Jak wygląda proces doboru pompy ciepła?

W dobie kryzysu energetycznego naturalnym staje się wybór źródła ciepła, które charakteryzuje się wysoką wydajnością, a tym samym pozwoli istotnie zwiększyć efektywność energetyczną budynku. Rozsądnym rozwiązaniem są technologie z grupy OZE, których eksploatacja jest i ekonomiczna, i ekologiczna. Jedna z nich to tzw. pompa ciepła, czyli urządzenie pozyskujące energię cieplną ze środowiska przy uzupełniającym wsparciu energii elektrycznej. Na polskim rynku wciąż jest to dość nowa technologia, a zrozumienie różnorodnych konfiguracji i parametrów może okazać się problematyczne dla klienta, dlatego wyjaśniamy, jak w 7 krokach wygląda proces doboru pompy ciepła.

Krok 1 – profesjonalny audyt

Wykonanie audytu energetycznego to podstawowa kwestia nie tylko przy ubieganiu się o dotację na wymianę źródła ciepła, ale również rzeczowe i rzetelne ustalenie:

• danych i aktualnego stanu budynku,
• przenikalności cieplnej przegród budowlanych,
• sprawności systemu grzewczego i ciepłej wody użytkowej,
• charakterystyki systemu wentylacji,
• ogólnej charakterystyki energetycznej budynku.

W procesie doboru pompy ciepła jest to pierwszy krok skutkujący opracowaniem dokumentu, dzięki któremu inwestor oraz wykonawca zyskują obiektywną wiedzę o parametrach energetycznych budynku. Na tej podstawie można dobrać optymalny typ pompy ciepła oraz skonfiguować instalację grzewczą. Nie można również zapomnieć o ciepłej wodzie użytkowej (C.W.U.), której dostarczenie wymaga zużycia energii, a tym samym wpływa na większe zapotrzebowanie energetyczne budynku. Na etapie audytu można wstępnie oszacować zakres oraz koszty inwestycji, a tym samym uzasadnić (bądź nie) sensowność montażu danego źródła ciepła dla budynku zgodnie z pełnioną przez niego funkcją.

Krok 2 – typ i kubatura budynku

Obiekt obiektowi nierówny, ponieważ w polskim krajobrazie, podobnie jak w innych państwach europejskich, mamy do czynienia nie tylko z budynkami nowymi, spełniającymi najnowsze normy energetyczne, ale również budynki liczące kilkanaście, kilkadziesiąt, a nawet kilkaset lat. Różnice są widoczne również w samym typie, np. mały parterowy dom wolnostojący, piętrowy bliżniak czy długi szergowiec, a także reprezentacyjna, zabytkowa kamienica czy kompatkowa hala produkcyjna z częścią biurową.

Każdy z nich, niezależnie od daty powstania ma swoje uwarunkowania funkcjonalne oraz materiały, z których został wykonany, jak również działający system ogrzewania. Ponadto są i takie budynki, które pełnią nie tylko funkcję mieszkaniową, ale łączą ją z np. handlową, usługową, administracyjną, produkcyjną czy hotelową. Oczywistym jest, że przeznaczenie budynku warunkuje też wybór źródła ogrzewania. Nie w każdym sprawdzi się ogrzewanie konwencjonalne, podobnie nie wszędzie idealnym rozwiązaniem będą OZE.

Do tego dochodzi specyfika obiektu wyrażona w liczbie kondygnacji (piwnice, strych) oraz regularności bryły i samych pomieszczeń. Zdarza się, że różne pomieszczenia i piętra wykazują zróżnicowanie zapotrzebowanie na energię cieplną.

Krok 3 – przenikalność cieplna i izolacja przegród

Planując system ogrzewania oparty na pompie ciepła nie można pominąć tak ważnego czynnika jak przegrody budowlane, które są związane z kwestią izolacji i stopniem przenikalności cieplnej. Budynki mogą być wznoszone wg różnego typu konstrukcji, tj.:

• murowane (np. keramzyt, silikaty, bloczki betonowe);
• drewniane (np. szkieletowe, z bali).

