Pompa ciepła w domu z rekuperacją
Pompa ciepła jest niskotemperaturowym urządzeniem grzewczym, które nie wytwarza ciepła, a energię pobiera z otoczenia. Dom ogrzewany pompą ciepła jest relatywnie tani w eksploatacji, a jego ogrzewanie niezależne od zmian cen paliw.
Inwestycja w pompę ciepła opłaca się jeszcze bardziej, gdy działający w nim system wentylacji będzie wentylował budynek bez żadnych strat energii. Wtedy jego zapotrzebowanie na moc grzewczą pompy ciepła jest dużo niższe.
Dlatego pompa ciepła i rekuperacja to dobra uzupełniające się = komplementarne, które razem mogą więcej.
Poniżej przeczytasz o
- rodzajach pomp ciepła
- sposobie ich działania
- korzyściach z montażu rekuperacji i pompy ciepła
- oszczędnościach inwestycyjnych związanych z montażem pompy ciepła i rekuperacji
- faktach, które warto znać, nim zdecydujesz się na montaż pompy ciepła
Co warto wiedzieć przed montażem pompy ciepła
Najważniejszym parametrem, jaki bierze się pod uwagę dobierając rodzaj i moc pompy ciepła, jest zapotrzebowanie budynku na ciepło, czyli na nieodnawialną energię pierwotną (Ep) zużywaną na ogrzewanie, wentylację i przygotowanie ciepłej wody użytkowej.
To od nich zależy, ile kosztować będzie pompa ciepła.
Dostosowując więc moc urządzenia do niższego zapotrzebowania energetycznego budynku, można znacznie zmniejszyć koszty zakupu pompy.
Dochodzą do tego także oszczędności na zużyciu prądu przez pompę, bo dom z rekuperacją (przeczytaj, co to jest rekuperacja) ma niższe zapotrzebowanie na ciepło (wykres powyżej).
Budując dom, warto zadbać o ograniczenie źródeł strat ciepła, które wpływają na zapotrzebowanie energetyczne budynku. Są to straty głównie przez wentylację (największy udział), ale także przez ściany, okna, dach i przez grunt.
Ograniczenie to nabiera szczególnego znaczenia przy ogrzewaniu pompą ciepła. Bo chodzi nie tylko o to, jak najmniejszym kosztem wytworzyć ciepło, ale by także maksymalnie ograniczyć jego zużycie przez budynek.
Zobacz, czym różni się wentylacja mechaniczna (energooszczędna) od tradycyjnej grawitacji.
Na czym zaoszczędzisz najwięcej?
*wentylacja grawitacyjna wspomagana nawiewnikami (inaczej nie działa), która projektowana jest w standardzie w budynkach
Rekuperacja jest zorganizowaną wentylacją całego budynku. Powietrze zużyte jest usuwane z budynku, a na jego miejsce jest nawiewane powietrze świeże z zewnątrz.
W wymienniku rekuperatora, odzyskiwana jest znaczna część energii z powietrza wyciąganego z pomieszczeń i przekazywana do powietrza nawiewanego.
To dlatego mówi się, że rekuperacja jest energooszczędna.
Dzięki rekuperacji udaje się zaoszczędzić do 50% energii na wentylacji w porównaniu do wentylacji grawitacyjnej, której działanie musi być wspomagane nawiewnikami w oknach.
Klimatyzacja również nie zastąpi systemu rekuperacji, bo klimatyzacja tylko mieli jedno i to samo powietrze w pomieszczeniach, a nie wymienia go na nowe.
Znaczy to, że w domu z klimatyzacją, a bez wentylacji, powietrze jest bardzo zanieczyszczone w kurz, bakterie i wirusy, a także dwutlenek węgla, który produkuje człowiek. Choć zupełnie tego nie czuć, a komfort wydaje się być duży.
Często w klimatyzowanych pomieszczeniach boli nas głowa – dlaczego? Właśnie dlatego, że powietrze jest tylko schładzane, ale nie jest wymieniane na świeże.
Oszczędności na pompie ciepła w budynku z rekuperacją
Jak już wiadomo, największe straty ciepła posiada dom z tradycyjną wentylacją grawitacyjną. Straty te uwzględnione są przy wyliczeniach zużycia energii.
Dlatego, jeśli inwestor zamierza zamontować energooszczędną wentylację z odzyskiem ciepła – rekuperację, zamiast grawitacji, powinien uwzględnić różnicę na zapotrzebowaniu cieplnym budynku. Wynosi ona średnio około 45% na korzyść domu z rekuperacją i obniża zapotrzebowanie energetyczne domu nawet o 20 kWh/(m²rok).
