Pompa ciepła powietrzna, gruntowa - wymagania dla inwestora

Na rynku możemy znaleźć przynajmniej kilka rodzajów pomp ciepła. Poniżej prezentujemy zagadnienia, z którymi spotka się każdy inwestor, który zamierza wyposażyć swój dom w ten nowoczesny i ekologiczny system grzewczy. Warto przy tym zwrócić uwagę, że stosowane obecnie pompy ciepła to urządzenia, które grzeją, przygotowują ciepłą wodę użytkową oraz chłodzą.

pompy ciepła Solsum

Pompy ciepła cieszą się coraz większym zainteresowanie na rynku polskim. Wzrasta liczba zamontowanych urządzeń, ale też świadomość inwestorów, którzy poszukują rozwiązań spełniających wysokie wymagania oraz dających maksymalny komfort korzystania z nich. Generalnie pompy ciepła dzieli się ze względu na rodzaj dolnego źródła ciepła na pompy ciepła gruntowe oraz powietrzne.

Co każdy inwestor musi wiedzieć o pompie ciepła

• Brak paleniska - jako nowoczesne urządzenia wykorzystują tzw. alternatywną energię, bez konieczności spalania paliw, dlatego też nie posiadają paleniska, a ich montaż nie narzuca dodatkowych wymagań przeciwpożarowych oraz wentylacyjnych.
• Brak kominów - kolejny ważny atut top brak wymogów związanych z bezpiecznym odprowadzaniem spalin, budową komina czy też koniecznością uzależniania pracy od działania wentylacji mechanicznej (także okapów kuchennych), które mają miejsce przy tradycyjnych kotłach z otwartą komorą spalania.

fot.: Pompy ciepła nie muszą mieć oddzielnego pomieszczenia (kotłowni), gdyż są estetyczne i nie brudzą

Instalacja pompy ciepła typu powietrze-woda

PLANOWANIE: zawsze warto zacząć od projektu instalacji. Najlepiej jeśli zostanie on wykonany przez firmę projektowo-wykonawczą specjalizującą się w technice grzewczej. Projekt jest ważną częścią decyzji zarówno w nowym budynku, jak i przy modernizacji.
 

• Montaż powietrznej pompy ciepła nie wymaga konieczności uzyskiwania dodatkowych decyzji urzędowych przez inwestora, jedynie w obiektach pod ochroną konserwatora zabytków może być wymagana taka decyzja.
   
• Poprawnie zaprojektowana instalacja grzewcza z pompą ciepła dba o optymalną pracę układu oraz poszczególnych jego urządzeń, przyczyniając się do taniej, komfortowej i praktycznie bezawaryjnej eksploatacji.
  
  
• Projekt techniczny pompy ciepła zawiera obliczenia związane m.in. z zapotrzebowaniem budynku na ciepło do celów CO i CWU, doborem typu i mocy pompy ciepła, doborem pozostałych elementów niezbędnych do właściwego funkcjonowania systemu grzewczego w danym budynku, schemat instalacji grzewczej oraz wytyczne niezbędne do uruchomienia instalacji.
   
• Poniżej schemat obrazujący, jak działa powietrzna pompa ciepła:

WYMOGI MONTAŻU dla jednostki zewnętrznej:

• miejsce montażu to najczęściej elewacja lub fundament na wysokości ok. 30-60 cm
• należy również przestrzegać zalecanych przez producentów odległości od elewacji i pozostałych przeszkód występujących w najbliższym otoczeniu
• miejsce, które umożliwi odprowadzenie skroplin powstałych w procesie odszraniania parownika jednostki zewnętrznej pompy ciepła.
• przy posadowieniu pompy ciepła powietrze-woda nie występują prace ziemne
• nie ma też znaczenie strona świata - praca jednostki zewnętrznej trwa cały rok
• poniżej przykładowe umiejscowienie jednostki zewnętrznej:

fot.: Jednostki zewnętrznej potrzebują łatwego dostępu na potrzeby przeglądu serwisowego

GENEROWANY HAŁAS: inwerterowe pompy ciepła powietrze-woda są dość ciche i w zależności od producenta i modelu poziom ciśnienia akustycznego najczęściej wynosi 50-65 [dB] (mierzony 1 [m] od urządzenia i ok. 35 [dB] 6-10 [m] od jednostki zewnętrznej). Takie parametry sprawiają, że pompa ciepła przy zamkniętych oknach nie powinna być słyszalna wewnątrz domu.