Każda z nich charateryzuje się użyciem innej technologii i materiałów, co ma przełożenie na przenikalność cieplną przegród oraz stabilność konstrukcji. Choć budynki murowane faktycznie wymagają wytworzenia większej ilości energii cieplnej w porównaniu do konstrukcji drewnianych, to różnicę można wyrównać poprzez zastosowanie odpowiedniej izolacji. Niebagatelne znaczenie ma także grubość ścian nośnych i działowych oraz posadzka, strop i dach. Z kolei odpowiednia izolacja tych przegród (np. styropian, wełna, piana) jest kluczowa dla utrzymania komfortu termicznego w budynku, bowiem odpowiadają za 30-45% utraty ciepła. Warto dodać, że im większa różnica temperatur między wnętrzem budynku a otoczeniem, tym ciepło będzie intensywniej i szybciej przenikać przez przegrody, dlatego jakość i grubość tak przegród, jak i izolacji ma znaczenie.

Tak samo jest w przypadku stolarki okiennej i drzwiowej, ponieważ ok. 20-25% strat ciepła przypada na te elementy. Dlatego ważne jest, aby montować okna (3-szybowe, wielokomorowe, szczelne) i drzwi o niskim współczynniku przenikalności cieplnej.

Innym, nie mniej istotnym zagadnieniem jest wentylacja w budynku, która może przyczynić się do wysokich strat ciepła rzędu 30-40%. Standardowe rozwiązania grawitacyjne nie spełniają współczesnych wymagań ani w zakresie wydajności wymiany powietrza, ani na polu efektywności energetycznej. Obecnie standardem w nowych budynkach jest wentylacja mechaniczna, czyli tzw. rekuperacja, która zapewnia stały dopływ przefiltrowanego i świeżego powietrza z jednoczesnym usuwaniem wilgotnego i zużytego powietrza oraz dodatkowo odzyskuje ciepło.

Krok 4 – zdefiniowanie komfortu cieplnego

Dla każdego człowieka komfort termiczny oznacza co innego z uwagi na preferencje oraz właściwości osobnicze danego organizmu. Jednak w budownictwie również określono i tę kwestię, stosując standard temperatury 21°C jako optymalnej dla większości ludzi. Z fizycznego punktu widzenia wynika, że każdy stopień nad tę wartość oznacza coraz wyższy wydatek energetyczny w ogólnym bilansie zużycia energii budynku. Należy dodać tutaj aspekt C.W.U. (szczególnie w okresach chłodniejszych). Aby ją uzyskać, również potrzeba wytworzenia energii, dlatego zapewnienie żądanej temperatury C.W.U. istotnie wpływa na komfort cieplny i efektywność energetyczną.

Krok 5 – oszacowanie zapotrzebowania na ciepło

Względnie miarodajną, ale nie najlepszą metodą oszacowania zapotrzebowania na ciepło dla starszego budynku jest obliczenie dotychczas zużywanego paliwa do ogrzania budynku do zadanej temp., np. wspomnianych 21°C. Z racji tego, że najwięcej gospodarstw domowych korzysta z gazu, węgla i biomasy, to na podstawie ich sezonowego zużycia można oszacować ilość (kWh) potrzebnego ciepła. Będzie ono oparte na rzeczywistej pracy kotła i jego zapotrzebowaniu na paliwo wyrażone w m³ lub tonach.

Oprócz tego, należy wziąć pod uwagę parametry obecnej instalacji, szczególnie typ grzejników. Dla pompy ciepła optymalnym rozwiązaniem są systemy niskotemperaturowe (35-40°C, np. ogrzewanie podłogowe), które maksymalizują potencjał pompy ciepła poprzez efektywne rozprowadzanie ciepła w pomieszczeniu, mniejsze obciążenie urządzenia, oraz niższe zużycie energii elektrycznej.

Jednak możliwe są też konfiguracje pracujące na wysokich temperaturach (60-80°C) połączone z tradycyjnymi grzejnikami żeberkowymi. Ale w tym przypadku niezbędna będzie pompa ciepła o nieco innych wymaganiach technicznych, przez co jej instalacja może być nieco droższa, podobnie jak eksploatacja. Warto zaznaczyć, że zakres temperatur otoczenia w jakich może wydajnie pracować będzie podobny, ale wówczas spada maksymalna temperatura wody obiegowej w isntalacji np. z 70°C (przy -10°C) do 65°C podczas bardzo mroźnego dnia (-20°C). Wbrew pozorom, fakt ten nie jest bez znaczenia ze względu na dużą różnicę temperatur między budynkiem a otoczeniem i związanej z nią większą dynamiką utraty ciepła przez budynek.