Chyba, że w domu będzie działał kominek, z którego spaliny muszą być odprowadzane kominem spalinowym. Wtedy należy wybudować jeden komin do kominka.
Domy pasywne z reguły nie posiadają kominka. Byłby dla nich zbyt dużym źródłem ciepła.
Oszczędności inwestycyjne i eksploatacyjne w domu z rekuperacją i bez rekuperacji (dla pompy ciepła gruntowej z sondą pionową)
| bez rekuperacji | z rekuperacją | |
|---|---|---|
| Powierzchnia domu | 170 m² | |
| Zapotrzebowanie budynku na ciepło [w kW] | 8,5 | 6,7 |
| Elementy, na których oszczędzamy przy zakupie: | [w PLN] | |
| – o rząd wielkości mniejsze urządzenie | 4 250 | |
| – krótsze odwierty (o 64 mb) | 2 500 | |
| – zbędny rozdzielacz dolnego źródła ze studnią (jeden odwiert) | 3 000 | |
| – mniejsze rozdzielacze (o 3 obiegi) | 400 | |
| – mniej pętli ogrzewania | 1 000 | |
| – mniejsza automatyka (o 3 siłowniki) | 400 | |
| Oszczędności inwestycyjne razem | 11 550 | |
| Dodatkowe oszczędności* | 4 100 | |
| *oszczędności dotyczą mniejszego zużycia energii dzięki zastosowaniu urządzenia o niższej mocy w okresie 10 lat | ||
| bez rekuperacji | z rekuperacją | |
|---|---|---|
| Powierzchnia domu | 240 m² | |
| Zapotrzebowanie budynku na ciepło [w kW] | 12,0 | 9,5 |
| Elementy, na których oszczędzamy przy zakupie: | [w PLN] | |
| – o rząd wielkości mniejsze urządzenie | 2 500 | |
| – krótsze odwierty (o 42 mb) | 4 000 | |
| – mniejsze rozdzielacze (o 5 obiegów) | 900 | |
| – mniej pętli ogrzewania | 2 000 | |
| – mniejsza automatyka (o 5 siłowników) | 1 000 | |
| Oszczędności inwestycyjne razem | 10 400 | |
| Dodatkowe oszczędności* | 7 500 | |
| *oszczędności dotyczą mniejszego zużycia energii dzięki zastosowaniu urządzenia o niższej mocy w okresie 10 lat | ||
Oszczędności inwestycyjne i eksploatacyjne w domu z rekuperacją i bez rekuperacji (dla pompy ciepła powietrznej powietrze – woda)
| bez rekuperacji | z rekuperacją | |
|---|---|---|
| Powierzchnia domu | 170 m² | |
| Zapotrzebowanie budynku na ciepło [w kW] | 8,5 | 6,7 |
| Elementy, na których oszczędzamy przy zakupie: | [w PLN] | |
| – o rząd wielkości mniejsze urządzenie | 4 250 | |
| – mniejsze rozdzielacze (o 3 obiegi) | 400 | |
| – mniej pętli ogrzewania | 1 000 | |
| – mniejsza automatyka (o 3 siłowniki) | 400 | |
| Oszczędności inwestycyjne razem | 6 050 | |
| bez rekuperacji | z rekuperacją | |
|---|---|---|
| Powierzchnia domu | 240 m² | |
| Zapotrzebowanie budynku na ciepło [w kW] | 12,0 | 9,5 |
| Elementy, na których oszczędzamy przy zakupie: | [w PLN] | |
| – o rząd wielkości mniejsze urządzenie | 2 950 | |
| – mniejsze rozdzielacze (o 5 obiegów) | 900 | |
| – mniej pętli ogrzewania | 2 000 | |
| – mniejsza automatyka (o 5 siłowników) | 1 000 | |
| Oszczędności inwestycyjne razem | 6 850 | |
Jak rozumieć powyższe wyliczenia – podsumowanie”
- przy rekuperacji można znacznie obniżyć potrzebną do ogrzania budynku moc pompy ciepła
- dom z rekuperacją potrzebuje mniej energii do grzania, bo ciepło jest odzyskiwane
- rekuperacja sprawia, że pompa zużywa mniej prądu
- ogrzewanie domu z rekuperacją jest dużo tańsze
- w domu, w którym wentylację grawitacyjną zastąpi się rekuperacją, znacznie obniża się zużycie Ep
- inwestycja w pompę ciepła przy rekuperacji jest tańsza
- rekuperacja powoduje wydajniejsze działanie pompy ciepła
Gdy planujesz pompę ciepła:
- Zastąp wentylację grawitacyjną wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła.
