Pompa ciepła gruntowa czy typu powietrze-woda? Opis gruntowej pompy ciepła – wymienniki, działanie i opłacalność ogrzewania

Podstawowy podział pomp ciepła uwzględnia tzw. dolne źródło, z którego system pobiera energię. Technologia umożliwia pozyskiwanie ciepła z gruntu, wody lub powietrza. Potrzeba też energii elektrycznej do zasilania sprężarki – tę można pozyskiwać z fotowoltaiki. W niektórych urządzeniach możliwe jest również odwrócenie obiegu systemu grzewczego i zastąpienie klimatyzacji. Pompa ciepła gruntowa wykorzystuje najbardziej stabilne spośród dolnych źródeł, ale też generuje wysokie koszty inwestycji na początku. Za to później utrzymują wysoką efektywność i pracują prawie bezawaryjnie. Najlepiej sprawdzi się na obszarze o niskich średnich temperaturach oraz największych mrozach. Dowiedz się o niej więcej!

Pompa ciepła gruntowa – wymienniki poziome i pionowe, montaż instalacji

Lokalizację i rodzaj urządzenia należy dopasować na podstawie specjalistycznej analizy geologicznej. Przed zakupem gruntowej pompy ciepła trzeba m.in. określić typ podłoża i zmierzyć możliwości pozyskiwania ciepła z ziemi na określonych fragmentach działki. Gruntowe urządzenia grzewcze dzieli się pod kątem wykorzystywanego kolektora, czyli wymiennika ciepła. Zwykle kolektory pionowe uzyskują wyższy współczynnik COP od wymienników poziomych, lecz przygotowanie odpowiednich odwiertów wymusza na inwestorze większe wydatki. Niektóre urządzenia mają nawet 100 metrów głębokości. Już ok. 10 metrów pod ziemią temperatura gruntu utrzymuje praktycznie niezmienny poziom, jednak 10°C to czasami zbyt mało energii termicznej, by kilkumetrowymi wymiennikami pionowymi ogrzać dom o dużej powierzchni.

Pompa ciepła gruntowa z kolektorem poziomym będzie umieszczona płycej, ale wymaga odpowiedniego przygotowania dużej powierzchni działki. Teren musi utrzymywać określoną wilgotność i nasłonecznienie, by zasoby energii cieplnej w ziemi utrzymywały się na jak najwyższym poziomie. Grunt przeznaczony pod wymienniki pompy ciepła zwykle musi być 2–3 razy większy od powierzchni ogrzewanego obiektu. Optymalnym miejscem do umieszczenia kolektorów poziomych jest obszar pod dnem zbiornika lub cieku wodnego. Podczas projektowania instalacji grzewczej oraz montażu gruntowej pompy ciepła trzeba zwracać też uwagę na:

• zachowanie odpowiednich odległości pomiędzy rurami;
• przebieg wód podziemnych;
• zakres koniecznych prac ziemnych;
• ewentualne ograniczenia wynikające z prawa budowlanego, geologicznego i górniczego oraz przepisów dotyczących ochrony środowiska i zabytków.

Funkcje i działanie gruntowej pompy ciepła

Zakres funkcjonalności zależy nie tylko od urządzenia, lecz także rodzaju instalacji w budynku. Pompy ciepła z wymiennikami gruntowymi pracują z maksymalną efektywnością przy instalacji płaszczyznowej – podłogowej, ściennej lub sufitowej. Taka kombinacja pokryje zapotrzebowanie na ciepło w sezonie grzewczym, a oprócz tego zapewni c.w.u. oraz możliwość chłodzenia pasywnego. „Naturalna” klimatyzacja działa wtedy przy wyłączonej sprężarce (co oznacza zmniejszony pobór prądu) i nie wymaga zamontowania dodatkowych urządzeń.