Obliczenie dotychczasowego zużycia opału to ważna wskazówka przy doborze pompy ciepła, ponieważ pokazuje, jak w warunkach zimowych sprawdza się system grzewczy w budynku oraz jego parametry izolacyjne i konstrukcyjne. Ponadto łatwo w ten sposób wyliczyć koszty eksploatacji pracującego systemu i oszacować ewentualne oszczędnosci wynikające z montażu pompy ciepła.

Krok 6 – typ urządzenia

Jest to obszar budzący najwięcej kontrowersji z uwagi na skalę nadużyć stosowania niskiej jakości urządzeń, które nie tylko były szkodliwe dla środowiska, ale również odbiegały od europejskich standardów efektywności energetycznej, co często przekładało się na minimalne oszczędności na ogrzewaniu. W kontroli przeprowadzonej w okresie 03.03-30.05.2025 r. przez UOKiK, IH i KAS na grupie 34 modeli pomp ciepła importowanych do Polski drogą morską tylko 2 z nich spełniły europejskie normy. Większość nieprawidłowości dotyczyło kwestii formalnych, m.in. braków w dokumentacji technicznej (więcej szczegółów o tej kontroli tutaj). Dlatego tak ważne jest, aby zaopatrywać się u sprawdzonych dystrybutorów, najlepiej w urządzenia wpisane na tzw. listę Zielonych Urządzeń i Materiałów.

Przechodząc do kwestii technicznych, należy wspomnieć, że aktualnie dostępne typy pomp ciepła to:

• powietrzna pompa ciepła – ASHP (Air Source Heat Pump),
• wodna pompa ciepła – WSHP (Water Source Heat Pump),
• gruntowa pompa ciepła – GSHP (Ground Source Heat Pump),
• hybrydowa pompa ciepła – HSHP (Hybrid Source Heat Pump).

Co więcej, wyróżnia się też pompy ciepła wysokotemperaturowe oraz niskotemperaturowe dobierane pod kątem istniejącej instalacji grzewczej w budynku. Pierwsza sprawdzi się w starszych budynkach wyposażonych w tradycyjne grzejniki żeberkowe, natomiast druga będzie idealna w nowym budownictwie wykorzystującym systemy podłogowe bądź mieszane.

Każdy rodzaj pompy ciepła ma swoje unikalne właściwości, w tym zalety i wady, oraz możliwości konfiguracji z różnymi typami instalacji, co umożliwia wybór najlepszej dla danego budynku (więcej o tym, jak działa pompa ciepła można przeczytać tutaj).

Krok 7 – moc i sprawność pompy ciepła

Powszechnym błędem przy doborze pompy ciepła czy innych systemów grzewczych jest przewymiarowanie mocy urządzenia. Polega ono na tym, że montuje się pompę o zbyt dużej mocy, przez co traci ona na wydajności, a koszty eksploatacji rosną. O ile przewymiarowanie miało pewien sens dla kotłów węglowych starszej generacji (bez automatyki sterującej podawaniem paliwa i warunkami spalania) pracujących w dużych, nieocieplonych budynkach, o tyle w nowoczesnych (lub zmodernizowanych termicznie) domach jest to zabieg nieuzasadniony ekonomicznie.

W chłodniejszych regionach Polski (północny-wschód, góry), gdzie zima bywa surowsza od ogólnokrajowej średniej, można zastosować pompę ciepła o nieco większej mocy, aby zachować komfort termiczny, kiedy temperatura sięga -30°C i mniej. Jednak dla zdecydowanej większości gospodarstw domowych standardowe zalecenia w zakresie mocy będą w zupełności wystarczające. Graniczna temperatura -20°C, którą stosuje się w różnego rodzaju modelach energetycznych, nie utrzymuje się miesiącami, a występuje jedynie przez ok. kilkanaście dni w roku, najczęściej w nocy.

W związku z powyższym należy mieć na uwadze optymalny dobór urządzenia do istniejącej (bądź planowanej) instalacji grzewczej i zastosowanej (bądź planowanej) izolacji termicznej, aby ustrzec się zbyt dużej bądź zbyt małej mocy pompy ciepła. Upraszczając, dla małych budynków mieszkalnych energooszczędnych zamieszkiwanych przez 3-osobową rodzinę wystarczy urządzenie o mocy do 5-6 kW, natomiast w dużych budynkach o słabej izolacji termicznej będzie to przedział 10-15 kW.

