Jakie obecnie typy pomp ciepła występują na rynku?

Nie wnikając w techniczne szczegóły budowy pompy ciepła, ze względu na sposób pozyskiwania energii cieplnej, na rynku obecne są trzy rodzaje pomp ciepła. Wyróżniamy pompy ciepła typu solanka-woda (BW), woda-woda (WW) i powietrze-woda (AW). Tak zwanym dolnym źródłem ciepła, czyli środowiskiem, z którego pompa ciepła czerpie energię cieplną, są odpowiednio: solanka, woda i powietrze. Solanka oznacza, że pompa ciepła odbiera energię cieplną od gruntu. Niemożliwe jest, aby grunt bezpośrednio oddawał ciepło w pompie ciepła, toteż w pompach ciepła typu BW energia cieplna gruntu ogrzewa najpierw płyn krążący w przewodach znajdujących się w ziemi, od którego następnie odbierane jest ciepło już w pompie ciepła. W drugim typie – WW ciepło odbierane jest bezpośrednio od wody, natomiast typ AW czerpie energię cieplną z powietrza.

Najprostszą instalacją jest z pewnością pompa ciepła typu AW. Wystarczy ją odpowiednio ustawić (zgodnie z zaleceniami producenta), podłączyć odbiornik ciepła oraz energię elektryczną i pompa zaczyna pracować. Największą niedogodnością przy użytkowaniu pomp ciepła typu AW jest zmienna temperatura jej dolnego źródła ciepła, czyli powietrza.

Pompa ciepła typu WW (woda-woda) wymaga już bardziej skomplikowanej instalacji – konieczne jest wykonanie studni zasilającej i studni zrzutowej. Minimalna wydajność studni zasilającej musi być dopasowana do mocy pompy ciepła (np. 900 l/h dla 8 kW mocy i 2500 l/h dla 20 kW mocy). Zaletą jest raczej stała temperatura dolnego źródła, tj. wody.

Trzecią odmianą pomp ciepła są pompy typu BW (solanka-woda). Dolne źródło ciepła może być wykonane dwojako: kolektor poziomy lub pionowe sondy. W pierwszym przypadku przewody z płynem odbierającym ciepło od gruntu układane są poniżej strefy przemarzania gruntu. Powierzchnia, jaką zajmie kolektor gruntowy, w dużej mierze zależy od wydajności cieplnej, a co za tym idzie od rodzaju gruntu, w jakim przyjdzie nam posadowić kolektor gruntowy.
Podsumowując, najbardziej wydajne i stabilne źródło ciepła to sonda pionowa. Zaraz potem prawidłowo wykonany poziomy kolektor gruntowy. Wadą tego rozwiązania jest zajmowanie dużej powierzchni terenu, na którym najlepiej zasiać trawę i wykorzystywać jako boisko do gry w piłkę. Dolne źródło w postaci wody (typ WW) jest opłacalne przy dużych instalacjach. Pompy ciepła powietrze-woda (AW) są najtańsze w instalacji, ale z oczywistych względów nie gwarantują stabilnej wydajności dolnego źródła ciepła. Niezależnie od wyboru rodzaju pompy ciepła, każda z nich, jeśli będzie prawidłowo dobrana, może być stosowana w Polsce.

Podstawowym parametrem definiującym sprawność pompy ciepła jest tzw. współczynnik efektywności, w skrócie określany jako współczynnik COP.
Którą pompę wybrać dla siebie? 

Jeśli chcemy, aby pompa ciepła była jedynym źródłem ogrzewania (tzw. instalacja monowalentna), powinniśmy wybrać spośród pomp ciepła typu BW lub WW. Warto wiedzieć, że prawie każdą pompę ciepła typu solanka-woda (BW) można po uzupełnieniu o zestaw osprzętu eksploatować w konfiguracji typu woda-woda (WW). W układzie monowalentnym nie ma konieczności dokładania tzw. szczytowego źródła ciepła. Prawidłowo dobrana pompa powinna zapewnić pokrycie całego zapotrzebowania. Jeżeli pompa ma mniejszą moc niż moc obliczeniowa budynku, np. stanowi 85% mocy obliczeniowej budynku, to urządzenia należy doposażyć w grzałkę elektryczną tworząc instalację monoenergetyczną. Takie rozwiązanie pozwala na tańszą inwestycję, bo inwestujemy w urządzenie o mniejszej mocy, ale w okresie silnych mrozów automatyka pompy ciepła może załączyć grzałkę do wspomagania ogrzewania czy wygrzewu ciepłej wody użytkowej – takie rozwiązanie jest typowe dla pomp AW.
Czy jest sens stosowania powietrznej pompy ciepła w polskim klimacie?
Pompy ciepła typu powietrze-woda według danych technicznych mogą pracować do minimalnej temperatury powietrza -20°C. Współczynnik COP wynosi wtedy około 1,9. W praktyce okazuje się jednak, że taką graniczną temperaturą pracy powietrznej pompy ciepła jest -15°C, a nawet -10°C. Wydawać by się mogło, że w zimie temperatury powietrza są zwykle niższe niż wspomniane -10°C. Okazuje się, że nie jest to prawdą.

Jakich oszczędności można spodziewać się mając pompę ciepła?
Wszystko zależy od wybranego typu pompy ciepła. Jak wcześniej wspomniano, najefektywniejsze są pompy ciepła typu BW, współpracujące z instalacją ogrzewania płaszczyznowego (zwykle podłogowego) i czerpiące ciepło z gruntu za pośrednictwem odwiertów. Najmniej efektywne są pompy ciepła typu AW, z prostej przyczyny, iż temperatura powietrza w zimie jest najniższa. (..)

dr inż. Paweł Kowalski
Akademia Viessmann