- Uwzględnij to w obliczeniach do projektu ogrzewania z pompą ciepła.
- Wylicz dokładne zapotrzebowanie energetyczne domu z rekuperacją.
- Przelicz jeszcze raz, jakiej mocy pompę ciepła będziesz potrzebował.
- Przelicz ilość pętli do ogrzewania płaszczyznowego.
Jak działa pompa ciepła
Pompa ciepła wykorzystuje energię, której ogromne ilości znajdują się w naturalnych pokładach ziemi, powietrza i wody. Jej zasada działania oparta jest na typowych przemianach fizycznych: parowaniu, sprężaniu, skraplaniu i rozprężaniu.
Dokładnie taki sam proces jak w pompie ciepła, zachodzi w domowej lodówce.
Elementy pompy ciepła tworzą zamknięty układ, wewnątrz którego krąży ekologiczny czynnik roboczy podlegający przemianom z postaci ciekłej na gazową i odwrotnie.
Procesy fizyczne zachodzące w pompie ciepła powodują przepływ energii cieplnej ze źródła dolnego do górnego. Dolnym źródłem może być grunt (gruntowe pompy ciepła), w którym umieszczane są kolektory płaskie, spiralne lub sondy, woda (pompy ciepła woda-woda) oraz powietrze (powietrzne pompy ciepła).
Źródło górne stanowi instalacja grzewcza realizowana zwykle w postaci ogrzewania płaszczyznowego podłogowego, rzadziej ściennego czy sufitowego.
Cechy charakterystyczne pompy ciepła
- niskie koszty eksploatacyjne
- stosunkowo niskie koszty inwestycyjne
- bardzo wysokie parametry ekologiczności
- bezobsługowe, intuicyjne funkcjonowanie
- bezpieczeństwo użytkowania, również podczas niskich temperatur zewnętrznych
- całkowite uniezależnienie się od cen dostawców gazu lub innych paliw
- brak konieczności budowy komina spalinowego
- łatwość montażu w każdym domu
- możliwość znacznego ograniczenia kosztów inwestycyjnych przy montażu systemu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła – rekuperacji
- dwa w jednym za pomocą pompy ciepła: ogrzewanie budynku i CWU
Rodzaje pomp ciepła
Każda z trzech typów pomp: gruntowa, woda-woda i powietrzna działa tak samo w obiegu tzw. górnego źródła – instalacji centralnego ogrzewania. Różnią się natomiast źródłem energii wykorzystywanym w tzw. dolnym źródle, czyli obiegu dostarczającym energię do pompy.
Pompy ciepła powietrze – woda
Współczynnik COP dla tego rodzaju pomp waha się w granicach 3,00 – 3,9.
Pompy solanka – woda
Przy zastosowaniu kolektorów poziomych na głębokości ok. 1,5 m układa się pętle z rury z tworzywa. Długość takiej pętli to maksymalnie 125/150 m, a ich ilość zależy od zapotrzebowania domu na ciepło i waha się od 4 do 10 m.
Nośnikiem energii w pompach solanka – woda jest roztwór solanki, która jest odporna na niskie temperatury.
Pompa gruntowa osiąga bardzo dobrą efektywność. Współczynnik COP wynosi 4,0 – 5,0. Pompy ciepła typu solanka-woda są w tej chwili najbardziej efektywnymi i stabilnymi urządzeniami wykorzystującymi energię odnawialną do celów grzewczych.
Pompy woda-woda
Rozwiązanie takie wymaga przede wszystkim dostępności cieków podwodnych o odpowiedniej wydajności (pompa o mocy 8 kW przepompowuje ok. 2 m³ wody na godzinę). Poza tym wydajność cieku nie może się zmienić na przestrzeni okresu, na który przewidziane jest działanie pompy: 25-30 lat.
Jeszcze jeden powód czyni stosowanie pomp woda-woda nieatrakcyjnym: przepływająca przez pompę woda jest zmineralizowana, co powoduje szybką korozję i uszkadzanie elementów, z którymi się styka.
Wartość energii pierwotnej Ep a pompa ciepła
Wartość EP określa maksymalne roczne zapotrzebowanie budynku na nieodnawialną energię pierwotną niezbędną do ogrzewania, wentylacji, chłodzenia, przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz oświetlenia.
EP określana jest w kWh i wynosi od 15 kWh/(m²rok) dla budynków pasywnych, poprzez 30 kWh/(m²rok) dla domów energooszczędnych oraz 70 dla nowo powstających budynków.