• producenci nie zalecają montażu jednostki zewnętrznej np. przy oknie sypialni.
• tryb „silent” w niektórych modelach odpowiedzialny jest za obniżenie prędkości wentylatora i tym samym wyciszenie jednostki. Tryb wyciszenia i jego długość można ustawić z poziomu aplikacji na smartfonie.

JEDNOSTKA ZEWNĘTRZNA A WEWNĘTRZNA - jak zaplanować montaż

Obie jednostki muszą być ze sobą połączone. Aby spełniały swoją rolę wymagana jest instalacja chłodnicza wymagająca zaizolowania. W związku z tym lokalizacja jednostki zewnętrznej pompy powinna uwzględniać maksymalną długość i trasę instalacji chłodniczej.

• W zależności od producenta fabrycznie odległości pomiędzy jednostką wewnętrzną, a zewnętrzną mogą wynosić najczęściej 15 – 30 [m]. Zachowanie zalecanych odległości gwarantuje małe straty na rurach oraz brak konieczność uzupełnienia czynnika chłodniczego.

WYMOGI MONTAŻU dla jednostki wewnętrznej:

• Jednostki wewnętrzne mogą być wykonane w różnych wariantach np. wolnostojące z wbudowanym zasobnikiem cwu i buforem lub jako jednostki naścienne.
• rodzaj jednostki warunkuje miejsce montażu oraz sposób dostępu do urządzenia
• jednym z istotnych wymogów jest ilość dostępnego miejsca i wysokość pomieszczenia technicznego/kotłowni.
• najpopularniejsze są modele All in One, czyli  zintegrowany zasobnik cwu i bufor z jednostką wewnętrzną, dzięki czemu wyglądają bardzo estetycznie i zajmuje minimalną powierzchnię - mniej niż 1m²
• wymagana wysokość pomieszczenia na pompę ciepła w wersji zintegrowanej powinna wynosić min. 2,0 – 2,4 [m]. W innym przypadku lepiej postawić na pompę z oddzielnym buforem i zasobnikiem cwu (najczęściej przy modernizacji)

fot.: Jednostka typu All in One marki Kronoterm (jednostka wewnętrzna, bufor, zasobnik cwu w jednej obudowie)

Całoroczna sprawność określoną współczynnikiem SCOP przy wysokiej klasy pompach powietrznych jest zbliżona do 5 i jest wynikiem na poziomie pompy gruntowej, co jeszcze kilka lat temu było nie do pomyślenia.

Przystępna cena oraz rosnąca sprawność przyczyniły się do znacznego wzrostu popularności tego typu pomp w ostatnich latach.

Instalacja gruntowych pomp ciepła

Tego typu pompy odbierają ciepło z gruntu za pomocą wymiennika umieszczonego w gruncie, który może być poziomy lub pionowy. Ich montaż związany jest więc z ingerencją w podłoże działki i w wybranych przypadkach wymaga dopilnowania formalności wynikających z przepisów ustawy z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze:
 

• otwory na obszarach górniczych
• otwory o głębokości powyżej 30 m

W powyższych warunkach mamy obowiązek sporządzenia projektu robót geologicznych, który podlega zgłoszeniu w starostwie. Wykonywanie odwiertów możliwe jest, jeśli starosta nie wniesie sprzeciwu, a ma na to 30 dni.  

Przy gruntowych pompach ciepła istnieje możliwość wykorzystania potencjału zbiorników wodnych, studni, czy cieków powierzchniowych jako dolne źródło ciepła. One również podlegają przepisom prawa geologicznego i górniczego oraz dodatkowo przepisom ustawy z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne.
 

• Montaż wymaga bowiem wykonania studni, czyli – w myśl ustawy – obiektu służącego do ujmowania wód podziemnych, który z definicji jest urządzeniem wodnym.
• Wykonywanie urządzeń wodnych zazwyczaj wymaga uzyskania pozwolenia wodnoprawnego w przypadku celów innych niż zwykłe korzystanie z wody w gospodarstwie domowym przy poborze w ilości do 5 m³ na dobę.
• Do wniosku o pozwolenie wodnoprawne składane w starostwie trzeba dołączyć m.in. operat wodnoprawny.