Schemat działania ogrzewania z użyciem pompy ciepła gruntowej można przedstawić następująco:

• kolektor to pętla rur, wewnątrz których płynie specjalna ciecz;
• kiedyś w wymiennikach ciepła stosowano solankę, dziś najczęściej to ekologiczny roztwór glikolu lub alkoholu;
• płyn oddaje ciepło do górnego źródła w parowniku;
• ciecz przepływa przez dolne źródło ciepła, gdzie stopniowo ogrzewa się ponownie;
• temperatura glikolu nie powinna spadać poniżej -7°C, by gruntowa pompa ciepła pracowała poprawnie.

Szacunkowe koszty ogrzewania i całej inwestycji w pompę ciepła gruntową

Ceny urządzeń są niezwykle zróżnicowane, ale i tak stanowią tylko ułamek wszystkich kosztów. Te zależą także od powierzchni do ogrzewania budynku. Pompa ciepła gruntowa musi wyprodukować odpowiednio dużo kW energii, by zapewnić oczekiwaną temperaturę – wyższa moc oznacza wyższą cenę. Sprzęt o mocy 10 kW kosztuje od 15 do 50 tys. zł, a koszty całej instalacji gruntowej pompy ciepła może wynieść od około 35 do ponad 200 tys. zł.

Aby zmniejszyć wydatki, można skorzystać z dofinansowań, m.in. z programów Moje Ciepło i Czyste Powietrze. Choć początkowy koszt jest spory, to przy zasilaniu fotowoltaiką wydatki na ogrzewanie są potem wielokrotnie mniejsze niż przy kotłach gazowych i piecach na paliwo stałe. W sezonie grzewczym 2021/22 były nawet 4 razy mniejsze, a przecież już teraz gaz i opał są znacznie droższe niż wtedy. Inną zaletą są wymierne korzyści dla środowiska naturalnego.

Gdzie pompy ciepła gruntowe opłacają się najbardziej? Warunki klimatyczne, parametry gruntu

Wysoki próg finansowy inwestycji sprawia, że pompy pozyskujące ciepło z gruntu mogą opłacać się w rejonach górskich i III–IV strefie głębokości przemarzania. To tereny, gdzie temperatura gruntu nie spada poniżej 0°C na określonym poziomie. Dla III strefy to 1,2 m, dla IV głębokość przemarzania wynosi 1,4 metra. W Polsce takie obszary znajdują się na północnym wschodzie (okolice Suwałk, Białegostoku, Łomży i Mrągowa) i na południu kraju (pasma Karpat – Beskidy, Tatry, Bieszczady). Warunki uzasadniające montaż gruntowej pompy ciepła z wymiennikiem poziomym lub pionowym mogą występować też w okolicach Kielc.

O efektywności pompy ciepła gruntowej decyduje także podłoże, z naciskiem na jego wilgotność. Najlepsze są gleby mokre i gliniaste wilgotne, a najmniej energii można pozyskać z gruntów piaszczystych.

Pompa ciepła – gruntowa czy powietrzna? W Da Vinci Green Energy nie mamy wątpliwości!

Aby pompa ciepła gruntowa była opłacalna, trzeba dysponować odpowiednim zapleczem finansowym, ogrzewać dom (lub inny budynek) w określonej lokalizacji, a także mieć możliwości przeprowadzenia wymaganych robót ziemnych. Warunki ku temu są na dużej działce pod kolektor poziomy, a także dzięki strukturze umożliwiającej głębokie odwierty dla wymienników pionowych. Statystyki wyraźnie pokazują, że na większym obszarze Polski odpowiednim rozwiązaniem są powietrzne pompy ciepła – w 2021 roku stanowiły ok. 86% krajowej sprzedaży urządzeń grzewczych wykorzystujących OZE (79,3 tys. na 92,65 tys. wszystkich sprzedanych sztuk). A gdyby dodać do tego pompy tylko do c.w.u, udział sprzętu typu powietrze-woda byłby jeszcze większy.

W tym samym czasie zamontowano w Polsce 5650 pomp ciepła gruntowych. O opłacalności poszczególnych rozwiązań najlepiej rozmawiać po wykonaniu audytu energetycznego. Zapraszamy do kontaktu z Da Vinci Green Energy w tej sprawie!