Fot. NateoGruntowe pompy ciepła pobierają energię ze źródeł o znacznie niższej temperaturze niż ta, którą docelowo chcemy uzyskać w domu. Najlepsze efekty otrzymuje się zatem dzięki współpracy z systemami niskotemperaturowymi, takimi jak ogrzewanie płaszczyznowe: podłogowe, ścienne itp. Pompy można także wykorzystać do podgrzewania ciepłej wody użytkowej lub do chłodzenia pomieszczeń. Wszystkie rozwiązania powinny być uwzględnione na etapie projektu, ponieważ umożliwi to stworzenie spójnej instalacji o niskich kosztach eksploatacji i łatwej obsłudze.

Jak zmniejszyć koszt inwestycji?

Przy standardowych projektach budynków mieszkalnych często wykorzystuje się rozwiązania, które w przypadku pomp ciepła są bezużyteczne. – Przede wszystkim nie ma potrzeby budowania komina dymowego. Pompa ciepła, w odróżnieniu od tradycyjnych metod grzewczych, nie wytwarza energii wskutek spalania określonego paliwa. Pobiera ją z otoczenia, a następnie oddaje do instalacji grzewczej, dlatego nie emituje spalin – mówi Piotr Słaby z firmy Nateo.

Kolejną możliwością zmniejszenia kosztów inwestycji jest rezygnacja lub ograniczenie do niezbędnego minimum powierzchni kotłowni. Zależy to jednak od rodzaju pompy. Jeśli korzystamy z systemów modułowych, to instalacja wymaga uwzględnienia w projekcie odrębnego pomieszczenia, w którym zostaną rozmieszczone jej poszczególne elementy. Możemy jednak zdecydować się na montaż bardziej zaawansowanego urządzenia, jakim jest kompaktowy węzeł cieplny. Umożliwia to ulokowanie wszystkich podzespołów w zabudowanym zestawie, który zajmuje około 1 m2 powierzchni i może być zlokalizowany w dowolnym miejscu. – Przykładem takiego rozwiązania jest chociażby pompa SmartPlus. Jest ona na tyle estetyczna, że możemy ją ustawić w dowolnym miejscu w domu, np. spiżarni czy pralni. Dzięki odpowiedniemu wygłuszenie systemu pompa pracuje bardzo cicho i nie powoduje drgań. W dodatku urządzenie jest bezobsługowe, a temperaturę reguluje się za pomocą dowolnego komputera podłączonego do Internetu – podkreśla Piotr Słaby.

Jeśli w projekcie domu ogrzewanego pompą ciepła, zamiast tradycyjnej wentylacji grawitacyjnej, zastosujemy wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła, to budynek nie musi mieć także kominów wentylacyjnych. Świeże powietrze będzie dostawać się do wnętrza poprzez kratki nawiewne, a ucieknie kratkami wywiewnymi. Dzięki takiemu rozwiązaniu możemy dodatkowo obniżyć koszty ogrzewania domu.

Jak wybrać źródło dolne?

Energię dla gruntowej pompy ciepła możemy pobierać z dwóch źródeł – wody oraz gruntu. Wybieramy, oczywiście, rozwiązanie optymalne w danym przypadku, najbardziej wydajne i efektywne oraz tańsze w eksploatacji.

Woda

Pompa może czerpać energię z wody stojącej lub gruntowej. Jeżeli na terenie działki mamy do dyspozycji np. staw, to najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie tzw. kolektora wodnego. Temperatura na dnie zbiorników jest względnie stała, więc może stać się efektywnym źródłem dolnym. Zaletą tego systemu jest niski koszt inwestycji, a ona sama przynosi zadowalające efekty.