Po ustaleniu wszystkich formalności możemy przejść do prac właściwych, które najlepiej poprzedzić próbnym odwiertem w gruncie. Przy okazji możemy liczyć na wyliczenia, co do zapotrzebowania budynku na ciepło, który jest podstawą doboru pompy ciepła.

fot.: Kolektor pionowy gruntowa pompa ciepła (źródło: PORT PC)

Wybór gruntowej pompy ciepła wiąże się z tego typu obowiązkami i formalnościami, które z całą pewnością wydłużają czas wykonania instalacji. Co więcej wzrasta również koszt inwestycji, a cały proces wymaga większego zaangażowania.

Wybrane wymagania inwestycyjne przy odwiertach do pompy gruntowej:

• Dokumentacja projektowa - wykonanie pionowych wymienników gruntowych musi poprzedzić wykonanie projektu robót geologicznych lub planu ruchu zakładu górniczego (tabela poniżej) oraz zgłoszenie zamiaru przystąpienia do rozpoczęcia prac w stosownym urzędzie.
   

KOLEKTOR PIONOWY

W celu przygotowania się do prac związanych z odwiertami warto zapoznać się z podstawowymi założeniami:
 

• inwestor przekazuje wykonawcy zaktualizowaną mapę geodezyjną z naniesionym uzbrojeniem podziemnym,
• w kwestii inwestora pozostaje także zapewnienie dojazdu dla wiertnicy oraz wydzielenie przestrzeni na działce, która pozwoli na swobodną pracę - orientacyjna szerokość dróg dojazdowych to 1,5 [m] dla wiertnicy gąsienicowej, 2,5 [m] dla wiertnicy zamocowanej na samochodzie ciężarowym; wymiary działki dla swobodnej pracy wynoszą odpowiednio 6 x 5 [m] dla wiertnic gąsienicowych i 8 x 5 [m] dla wiertnic na samochodach ciężarowych,
• zapewnić dostęp do wody wodociągowej z punktem poboru o wydajności min. 50 [l/min],
• zapewnić przyłącze elektryczne jedno- lub trójfazowe (do uzgodnienia z wykonawcą),
• zapewnić w razie potrzeby kontener na odpady.

Podczas robót ziemnych z odwiertu wypłukuje się wodę z gruntem, który po zakończeniu robót może być kłopotem na działce. Taka góra błota generalnie wymaga wywiezienia, co również pozostaje w gestii inwestora. Kolejny etap zazwyczaj wiąże się z wyrównaniem działki.

Koszt wykonania dolnego źródła ciepła w przypadku pompy gruntowej jest związana z wykonaniem gruntowego wymiennika ciepła.

PRZYKŁAD: standardowy dom piętrowy o powierzchni 200 m² wymaga zastosowania dwóch odwiertów.
 

• projekty i uzgodnienia: 2500zł + 2 odwierty po 100 metrów z ułożeniem sond pionowych - to koszt około 24,4 tys. zł + połączenie kolektora z pompą ciepła (wprowadzenie do budynku) – 2,1 tys. zł. Ceny netto, vat 23%. Ważne! Długości wymaganego wymiennika pionowego rekomenduje producent w zależności od warunków glebowych i typu pompy ciepła.
• Suma: 29 000zł + 23% vat

Nieco tańszym rozwiązaniem jest wykonanie kolektora poziomego

fot.: Układanie kolektora poziomego (źródło: oBud.pl)

KOLEKTOR POZIOMY czy PIONOWY - porównanie

KOLEKTOR POZIOMY

Montaż gruntowej pompy ciepła z kolektorem pionowym - formalności

• decyzję powinna poprzedzić ocena fachowca lub firmy posiadającej sprzęt do pomiarów przewodności i pojemności cieplnej gruntu.
   

PRZYKŁAD: jeśli grunt ma wydajność ok. 15 [W/m²], a parametry użytkowe planowanej pompy ciepła to 10 kW mocy grzewczej i COP na poziomie 4, to na kolektor powinno się przeznaczyć ok. 500 [m²] działki. Takie rozwiązanie jest więc idealne na duże działki, głównie na terenach wiejskich, zaś kłopotliwe może okazać się w strefie podmiejskiej.

• wskazana wartość odnosi się do wydajności cieplnej gruntu, a sam kolektor jest tylko wymiennikiem, a więc gęstsze ułożenie jego rur w żaden sposób nie zwiększy ilości pozyskiwanego ciepła, za to w skrajnych wypadkach może sprzyjać tworzeniu się tarczy lodowej pomiędzy blisko położonymi przewodami kolektora, kiedy ziemia się zanadto wyziębi.

