Pompa ciepła powietrzna czy gruntowa – którą wybrać?

Przy wyborze pompy ciepła należy wziąć pod uwagę wiele czynników. Musisz nie tylko rozważyć koszty i wydajność każdego systemu, ale także praktyczność instalacji i dostępną przestrzeń zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Która pompa ciepła jest lepszym wyborem? 

Zdjęcie autora: Michał Jakubiec

Michał Jakubiec

Redaktor TERMOMODERNIZACJA.PL
pompa ciepła

Przyjrzyjmy się kluczowym różnicom między dwoma najczęstszymi typami pomp ciepła, do których zaliczamy pompy powietrzne i pompy gruntowe. Dzięki tej wiedzy będziesz mógł podjąć bardziej świadomą decyzję inwestycyjną dotyczącą wyboru efektywnego ogrzewania domu. 

Większość ludzi podaje rachunki za energię jako jeden z głównych powodów, dla których instalują w domu ulepszenia czy innowacje zwiększające efektywność energetyczną. Osoby z nieocieplonymi domami mają największe trudności z ogrzewaniem pomieszczeń, a ich koszty ogrzewania są wysokie. Decydując się na nowe źródło ciepła lub instalując pierwsze do nowego budynku konieczny jest odpowiedni dobór do zapotrzebowania budynku na ciepło. 

Zastanów się więc, czy nie lepiej jest najpierw ocieplić dom, a dopiero potem decydować o nowym urządzeniu grzewczym. Jeśli zaburzysz tę kolejność, może się okazać, że wybrana np. pompa ciepła po termomodernizacji stanie się przewymiarowana, co będzie odbijało się na jej żywotności i sprawności. Więcej na ten temat w artykule Pompy ciepła – trzy najczęstsze błędy instalacyjne. Zacznijmy jednak od podstawowego wprowadzenia w temat, prezentując schemat działania pompy ciepła.

Jak pracuje pompa ciepła?

Pompy ciepła to skuteczny i energooszczędny sposób wytwarzania ciepłej wody do ogrzewania domu. Działają na zasadzie pochłaniania ciepła z otoczenia i przenoszenia go do płynu, który zostaje skompresowany w celu zwiększenia jego temperatury. Ciepło to jest następnie przenoszone ze sprężonego płynu do systemu centralnego ogrzewania, aby wykorzystać go zarówno do ogrzewania, jak i gorącej wody.

Główną różnicą między typami pomp ciepła jest po prostu to, skąd transportują ciepło, czyli co jest ich dolnym źródłem: powietrzne pompy ciepła pobierają ciepło z powietrza, podczas gdy gruntowe pompy ciepła pobierają je z gruntu. 

Koszt pomp ciepła

Chociaż podstawa obu technologii jest taka sama, koszt ich zainstalowania jest różny. Niektóre czynniki kosztowe są wspólne zarówno dla powietrznych, jak i gruntowych pomp ciepła. Kluczową rolę odgrywa przede wszystkim zapotrzebowanie budynku na moc grzewczą. Jednak inaczej będzie się dobierać pompę gruntową, która pracuje w podobnym temperaturach dolnego źródła, a powietrzną, gdzie te różnice są większe. Dobór odpowiedniej mocy nie jest taki prosty, gdyż nie wystarczy jedynie powierzchnia domu - o czym pisaliśmy w artykule Dobór pompy ciepła a powierzchnia budynku

Dodatkowy koszt instalacji gruntowej pompy ciepła pochodzi z prac zewnętrznych w ogrodzie, gdzie należy zainstalować kolektory w wykopie lub w odwiercie.

Pomimo wyższych kosztów początkowych instalacji gruntowej pompy ciepła, ten typ pompy jest bardziej wydajny, jeśli chodzi o ogrzewanie domu, co z kolei skutkuje większymi oszczędnościami i niższymi rachunkami za prąd. 