Dokonując wyboru na etapie projektowania domu (grubość ocieplenia ścian i fundamentów, rodzaj ocieplenia dachu, jakość okien, zastosowane technologie grzewcze i wentylacyjne) inwestor ma realny wpływ na to, ile energii będzie zużywał dom.
Pompa ciepła, obok rekuperacji, jest jednym z trzech najszybszych sposobów uzyskania niskich parametrów energochłonności przez budynek.
Dzięki połączeniu tych dwóch elementów energooszczędnego domu, można wybudować zdrowy, pełen świeżego powietrza dom, który będzie miał niskie koszty ogrzewania i był przy tym efektywnie wentylowany bez strat energii.
Dom ogrzewany pompą ciepła wymaga mądrego zarządzania wytworzonym ciepłem.
Istnieje ona wyłącznie w teorii. W praktyce dom taki nie jest przewietrzany, a domownicy przez wiele godzin oddychają starym, pełnym dwutlenku węgla, zużytym powietrzem.
Zobacz pomiary w domu z wentylacją grawitacyjną i rekuperacją.
Wentylacja grawitacyjna w domu wyposażonym w szczelne ciepłe okna bez nawiewników nie działa, ponieważ powietrze nie ma którędy napłynąć.
Im niższa wartość współczynnika EP, tym dom jest:
- bardziej energooszczędny
- mniej energochłonny
- tańszy w ogrzewaniu
Oszczędność energii pierwotnej EP
Wykres oszczędności energii pierwotnej EP w technologiach energii odnawialnej dla różnych metod wytwarzania energii [kWh/(m²a)]
Trzy najważniejsze pytania o pompę ciepła (w kontekście wentylacji)
Czy rekuperacja jest konieczna w budynku z pompą ciepła
Rekuperacja nie jest konieczna w budynku, gdzie działać będzie pompa ciepła. W każdym jednak budynku, zgodnie z przepisami prawa budowlanego, musi działać system wentylacji. Wybór właściwie jest ograniczony do dwóch rodzajów wentylacji: grawitacyjnej lub energooszczędnej mechanicznej z odzyskiem: rekuperacji.
Wentylacja grawitacyjna działała bez zarzutu w budynkach, w których montowano nieszczelne okna. Wtedy powietrze ma skąd napłynąć, by wytworzył się tzw. ciąg kominowy.
Gdy w budynku montuje się szczelne ciepłe okna, jedyną możliwością, by wentylacja grawitacyjna zadziałała, jest montaż do okien nawiewników, które wpuszczą do pomieszczeń powietrze z zewnątrz umożliwiając powstanie ciągu wentylacyjnego.
Z drugiej strony jednak w budynku z rekuperacją może działać każdy system grzewczy: piec gazowy, pompa ciepła, ogrzewanie elektryczne. Nie chodzi o to, by wytworzyć/pozyskać jak najtaniej dużą ilość ciepła, chodzi o to, by to ciepło jak najdłużej zachować nie robiąc przy okazji z domu szczelnego słoika, w którym źle się żyje oddychając zużytym, brudnym powietrzem.
Dlaczego ogrzewanie domu z rekuperacją jest dużo tańsze
Dlatego, ze dom z rekuperacją ma niższe zapotrzebowanie na ciepło. Można to wykorzystać przy projektowaniu systemu ogrzewania opartego na pompie ciepła. Mniej zapłacimy wtedy za montaż PC.
W domu z rekuperacją:
- można zmniejszyć moc pompy ciepła, bo dom nie potrzebuje go tak dużo jak dom z wentylacją grawitacyjną
- można zmniejszenie długości i rozstawy pętli ogrzewania płaszczyznowego w związku z obniżonym zapotrzebowaniem budynku na energię cieplną
Jak zaplanować montaż pompy ciepła i rekuperacji
Prace warto rozpocząć od wykonania projektu obu instalacji. Projekt grzewczy powinien uwzględniać fakt, że w domu będzie działać system rekuperacji z rekuperatorem.
W obliczeniach uwzględnia się m.in. temperaturę powietrza wentylacyjnego oraz zyski ciepła dla poszczególnych pomieszczeń. Dobór rodzaju i mocy pompy ciepła, wielkość dolnego źródła oraz nastawy przepływów dla poszczególnych obiegów wykonuje się właśnie w oparciu o te parametry.
Jeśli są one niższe, jak w domu z rekuperacją, inwestycja w pompę ciepła jest jeszcze bardziej opłacalna.