WAŻNE! wszystkie podane dane są szacunkowe, a każda inwestycja wymaga indywidualnego podejścia i oceny.

• aby ogrzać określoną powierzchnię domu należy przeznaczyć 1,5 – 2,5 razy większą powierzchnię działki, a z uwagi na tak szeroki zakres, dobór wielkości kolektora poziomego i sposób jego ułożenia z zachowaniem odstępów pomiędzy rurami powinien być wyliczany indywidualnie w zależności od lokalizacji obiektu.

fot.: Poziomy kolektor przy pompie ciepła gruntowej (źródło PORT PC)

Kolektor poziomy wykorzystuje ciepło pochodzące ze słońca i wód opadowych, gdyż system rur położony jest zbyt płytko, by ciepło wewnętrzne Ziemi mogło w znaczący sposób wpłynąć na bilans. W związku z tym bardzo ważne jest pozostawienie powierzchni nad kolektorami wolnej od zabudowań oraz znaczących nasadzeń. Warto także przeanalizować zacienie gruntu przez sąsiadujące budynki i drzewa. Powierzchnia działki ze strefą kolektorów musi być przeznaczona jako strefa nieaktywna.

Ostateczny wybór długości kolektora poziomego powinien być poprzedzony dodatkowymi obliczeniami. Przykładowa wycena lokalnej firmy: Pompa ciepła 7kW, dom 160m²:

• Dolne źródło kolektor poziomy spiralny + wykonanie + podłączenie dolnego źródła z kotłownią + prace projektowe
• Suma: 19 500zł + 23% vat

Wymogi montażu jednostka wewnętrzna pompy ciepła gruntowa: zbliżone, jak w przypadku pomp ciepła powietrze-woda.

Pompa ciepła powietrze-woda a gruntowa - porównanie kosztów

Porównanie kosztów to bardzo złożona, ale też najbardziej czytelna metoda pokazania różnic dwóch rozwiązań. Trzeba jednak pamiętać, że jest to zawsze poglądowe i uwarunkowane lokalnymi warunkami i zastosowanymi rozwiązaniami. Zawsze do porównania powinno się używać rozwiązań o podobnych parametrach, mocy i sprawności.
 

Generalnie można określić, że koszt inwestycji w przypadku pomp powietrznych będzie (ze względu na brak konieczności robót ziemnych i wykonania dolnego źródła, vat itp.) od kilkunastu do kilkudziesięciu tys. zł niższy niż w przypadku pomp gruntowych.

WAŻNE! Odwierty i prace ziemne przy pompach gruntowych objęte są stawką vat 23%, natomiast pompy powietrze-woda z montażem w całości można zrealizować na stawce vat 8% jeśli chodzi o budynki mieszkalne.
 

Na korzyść pomp ciepła powietrze-woda wpływają też trendy na rynkach europejskich oraz na całym świecie związane z ciągłym ulepszaniem technologii. Wiąże się to m.in. z zastosowaniem sprężarki inwerterowej, niższymi kosztami zakupu, brakiem dodatkowych pozwoleń i konieczności prac geologicznych, w tym dewastacji działki. Rynek pomp powietrze-woda rozwija się najszybciej, co potwierdzają dane na poniższym zestawieniu (Źródło danych: PORT PC):

Obserwując sprzedaż pomp ciepła w latach 2010-2017 widoczny jest harmonijny i zarazem nieustający wzrost rynku, który jest szczególnie zauważalny w nowych budynkach jednorodzinnych. Wg PORT PC w 2017 roku wynosił on 12,5% (co ósmy nowy budynek) co jest pozytywnym sygnałem, biorąc pod uwagę dopiero rosnącą świadomość tego typu rozwiązań zarówno wśród inwestorów jak i projektantów, architektów.

Pompa ciepła należy do najbardziej efektywnych urządzeń grzewczych (klasy energetyczne A+++ i A++). Co bardzo istotne w obliczu zmian związanych z przepisami UE zużywają one przeciętnie 70% energii z OZE, a w 2030 roku mają emitować o 50% mniej dwutlenku węgla niż najefektywniejsze kotły gazowe. Efektywność pomp ciepła jest od 3 do 5 razy większa niż kotłów elektrycznych i pieców akumulacyjnych. Z pewnością to rozwiązanie przyszłości, na które możemy pozwolić sobie już dziś!