest na tyle podgrzewana, że może służyć jako czynnik grzewczy lub gorąca woda. Czynnik chłodniczy skrapla się w ciecz, ale pozostaje pod wysokim ciśnieniem.
- Rozprężanie: Ciekły czynnik chłodniczy przepływa przez zawór rozprężny. Zmniejsza to ciśnienie do pierwotnego poziomu, umożliwiając powtórzenie cyklu.
Przewaga wydajności
Kluczem jest stosunek źródeł energii. W normalnych warunkach około osiemdziesiąt procent energii cieplnej pochodzi z darmowego ciepła z otoczenia w procesie parowania. Energia elektryczna potrzebna do cyklu stanowi jedynie dwudziestoprocentowy udział.
Ogrzewanie powietrzem zewnętrznym w zimie wydaje się sprzeczne z intuicją. Jednakże zasada działania pompy ciepła umożliwia to. System raczej przenosi ciepło niż tworzy je od zera. To rozróżnienie ma znaczenie zarówno dla Twojego portfela, jak i planety.
Podstawowa zasada: 80% darmowego ciepła ze środowiska, 20% prądu.
To właśnie ta wydajność wyjaśnia, dlaczego technologia ta zyskuje na popularności, pomimo początkowych kosztów instalacji. Zamienia problem sezonowy – brak ciepła – w możliwy do rozwiązania proces mechaniczny. Pytaniem jest teraz, czy początkowa inwestycja zwróci się przez cały okres użytkowania urządzenia. Obliczenia te zależą od lokalnych cen energii i konkretnej izolacji Twojego domu. Nie ma jednej odpowiedzi pasującej do wszystkich. Ale mechanika pompy ciepła pozostaje niezmieniona. Działa poprzez zmiany ciśnienia i zmiany fazowe, przenosząc ciepło tam, gdzie jest potrzebne.
Jak typy pomp ciepła wpływają na wydajność Twojego domu
W wyścigu o efektywne ogrzewanie domu istnieje zasadniczo trzech głównych pretendentów: pompy ciepła zasilane powietrzem, gruntem i wodą. Każdy ma swoją własną charakterystykę. Każdy ma swoje własne zasady. Nie możesz po prostu wybrać tego, który wygląda najtaniej na Amazon. Rzeczywistość jest znacznie bardziej skomplikowana.
Powietrzne pompy ciepła nie bez powodu są najpopularniejsze. Są proste. Są proste. Urządzenia te pozyskują energię cieplną z powietrza zewnętrznego za pomocą wentylatorów. Pomyśl o tym jak o odwracalnym klimatyzatorze. Ich montaż jest stosunkowo prosty. Potrzebujesz jednostki zewnętrznej i klimakonwektora wewnętrznego. Ale prostota ma swoją cenę. Zimą wydajność spada. Dlaczego? Ponieważ powietrze szybko staje się zimne.
Kiedy temperatura na zewnątrz gwałtownie spada, różnica temperatur między ciepłym pomieszczeniem a zamarzniętym światem zewnętrznym wzrasta. Sprężarka elektryczna musi pracować ciężej. Aby wypełnić tę lukę, zużywa się więcej energii elektrycznej. Im zimniej jest na zewnątrz, tym mniej wydajny staje się system. To jest podstawowa fizyka. Walczysz ze środowiskiem.
Gruntowe (woda-woda) pompy ciepła działają inaczej. Powszechnie uważa się je za najskuteczniejszy dostępny rodzaj. Wykorzystują wodę gruntową jako źródło ciepła. A wody gruntowe są stabilne. Nawet w środku zimy rzadko kiedy spadają poniżej dziesięciu stopni Celsjusza. To ciepło w porównaniu do zamarzniętego powietrza. Pompa ciepła nie musi pracować aż tak ciężko.
Ale jest pewien haczyk. Nie można go po prostu zainstalować w dowolnym miejscu. Właściciele domów muszą wywiercić dwie studnie. Dwa. I potrzebują uprawnień. Dużo uprawnień. Władze lokalne muszą wyrazić zgodę na pobór wody. Ważny jest także skład chemiczny wody. Jeśli woda jest zbyt żrąca lub zawiera dużo minerałów, system może ucierpieć. Nie każde miejsce ma dostęp do odpowiednich wód gruntowych. Jeśli ich nie masz, ta opcja nie wchodzi w grę.