W pozostałych przypadkach można skorzystać z wód gruntowych, które również są bardzo wydajnym źródłem ciepła. Na głębokości 6 metrów utrzymuje się stała temperatura ok. 10 stopni, co daje stabilny dopływ energii przez cały rok. W tym systemie wykorzystuje się układ złożony z dwóch studni. Z pierwszej z nich (tzw. biorczej) pobierana jest woda, która jest ogrzewana, natomiast druga (tzw. zdawczej) służy do odprowadzania schłodzonej cieczy z powrotem do środowiska naturalnego. – Przed podjęciem decyzji o wykorzystaniu tego rozwiązania warto zlecić badania geologiczne. W pierwszej kolejności należy sprawdzić, na jakiej głębokości są wody gruntowe. Jeżeli jest ona zbyt duża, odwierty będą kosztowne i dodatkowo trzeba będzie zainwestować w droższe urządzenia, które umożliwią pobieranie wody z takiej głębokości – zwraca uwagę Piotr Słaby – Następnie warto zbadać skład chemiczny wody. Zbyt intensywne zanieczyszczenia mogą doprowadzić do uszkodzenia poszczególnych podzespołów pompy. Powinniśmy też sprawdzić, jaki będzie średni pobór wody w ciągu doby, bo jeśli przekroczy on 15 metrów, trzeba uzyskać stosowne pozwolenie.

Grunt

Drugim rozwiązaniem jest czerpanie energii bezpośrednio z gruntu. Promienie słoneczne, woda deszczowa oraz ciepło z wnętrza ziemi zapewniają stabilną temperaturę. Czynnik roboczy – najczęściej glikol – który krąży w układzie, pobiera ciepło i przekazuje do urządzenia. Warto zrobić badania przewodności cieplnej gruntu, bo dzięki nim uzyskamy dokładne informacje, które umożliwią optymalne dostosowanie pompy ciepła.

Do pozyskiwania energii wykorzystuje się specjalne kolektory. Można wybierać spośród trzech typów: poziomych, spiralnych oraz pionowych. Kolektor poziomy instaluje się na głębokości od 1,5 do 2 metrów, gdzie temperatura w ciągu roku waha się od 5-8°C. Wykorzystuje się w tym celu rury polietylenowe, w których krąży czynnik roboczy. Przy takim systemie istotny jest rodzaj gleby, bo w zależności od tego, czy jest sucha czy wilgotna, ciepło oddawane jest z innym natężeniem. Ważne też, by dochodziło do pełnej regeneracji cieplnej gruntu – tzn. by zachowywał on stałą temperaturę w ciągu roku i nie wychładzał się zbytnio w zimie. Warunkiem niezbędnym dla wyboru kolektorów poziomych jest dysponowanie przez inwestora dużą działką. Musi być ona kilkukrotnie większa od powierzchni budynku, który będzie ogrzewany pompą. Ziemia nad systemem kolektorów poziomych nie powinna być też niczym przykryta – najlepszym rozwiązaniem jest posianie na niej trawy.

Alternatywą dla kolektora poziomego jest tzw. kolektor spiralny, który zajmuje nieco mniej miejsca. Dzięki temu koszty inwestycyjne związane z pracami gruntowymi są niższe, jednak nieco słabsza jest też efektywność systemu.

W Polsce najczęściej wykorzystywane są kolektory pionowe. Są one dużo droższe od pozostałych, ponieważ wymagają wykonania odwiertów sięgających głębokości nawet do 130 m. W otworach umieszcza się sondy geotermalne. Rury są z reguły układane podwójnie, przypominając kształtem literę „U”, co zwiększa bezpieczeństwo pracy systemu i zapewnia jego niezawodność. Taka instalacja zajmuje znacznie mniej miejsca niż kolektor poziomy, może być więc wykonana niemal na każdej działce. Jej największą zaletą jest jednak bardzo stabilne źródło energii. W systemie wykorzystuje się energię z głębszych warstw złóż geotermalnych, czyli ciepło pochodzące z wnętrza ziemi. Powstaje ono w skorupie ziemskiej, a temperatura jest częściowo wspomagana przez działanie promieni słonecznych.