Efektywność pompy ciepła

Wydajność pompy ciepła zależy od temperatury dolnego źródła, w tym przypadku powietrza lub gruntu. Im zimniejsze źródło, tym ciężej musi pracować pompa ciepła. Oznacza to, że porównując pod względem wydajności pompy ciepła z gruntem lub powietrzem, musimy zastanowić się, gdzie znajduje się dom i jaka jest pora roku.

Powietrzne pompy ciepła pracują przy temperaturach powietrza, które wahają się od -5°C do 25°C przez większą część roku. Oczywiście są dni, w których może być znacznie zimniej. Na taką ewentualność powinno się posiadać tzw. źródło szczytowe, które uzupełnia niedobór ciepła w budynku. W Polsce w większości miejsc jednak bardzo niskie temperatury nie występują często. 

Gruntowe pompy ciepła pobierają ciepło z gleby, gdzie temperatura nie jest tak wysokiej, ale też nie spada poniżej zera. W większości przypadków temperatura gleby będzie utrzymywała się powyżej 5°C przez cały rok, o ile pętle gruntowe, które pobierają ciepło z gleby, zostały odpowiednio zaprojektowane. Można przyjąć, że na głębokości 2 m poniżej powierzchni terenu temperatura gruntu waha się od 5 do 10°C (w miesiącach letnich dochodzi nawet do 14°C) zaś 100 m pod ziemią wynosi ona około 12°C.

Oznacza to, że w niektórych przypadkach w ciągu roku powietrzna pompa ciepła będzie bardziej wydajna niż gruntowa, ale gdy jest naprawdę zimno, to gruntowa pracuje wydajniej. 

Powietrzna pompa ciepła bardziej wydajna?

Powietrzna pompa ciepła jest tańsza w instalacji od gruntowej, co wynika z braku konieczności montażu kolektorów pod ziemią. Kolejną zaletą powietrznych pomp jest to, że nie potrzebuje energii do pompowania płynu wokół rurociągu na zewnątrz, jak to ma miejsce w przypadku gruntowych. Tak więc w dni, kiedy powietrze ma taką samą temperaturę jak ziemia, pompa powietrzna może nadal być nieco bardziej wydajna.

Ogólnie rzecz biorąc to gruntowe wydają się być bardziej stabilne pod względem parametrów pracy w ciągu roku, ale dodatkowe oszczędności kosztów będą zależeć od tego, jakie są warunki środowiskowe. Łatwiej byłoby uzasadnić dodatkowy koszt tym, że mieszkasz tam gdzie jest względnie zimno, czyli w Polsce są to góry czy Suwalszczyzna, chociaż i w tych warunkach pompa powietrzna spokojnie sobie poradzi. 

Powietrzne pompy ciepła na ogół nadal pracują w temperaturach do około -15°C, podczas gdy niektóre mogą pracować nawet w niższych temperaturach. Jeśli tam gdzie mieszkasz regularnie występują bardzo niskie temperatury, to może się okazać, że lepszym rozwiązaniem jest pompa ciepła pobierająca ciepło z gruntu. 

Instalacja powietrznej pompy ciepła

Powietrzne pompy ciepła są łatwiejsze i szybsze w instalacji niż ich gruntowe odpowiedniki, ponieważ nie wymagają wykopywania terenu pod instalację. Są montowane na zewnątrz nieruchomości, zazwyczaj przy ścianie zewnętrznej. Niektóre mają również jednostkę wewnętrzną wielkości tradycyjnego kotła. Typy bez jednostki wewnętrznej to monobloki, podczas gdy te z jednostką wewnętrzną określane są jako pompy ciepła typu split. Jeżeli nie jesteś zdecydowany na rodzaj pompy ciepła, to pomocny może być artykuł Dobór powietrznej pompy ciepła w domu po modernizacji. Monoblok czy split?

Mimo tego, że nie zajmują zbyt dużo miejsca na zewnątrz, jednostka będzie widoczna z zewnątrz posiadłości, a wentylatory będą generować hałas podczas jej pracy. 