Gruntowe pompy ciepła działają na podobnej zasadzie, ale pobierają energię bezpośrednio z gruntu. Gleba lepiej zatrzymuje ciepło niż powietrze. Utrzymuje się na stosunkowo stałym poziomie przez cały rok. Dzięki temu są one również bardzo skuteczne. Tutaj masz dwie opcje. Można wiercić głębokie studnie. Możesz też położyć duże, płytkie rury na dużym obszarze. Obydwa wymagają prac wykopaliskowych. Obydwa wymagają pozwoleń.
Wiercenie jest ograniczone w wielu obszarach. Podział na strefy jest bardzo zróżnicowany. Możesz znaleźć idealną lokalizację na papierze, ale władze lokalne powiedzą Ci, że nie możesz dotykać podziemnej przestrzeni. Jest to przeszkoda biurokratyczna. Zwiększa to czas i koszty projektu przed ułożeniem pierwszego rurociągu.
To prowadzi nas do trudnej prawdy. Nie każda pompa ciepła działa w każdym miejscu. Geografia dyktuje Twoje możliwości. Jeśli gleba jest kamienista, wiercenie jest kosztowne. Jeżeli poziom wód gruntowych jest zbyt niski lub woda jest zanieczyszczona, pompy wodne nie będą działać. Jeśli mieszkasz w gęsto zabudowanym obszarze miejskim i nie masz wolnego miejsca na podwórku, możesz być zmuszony wybrać pompę powietrza pomimo jej nieefektywności w zimie.
Oprócz rodzaju pompy istotna jest sama konstrukcja. Pompa ciepła jest tak dobra, jak budynek, który obsługuje. Potrzebujesz dobrej izolacji. Bez tego ogrzewasz ulicę. Ważną rolę odgrywa także system ogrzewania wnętrza. Pompy ciepła najlepiej sprawdzają się przy dystrybucji ciepła w niskiej temperaturze. Oznacza to duże grzejniki lub, w idealnym przypadku, ogrzewanie podłogowe. Małe, przestarzałe grzejniki mogą nie radzić sobie skutecznie z niższymi temperaturami płynu chłodzącego. Możesz mieć zimny dom i wysokie rachunki za energię.
Którą ścieżkę zatem wybierzesz? Nie ma uniwersalnego zwycięzcy.
Tutaj nie wszystko jest takie jasne. To, czy pompa ciepła jest naprawdę ekologiczna, zależy wyłącznie od konkretnego modelu. Chociaż trzy czwarte energii grzewczej pochodzi ze źródeł odnawialnych, takich jak powietrze, woda czy gleba, system nadal wymaga energii elektrycznej. Zasila sprężarkę i pompy. I że energia elektryczna nadal często jest wytwarzana w elektrowniach węglowych, a nie w elektrowniach wiatrowych czy słonecznych.
A co z drugą kluczową korzyścią? Budżetowy.
Oszczędności są możliwe, ale nie nastąpią natychmiast. Zakup i instalacja urządzenia kosztuje z góry dziesiątki tysięcy euro. Za powietrzną pompę ciepła mówimy o kwocie od 20 000 do 25 000 euro. Możesz ubiegać się o dotacje rządowe na pokrycie części kosztów, ale nadal będziesz musiał pokryć większość kosztów samodzielnie.
Jeśli weźmiemy pod uwagę tylko koszty operacyjne, obraz się zmienia. Jeśli masz już system, oszczędzasz znacznie w porównaniu do używania oleju opałowego i gazu. Taką analizę przeprowadziła porównywarka Verivox. Ogrzewanie wydajną pompą ciepła kosztuje średnio o 39% mniej niż gazem. Nawet mniej wydajny model pozwala zaoszczędzić 11%. Koszty utrzymania są również niższe. Spodziewaj się około 100 euro rocznie plus koszty pracy i podróży specjalistów.
Na dłuższą metę jest taniej. Ale bariera wejścia jest wysoka. Właściciele domów muszą najpierw zapłacić duże sumy.