Sprawność pompy ciepła okreśła się współczynnikiem wydajności chłodniczej COP (ang. Coefficient of Performance), który informuje o relacji pobranej energii cieplnej ze środowiska (otoczenia) do ilości zużytej do tego celu energii elektrycznej. Im jest on wyższy, tym wyższa jest sprawność urządzenia, co przekłada się na lepszą efektywność i ekonomiczność eksploatacji pompy ciepła. Innym, bardziej urealnionym wskaźnikiem sprawności jest SCOP (ang. Seasonal Coefficient of Performence), który uwzględnia zmienność warunków pogodowych i uśrednia sprawność urządzenia w całym sezonie grzewczym. Główną różnicą między jednym a drugim współczynnikiem jest to, iż COP informuje o chwilowej sprawności pompy ciepła, natomiast SCOP pozwala oszacować średnią efektywność energetyczną, bazując na danych z całego sezonu grzewczego. Zasadność ekonomiczna montażzu pompy ciepła występuje, jeśłi urządzenie uzyskuje współczynnik efektywności (COP/SCOP) >3,0, a najlepiej, gdy zbliżony jest do 5,0.

Na koniec warto zanzaczyć, że istniejące programy dotacyjne (Czyste Powietrze, Moje Ciepło) pozwalają wyraźnie obniżyć koszty inwestycji dla właścicieli budynków, którzy planują wymienić źródło ciepła. Dlatego skorzystanie z dotacji nie powinno budzić obaw, a bezpłatna konsultacja z doradcą pozwoli zrozumieć zarówno to, jak dopasować źródło ogrzewania do swojego budynku, jak i sam proces pozyskania wsparcia. Co ważne, decydując się na technologię pompy ciepła, nie należy opierać się na urządzeniach wątpliwego pochodzenia, lecz wyłącznie na tych rekomendowanych przez ekspertów z Instytutu Ochrony Środowiska (Państwowy Instytut Badawczy) wpisanych na Listę Zielonych Urządzeń i Materiałów, tzw. listę ZUM. Znajdują się na niej urządzenia bezpieczne dla srodowiska i użytkownika, a jednocześnie efektywne enrgetycznie i pozwalające skorzystać z programu dotacji.

Z kolei właściciele nowo powstałych budynków spełniających aktualne normy energetyczne również mogą wnioskować o wsparcie (z programu Moje Ciepło), aby w pełni wykorzystać potencjał grzewczy pompy ciepła bez ponoszenia nakładów finansowych i czasowych na termomodernizację. Dzięki temu urządzenie może mieć mniejszą moc oraz zapewniać niższą, lecz nadal efektywną i wystarczającą, temperaturę instalacji, co przełoży się na znacznie mniejsze koszty zakupu, jak i eksploatacji.

Ze względu na fakt, iż pompy ciepła zawierają w swoim układzie czynnik chłodniczy (w uproszczeniu: gaz cieplarniany) niektóre urządzenia mogą podlegać rejestracji w Centralnym Rejestrze Operatorów z uwagi na przepisy środowiskowe – więcej informacji na ten temat tutaj.

Podsumowanie

Proces doboru pompy ciepła może być trudny dla osoby, która zawodowo nie zajmuje się nowoczesną techniką grzewczą. Jednak podjęcie decyzji będzie znacznie łatwiejsze po zasięgnięciu porady u lokalnego instalatora montującego różne typy pomp ciepła w budynkach różnej wielkości i stopniu efektywności energetycznej. Aby wybór pompy ciepła był racjonalny i miał uzasadnienie ekonomiczne, powinien przede wszystkim opierać się na wykonaniu profesjonalnego audytu energetycznego budynku. Ponadto warto zwrócić uwagę na takie kwestie jak: typ i kubatura budynku, przenikalność ciepła i izolacja przegród, określenie indywidualnych parametrów komfortu termicznego, oszacowanie zapotrzebowania na ciepło, a także dobór typu urządzenia oraz jego mocy i sprawności.

Chcąc skorzystać z programów dotacyjnych, należy wybierać urządzenia z tzw. listy ZUM zawierającej certyfikowane i bezpieczne pompy ciepła, spełniające aktualne normy UE.