Instalowanie pomp ciepła o mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 50 kW nie wymaga decyzji o pozwoleniu na budowę oraz zgłoszenia. Jeśli jednak mieszkasz na lub w pobliżu terenu prawnie chronionego pod kątem przyrodniczym lub w zabytkowym budynku, rozsądnie byłoby najpierw skontaktować się z organem odpowiedzialnym za planowanie.

Instalacja gruntowej pompy ciepła

Myśląc o instalacji gruntowej pompy ciepła, jednym z pierwszych rozważań powinno być to, czy masz wystarczająco dużo miejsca na zewnątrz, aby zmieścić podziemny wymiennik. Pętlę uziemiającą można zainstalować na dwa sposoby: pionowo lub poziomo. Każdy z nich zajmie określoną ilość miejsca w ogrodzie i trzeba będzie sprawdzić, czy grunt nadaje się do kopania.

Jeśli chcesz umieścić rury pionowo (przy użyciu odwiertów), ponieważ nie masz dużego obszaru do pracy, zwiększy to koszt instalacji. Mały lub średni dom może wymagać tylko jednego odwiertu, ale większe nieruchomości mogą potrzebować dwóch, a nawet trzech. Opcja ułożenia rurociągu poziomo jest tańszą metodą instalacji gruntowej pompy ciepła, ale będziesz potrzebować dużo więcej miejsca, więc jest odpowiednia tylko wtedy, gdy masz dużą posesję. Z reguły potrzebujesz około 2,5-3 razy więcej ziemi niż powierzchnia ogrzewanego budynku. Dobrze jest, gdy na wyznaczonym terenie nie ma drzew, krzewów, starych fundamentów, instalacji wodnych itd.

Będziesz także potrzebować trochę miejsca w pomieszczeniu, aby zmieścić pompę ciepła, która jest mniej więcej wielkości dużej lodówki. Cały proces inwestycyjny natomiast może potrwać kilka tygodni. Po zainstalowaniu kolektorów nie zmieni się wygląd nieruchomości ani funkcjonalność ogrodu.

Pompa ciepła z buforem

W polskich warunkach wskazane jest zastosowanie zbiornika buforowego, który pełni funkcję magazynu ciepła. Powodów zastosowania bufora jest więcej. W instalacji z pompą ciepła trzeba zapewnić minimalny przepływ, czyli określoną ilość wody, która przepłynie przez instalację w danym czasie. Bardzo istotną kwestią jest także zapewnienie odpowiedniej różnicy temperatur między zasilaniem a powrotem. 

Co więcej, bufor pozwala zmagazynować nadwyżki ciepła, jeżeli instalacja została lekko przewymiarowana. W ten sposób możemy uchronić urządzenie przed taktowaniem w okresach przejściowych. Bufor może pełnić funkcję sprzęgła hydraulicznego, które oddziela obieg instalacji od źródła ciepła. Jedną z większych zalet zastosowania bufora jest też fakt, że pozwala on na połączenie kilku źródeł ciepła. Pozwala to na pozostawienie dotychczasowego źródła i stosowanie go jako źródła szczytowego w okresach zwiększonego zapotrzebowania na ciepło.

Funkcję bufora mogą pełnić inne elementy systemu grzewczego, o czym więcej w artykule Bufor do pompy ciepła? Czym można zastąpić zbiornik buforowy?

Którą pompę wybrać?

Pomimo podobieństw w sposobie ich działania, te dwa typy pomp ciepła mają różne konfiguracje i wymagania. Obie oferują korzyści w zakresie oszczędności energii, które mogą pomóc w obniżeniu kosztów energii oraz w efektywnym ogrzewaniu domu.

Instalator powinien być w stanie omówić z Tobą wszystkie najważniejsze kwestie, aby pomóc Ci znaleźć rozwiązanie odpowiednie do potrzeb. Jak wybrać dobrą firmę instalacyjną? Szczegóły w materiale pt. Montaż pompy ciepła – jak wybrać wykonawcę?

Źródło: PORT PC, Termomodernizacja.pl, Warmup.

Zobacz również